[学习要求]

1.了解生态系统的发育、健康和管理。

2.掌握生态平衡的本质。 

[学习内容]  

一、生态系统的发育

是指生态系统从幼期到成熟期的发育过程，是个动态过程。成熟期的生态系统特征如下：

(1)群落结构特征：物种多样性增加，食物网结构十分复杂。

(2)生态能量学特征：成熟稳定的生态系统中，P/R接近于1。

(3)营养物质循环特征：主要营养物质，如N、P、K、Ca等的生物地球化学循环，趋于封闭。

(4)稳定性特征：生物之间、生物与非生物之间联系紧密，保持营养物质能力高，抗外界干扰能力大。

二、生态平衡

      1981年，中国生态学会在上海专门召开了“生态平衡”讨论会, 给“ 生态平衡”定义为:“生态平衡是生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态, 其物质和能量的输入、输出接近相等, 在外来干扰下, 能通过自我调节( 或人为控制) 恢复到原初稳定状态。当外来干扰超过生态系统自我调节能力, 而不能恢复到原初状态谓之生态失调, 或生态平衡的破坏,生态平衡是动态的。维护生态平衡不只是保持原初状态。生态系统在人为有益的影响下, 可以建立新的平衡, 达到更合理的结构, 更高效的功能和更好的生态效益。”这个定义尽管内容丰富,然而很容易使人误解为要求生态系统物质能量的输出和输入相等, 这样只能使系统陷于封闭停滞不前的代名词。人类对生态系统的期望是稳定, 才出现了“生态平衡” 的概念。

三、生态系统的反馈

   生态系统某一成分发生变化，必然后引起其他成分出现一系列的响应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的成分，这个过程叫做反馈。

   负反馈：是指受控部分发出反馈信息，其方向与控制信息相反，可以抑制或减弱控制部分的活动。

   正反馈：是指受控部分发出反馈信息，其方向与控制信息一致，可以促进或加强控制部分的活动。

  正反馈使生态系统远离平衡态或稳态。生态系统的平衡通过负反馈机制调节。

四、生态系统是开放的、远离平衡态的耗散结构

 生态系统的垂直结构、水平结构、时间结构、营养结构均是有序的结构, 无序则表明系统解体。

 生态系统的有序结构的维持, 是依靠能量, 物质的转化需要能量, 信息的流动又反映着能量的动态。能量在生态系统中流经食物链各营养级时, 一部分能量由于呼吸作用变为热而耗散, 使系统内中的嫡值增加, 其余部分作功用于合成新的组织、新的序结构或作为潜能贮藏起来。

 没有能量的输入，系统就会退化,从复杂的有序结构变为简单的无序结构。因此生态系统是一个开放的、为物质所流穿的、在时间空和状态上存在和发生着不可逆现象的系统。

 与环境系统既交换物质又交换能量、信息的系统称为开放系统；平衡态是指孤立系统的不受外界环境影响, 与外界环境无能量、物质交换, 系统熵值最大, 是最混乱、最无序的状态, 平衡过程是可逆的过程；平衡态会导致生态系统死亡。非平衡态是对开放系统而言的, 它的存在是依赖于随时间变化和外界环境的一定约束,是指开放系统宏观性质的状态。分布非均匀, 存在梯度,过程不可逆, 有序性较高, 熵值较低, 如大气、河流、水位、细胞分裂、心脏跳动、消化等都是非平衡态。只有在远离平衡态时才会有能量的输入。

耗散结构是指有能量内耗。根据耗散理论和热学第二定律，开放的生态系统内存在着一种把高效能（能做功的能）变为低效能（不能做功的热能）的连续而有效的耗散过程。生态系统不断地依靠其内部耗散来维持其有序生命的。

因此，生态平衡并不是生态系统的常态, 达到平衡反而是一种顶级状态, 此时，生态系统具有一个远离热力学平衡态的稳定结构—耗散结构。平衡态对于生态系统来说并不是好的, 因为“平衡意味着生命活动的终止”。有学者提出用生态系统健康(Ecosystem Health)作为评价标准。

五、生态系统的健康和管理

 生态系统健康，是生态系统管理的目标。

 管理的目的：合理利用和适度开发生态系统，保持生态系统健康和服务，创建和谐、高效、永续的生态系统。

六、生态系统的特性：

（1）生态系统是生态学研究的最高层次。

（2）生态系统内部具有有限的自我调节能力。

（3）能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。能量流动是单向的，物质流动是循环的，信息传递是双向的。

（4）生态系统中营养级数量通常不会超过4～5个。

（5）生态系统是动态的系统。

拓展阅读：