生态系统生态学作业

3、生态系统的概念及其主要特征

包括生物复合休，而且还包括了人们称为环境的各种自然因素的复合体。不能把生物与其特定的自然环境分开，生物与环境形成一个自然系统。正是这种系统构成了地球表而上具有大小和类型的基本单位，这就是生态系统。

特征

1、.以生物为主体，具有整体性特征

生态系统通常与一定空间范围相联系，以生物为主体，生物多样性与生命支持系统

的物理状况有关。一般而言，一个具有复杂垂直结构的环境能维持多个物种。一个森林

生态系统比草原生态系统包含了更多的物种。同样，热带生态系统要比温带或寒带生态

系统展示出更大的多样性。各要素稳定的网络式联系，保证了系统的整体性。

2.复杂、有序的层级系统

由于自然界中生物的多样性和相互关系的复杂性，决定了生态系统是一个极为复寺

的、多要素、多变量构成的层级系统。较高的层级系统以大尺度、大基粒、低频率和绍

慢速度为特征，它们被更大系统、更缓慢作用所控制。

3.开放的、远离平衡态的热力学系统

任何一个自然生态系统都是开放的。有输人(input)和输出(output)，而输人的变化总会引起输出的变化。虽然输出并不是立即变化，有时它们可能落在后面，但它们

不会赶在输人之前，这是因为输出是输人的结果，而输人是原因、源。从这一观点看，

没有输人也就没有输出。维持生态系统需要能量。生态系统变得更大更复杂时，就需要

更多的可用能量去维持，经历着从混沌到有序，到新的混沌，再到新的有序的发展过

程。

4.具有明确功能和功益服务性能

生态系统不是生物分类学单元，而是个功能单元。例如能量的流动，绿色植物通过

光合作用把太阳能转变为化学能贮藏在植物体内，然后再转给其他动物，这样营养物质

就从一个取食类群转移到另一个取食类群，最后由分解者重新释放到环境中。又如在生

态系统内部生物与生物之间，生物与环境之间不断进行着复杂而有规律的物质交换。这

种物质交换是周而复始不断地进行着，对生态系统起着深刻的影响。自然界元素运动的

人为改变，往往会引起严重的后果。

生态系统就是在进行多种生态过程中完成了维护着人类的生存“任务”;为人类提

供了必不可少的粮食、药物和工农业原料等。并提供人类生存的环境条件。还有大量的

间接性功益服务。

5.受环境深刻的影响

环境的变化和波动形成了环境压力，最初是通过敏感物种的种群表现。自然选择可

以发生在多个水平卜。当压力增加到可在生态系统水平上检出时，整个系统的“健康”

就出现危险的苗头。生态系统对气候变化和其他因素的变化表现出长期的适应性。〕

b.环境的演变与生物进化相联系

自生命在地球上出现以来，生物有机体不仅适应了物理环境条件，而且以多种不同

的方式对环境进行朝着有利于生命的方向改造。

这就是Gain假说中所指出的，如增加空气中的氧气，减少二氧化碳等。许多科学

家也证实，微生物在营养物质的循环中，尤其是氮的循环，以及大气层和海洋的内部平

衡中起着重要的作用。

7。具有自维持、自调控功能

一个自然生态系统中的生物与其环境条件是经过长期进化适应，逐渐建立相互协调 的关系。生态系统自动调控机能主要表现在三方面:第一是同种生物的种群密度的调

控，这是在有限空间内比较普遍存在的种群变化规律。其次是异种生物种群之间的数量

调控，多出于植物与动物、动物与动物之间，常有食物链关系。第三是生物一与环境之间

的相互适应的调控。生物经常不断地从所在的生境中摄取所需的物质，生境亦需要对其

输出进行及时的补偿，两者进行着输人与输出之间的供需调控。生态系统对干扰具有抵

抗和恢复的能力，甚至面临季节、年际或长期的气候变化的动态，生态系统也能保持相

对的稳定。生态系统调控功能主要靠反馈的作用，通过正、负反馈相互作用和转化，保

证系统达到一定的稳态。

8.具有一定的负荷力

生态系统负荷力(c:arryir} capacity)是涉及用户数量和每个使用者强度的二维概

念。这二者之间保持互补关系，当每一个体使用强度增加时，一定资源所能维持的个体

数目减少。认识到这一特点，在实践中可将有益生物种群保持在一个环境条件所允许的

最大种群数量，此时，种群繁殖速率最快。对环境保护工作而言，在人类生存和生态系

统不受损害的前提下，一个生态系统所能容纳的污染物可维持在最大承载量，即环境容

量。任一生态系统，它的环境容量越大，可接纳的污染物就越多，反之则越少。污染物

的排放，必须与环境容量相适应。

，.具有动态的、生命的特征

生态系统也和自然界许多事物一样，具有发生、形成和发展的过程。生态系统可分

为幼期、成长期和成熟期，表现出鲜明的历史性特点，生态系统具有自身特有的整体演

化规律。换言之，任何一个自然生态系统都是经过长期发展形成的。生态系统这一特性

为预测未来提供了重要的科学依据。

10.具有健康、可持续发展特性

自然生态系统在数十亿万年发展中支持着全球的生命系统，为人类提供了经济发展

的物质基础和良好的生存环境。然而长期以来掠夺式的开采方式给生态系统健康造成极

大的威胁。可持续发展观要求人们转变思想，对生态系统加强管理，保持生态系统健康

和可持续发展特性在时间空间上实现全面发展。

4、冗余种在生态系统中是可有可无的吗？

冗余种(species redundancy或eaologncal redundancy概念近年来已被广泛地应用在

生态系统、群落和保护生物学中。冗余意味着相对于需求有过多的剩余。在一些群落中

同指有些种是冗余的(redundant)，这些种的去除不会引起生态系统内其他物种的丢失，，对整个群落和生态系统的结构和功能不会造成太大的影响。Gitary等(X996)，在生态系统中，有许多物种成群地结合在一起，扮演着相同的角色，这些物种中必时出然有几个是冗余种。冗余种的去除并不会使群落发生改变。

某些物种在生态功能上有相当程度的重叠，因此其中某一个物种的丢失并不会对生态功能发生大的影响。那些高冗余的物种对于保护生物学工作来说，则有较低的优先权。这并不意味着冗余种是不必要，冗余是对于生态系统功能丧失的一种保险。

午卞早早原的里妥功昵群郁保符珠根、I}抗十早能力、I}水利用率和长的种子寿

命。一年生和多年生禾草植物(53种)和杂类草(147种)展示着不同季节的生长格

局。分析显示，功能群中只有一种或少数几个物种是关键种。生态系统中大多数不可能

是“司机”，只可能是“乘客”，他们被生态系统结构影响着，能够在系统中生存和繁

衍，却不能控制生态系统结构。还有第三类物种，它们目前对生态系统的影响很小，但 当生态系统遭到破坏或环境恶化时，它们就会成为“司机”种。因此，W al liter (1995 }

强调指出，促使一个生态系统的灵活性，增加冗余种是很重要的。它不但抵御不良环

境，而且它提供了未来进一步发展的机会。所以，它是物种进化和生态系统继续进化的

基础。在一个生态系统中，短时间看，冗余种似乎是多余的。但经过在变化环境中长期

发展，那些次要种和冗余种就可能在新的环境下变为优势种或关键种，从而改变和充实

了原来的整个生态系统。为此，他呼吁不能忽视那些冗余种的存在。面临生存的危机

时，最好的途径是保护所有物种的长期共存。主要的方法是确保生态系统中的所有功能

群，并优先注重那些只有一个物种或很少几个种的功能群。

2、 所谓生态恢复( ec}lagieal re5taratian )就是使这些受损害生态系统(damaged e-

c}ystem)从远离其初始状态的方向回到干扰、开发或破坏前的初始状态所作的努力。

面重建(rehanr}ent}是将生态系统现有状态进行改善，增加了人类所期望的某些特

点，压低那些人类不希望的某些自然特点，改善的结果使生态系统进一步远离其初始状

态。改建(rehabilitation)则是将恢复和重建措施有机地结合起来。使不良状态得到改

造凸

受损害系统的生态恢复和重建一般可采用两种模式途径(图?(}-1 ) .当生态系统受

损害是没有超负荷并且是可逆的情况下，干扰和压力被解除后，恢复可在自然过程中发

生。如由于过度放牧引起草场退化，在进行围栏保护，几年之后草场即可恢复。另一种

是超负荷的，并发生不可逆变化，仅靠自然过程是不能使系统恢复到初始状态，必须加

以人工措施才能迅速恢复。

1、

热液口区H2S含量很高，而O2含量很低。并且有很丰富的能氧化硫的细菌。

热液口生物群落主要依靠化学合成生产有机物质，那些能氧化硫的细菌氧化热液口中的还原性硫化合物获得能量，用于还原CO2转变为有机物质，反应需要吸收海水中的分子氧。

除了氧化硫的细菌外，还有一些其他类型细菌，他们能利用另外的还原物质（如CH4、NH3）作为能源形成有机物质。

热液口的化学合成细菌是该生物群落食物链的主要生产者，细菌生产量很高，可能是其上层光合作用量的2~3倍，有些地方形成的丝状细菌可达3cm厚。这些细菌生产量是支持着热液口很多消费者生产量的基础。

6、海洋真光层的浮游植物通过光合作用吸收CO2，将其转化为有生命的颗粒有机碳，这些有机碳再通过食物链（网）逐级转移到大型动物。未被利用的各级产品将死亡、沉降和分解，各级动物产生的粪团、蜕皮构成大量非生命颗粒有机碳向下沉降。生活在不同水层中的浮游动物，通过垂直洄游也构成了有机物由表层向深层的接力传递。因此，真光层内光合作用吸收的CO2就有一部分以颗粒有机碳形式离开真光层下沉到深海底。另一方面，光合作用产物的相当一部分是以可溶性有机物释放到海水中，各类生物的代谢活动也产生大量溶解有机物。这些有机物有一部分将无机化进入再循环，其余的被异养微生物利用后通过微型食物网再进入主食物网，并可能成为较大的沉降颗粒。上述由有机物生产、消费、传递、沉降和分解等一系列生物学过程构成的碳从表层向深层的转移，就称为生物泵。

随着工业的发展，人类大量使用石油、煤等化石燃料，大气中的CO2含量持续增加。而海洋是地球上最大的碳库，海水中的碳是大气中的50倍。因此，人们寄希望于海洋能大量吸收大气中的CO2，减轻温室效应的危害。