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雨林、海洋生态系统较稳定的原因?

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2006-05-20

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    由生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统。生物群落由存在于自然界一定范围或区域内并互相依存的一定种类的动物、植物、微生物组成。生物群落内不同生物种群的生存环境包括非生物环境和生物环境。
  非生物环境又称无机环境、物理环境,如各种化学物质、气候因素等;生物环境又称有机环境,如不同种群的生物。  生物群落同其生存环境之间以及生物群落内不同种群生物之间不断进行着物质交换和能量流动,并处于互相作用和互相影响的动态平衡之中。
  这样构成的动态平衡系统就是生态系统。它是生态学研究的基本单位,也是环境生物学研究的核心问题。   种类 自然界的生态系统大小不一,多种多样。  小如一滴湖水、培养着细菌的平皿、小沟、小池、花丛、草地,大至湖泊、海洋、森林、草原以至包罗地球上一切生态系统的生物圈。
  按类型则有水域的淡水生态系统、河口生态系统、海洋生态系统等;陆地的沙漠生态系统、草甸生态系统、森林生态系统等等。此外,按由来又可分为自然生态系统(如极地、原始森林);半人工生态系统(如农田、薪炭林、养殖湖)以及人工生态系统(如城市、工厂、矿区、宇宙飞船和潜艇的载人密封舱)。
       能量流动 生态系统的结构具有实现生态系统的能量流动和物质循环的功能。每个生态系统都有自己的结构以及相应的能量流动和物质循环的方式和途径。地球上无数的生态系统的能量流动和物质循环汇合而成生物圈的总的能量流动和物质循环。
  整个自然界就是在这能量流动和物质循环的过程中不断地变化和发展。     生物有机体为了进行代谢、生长和繁殖都需要能量;一切生物所需要的能源归根到底都来自太阳能。太阳能通过植物的光合作用进入生态系统,将简单的无机物(二氧化碳和水)转变成复杂的有机物(如葡萄糖),即转化为贮存于有机物分子中的化学能。
  这种化学能以食物的形式沿着生态系统的食物链的各个环节,也就是在各个营养级中依次流动。  在流动过程中有一部分能量要被生物的呼吸作用消耗掉,这种消耗是以热能形式散失的;还有一部分能量则作为不能被利用的废物浪费掉。
  所以处于较高的各个营养级中的生物所能利用的能量是逐级减少的。可见,生态系统中的能量流动是单方向的,是不能一成不变地被反复循环利用的。一般来说,食物的化学能在各个营养级流动时,其有效率仅为10%左右。
       生态系统能量流动的单向性可用生态金字塔的图示表示。生态金字塔分为数量金字塔(以生物个体的数目为单位绘图),生物量金字塔(以生物有机体的重量为单位)和能量金字塔(以单位时间、单位面积或体积所积累的能量为标准),下面引用的是1959年E。
  P。奥德姆所提出的关于生态系统的理想模式图。  这个生态系统可归结为一简单食物链:苜蓿→牛犊→小孩。其生态金字塔的图式中,A为理想生态系统的数量,B为生物量,C为能量。如果一个小孩一年内仅以牛犊为食,则需4。
  5头牛犊,这样就需种4公顷的苜蓿喂养牛犊。   物质循环 生物有机体约由 40余种化学元素组成,其中最主要的是碳、氮、氢、氧、磷、硫。  它们来自环境,构成生态系统中的生物个体和生物群落,并经由生产者(主要是植物)、消费者(动物)、分解者(微生物)所组成的营养级依次转化,从无机物→有机物→无机物,最后归还给环境,构成物质循环。
  物质循环和能量流动不同,前者在生态系统中周而复始地运行,能被反复利用。   生产量 生态系统中某一营养级在单位时间内所产生的有机物总量称为总生产量。  总生产量减去由呼吸作用而消耗的有机物的重量称为净生产量。
  绿色植物(生产者)的生产量为第一性生产量,其他营养级(消费者、分解者)的生产量则是第二性生产量。目前研究得较充分的是第一性生产量。各种生态系统的第一性生产量举例如下:公海和沙漠生态系统的生产量最低,每昼夜约为0。
    1~0。3克/米²;高山、海涂和深湖泊生态系统的生产量约为每昼夜0。5~3克/米²;森林、浅湖泊和灌溉农田生态系统的平均生产量每昼夜约为3~10克/米²;河口海湾、冲积平原的植物区系和集约程度高的农田(如甘蔗田)生态系统的生产量最高,每昼夜约为10~20克/米²。
    生态系统的生产量取决于太阳能的强度,水和营养物质的存在量,气候条件以及生态系统利用现有物质的能力等因素。施肥、灌溉、耕作等虽能增加生产量,但如果采取的措施超过了生态系统的负荷能力,也会带来污染或破坏物质循环而引起不良后果。
     信息传递 生态系统的信息传递在沟通生物群落与其生活环境之间、生物群落内各种群生物之间的关系上有重要意义。  生态系统的信息包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息。
  这些信息最终都是经由基因和酶的作用并以激素和神经系统为中介体现出来的。它们对生态系统的调节具有重要作用。   调节能力 生态系统具有自动调节恢复稳定态的能力。系统的组成成分愈多样,能量流动和物质循环的途径愈复杂,这种调节能力就愈强;反之,成分愈单调,结构愈简单,则调节能力就愈小。
    然而这种调节能力也有一定的幅度,超过这个幅度就不再能起调节作用,从而使生态系统遭到破坏。使生态系统失去调节能力的主要因素有三种:一是种群成分的改变。例如由于人类的干预,使一种控制草食动物的肉食动物消失,从而引起草食动物大量繁殖,最后可导致草原生态系统的破坏。
  单一种植业的农田生态系统也正是由于缺乏多样性而易受昆虫破坏。  二是环境因素的变化。例如湖泊富营养化可使水质变坏,同时由于藻类过度生长所产生的毒素,以及由于藻类残体分解时消耗大量的溶解氧,使水中溶解氧大大减少,从而又会引起鱼类及其他水生生物死亡。
  三是信息系统的破坏。例如石油污染导致回游性鱼类的信息系统遭到破坏,无法溯流产卵,以致影响回游性鱼类的繁殖,从而破坏了鱼类资源。     研究生态系统的自动调节能力,能为人类制订环境标准和对环境实行科学管理提供依据。
     生态演替 在同一环境内,原有的生物群落可暂时或永久消失,而由新生的群落所代替,这种交替现象称为生态演替或生态消长。新生的生物群落在其发展初期具有生长迅速的特点:生产量(P)与呼吸量(R)的比值(P/R)高,净生产量高,食物链短,缺少多样性,生物个体小,稳定性低。
    这种生物群落在发展趋于成熟时则显示下列特点:生物量(B)与呼吸量的比值(B/R)高,食物链发展成为复杂的食物网,净生产量低,富于多样性,稳定性高。这就是说,当生态系统趋于成熟和稳定时,其能量流动由供应生产转为供应维持(由呼吸作用体现)。
     现存的生态系统是自然历史发展、演替的产物,今后它还会随着时间的变迁而发生变化。  生态演替主要由于生物(包括人类)的行为所引起,物理环境虽然可以影响生态演替,但并不是导致演替的原因。
  因此人类都必须考虑自己的一切活动对生态系统所起的影响。

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