第五章生态系统[精]

第五章生态系统

第一节生态系统的基本结构

一、概念

生态系统（ecosystem）：指在一定时间和空间内，生物和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而形成的统一整体。

生态系统最初是由英国生态学家坦斯利（A．C．Fansley，1936）提出的，他强调有机体与环境是不可分割的。在生态系统内，由于复杂的食物网的存在，把生物与生物、生物与它周围环境成分，联结成一个网络式结构，网络上的每一环节彼此牵连，相互制约，维持生态系统的相对平衡。如果网络上的任何一个环节发生障碍，可以通过网络结构由其他部分得到调节和补偿。农业生态系统是受人类控制的生态系统，人类在其中占有重要地位，主宰着物质循环和能量流动的方向。人类要控制生态系统，就要搞清其结构、功能及其平衡和演替特点。

二、生态系统的基本结构

（一）生态系统的组成

动物（消费者）的生活直接或间接依赖于植物，因此在生态系统中它们的结构受植物群落的影响。在家畜中，由于各种牲畜口腔结构和消化器官不同，对食草高度有选择性，因而对牧草的利用不同，这对合理组织畜群结构，实行轮牧或混牧，提高饲草利用率有重要意义。

生态系统的空间结构和物种结构提示我们：要想充分利用自然资源，提高生态和经济效益，必须使系统内各部分形成合理的比例和空间配置，才能使物质循环和能量流动畅通，提高整个系统的转化效率。

第二节生态系统中的能量流动

能量的单向流动和物质周而复始的循环是生态系统的两个基本规律。要想阐明生态系统的功能，必须搞清这两个规律。

一、概念

能量流动：指能量在生态系统中不断地被吸收、固定、转化而不停地运动着现象。太阳是能流的源泉（每秒辐射到地球的热能相当于每秒燃烧115亿吨的煤）。

二、食物链

（一）概念

食物链是生态系统中能流和物质循环的主要运转途径。因此，研究食物链，对认识生态系统的能量转化和物质循环，具有重要意义。

食物链：生态系统中各生物种群之间，靠以食物为中心的摄食和被摄食关系联结成有一定顺序的整体。

（二）分类

1．牧食食物链牧食食物链又称草食食物链或捕食食物链。植物被草食动物所食，草食动物又被肉食动物所食，随着一级一级的捕食，动物个体由小变大，数量由多到少，物种从低级进化到高级。

2．寄生食物链在寄生食物链中，消费者属寄生生物，其食料供应关系是以大养小，数量趋增，形成寄主与寄生关系的食物链。

3．腐屑食物链腐屑食物链又称腐生食物链或残渣食物链，在生态系统中未被牧食食物链利用的碎屑（如动植物残体等）被蚯蚓、线虫类、节肢动物、菌类逐级利用，最终分解为无机物（如种蘑菇，养蚯蚓等）。

三、生态系统的能流分析

在最适宜条件下，也只有2.4％的太阳

辐射能贮存于植物有机物质中。光合作用

积累的能量是进入生态系统的初级能量，

这个过程就是初级生产。初级生产积累能

量的速率就称初级生产力（primary

productivity）。进行能量固定的绿色植物称

为生产者（producers）是最初的能量贮存

者，是生态系统能源的基础。

初级生产的能量一部分被植物自身消

耗，另一部分贮藏于植物体内增加本身成分。净初级生产量是生态系统生物生产的主要环节，是人类粮食、工业原料以及家畜饲料的来源。

四、生态效率

（一）概念

生态效率（ecological efficiency）：指能流过程中各个不同点上能量输出和输入之间的比率（也就是所生产的物质量与生产这些物质所消耗的物质量的比率）。

（二）影响生态效率的因素

1．次级生产者效率（动物种类、体型等）；

2．初级生产者的效率（饲料的性质和质量）；

3．分解者的效率（种类、数量等）。

（三）提高生态效率的技术措施

1．合理搭配饲料资源；2．合理组织畜群结构；3．努力提高繁殖效率。

第三节生态系统中的物质循环

一、概念

生态系统的物质循环又称生物地球化学循环（Biogeochemic Cycles）：指生物生命活动必需的各种营养元素沿着特定的途径从周围环境进入生物体，再从生物体回到环境的过程。

二、物质循环的分类

根据循环的性质分：

（一）水循环

水是一切生命的必要成分，是氢的来源。如果没有水和水

的循环，物质的生物地球化学循环就不可能存在。水的循环的

动力是由太阳能和地心引力。从海洋表面蒸发的水，以雨的形

式降回海洋中，称水的内循环。如果海洋蒸发的水，随着气流

进入陆地，而降落在地面，其中部分水分再度蒸发重新返回大气圈，部分被陆地生态系统暂时保留，有些以地表径流的形式迅速返回水库、江、湖，重回海洋，称水的海陆循环。

绿色植物是水循环中的重要因素。植物从土壤

中吸收的水分，大约有97～99％通过蒸腾作用损失

掉，可增加空气中的水分，促进水的循环。

（二）气体型循环

以大气圈为贮库，物质以气态出现，特点是时

间短，周期快，流量大，具有全球性。

1．碳循环

碳是一切有机体的基本成分，占有机体干重的

49％。没有碳也没有生命。所有生物的碳均来源于

CO2。碳的循环首先是由绿色植物通过光合作用，

吸收大气中的CO2和水生成碳水化合物。同时，植

物在不断进行呼吸和发酵产生CO2和水，并释放能

量，这是碳最简单的循环形式。植物被动物采食后，

碳水化合物能进入动物体内。除部分被固定外，其

余的又由呼吸作用回到大气。动物排泄物和动植物

尸体中的碳，经微生物的分解作用再回到环境中，

这是碳循环的第二种形式。地质中贮存大量的泥

炭、煤、石油、天然气，各种动物的骨髂、介壳均

可成为碳酸盐岩石。岩石的风化和溶解，矿物燃料

的燃烧，火山的活动，均将碳释放回到大气中。这是碳循环的第三种形式。