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生态系统

生态系统

生态系统的结构 生态系统的结构包括形态结构和功能结构。形态结构即群落结构,功能结构主要是指系统内的生物成分之间通过食物网或食物链构成的网络结构或营养位级。 生态系统是由生物与非生物相互作用结合而成的结构有序的系统。生态系统的结构主要指构成生态诸要素及其量比关系,各组分在时间、空间上的分布,以及各组分间能量、物质、信息流的途径与传递关系。生态系统结

目录

1. 生态系统的结构

生态系统的结构包括形态结构和功能结构。形态结构即群落结构,功能结构主要是指系统内的生物成分之间通过食物网或食物链构成的网络结构或营养位级。

生态系统是由生物与非生物相互作用结合而成的结构有序的系统。生态系统的结构主要指构成生态诸要素及其量比关系,各组分在时间、空间上的分布,以及各组分间能量、物质、信息流的途径与传递关系。生态系统结构主要包括组分结构、时空结构和营养结构三个方面。

组分结构

组分结构是指生态系统中由不同生物类型或品种以及它们之间不同的数量组合关系所构成的系统结构。组分解构中主要讨论的是生物群落的种类组成及各组分之间的量比关系,生物种群是构成生态系统的基本单元,不同物种(或类群)以及它们之间不同的量比关系,构成了生态系统的基本特征。例如,平原地区的“粮、猪、沼”系统和山区的“林、草、畜”系统,由于物种结构的不同,形成功能及特征各不相同的生态系统。即使物种类型相同,但各物种类型所占比重不同,也会产生不同的功能。此外,环境构成要素及状况也属于组分结构。

时空结构

时空结构也称形态结构,是指各种生物成分或群落在空间上和时间上的不同配置和形态变化特征,包括水平分布上的镶嵌性、垂直分布上的成层性和时间上的发展演替特征,即水平结构、垂直结构和时空分布格局。

生态系统的水平结构

生态系统的水平结构是指在一定生态区域内生物类群在水平空间上的组合与分布。在不同的地理环境条件下,受地形、水文、土壤、气候等环境因子的综合影响,植物在地面上的分布并非是均匀的。有的地段种类多、植被盖度大的地段动物种类也相应多,反之则少。这种生物成分的区域分布差异性直接体现在景观类型的变化上,形成了所谓的带状分布、同心圆式分布或块状镶嵌分布等的景观格局。例如,地处北京西郊的百家疃村,其地貌类型为一山前洪积扇,从山地到洪积扇中上部再到扇缘地带,随着土壤、水分等因素的梯度变化,农业生态系统的水平结构表现出规律性变化。山地以人工生态林为主,有油松、侧柏、元宝枫等。洪积扇上部为旱生灌草丛及零星分布的杏、枣树。洪积扇中部为果园,有苹果、桃、樱桃等。洪积扇的下部为乡村居民点,洪积扇扇缘及交接洼地主要是蔬菜地、苗圃和水稻田。

生态系统的垂直结构

生态系统的垂直结构包括不同类型生态系统在海拔高度不同的生境上的垂直分布和生态系统内部不同类型物种及不同个体的垂直分层两个方面。

随着海拔高度的变化,生物类型出现有规律的垂直分层现象,这是由于生物生存的生态环境因素发生变化的缘故。如川西高原,自谷底向上,其植被和土壤依次为:灌丛草原—棕褐土,灌丛草甸—棕毡土,亚高山草甸—黑毡土,高山草甸—草毡土。由于山地海拔高度的不同,光、热、水、土等太太因子发生有规律的垂直变化,从而影响了农、林、牧各业的生产和布局,形成了独具特色地的立体农业生态系统。

生态系统内容垂直结构以农业生态系统为例。作物群体在垂直空间上的组合与分布,分为地上结构与地下结构两部分。地上部分主要研究复合群体茎枝叶在空间的合理分布以求得群体最大限度地利用光、热、水、大气资源。地下部分主要研究复合群体根系在土壤中的合理分布,以求得土壤水分、养分的合理利用,达到“种间互利,用养结合”的目的。

2. 生态系统的功能

生态系统的基本功能包括能量流动,物质循环和信息传递三个方面。

1.能量流动

能量流动指生态系统中能量输入、传递、转化和丧失的过程。能量流动是生态系统的重要功能,在生态系统中,生物与环境,生物与生物间的密切联系,可以通过能量流动来实现。能量流动两大特点:单向流动,逐级递减。

2.物质循环

生态系统的能量流动推动着各种物质在生物群落与无机环境间循环。这里的物质包括组成生物体的基础元素:碳、氮、硫、磷,以及以DDT为代表的,能长时间稳定存在的有毒物质;这里的生态系统也并非家门口的一个小水池,而是整个生物圈,其原因是气态循环和水体循环具有全球性,一个例子是2008年5月,科学家曾在南极企鹅的皮下脂肪内检测到了脂溶性的农药DDT,这些DDT就是通过全球性的生物地球化学循环,从遥远的文明社会进入企鹅体内的。

3.信息传递

(1)物理信息

物理信息(physical information)指通过物理过程传递的信息,它可以来自无机环境/也可以来自生物群落,主要有:声、光、温度、湿度、磁力、机械振动等(参,稳态与环境,第105页)。眼、耳、皮肤等器官能接受物理信息并进行处理。植物开花属于物理信息。

(2)化学信息

化学信息(chemical information)许多化学物质能够参信息传递,包括:生物碱、有机酸及代谢产物等,鼻及其它特殊器官能够接受化学信息。

(3)行为信息

行为信息(behavior information)行为信息可以在同种和一种生物间传递。行为信息多种多样,例如蜜蜂的“圆圈舞”以及鸟类的“求偶炫耀”。

3. 生态平衡的概念

生态平衡(ecological equilibrium)是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间、生物各个种群之间,通过能量流动、物质循环和信息传递,使它们相互之间达到高度适应、协调和统一的状态。也就是说当生态系统处于平衡状态时,系统内各组成成分之间保持一定的比例关系,能量、物质的输入与输出在较长时间内趋于相等,结构和功能处于相对稳定状态,在受到外来干扰时,能通过自我调节恢复到初始的稳定状态。在生态系统内部,生产者、消费者、分解者和非生物环境之间,在一定时间内保持能量与物质输入、输出动态的相对稳定状态。

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