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。

从海洋对大气CO2的调节作用着眼，人们最关心的是碳在海洋中的垂直转移过程，如果没有这种转移，海洋是不可能对大气CO2含量起调节作用。

虽然大气CO2可能通过空气溶入而进入海洋表层，但其前提条件必须是大气中CO2的分压大于表层海水CO2的分压。

如果没有生物泵的作用，大气和海洋表层的CO2分压将很快平衡。

另一方面，高纬度低温海水的下沉之一物理过程，虽然可以携带从大气中吸收CO2的进入深层，但是，在赤道上升流区，海水会向大气释放CO2，从长时间尺度和全球尺度讲，之一物理过程对CO2的收支是平衡的。

相反的，海洋生物泵的作用则可能使表层CO2转变成颗粒有机碳并有相当部分下沉，通过这样的垂直转移过程，就可使海洋表层CO2的分压大于大气CO2分压，从而使大气的CO2得以进入海洋，实现海洋对大气CO2含量的调节作用。

五、什么是微食物网？微食物网在海洋生态系统能流中的作用？
答：溶解有机物被异养浮游细菌摄取进行微生物二次生产，形成异养浮游细菌→原生动物→桡足类的摄食关系，就称为微食物网。

微食物网在海洋生态系统能流中的作用？
1、通过微食物网使溶解有机物和微微型自养生物进入海洋的经典食物链。

海洋初级生产产品中的溶解有机物只有通过微食物网中的异样微生物二次生产被微型浮游动物所利用这一转变过程，这部分初级生产的能量才能进入后生动物。

同样，海洋中大量的pico-级自养生物也只有通过微食物网才能进入经典食物链，因此，微食物网是海洋生态系统能流结构中很重要的组成部分，或者说缺少微食物网，海洋生态系统的能流结构是不完整的。

2、微微型和微型自养生物的初级生产构成海洋初级生产力的最重要部分。

海洋初级生产者大部分是微型和微微型种类。

3、微型和小型浮游动物是海洋生态系统能流的重要中间环节。

从海洋整体来说，微型浮游动物是初级生产力的重要消费者。

而且，微型浮游动物生命周期短、生长快，甚至能超过浮游植物的生长。

因此，微型浮游动物是具有控制浮游植物增长的重要因素，也被认为是高营养盐、低叶绿素现象的原因之一。