地球生态系统的组成及功能
1．生态系统的概念
在自然界,任何生物群落总是通过连续的能量—物质交换与其生存的自然环境不可分割地相互联系和相互作用着,共同形成统一的整体,这样的生态功能单位就是生态系统.
按照生态系统的上述定义,我们既可以从类型上去理解,例如森林、草原、荒漠、冻原、沼泽、河流、海洋、湖泊、农田和城市等；也可以从区域上理解它,例如分布有森林、灌丛、草地和溪流的一个山地地区或是包含着农田、人工林、草地、河流、池塘和村落与城镇的一片平原地区都是生态系统.生态系统是地球表层的基本组成单位,它的面积大小很悬殊,从整个生物圈到一滴水及其中的微生物,都可看作是生态系统.因此,整个地球表层就是由大大小小各种不同的生态系统镶嵌而成.
作为一个开放系统,生态系统并不是完全被动地接受环境的影响,在正常情况下的一定限度内,其本身都具有反馈机能,使它能够自动调节,逐渐修复与调整因外界干扰而受到的损伤,维持正常的结构与功能,保持其相对平衡状态.因此,它又是一个控制系统或反馈系统.
生态系统概念的提出,使我们对生命自然界的认识提到了更高一级水平.它的研究为我们观察分析复杂的自然界提供了有力的手段,并且成为解决现代人类所面临的环境污染、人口增长和自然资源的利用与保护等重大问题的理论基础之一.
2．生态系统的组成成分
任何一个生态系统都可以分为两个部分：无生命物质——无机环境和有生命物质——生物群落（图10－6）.
无机环境包括作为系统能量来源的太阳辐射能；温度、水分、空气、岩石、土壤和各种营养元素等物理、化学环境条件；以及生物物质代谢的原料如CO2、H2O、O2、N2和无机盐类等,它们构成生物生长、发育的能量与物质基础,又称为生命支持系统.
生物群落是生态系统的核心,可以分为三大类群：
第一类为自养型生物,包括各种绿色植物和化能合成细菌,称为生产者.绿色植物能够通过光合作用把吸收来的水、CO2和无机盐类转化成为初级产品——碳水化合物,并将其进一步合成成为脂肪和蛋白质等,用来建造自身,这样,太阳能便通过生产者的合成与转化源源不断地进入生态系统,成为其他生物类群的唯一食物与能量来源.化能合成细菌也能将无机物合成为有机物,但它们利用的能量不是来自太阳,而是来自某些物质在发生化学变化时产生的能量.例如,氮化细菌能将氨（NH3）氧化成亚硝酸和硝酸,利用这一氧化过程中放出来的能量把CO2和水合成为有机物.
第二类为异养型生物,包括草食动物和食肉动物,称为消费者.顾名思义,这些消费者不能直接利用太阳能来生产食物,只能通过直接或间接地以绿色植物为食获得能量.根据不同的取食地位,又可以分为直接依赖植物的枝、叶、果实、种子和凋落物为生的一级消费者,如蝗虫、野兔、鹿、牛、马、羊等食草动物；以草食动物为食的肉食动物为二级消费者,如黄鼠狼、狐狸、青蛙等；肉食动物之间存在着弱肉强食的关系,其中的强者成为三级和四级消费者.这些高级的消费者是生物群落中最凶猛的肉食动物,如狮、虎、鹰和水域中的鲨鱼等.有些动物既食植物又食动物,称为杂食动物,如某些鸟类和鱼类等.
第三类为异养型微生物,如细菌、真菌、土壤原生动物和一些小型无脊椎动物,它们靠分解动植物残体为生,称为分解者.微生物分布广泛,富含于土壤和水体的表层,空气中含量较少且多数为腐生的细菌和霉菌.微生物是生物群落中数量最大的类群,据估计,1克肥沃土壤中含有的微生物数量可达108个.细菌和真菌主要靠吸收动植物残体内的可溶性有机物来生活,在消化过程中,把无机养分从有机物中释放出来,归还给环境.可见,微生物在生态系统中起着养分物质再循环的作用.土壤中的小型无脊椎动物如线虫、蚯蚓等将植物残体粉碎,起着加速有机物在微生物作用下分解和转化的作用.此外,这些土壤动物也能够在体内进行分解,将有机物转化成无机盐类,供植物再次吸收、利用（图10－6）.
3．生态系统的营养结构
生态系统的营养结构是指生态系统中的无机环境与生物群落之间和生产者、消费者与分解者之间,通过营养或食物传递形成的一种组织形式,它是生态系统最本质的结构特征.
生态系统各种组成成分之间的营养联系是通过食物链和食物网来实现的.食物链是生态系统内不同生物之间类似链条式的食物依存关系,食物链上的每一个环节称为营养级.每个生物种群都处于一定的营养级,也有少数种兼处于两个营养级,如杂食动物.生态系统中的食物链包括活食食物链和腐食食物链两个主要类型.活食食物链从绿色植物固定太阳能、生产有机物质开始,它们属于第一营养级,食草动物属于第二营养级,各种食肉动物构成第三、第四及更高的营养级.腐食食物链则从有机体的残体开始,经土壤动物的粉碎与分解和细菌、真菌的分解与转化,以无机物的形式归还给环境,供绿色植物再次吸收.从营养级来划分,分解者处于第五或更高的营养级.老鼠以谷物为食,鼬鼠以老鼠为食,鹰又以鼬鼠为食,鹰死后的残体被各种微生物分解成无机物质,便是简单食物链的一个例子.然而,自然界中的食物链并不是孤立存在的,一个易于理解的事实是,几乎没有一种消费者是专以某一种植物或动物为食的,也没有一种植物或动物只是某一种消费者的食物,如老鼠吃各种谷物和种子,而谷物又是多种鸟类和昆虫的食物,昆虫被青蛙吃掉,青蛙又是蛇的食物,蛇最终被鹰捕获为食；谷物的秸杆还是牛的食物,牛肉又成为人类的食物（图10－7）.可见,食物链往往是相互交叉的,形成复杂的摄食关系网,称为食物网.一般来说,一个生态系统的食物网结构愈复杂,该系统的稳定性程度愈大.
