生態係統指由生物群落與無機環境構成的統一整體。生態係統的範圍可大可小,相互交錯,最大的生態係統是生物圈;最為複雜的生態係統是熱帶雨林生態係統,人類主要生活在以城市和農田為主的人工生態係統中。生態係統是開放係統,為了維係自身的穩定,生態係統需要不斷輸入能量,否則就有崩潰的危險;許多基礎物質在生態係統中不斷循環,其中碳循環與全球溫室效應密切相關,生態係統是生態學領域的一個主要結構和功能單位,屬於生態學研究的最高層次。作為一個獨立運轉的開放係統,生態係統有一定的穩定性,生態係統的穩定性指的是生態係統所具有的保持或恢複自身結構和功能相對穩定的能力,生態係統穩定性的內在原因是生態係統的自我調節。生態係統處於穩定狀態時就被稱為達到了生態平衡。
什麼是生態係統
什麼是地球的生態係統,我們得從地球上的生物物種說起。
在地球生物圈中,有很多很多種生物。目前,關於物種的數量還沒有明確答案,也眾說不一。科學家們已經發現並命名的生物有100萬種。有人說地球上有500萬種生物,但又有報告,僅亞馬遜河流域的原始森林中,就可能有800萬種生物,由此,估計全球現存的物種大約有1000萬種。還有一些科學家認為全球有3700萬種生物。如果追算已經滅絕的物種,地球從其誕生之日至今共約出現過5億~10億種生物。
這些生物都必須存在於一定的環境中,如一片森林,一片草原,一條河流。人們把某一種生物所有個體的總和叫做“種群”,把生活在某一特定區域內由種群組成的整體叫“群落”,群落與和它相互作用的環境合起來就是生態係統。1935年,英國植物生態學家坦斯列提出了生態係統的概念。後來,美國生態學家奧德姆給生態係統下了一個更完整的定義:生態係統是指生物群落與生存環境之間,以及生物群落內的生物之間密切聯係、相互作用,通過物質交換、能量轉化和信息傳遞,成為占據一定空間、具有一定結構、執行一定功能的動態平衡整體。簡言之,在一定空間內生物群落與非生物環境相互聯係、相互作用所構成的統一體,就是生態係統。即生態係統=生物群落+無機環境。根據這一定義,一個池塘、一塊草地、一片森林或一座城市都是一個生態係統。所以說,生態係統是指一定時間內存在於一定空間範圍內的所有生物與其周圍環境所構成的一個整體。例如一片森林就是一個生態係統。森林中有狼有虎,有鹿有兔,有鬆有柏,有花有草,還有各種微生物。狼有狼的種群,鹿有鹿的種群,也就是說各種動物都有各自的種群;鬆有鬆的種群,花有花的種群,即各種植物有各自的種群;各種微生物也有各自的種群。所有的動物種群、植物種群和微生物種群合起來構成群落,群落中的所有生物和環境合起來就構成森林生態係統。
和諧的草原生態係統不僅森林,草原、沙漠、湖泊、海洋、農田和城市是生態係統,整個地球生物圈也是一個大的生態係統。
生態係統都是由生物因素和非生物因素兩部分組成。非生物部分包括陽光、空氣、水分、土壤等各種物理的和化學的因素;生物部分又可分為生產者、消費者和分解者三類。
生產者是指綠色植物,包括草、樹、莊稼、藻類,它們能夠吸收空氣中的二氧化碳,同時汲取土壤中的水分和礦物營養元素,借助太陽光能來合成有機物,並提供給其他生物。
消費者是指各種動物和人。它們自己不會利用太陽光能合成有機物,生存依靠吃生產者為主。
分解者是細菌和酶,它們把生態係統中消費者和生產者的屍體分解成水、二氧化碳和營養元素,還給大氣和土壤,再供生產者使用。
地球上的生態係統的分類很多,如可以簡單地分為陸地生態係統和水域生態係統。陸地生態係統又可分為森林生態係統、農田生態係統、荒漠生態係統、草原生態係統以及凍原生態係統,等等。水域生態係統又可分為海洋生態係統和淡水生態係統。
生態係統是一種有生命的係統,它與其他的係統比較,具有以下特點:
(1)生態係統中必須有生命存在。生態係統的組成不僅包括無生命的環境成分,還要包括有生命的生物組分。隻有在有生命的情況下,才有生態係統的存在。
(2)生態係統具有一定地區特點的空間結構。生態係統通常與特定的空間相聯係,不同空間有不同的環境因子,從而形成了不同的生物群落,因而具有一定的地域性。正所謂“一方水土,養一方人”。