简述生态系统的结构

1.简述生态系统的结构，生态系统中能量的流动及结构。

（1）.生态系统的组成成分由生物部分和非生物部分组成。非生物部分由物质和能量组成，物质又分为有机物和无机物；生物成分包含生产者、消费者、分解者。非生物部分又可称为无机环境，无机环境包括作为系统能量来源的太阳辐射能；温度、水分、空气、岩石、土壤和各种营养元素等物理、化学环境条件；以及生物物质代谢的原料如CO2、H2O、O2、N2和无机盐类等，它们构成生物生长、发育的能量与物质基础，又称为生命支持系统。生物部分是生态系统的核心部分，生产者主要指绿色植物，也包括蓝绿藻和一些光合细菌，是能利用简单的无机物质制造食物的自养生物。在生态系统中起主导作用。消费者异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。分解者异养生物，主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物。它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物，吸收某些分解产物，最终能将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用。

（2）.生态系统中的能量流动及结构。它是是指生态系统中的无机环境与生物群落之间和生产者、消费者与分解者之间，通过营养或食物传递形成的一种组织形式，它是生态系统最本质的结构特征。生态系统的生物生产是从绿色植物固定太阳能开始的，太阳能通过植物的光合作用被转变为生物化学能，成为生态系统中可利用的基本能源。生态系统各成分之间能量流动的一个重要特点是单向流，表现为能量的很大部分被各营养级的生物所利用，通过呼吸作用以热的形式散失，而这些散失到环境中的热能不能再回到生态系统中参与能量的流动。生态系统各种组成成分之间的营养联系是通过食物链和食物网来实现的。食物链是生态系统内不同生物之间类似链条式的食物依存关系，食物链上的每一个环节称为营养级。每个生物种群都处于一定的营养级，也有少数种兼处于两个营养级，如杂食动物。生态系统中的食物链包括活食食物链和腐食食物链两个主要类型。活食食物链从绿色植物固定太阳能、生产有机物质开始，它们属于第一营养级，食草动物属于第二营养级，各种食肉动物构成第三、第四及更高的营养级。腐食食物链则从有机体的残体开始，经土壤动物的粉碎与分解和细菌、真菌的分解与转化，以无机物的形式归还给环境，供绿色植物再次吸收。从营养级来划分，分解者处于第五或更高的营养级。老鼠以谷物为食，鼬鼠以老鼠为食，鹰又以鼬鼠为食，鹰死后的残体被各种微生物分解成无机物质，便是简单食物链的一个例子。然而，自然界中的食物链并不是孤立存在的，一个易于理解的事实是，几乎没有一种消费者是专以某一种植物或动物为食的，也没有一种植物或动物只是某一种消费者的食物，如老鼠吃各种谷物和种子，而谷物又是多种鸟类和昆虫的食物，昆虫被青蛙吃掉，青蛙又是蛇的食物，蛇最终被鹰捕获为食；谷物的秸杆还是牛的食物，牛肉又成为人类的食物。可见，食物链往往是相互交叉的，形成复杂的摄食关系网，称为食物网。一般来说，一个生态系统的食物网结构愈复杂，该系统的稳定性程度愈大。生态系统内的能量传递和转化遵循热力学定律。根据热力学第一定律，输入生态系统的能量总是与生物有机体贮存、转换的能量和释放的热量相等，

从而保持生态系统内及其环境中的总能量值不变。根据热力学第二定律，生态系统的能量随时都在进行转化和传递，当一种形式的能量转化成另一种形式的能量时，总有一部分能量以热能的形式消耗掉，这样，系统的熵便呈增加的趋势。对于一个热力学非平衡的孤立系统来说，它的熵总是自发地趋于增大，从而使系统的有序程度越来越低，最后达到无序的混乱状态，即热力学平衡态。然而，地球生态系统所经历的却是一个与热力学第二定律相反的发展过程，即从简单到复杂，从无序到有序的进化过程。根据非平衡态热力学的观点，一个远离平衡态的开放系统，可以通过从环境中引入负熵流，以抵消系统内部所产生的熵增加，使系统从无序向有序转化。生态系统是一个生物群落与其环境之间既进行能量交换，又进行物质交换的开放系统，通过能量和物质的输入，生态系统不断“吃进”负熵流，维持着一种高度有序的状态。

2.简述人类面临的环境问题及解决途径。（1）.从时间上看 ,全球生态环境问题具有跨世纪的特点 ,全球生态环境问题产生于上个世纪 ,在本世纪仍不会完全消除;从范围上看 ,其具有普遍性和跨国性;从程度上看 ,其具有严重性 ,表现在现实和潜在影响大、强度大、作用时间长的特点。全球正面临着5大严重环境问题：

①海洋：随着人口增长、人类活动加剧，近海水域污染加重，造成全球50％的海洋珊瑚礁死亡；由于过量捕捞和海洋污染，世界上17个主要渔场的渔获量全面下降。

②淡水：淡水资源占全世界水体总量的1％弱，而且其中绝大部分冰封在南极等地的永久冰盖中，人类真正可以利用的淡水资源尚不足0. 03％。目前水资源正逐渐成为一种主要的战略资源。全球共有250条国际河流，对这些河流中水资源的利用、水质的防护已经成为国际社会关注的敏感问题，譬如中东的约旦河，它是以色列、约旦和叙利亚 3国的重要水源，因此也经常成为国际敏感地区。联合国专门为此设立了一个委员会，对这些国际河流水资源的争端和污染防治进行协调。

③湿地：以前人们对湿地的重要性缺乏认识，例如美国人就有“湿地是浪费的土地”一说。中国则由于人口压力曾经进行了大规模的围湖造地，把很多湿地改造成农田。据估计，中国近几十年来湿地面积几乎减少了一半。实际上湿地是地球生物物种的宝库，世界上将近70 ％的生物都在湿地环境中孕育、生存。保护湿地不仅是环保的要求，而且对抗旱防涝也有重要作用。好在中国等已经认识到了湿地的重要生态功能，提出并正在贯彻落实“退田还湖”等保护湿地的有效措施。

④生物多样性：全世界的生物种类正以很快的速度迅速衰减，像大熊猫、东北虎、滇金丝猴等许多珍稀物种濒临灭绝。1973年曾经参加联合国人类环境会议的国家在美国首都华盛顿签署了《濒危野生动植物种国际贸易公约》，旨在通过控制国际贸易来制止对野生生物的滥捕滥杀。

⑤能源：能源是我们所面临的最大环境挑战。现在人类依赖于化石能源，不仅造成了地球升温等全球性的生态灾难，而且这种社会经济运行本身也难以为继，据科学家预测，到2030年左右，全世界的化石燃料将消耗殆尽。因此，改变能源结构，寻找新能源已经成为全人类必须面对的首要环境课题。美国、欧洲、

日本和中国等都在积极研制燃料电池，这种安全清洁的新能源有望成为未来社会的主要能源。

（2）.全球环境问题的严重性。联合国开发计划署、联合国环境规划署、世界银行和世界资源所于 2000年 9月刊印的《世界资源 2000～2001年:人与生态系统:被磨损的生命网络》的报告揭示出全球生态系统的衰退状况是惊人的: 20世纪 ,全世界半数湿地消失;砍伐和占用林地致使世界森林缩减一半;全世界约 9%的树种濒临灭绝 ,每年约13万 km2以上的热带森林遭破坏;全世界近 70%的主要海鱼被过度捕捞;在过去的 50年中 ,全世界 2 /3的农田受到土壤退化的影响;全世界约 30%的林地被农业占用;堤坝、河流改道及运河几乎破坏了 60%世界大河的完整性;全世界 20%的淡水鱼种类或灭绝 ,或濒临灭绝 ,或受到威胁现在全世界每天约有170km2的土地由于过度放牧和风蚀、水冲而成为不毛之地。全球生态环境恶化的直接后果就是经济损失。全世界每年因环境污染和破坏所造成的经济损失不低于 215万亿美元。据有关方面估计 ,中国 2002年生态破坏的总损失约占 GDP的213%。因此 , 2002年中国 GDP的实际增长就不再是718% ,而是 610%左右。

（3）.环境问题的全球性。随着世界人口的增长 ,生产力的发展 ,再加上长期利用自然资源的极大盲目性 ,使得生产和生活排放的污染物超过了自然环境的容许量。这种变化不仅影响了局部地区的环境质量状况 ,而且导致了全球性环境的破坏 ,形成了许多不受国家疆界限制的环境问题 ,威胁着全人类的生存。环境问题的全球性已把整个人类置于全球环境的摆布之中。由于携带污染物的大气可借助风行云移 ,漂洋过海 ,到达世界的每一个角落;置于水中的污染物可以随着河流的流动和海洋的洋流从不同地区流向另一地区 ,造成环境污染的全球性。南极冰川中发现现代农药、杀虫剂中的某些有机成份就是一个例证。亚马逊河流域土地利用形式的变化 ,已影响了美洲大部分地区的降雨模式;非洲苏丹琼莱地区的主要改变 ,甚至可能影响到整个中欧水生物的物理及化学环境 ,如水温、酸度等。这些都证明环境问题已成为一个全球性的问题 ,正是这一问题的复杂性决定了它的解决需要世界范围得合作。

（4）.全球生态环境保护对策。全球生态环境破坏严重,造成了很大的影响,保护生态环境已成了重要任务。为了加强生态安全,促进全球生态环境的可持续发展,可从政策、管理、技术等方面来解决。①制定更多的国际性的环保公约。国际环境法的根本任务和最终目的是保护人类的生存环境,实现人类社会的可

持续发展。国际环境法的实施主要靠各缔约国的自觉履行,但对那些针对全球主要环境问题所制定的环保公约,所有缔约国都必须不折不扣地履行条约的义务。目前,全球环境问题中最主要有下列6个公约:《拉姆萨湿地公约》、《联合国海洋法公约》、《保护臭氧维也纳公约》、《联合国气候变化框架公约》、《生物多样性公约》和《联合国防治荒漠化公约》。这些国际公约为保护全球生态环境做出了巨大的贡献,参与国应遵守国际公约,国际社会应该制定更多与生态环境破坏有关的国际公约,以保护全球生态环境,使人类能更好地生存下去。②开发环保技术和促进环境保护产业环保技术的进步有利于提高处理废水、废气、废渣等的能力。为改善全球环境,需要加大下列环保技术的研究:空气净化、污水处理、固体废物处理、资源的综合利用、环卫机械设备、噪声与振动控制、各种环境保护设备、环境标志产品、绿色产品、城市卫生垃圾处

理技术与设备、土壤净化、土壤污染治理及生态修复技术、农业环保技术等;给排水技术与设备、水处理技术与设备、饮水、瓶装水、净水器材、水泵阀门、管道技术设备膜分离技术与装备等。环境保护产业是为保护自然资源所进行的技术开发、产品生产、商业流通、资源利用、信息服务等活动的总称,主要包括环境保护机械设备制造、环境工程建设、自然保护开发经营和环境保护服务等方面。③清洁生产。清洁生产是一种创造性的思想,该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程,产品和服务中,以期增加生态效率并减少对人类和环境的危害。一对生产过程,要求节约原材料和能源,淘汰有毒原材料,减少有害废弃物的数量和毒性。一对产品,要求减少从原材料的提炼到产品的最终处置的全生命周期的不利影响。一对服务,要求将环境因素纳入设计和可提供的服务中。④加强环保教育。从整体和局部来看,国民素质的高低直接关系到生态环境的好坏。大量资料表明,受教育程度越低的国家或地区,通常生态环境被破坏频率越高,生态环境问题也越多。面对生态环境的持续发展这一社会性极强的问题,在生态环境脆弱区除发展经济外,更应加强民众教育,广泛、通俗、持之以恒地开展与环境相关的文化教育、法律宣传,在观念、心理上超前打造深深的生态文明价值烙印,培育本地化的亲生态人口,从而使民众自觉参与生态环境的保护。