生态系统的结构和功能.docx

生态系统的结构和功能 （一）生态系统的结构生态系统的结构是指生态系统中各组成部分之间数量的比例关系、空间位置的配置关系以及相互联系的内容和方式。这就是说，生态系统中各个组成部分之间绝不是毫无关系的堆积，而是组成相互关系和相互联系的统一整体。这些联系和关系的总和或这些联系和关系的网络便构成了生态系统的结构。任何生态系统的结构都可分为：1.时空结构。生态系统中各组成部分之间在空间上的规模、尺度、分布、排列以及相位关系的总和，便构成了生态系统的空间结构。例如：在森林生态系统中，乔木占据上层空间，灌木占据下层空间；鸟类在林冠上层，兽类在林地上；昆虫有的在林上，有的在林下，有的则在土壤中。不同生物占据不同的空间，这就是空间结构。时间结构是指由于时间变化而产生的结构波动。例如：随着时间的变化，森林在幼年、中年及老年期的结构是有变化的。又如，一年四季中森林的结构也有波动，春季发芽，冬季落叶，昆虫和鸟类迁移等。2.数量关系结构。生态系统中组成成分之间存在一定的数量关系，如排列组合关系、数量比例关系等。例如：森林生态系统中乔木、灌木和草本植物都有不同的数量和比例关系，若无乔木则成为灌木林，单一树种为单纯林，多树种为混交林等。3.组成成分之间相互作用的形成与结构。时空结构和数量结构，都是从质上抽掉相互作用来看的结构，但在生态系统中最根本的却是组成成分间相互作用的结构。例如：森林中上层乔木如果数量多，形成郁闭度大，那么下层灌木就少；而下层灌木多，上层乔木就稀疏。由此可见森林生态系统中，乔木与灌木的相互作用发生着密切联系。实际上生态系统中各组成成分间都有着密切相互联系和相互作用和互相影响，这是造成生态系统成为整体的重要原因。生态系统的结构决定了它的性状和功能。一定的结构是一定性状与功能的内在基础，而一定的性状和功能是一定结构的外在表现。这就是结构功能统一律，是一切物质系统包括生态系统的基本规律。（二）生态系统的功能生态系统的功能主要有能量流动、物质循环和信息传递三种。1.生态系统的能量流动。能量流动是生态系统的主要功能之一。没有能量流动就没有生命，就没有生态系统。能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础。生态系统最初的能量来源于太阳，绿色植物通过光合作用吸收和固定太阳能，将太阳能变为化学能，这一方面满足自身生命活动的需要，另一方面供给异养生物生命活动的需要。太阳能进入生态系统，并作为化学能，沿着生态系统中生产者、消费者、分解者流动，这种生物与生物间、生物与环境间能量传递和转换的过程，称为生态系统的能量流动。生态系统中能量流动服从于热力学第一定律和第二定律。热力学第一定律是能量守恒定律，即能量不能自生自灭，它只能以严格的当量比例，由一种形式转变为另一种形式。生态系统中能量形式的变换完全符合这一定律。例如，绿色植物吸收太阳能后，即将光能转化为化学能，而当绿色植物被草食动物采食后，将化学能转化为草食动物活动的机械能或其他形式的能量，包括转变为热量的耗散，但能量总量是不变的。热力学第二定律是一切过程都伴随能量的改变，在能量传递和转换过程中，除一部分可以继续传递和作功的能量外（自由能），总有一部分不能继续传递和作功，而以热的形式耗散，这部分能量使熵和无序性增加。在生态系统中，当能量从一种形式转换为另一种形式时，转换效率绝不可能是100％。这是因为绿色植物对太阳光能的利用率很低，一般仅有1％左右；绿色植物所固定的能量也不可能全部被草食动物所利用，因为植物的根、枯落物等不能被草食动物全部采食，即使在采食的食物中，也还有部分不被消化而作为粪便排出体外。由于这一系列原因，草食动物一般仅能利用绿色植物所含能量的5%～20%。同样道理，肉食动物利用的能量也要小于草食动物的能量。由此可见，生态系统中能量流动有两个特点，一是能量流动沿生产者和各级消费者顺序逐步被减少（图0—3）。二是能量流动是单一方向，不可逆的。由图0—3可见，能量在流动过程中，一部分用于维持新陈代谢活动而被消耗，一部分在呼吸中以热的形式散发到环境中，只有一小部分作功，用于形成新组织或作为潜能贮存。由此可知，在生态系统中能量传递效率是较低的，能流愈流愈细。一般来说，能量沿绿色植物向草食动物再向肉食动物逐级流动，通常后者获得的能量大约只为前者所含能量的10%即1/10，故称为“十分之一定律”。这种能量的逐级递减是生态系统中能量流动的一个显著特点。上面曾提到，能量流动是单一方向，不可逆的。能量以光能状态进入生态系统后，就不再以光能形式而是以热能形式逸散于环境中。被绿色植物截取的光能，决不可能再返回到太阳中去；草食动物从绿色植物中所获得的能量，也决不能再返回给绿色植物。所以，能量流动是单程的，非循环的，是不可逆的。生态系统中能量流动是以“食物链”和“