农田生态系统与天然生态系统的六大区别
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农田生态系统与天然生态系统一样,都是由生物群落与无机环境构成的统一整体,但是,农田生态系统受人类影响非常大,有着与天然生态系统完全不同的六个特点。
一、农田生态系统结构简单,稳定性差
天然生态系统演进时间长,在风、水和迁徙动物的帮助下,生物种类繁多,各种生物在相互竞争中,形成了复杂的生态群落,在一个生态群落里即便某种生物处于绝对优势,但是,其他生物特别是伴生生物也会“枝繁叶茂”。在这种复杂的生态系统中,生物之间既有竞争关系,也有互助关系,生态系统能够自我平衡,因此,生态系统较为稳定。
农田生态系统不是自发形成的,而是人类主动构建的,目的是生产满足人类生存需要的粮食,虽然也有其他伴生生物,也形成了一定规模的生态系统,但是农田生态系统物种相对单一,特别是在肥力有限的情况下,人类为了提高产量,经常清除一些“杂物”,所以,农田生态系统不完善,伴生生物很难生长,而且伴生生物规模非常小,生物间相生相克作用无法发挥,生态系统难以平衡,生态系统稳定性差,需要人类经常性地干预。
二、农田生态系统对人类依赖性强
天然生态系统是自发形成的,生物在生长初期就面临激烈的自由竞争,在竞争中物种相互选择,相生相克,最后形成一定规模的生态群落,生物种类和数量都维持在一种相对稳定的状态,形成动态平衡。如果没有外界强烈的干预,这种生态系统会循环反复,永续发展。
农田生态系统是人类有意识地建立的,人的主观意识起决定性作用,系统中的主要物种是人主动选择的,其他物种能否生存,取决于人的认识和兴趣爱好。这种情况下,生物之间不能自由竞争,无法自主选择生存伴侣,难以形成共生共长的生态群落。这种生态系统中,物种的抗逆性差,对人类的依赖性强,离开人类,农田生态系统就可能毁灭。
三、农田生态系统主要产品移出系统,物质无法循环
天然生态系统除能量和信息外,在物质上是闭环的,物质从无机界进入有机界,通过食物链传递,最后经微生物分解又回到无机界,除极少数物质通过风、水和动物迁徙等带出系统外,绝大部分物质永远在本系统内循环,不会流出系统。通过这种循环,生物得以生存和繁衍,无机环境得到更新并变得越来越适合生物生存的需要。
农田生态系统则完全不同,它在能量、信息和物质上都是开环的,其主要产品移出系统,供人类食用,所以在物质上无法循环。如果物质长期移出系统,而没有相应物质补偿的话,无机环境将得不到恢复和更新,必然会影响生态系统的平衡,农产品质量就会下降。所以,农田生态系统的物质需要外界补偿或归还。
四、农田生态系统生产力高于天然生态系统
天然生态系统受制于自然条件,生态系统生产力低于农田生态系统。在天然生态系统中,光、热、营养等均受自然条件制约,特别是营养物质受地理环境的制约非常明显。以植物为例:植物在生长发育过程中,一般都需要吸收碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫等9种营养元素和铁、氯、硼、锰、铜、锌、钼等7种微量营养元素。〔1〕其中需要从土壤中吸取量最大的为氮、磷、钾。而一般土壤中氮、磷、钾的含量远不够供应,必须通过施肥来补充,故通常称氮、磷、钾为肥料“三要素”。
农田生态系统主要受人工控制,人类在耕作过程中不断从系统外部补充氮、磷、钾等元素,土壤肥力不断改进、增强,而且人类还可以改变光和热对农作物的影响,所以,农田生态系统生产力远远高于天然生态系统。当然,这种生产力需要人类的帮助,这种生产力实际上是人类的社会生产力,这也是农田生态系统与天然生态系统的重要区别。
五、农田生态系统食物网结构简单,食物链顶端在系统外部
天然生态系统中生物之间实际的取食和被取食关系非常复杂,如:食虫鸟不仅捕食瓢虫,还捕食蝶蛾等多种无脊椎动物,而且食虫鸟本身也不仅被鹰隼捕食,而且也是猫头鹰的捕食
对象,甚至鸟卵也常常成为鼠类或其他动物的食物。而农田生态系统食物网相对简单,除了蛇、鼠、青蛙、虫等少量动物外,其他动物很难在其中生存。主要产品——粮食被人类移出系统,所以,农田生态系统留给自然的食物非常少,这也制约了其他生物的生长,所以,食物网的结构相对简单。
同时,在天然生态系统中,食物链非常完整,生产者、消费者和分解者都完整地存在系统中。虽然,能量在食物链的传递中逐级递减,但是,食物链的顶端(大型肉食动物)仍然在系统内部。而农田生态系统的食物链是不完整的,生产者在系统内部,而主要消费者——人类却在系统外部,人类也是农田生态系统食物链的顶端,这个顶端不在生态系统内部,而是在系统外部。
六、农田生态系统群落演替时间短,甚至断裂
天然生态系统群落演替是从裸地开始,经过一系列中间阶段,最后形成生物群落与环境相适应的动态平衡的稳定状态,这一阶段的生物群落叫做顶极群落,〔2〕这一阶段的生态系统属于顶极稳定状态生态系统。这种自然群落演替具有时间长,稳定性好的特点,处于顶级状态的生态系统非常稳定,可以持续几十年、上百年乃至上千年。
农田生态系统群落演替时间非常短,一般半年就是一个周期,这种情况下生态系统要素变化快,系统不够稳定。如果采取轮作的耕种方式,群落演替就会发生断裂,群落演替断裂有利也有弊。有利的方面是土地可以得到休整,病虫害得到遏制;不利的方面是生态群落演替断裂,不利于农产品品质的提高,不利于农田生态系统的稳定。