正文 第10章 生態係統(2)(2 / 3)

2.群落結構及物種生活史:隨著係統的發育,物種多樣性常趨向增高,某一物種或小類群占優勢的情形減少。但至頂極期多樣性指數也有下降的情況。一方麵,生物個體增大,生活史延長並趨向複雜以及競爭加強等因素,都可能減少物種的多樣性;另一方麵,群落生物量的增加和結構的複雜化又可能提供更多的生態位,從而有利於多樣性的增高。物種多樣性指標的最終數值取決於上述兩種傾向的對比。

近來的研究發現,在係統發育過程中,生物排泄到環境中的代謝產物種類大量增加(生化多樣性)。這些產物不一定是廢物,可能對鄰近生物的生長和繁殖具有抑製或促進作用,從而調節生態係統的組成和發育。

3.營養物質循環:在係統發育過程中,物質循環趨向“封閉”,物質主要經過生物途徑,因而很少丟失。

4.選擇壓力:由生物進化的角度來看,在係統發育早期,繁殖多、生長快的物種較易生存;至晚期,競爭性強的物種占據優勢。整個發育過程中,由α選擇轉向K選擇,以量取勝的對策讓位於以質取勝和自我調節的策略。

5.穩態:成熟期的一個特點是物種間的聯係更加密切,共生、捕食、寄生等關係錯綜複雜,係統也更加穩定。物質在係統內部循環很少丟失。群體結構高度有序,即信息量較高。

總之,生態係統的發育過程遵循著一定的程序。這種規律究竟取決於生物群落的內在因素還是環境因素,或者是兩者交互作用的結果,目前還沒有一致的看法。有人把生物群落視為超級個體,強調生物因素。但個體發育藍圖載於基因結構之中,群體並無相應結構。另一極端則視群落為物種的隨機聚合,每個物種單獨受環境製約,物種間交互作用決定著整體功能。看來還需要更多的研究才能得出較成熟的結論。

生態係統發育的理論有著重要的現實意義。自然生態係統的發展趨勢是最大限度地維持大生物量、多生物種和複雜結構,在成熟係統中能量主要用於維持呼吸消耗,所以淨生產量很小。而人工生態係統(如農林業生產係統)則力求提供最高生產量,同時使積聚在係統中的生物量維持在最小數值。世界上流行的做法是,保持係統處於演替早期並采用單種栽培。這樣做的結果犧牲了係統的穩定性,例如單種栽培特別易受蟲害。更重要的是,人類需要新鮮的空氣、清潔的用水、適宜的氣候等等,這一切都要求地麵上保留足夠的生產力不高的植被。所以,人類生活不僅需要充足的衣食供應,還需要美好的環境,能夠滿足這些要求的是包括農田以及森林、湖泊、海濱等多種自然生態係統在內的組合體。

生物地理群落

植物群落層次上的生態係統,是1940年前蘇聯學者蘇卡喬夫引入科學中的一個概念。

在自然界,任何自然的有生物生存的地段總包括植物、動物、微生物、土壤、大氣(及後二者中的水分)5部分,它們相互作用,組成一個整體。例如,在一個森林地段,土壤的化學組成、水分狀況和物理性質影響喬木樹種的生長發育、結果和更新,也影響其他植被成員的生長和發育。全部植被本身又強烈地影響土壤的物理和化學性質。在土壤和植被之間不斷地進行物質的“生物循環”,引起土壤礦物質按土層的重新分配。植被從土壤中吸取水分,然後通過蒸騰把水排到大氣中,植被也影響土壤表麵的水分蒸發,影響水的地麵徑流和水在地下的轉移。

一方麵,植被的生長和發育受空氣的溫度和濕度以及它的運動和組成的製約;另一方麵,植被的組成、高度、層性和密度也影響大氣的這些性質。

動物在它的生命活動過程中多方麵地影響植被:既直接地啃食植被、踐踏植被,也間接地促進花的傳粉和種子果實的散布。動物也改變土壤,以自己的排泄物給土壤“施肥”,疏鬆土壤,從而改變土壤的化學和物理性質。動物在某種程度上還影響大氣。