什么是生態系統
蔣高明
① 生態系統提出的簡要過程 英國生態學家,阿瑟·喬治·坦斯勒爵士(Sir Arthur George Tansley)被公認為生態系統概念的提出者,以其提出的生態系統概念奠定了他在生態學界的不朽地位。坦氏興趣廣泛,早期對對植物生態學進行了深入的研究,發現土壤、氣候和動物對植物的分布和豐盛度有明顯的影響,于是產生了一個概念,即居住在同一地區的動植物與其環境是結合在一起的,生物與其特定的系統構成了地球表面上具有大小和類型的基本單位,這就是生態系統,其概念出現在《植物生態學概論》(Introduction to Plant Ecology)(1946)中。有學者認為,坦斯勒提出生態系統的概念,是受丹麥植物學家葉夫根·尼溫(Eugenius Warming)影響,后者認為:“生態系統是一個的系統整體。這個系統不僅包括有機復合體,而且包括形成環境的整個物理因子復合體。這種系統是地球表面上自然界的基本單位,它們有各種大小和種類”。
上世紀40年代,美國生態學家R.L.林德曼(R.L. Lindeman)對賽達伯格湖(Cedar Bog Lake)進行生態系統研究,他定量分析后發現了生態系統在能量流動上的基本特點:能量在生態系統中傳遞具有不可逆轉的特點;能量傳遞過程中逐級遞減,遞減率為10%~20%;這也就是著名的林德曼定律。
在生態系統概念形成過程中,前蘇聯地物學家蘇卡卻夫也發揮了重要的作用,他幾乎是與坦斯勒同時提出生態系統的概念。與生態系統的含義相似,他提出了“生物地理群落”概念(1940-1945),即生物地理群落是地球表面的一個地段,在這一定的空間內,生物群落和其所在的大氣圈、巖石圈、水圈和土壤圈都是相適應的,它們之間的相互作用具有同樣的特征,即生物地理群落由生物群落(植物群落和動物群落)和所在生物環境(土壤環境和氣候環境)組成。這一觀點實質上就是生態系統的理論。
② 生態系統的含義 一般理解的生態系統,是指生物與環境形成一個自然系統,簡單理解就是生物 環境。生態系統構成了地球表面上具有大小和類型的基本單元,它主要是功能上的單位,而不是生物分類學的單位,分類學的基本單位是物種。
如果更加全面一點理解生態系統,則是指在一定時間和空間內,共同棲居的所有生物(即生物群落)和非生物因子(物理環境)通過能量流動、物質循環、信息交換過程構成的統一整體,在這個統一整體中,生物與環境相互影響、相互制約,并在一定時期內處于相對穩定的動態平衡狀態。
由此可見,一個完整的生態系統,需要有以下四方面的要素:a由生物和非生物成分組成;b各要素間有機地組織在一起,具有能量流動、物質循環、信息傳遞等功能;c生態系統是客觀存在的實體,有時間、空間概念的功能單位;d生態系統是人類生存和發展的基礎。
生態系統的重要特點包括:a生態系統是一個開放的系統,因為任何一個能夠維持自身機能正常運轉的生態系統必須依賴外界環境提供輸入(太陽輻射能和營養物質)和接受輸出(熱、排泄物等),其行為經常受到外部環境的影響;b生態系統和其他生命個體一樣,具有自我修復功能。在一定限度內,生態系統自身的反饋機能能夠使它進行自動調節,逐漸修復與調整因外界干擾而受到的損傷,維持正常的結構與功能,保持其相對平衡狀態。因此,生態系統又是一個控制系統或反饋系統;c生態系統是一個極其復雜的多成分大系統。一個完整的生態系統是由非生物成分、生產者、消費者、分解者構成。其中生產者為主要成分,無機環境是基礎,無機環境條件的好壞直接決定生態系統的復雜程度和生物群落的豐富度,生物群落又反作用于無機環境,生態系統各個成分緊密聯系,使生態系統成為具有一定功能的有機整體。
③ 生態系統類型 生態系統可分為自然生態系統和人工生態系統。自然生態系統又可分成陸地生態系統和水域生態系統如海洋生態系統、河流生態系統、湖泊生態系統、池塘生態系統;人工生態系統包括城市生態系統、農田生態系統、果園生態系統。生物圈是地球最大的生態系統。
全球共有十大陸地生態系統類型,分別是熱帶雨林、常綠闊葉林、溫帶落葉闊葉林、寒帶針葉林、樹疏林、紅樹林、草原、高寒草甸、荒漠、苔原。我國唯一缺乏典型的非洲薩王那群落(稀樹疏林草原生態系統),但是中國的四大沙地(渾善達克、科爾沁、毛烏素、呼倫貝爾)在健康狀態下其結構與功能恰恰是“薩王那”類型的,如果成功恢復并保留該類生態系統,中國則具有全球所有的陸地生態系統類型。再加上中國具有典型的海洋與濕地生態系統,中國是全球所有國家中陸地生態系統類型最豐富的國家。