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第九章 生态系统生态学 (Ecosystem ecology)
§1. 生态系统的基本概念 §2 . 生态系统的物质循环 §3. 生态系统的能量流动 §4 生态系统的信息联系 §5. 生态系统的演化和演替

一、生态系统
生态系统(ecosystem)是指生物群落与其生境 生态系统 相互联系、相互作用、彼此间不断地进行着物 质循环、能量流动和信息联系的统一体。简言 之,生态系统就是生物群落和非生物环境(生境) 的总和。 许多生态系统合在一起构成的镶嵌体 镶嵌体,形成了 镶嵌体 流域、山脉、城镇等景观单位 景观单位。地球上所有各 景观单位 种镶嵌体联合起来就构成复杂程度更高的生物 生物 圈。

Ecosystem的由来
生态系统(ecosystem)一词是英国植物生态学家 A.G.Tansley(187l一1955)于1935年首先提出来的。 Tansley兴趣广泛,他对植物群落学进行了深入的研究, 发现土壤、气候和动物对植物的分布和丰度有明显的 影响,于是提出了一个概念,即居住在同一地区的动 植物与其环境是结合在一起的。他指出:“更基本的 概念……是整个系统(具有物理学的概念),它不仅包 括生物复合体,而且还包括了人们称为环境的各种自 然因素的复合体。……我们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面上具有大小和类型的基本单位, 这就是生态系统。

Ecosystem的特点
Tansley提出生态系统概念时,强调了生物和环 境是不可分割的整体;强调了生态系统内生物 成分和非生物成分在功能上的统一,把生物成 分和非生物成分当作一个统一的自然实体,这 个自然实体——生态系统就是生态学的功能单 位。例如:森林群落与其环境就构成了森林生 态系统,草原群落与其环境就构成了草原生态 系统,而池塘中的鱼、虾和藻类等生物与水域 环境就构成了池塘生态系统。

生物地理群落
原苏联植物生态学家V.N.Sukachev(1944),在 深入研究植物群落中种间和种内竞争的基础上, 提出了生物地理群落(biogeocoenosis)的概念。生 物地理群落是指在地球表面上的一个地段内, 动物、植物、微生物与其地理环境组成的功能 单位。他强调了在一个空间内,生物群落中各 个成员和自然地理环境因素之间是相互联系在 一起的整体。实际上,正如1965年在丹麦哥本 哈根召开的国际学术会议上认定的那样,生物 地理群落和生态系统是同义语。

三、生态平衡
生态系统作为生物群落与理化环境的统一 体,同其他生命系统一样具有自我维持和自我 调节的能力。在一定的时间内,生态系统中各 生物成分之间、群落与环境之间以及结构与功 能之间的相互关系可以达到相对地稳定和协调, 并且在一定强度的外来干扰下能通过自我调节 恢复稳定状态,这就是生态平衡(Ecological ( balance) 。简单的说,所谓的生态平衡是指顶 ) 级稳定状态的生态系统。

1. Pimente(1961)试验
把卷心菜一部分种在单一的植物群中, 另一部分种在约有300个物种的多年的农 田群落中。经过15周的每周观察,发现 在单一物种的种植区中,蚜虫、跳岬、 鳞翅目昆虫猖獗发生,而在混种种植区 则没有这种现象。

2. Paine(1966)观察
一个海湾的岩石潮间带的一种海星对潮间 带群落的稳定性有显著作用。这种海星取食石 鳖、虫戚 贝、双壳贝类、荷和石石劫 。在有 海星存在的海区潮间带,实际上有15个物种共 存。而在没有海星的试验区,则茗荷很快成为 优势种,在同一年内茗荷又被贻贝和石劫 所 排挤。三年后群落中的物种从15个减少到8个。

3. 肯尼亚Nakura湖
肯尼亚Nakura湖是苏打湖,pH达10.5,生物 种类极少,生产者唯有螺旋藻,主要消 费者是小火烈鸟。引进罗非鱼利用螺旋 藻,罗非鱼大量繁殖后又引来几种食鱼 鸟和食鱼兽。1974年湖泊巨变,螺旋藻消 失,湖水清澈透明,小火烈鸟随着绝迹。 幸好有一种小型绿藻很快地繁殖起来, 接着滤食这种绿藻的桡足类种群开始增 长,因而又招来大火烈鸟。

生态平衡的重要性
一个群落中食物网越复杂,则稳定性越增加,此外, 腐屑的存在也可加强生态系的多样性和稳定性。 生态平衡常常因各种因素遭到破坏,主要是人类的 生产活动和污染等。 人类对自然资源不合理的开发利用,常常导致毁 灭, 水土流失,水源枯竭、草原荒废,土地沙漠化、 盐渍化野生动物种类趋于绝灭等。如榆林三迁、黄河 河床抬高,长江黄化、埃及大坝 、三峡过程——增 加25%可耕地,但使下游贫瘠化盐碱度增大,农作物 减产,水瘦,鱼减产,血吸虫病猖獗。


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