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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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