生态系统的概念名词解释

生态系统的概念
作者：尤金·奥德姆（Eugene P Odum）。

美国，乔治亚州，乔治亚大学，2001年。

摘自：西蒙·莱文（Simon Levin）主编，生物多样性百科全书，2013年。

翻译：李卓卿，北京，2017年。

名词解释：
黑箱（Black Box）：这是一种在系统层面进行分析和应用的模块，无须定义和说明其组织结构和内部成分。

输入环境（Input environment）：指所有能源和物质都流入一个系统的集合。

输出环境（Output environment）：指接纳所有从一个系统中流出的能源和物质的集合。

自养生物（Autotroph）：字面上的含义就是能自给自足的生物体。

这些生物体能直接利用CO
等无机碳供其生长所需,例如绿色植物和一些细菌等。

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异养生物（Heterotrophy）：字面上的含义就是依靠别人供养的生物。

这些生物生长所需的碳全部由其它有机体提供，如脊椎动物等。

超级大城市(Meta-city)：指拥有庞大、膨胀人口数量的现代都市。

它的特点是极大地消耗着城市以外的能源、水资源和食物。

农业工业化（Industrialized agriculture）：这是一种现代农业发展模式。

它和传统农业的不同，不仅在于使用了精良和昂贵的机械设备，还在于它使用有毒的化学物质代替了生物来防治病害虫，使用复合肥代替有机肥，以及过量地消耗水资源等等。

在农业工业化中，集团公司，而不是个人，对农场拥有所有权和管理权。

技术型生态系统（Techno-ecosystem）：是目前一种建立在技术基础上的生态系统。

它与自然系统的不同体现在：它大量使用化石能源和核能，而不仅是太阳能；它表现出人群的城市化聚集，并产生大量的空气污染、水污染和固体废弃物。

介绍
从分子到生态圈的等级结构图（图1）可以看出，生态系统是第一个包含所有生命以及生存条件的层级。

在生态学研究中，生态系统是理论和实践相结合的
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尽管坦斯利创造了“生态系统”一词而使他名声大噪，但事实上，坦斯利应该和洛特卡分享这一成就。

在20世纪30年代，社会科学家们提出了区域整体性概念。

尤其是霍华德·奥德姆（Howard Odum）应用社会指标把美国南部区域和其他区域进行了比较(Odum, 1936; Odum and Moore, 1938)。

近年来，麦可利斯（Machlis et al. 1997) 以及福斯和麦迪（Force and Maddie，1997)推动了人类生态系统概念的发展。

这个概念把生物生态学和社会学理论结合起来作为生态系统管理实践的基础。

因此，目前生态系统的概念是包含了生物、物理环境和人类三个方面的内容。

如图2所示，在这个图形化的模型中，生态系统是一只箱子，被标注为“系统”，它代表了我们所关注的一个区域。

两侧的大括号分别标注为“输入环境”和“输出环境”。

生态系统的边界可以根据工作需要或兴趣而任意确定。

例如，我们可以圈出一片森林或海滩作为生态系统，也可以用自然边界作为生态系统边界，如把湖岸当作边界，那么整个湖泊就是一个生态系统。

此外，我们还可以用流域山脊线作为生态系统边界，诸如此类。

生态系统必须有能量输入。

太阳是生物圈永恒的能量源，它可以为生物圈内的大多数生态系统直接提供能量。

此外，还有一些对生态系统非常重要的能量源，如风、降水、水流和燃料（城市和工业最主要的能量源）等。

能量会以热的方式或其它转换后的方式流出系统。

例如有机质（食物和废弃物）、污染物等都是能量转换后的流出方式。

生命所必须的水、空气和营养物质等在源源不断地流进生态系统，或从生态系统中流出，当然还有生物体以及它们的繁殖体（种子或孢子）也在生态系统中不断迁入或迁出。

在图2中，生态系统以“黑箱”的形式呈现。

它被模型设计者定义为一个整体，它的作用和功能将被评估，但对于它的内部成分，则不进行定义和说明。

图
3是一个太阳能驱动下的自然生态系统模型，它向我们展示了这个生态系统内部的组成和功能。

它由三个相互作用的基本成分组成，我们称之为生物群落、能量流和物质循环。

它们被这个简单模块化的模型以图形的形式进行演绎。

能量的流动是单向的。

进入系统的一部分太阳能被生物群转化后升级，如转化为有机质（一
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通常，人们可以根据方便去选择自然边界作为箱子的边界，如湖岸或森林边界，也可以选择行政边界或城市规划边界。

只要能准确地定义边界的几何意义，就可以随意划定它的边界。

当然，这里的箱子并不代表生态系统的全部，因为如果箱子是不透水的容器，那组成它的有生命的物质（湖泊或城市）也就死了。

这里尤其要重点强调的是：必须维护生态系统所有多样性的功能，包括微生物循环、输入环境、输出环境、栖息地以及土地利用等等。

不能仅仅关注物种的多样性和其他狭义的生物多样性。

人类统治下的技术型生态系统
当前的城市和工业化社会对维持生命的自然生态系统不仅仅有负面影响，有时也有正面影响。

但是，城市和工业化社会创造了一种全新的组合，我们称之为技术型生态系统，它对自然生态系统同时具有竞争性和寄生性。

这些人造的系统包含着一些很少或根本没有交集的东西，诸如新型的和强大的能量、技术、金钱、以及燃料驱动下的城市等等。

如果需要技术型生态系统在有限的世界中持续地运行下去，针对技术型生态系统和维持生命的自然生态系统，我们就必须采取一种比现在更加积极和互惠的态度来处理二者之间的关系。

在工业革命以前，人类是自然生态系统的一个组成部分，没有远离自然生态系统。

在图3的生态系统模型中，人类的功能是杂食性动物和顶级捕食者，作为异养生物位于食物网的终端。

早期的农业和自然生态系统相互兼容，除了提供食物外，它还丰富着景观。

例如传统农业，工业革命以前的农业，以及目前仍在世界上很多地方广泛使用的农业耕作方式等等。

但是随着越来越多地使用化石燃料和核能（一种比太阳光照强很多倍的能量），加上雨后春笋般出现的城市以及越来越多地依赖以货币为基础的市场经济进行决策，图3所演绎的模型将不再适用。

我们需要一种新的模型来模拟技术型生态系统。

技术型生态系统是由景观生态学家纳维赫（Zev Naveh）在1982年提出的专有名词。

图4是根据人类发展历史归纳出来新的，以燃料为驱动的生态系统模型。

它包括前面已经列出的4个组成部分：强大的能量源、技术、金钱和城市。

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