1、第一節(jié)生態(tài)環(huán)境和生物圈生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的概念是英國生態(tài)學(xué)家坦斯利(A.G.Tansley，1871-1955年)在1935年提出的，他認為：“生態(tài)系統(tǒng)的基本概念是物理學(xué)使用的系統(tǒng)整體。牙齒系統(tǒng)不僅包含有機復(fù)合物，還包含形成環(huán)境的整個物理元素復(fù)合物?！薄拔覀儗ι矬w的基本看法是，必須從根本上認識到生物體不能與它們的環(huán)境分離。但是要形成它們的環(huán)境和一個自然系統(tǒng)。”“牙齒系統(tǒng)是地球表面自然的基本單位，有多種大小和種類?！彪S著生態(tài)學(xué)的發(fā)展，人們對生態(tài)系統(tǒng)的認識不斷加深。20世紀40年代，美國生態(tài)學(xué)家林德曼(R.L.Lindeman)在研究牙齒湖泊生態(tài)系統(tǒng)時，受到我國“大魚吃小魚，小魚吃蝦，蝦吃泥巴”這

2、句諺語的啟發(fā)，提出了食物鏈概念。他還補充說：“一山不能儲存兩只老虎的啟發(fā)，提出了生態(tài)金字塔理論，使人們認識到生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和能量流的特點?！睂Ξ?dāng)今生態(tài)系統(tǒng)概念的理解是生態(tài)系統(tǒng)是在特定空間和時間范圍內(nèi)各種生物、生物群落和武器環(huán)境之間通過能量流和物質(zhì)循環(huán)相互作用的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)是生物與環(huán)境之間能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)的基本功能單位。為了生存和繁殖，所有的生物都必須從周圍環(huán)境中吸收空氣、水分、陽光、熱量和養(yǎng)分。在生長、繁育、活動過程中，不斷向周圍環(huán)境釋放和排泄各種物質(zhì)，死后殘余物也回歸環(huán)境。任何生物，周圍環(huán)境還包括其他生物。例如，綠色植物利用微生物活動，從土壤中釋放出的氮磷鉀等營養(yǎng)元素，食草動物以

3、綠色植物為食物，食肉動物以食草動物為食物，各種動植物的殘骸是昆蟲等小動物的食物，也是微生物的營養(yǎng)來源。微生物活動的結(jié)果還釋放出植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)。長期的自然進化后，各地區(qū)的生物和環(huán)境之間，生物和生物之間形成了相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這就是人們常說的生態(tài)系統(tǒng)。1.生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)是1935年英國生態(tài)學(xué)家Tansley首次提出的，是指在特定空間中，生物成分和非生物成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流相互作用、相互依存的生態(tài)功能單位。它把生物及其非生物環(huán)境看作是一個相互影響、相互依存的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)無論是自然還是人工，都有以下共同特征。(1)生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)上的主要結(jié)構(gòu)和功能單元，屬

4、于生態(tài)學(xué)研究的最高水平。(2)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部有自我調(diào)節(jié)能力。結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，物種數(shù)越多，自我調(diào)節(jié)能力越強。(3)能量流和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩個茄子主要功能。(4)生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級的數(shù)量，生產(chǎn)者的固定能源限制及能源流動中的能源損失，一般不超過56個。(5)生態(tài)系統(tǒng)必須經(jīng)歷從簡單到復(fù)雜、不成熟到成熟的發(fā)育過程的動態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)概念的提出為生態(tài)學(xué)的研究和發(fā)展奠定了新的基礎(chǔ)，極大地促進了生態(tài)學(xué)的發(fā)展。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的前沿。2.生態(tài)系統(tǒng)的組成部分生態(tài)系統(tǒng)有四個茄子主要組成部分。非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者、分解者。(1)非生物環(huán)境包括光、溫度、濕度、風(fēng)、雨等氣候因素。(。無機物質(zhì)(例如C、H、

5、O、N、CO2和各種無機鹽等)。蛋白質(zhì)、碳水化合物、地質(zhì)、腐殖質(zhì)等有機物質(zhì)。(2)生產(chǎn)者(producers)主要指綠色植物，能夠利用簡單的無機物(包括藍鳥和一些光合細菌)制造食物的自養(yǎng)生物。在生態(tài)系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用。(3)消費者(consumers)異養(yǎng)生物主要指吃其他生物的各種動物(植食動物、食肉動物、雜食動物、寄生動物等)。(4)分解器(decomposers)異養(yǎng)生物主要是細菌和真菌，包括一些原生動物和大型腐蝕性動物，例如蚯蚓、白蟻、鷹等。(。分解動植物的殘骸、糞便、復(fù)雜的有機化合物等，吸收特定的分解物，將有機物分解成簡單的無機物。牙齒無機物參與物質(zhì)循環(huán)后，可以自養(yǎng)生物重復(fù)使用。3.生態(tài)

6、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以從兩個茄子方面理解。一種是生物種類、種群、種群的空間格局、種群的時間變化、群落的垂直和水平結(jié)構(gòu)等形式結(jié)構(gòu)。形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落的結(jié)構(gòu)特征一致，加上土壤、大氣中非生物成分、消費者和分解者的形態(tài)結(jié)構(gòu)。第二種是營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是以營養(yǎng)為紐帶，將生物與非生物緊密結(jié)合的功能單元，構(gòu)成以生產(chǎn)者、消費者、分解者為中心的三大功能群。他們產(chǎn)生與環(huán)境密切的物質(zhì)循環(huán)和能量流。4.生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)和二次生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)的能量流始于綠色植物的光合作用。光合作用積累的能量是進入生態(tài)系統(tǒng)的初級能量，這種能量的積累過程就是初級生產(chǎn)。積累初級生產(chǎn)能源的速度稱為初級生產(chǎn)力，制造的有機物質(zhì)稱為初級生產(chǎn)或初

7、級生產(chǎn)(primary production)。初級生產(chǎn)的一部分是通過植物本身的呼吸消耗的，另一部分是以可見有機物的形式用于植物的生長和生殖，我們把牙齒部分的產(chǎn)量稱為凈初級生產(chǎn)(net primary production，NPP)，將包括呼吸消耗的能量(R)在內(nèi)的全部產(chǎn)量稱為總初級生產(chǎn)(R)，這三個人之間的關(guān)系稱為GPPGPP和NPP通常表示為每年平方米生產(chǎn)的有機物質(zhì)干重(g/m2.a)或固定能源值(J/m2.a)，在牙齒情況下稱為總(凈)第一生產(chǎn)力，生產(chǎn)力是比率的概念，產(chǎn)量是數(shù)量的概念。在特定時間點，生態(tài)系統(tǒng)單位面積內(nèi)積累的生活有機物的質(zhì)量稱為生物質(zhì)。生物量是凈產(chǎn)量的累積量，某一時刻的生物量是科