分析生态系统的功能及平衡

分析生态系统的功能及平衡

　　分析生态系统的功能及平衡
　　
　　钱贵
　　
　　一、生态系统的功能
　　
　　（一）生态系统的能量流动
　　
　　生态系统全部生命需要的能量都来源于太阳。能量在生态系统中的流动是按照热力学定律进行的：能量可以从一种形式转化为另一种形式，转换过程中不消失，也不增加；能量在流动过程中，沿着从集中到分散，从高到低的方向传递，传递过程中会有一部分能量放散掉。
　　
　　绿色植物通过光合作用把太阳能转化为化学能，制造有机物，提供给消费者。绿色植物每年制造的有机物可达2000亿吨，成为整个生物圈能量的总来源。生产者贮存的能量通过食物链传递给消费者，而动植物死后的遗体又被分解者分解成简单的无机物返回环境。生产者、消费者和分解者在进行能量传递的过程中，自身又要进行新陈代谢，消耗一部分化学能并以热能的形式散发到环境中去。
　　
　　生态系统的能量流动是通过食物链进行的。甲生物以乙生物为食，乙生物以丙生物为食……形成一条以食物把各种生物连续进来的锁链，叫做食物链。例如，在草原上的食物链，青草-兔子-狐狸-狼；在池塘里的食物链，藻类-浮游动物-小鱼-大鱼-鱼鹰，等等。
　　
　　在一个生态系统中，食物关系往往十分复杂，有的相互交错，形成一种网关关系，即所谓食物网。生态系统能量的流动就是通过食物链和食物网进行的。
　　
　　在食物链上的各个环节称为营养级。在同一环节上起同样作用的一群生物，属于同一营养级。生产者为第一营养级，一级消费者为第二营养级……一个生态系统一般有四至五个营养级，达到七个营养级的生态系统是很少见的。低位营养级的生物向高位营养级的生物提供物质和能量。由于低位营养级所获得的能量，通过自身新陈代谢要消耗一部分，而剩余的能量又只有十分之一被上一营养级所利用（即十分之一定律），因此高位营养级在数量上远少于低位营养级。这样递减，形成了所谓生物量金字塔和生产率金字塔。在一个生态系统中常常看到，处于低位营养级的生物生长快，繁殖容易，数量大；而高位营养级的生物繁殖难，生长慢，数量也少。要使高位营养级的生物保持一定的数量，就要保持低位营养级生物的足够数量，否则，当低位营养级生物因自然和人为原因大量减少时，将必然导致高位营养级生物的急剧减少甚至灭绝。
　　
　　从环境保护的角度来看，在食物链关系上一个值得注意的现象是，进入环境里的有毒物质沿食物链的富集。毒物首先被生产者摄取，然后沿食物链逐级转移，在转移过程中其浓度会成千倍、成万倍地增加，其危害程度也就大大增高。在环境科学里，把同一食物链上某些元素或难分解的化合物在生物体内随着营养级的提高而逐步增大的现象称为“生物放大”。
　　
　　（二）生态系统的物质循环
　　
　　生物有机体大约由四十余种化学元素组成，其中最主要的是碳、氢、氧、氮、磷、硫，它们在自然界以水、二氧化碳、硝酸盐和磷酸等形式存在。这些物质既是自然界中的主要元素，又是生物有机维持生命现象的主要元素。它们首先被生产者（植物）吸收，经过合成，以有机物的形式通过食物链在各营养级之间逐级传递，最后经分解者（微生物）分解为无机物返回环境供植物利用。这些物质在生态系统中周而复始地循环，被反复利用，就形成了生态系统的物质循环。
　　
　　每一种物质在生态系统中的选一都有各自的循环途径和特点，构成一个复杂的循环体系。其中最主要的是水循环、碳循环和氮循环，它们与环境保护的关系非常密切。
　　
　　以水循环为例，水由氢、氧组成，是生物体的重要组成成分，一切生物有机体都含有大量水分。水分子从地面经过蒸发进入大气，再经过雨、雪等降水形式降到陆地和海洋，形成周而复始的水循环。在水循环中由蒸发形成的淡水降落到地面对地球生命现象 具有重要意义。(www.fwsir.com)如果没有淡水来源，陆地和淡水的生命系统便不能维持。水又是一种溶剂，它成为其他生物循环的介质，很多其他物质循环都要结合水循环进行，包括污染物在环境里的迁移转化。因此保护淡水资源和防止水污染是环境保护中的一个重要问题。
　　
　　二、生态平衡
　　
　　在一个正常的生态系统中，它的结构和功能包括生物各类的组成、各种种群的比例以及不断进行着的物质循环和能量流动都处于相对稳定的状态，生态学上把这种相对稳定状态称为生态平衡。
　　
　　生态平衡是整个生物圈保持正常的生命维持系统的重要条件，它为人类提供适宜的环境条件和稳定的物质资源。在生态系统能够保持相对平衡是因为内部条件的稳定的物质资源。生态系统能够保持相对平衡是因为内部具有自动调节的能力。一般情况下，生态系统的结构越复杂，生物各类越多，食物链也越复杂多样，物质选一的渠道也越多，这样生态系统的调节能力就越强。反之 ，结构越简单，成分单调，调节能力越水。不管生态系统的调节能力强与弱，都是有一定限度的。当干扰因素的影响超过调节能力的极限时，调节能力就要降低甚至消失，从而引起生态失调，甚至整个系统的崩溃。破坏生态平衡的因素有自然因素和人为因素两种。自然因素，如火山爆发、地震、海啸、台风、水旱灾害、泥石流等，都可以在短期内使生态平衡遭到破坏。人为因素，如建造大型工程，从而大规模改变环境条件，大量毁坏植被，从而改变生物的生境，向环境中大量排放有毒污染物，等等。这些人为因素考取有破坏生态系统的结构和功能，引起生态失调，甚至造成生态危机。
　　
　　从上面的讨论可以看到，生态学所反映的一些基本规律是环境科学的基础理论，同环境保护有密切的关系。环境污染和破坏的最终后果是生态平衡的破坏，并对人类的生产和安全带来危害。环境科学和环境保护的任务，就是要研究生态系统调节能力的范围，以及人类干扰的限度，以保持人与环境系统的正常的平衡关系。

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