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生态系统
一、生态系统的概念
生态系统是生态学的一个概念。生态学是一门研究生物及其生活环境相互关系的科学,是生物学的主要分支之一。
一个物种在一定空间范围内的所有个体总和在生态学里称为种群,所有不同种的生物总和为群落,生物群落连同其所在的物理环境共同构成生态系统。因此,生态系统是指在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环、能量流动和信息传递而互相作用、相互依存所构成的一个具有自组能力和调控功能的生态学功能单位。生态系统具有等级结构,即较小的生态系统组成较大的生态系统,简单的生态系统组成复杂的生态系统,最大的生态系统是生物圈。
二、生态系统的结组成成分
任何一个生态系统都由生物群落和非生物环境两大部分组成。阳光、氧气、二氧化碳、水、植物营养素(无机盐)是非生物环境的最主要要素,生物残体(如落叶、秸杆、动物和微生物尸体)及其分解产生的有机质也物理环境的重要要素。非生物环境除了给活的生物提供能量和养分之外,还为生物提供其生命活动需要的媒质,如水、空气和土壤。而活的生物群落是构成生态系统精密有序结构和使其充满活力的关键因素,各种生物在生态系统的生命舞台上各有角色。生态系统的生命角色有三种,即生产者、消费者和分解者,分别由不同种类的生物充当。
生产者在生物学分类上主要是各种绿色植物,也包括化能合成细菌与光合细菌,它们都是自养生物,植物与光合细菌利用太阳能进行光合作用合成有机物,化能合成细菌利用某些物质氧化还原反应释放的能量合成有机物,比如,硝化细菌通过将氨氧化为硝酸盐的方式利用化学能合成有机物。
生产者在生物群落中起基础性作用,它们将无机环境中的能量同化,同化量就是输入生态系统的总能量,维系着整个生态系统的稳定。生产者是生态系统的主要成分,是连接无机环境和生物群落的桥梁。
消费者指以动植物为食的异养生物。消费者的范围非常广,包括了几乎所有动物和部分微生物(主要有真细菌),它们通过捕食和寄生关系在生态系统中传递能量,其中,以生产者为食的消费者被称为初级消费者,以初级消费者为食的被称为次级消费者,其后还有三级消费者与四级消费者,同一种消费者在一个复杂的生态系统中可能充当多个级别,杂食性动物尤为如此,它们可能既吃植物(充当初级消费者)又吃各种食草动物(充当次级消费者),有的生物所充当的消费者级别还会随季节而变化。
一个生态系统只需生产者和分解者就可以维持运作,数量众多的消费者在生态系统中起加快能量流动和物质循环的作用。
分解者又称“还原者”它们是一类异养生物,以各种细菌和真菌为主,也包含屎壳郎、蚯蚓等腐生动物。分解者可以将生态系统中的各种无生命的复杂有机质(尸体、粪便等)分解成水、二氧化碳、铵盐等可以被生产者重新利用的物质,完成物质的循环,因此分解者、生产者与无机环境就可以构成一个简单的生态系统。分解者是生态系统的必要成分,是连接生物群落和无机环境的桥梁。
三、生态系统的结构
生态系统的结构是指食物链与食物网。
1、食物链
(1)概念
植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中传递,我们把生物之间存在的这种单方向营养和能量传递关系称为食物链。
食物链是生态系统营养结构的具体表现形式之一。
(2)类型
①捕食食物链:又称牧食食物链,指由植物开始,到草食动物再到肉食动物。如草→兔子→狐狸
②腐食食物链:以死亡的有机体及其排泄物为营养源。如枯枝落叶→蚯蚓→腐败菌
③混合食物链:成员中既有活食性成员,也有腐生性成员。
粪 粪 粪
如稻草→→牛→→蚯蚓→→鸡→→猪→→鱼
④寄生食物链:如鸟类→→跳蚤→→细菌→→病毒
⑤特殊食物链:如昆虫→→猪笼草(或瓶子草)
能量沿着生产者到各级消费者的途径流动。一般说来,生态系统中能量在沿着牧食食物链传递时,从一个环节到另一个环节,能量大约要损失90%。
(3)食物链的特点
①在同一食物链中常有多种生物组成。
②在同一生态系统中,常有多条食物链组成。
③在不同生态系统中,各类食物类所占的比重不同。在森林生态系统中,约90%以上的能量流经腐食食物链,而约有10%以上的能量流经捕食食物链。
④在任何生态系统中,各类食物链总是协同作用的。
2、食物网
在生态系统的生物之间存在着一种远比食物链更错综复杂的普遍联系,像一个无形的食物网把所有生物都包括在内,使它们有着直接或间接的联系,这就是食物网。
3、营养级和生态金字塔
(1)营养级
指处于食物链某一环节上的全部生物种的总和,因此营养级之间的关系是指一类生物和处于不同营养层次上另一类生物之间的关系。
绿色植物属第一营养级,第一性消费者植食动物是第二营养级,依次类推。
(2)生态金字塔:指各个营养级之间某种数量关系,这种数量关系可采用生物量单位、能量单位或个体数量单位,采用这些单位构成的生态金字塔分别称为生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。

