生態(tài)系統(tǒng)的成分？

【專家解說】：2. 生態(tài)系統(tǒng)的組成成分 生態(tài)系統(tǒng)有四個主要的組成成分。即非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者和分解者 詳細見以下內(nèi)容: 1. 生態(tài)系統(tǒng)的概念 生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）是英國生態(tài)學家Tansley于1935年首先提上來的，指在一定的空間內(nèi)生物成分和非生物成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動相互作用、相互依存而構(gòu)成的一個生態(tài)學功能單位。它把生物及其非生物環(huán)境看成是互相影響、彼此依存的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)不論是自然的還是人工的，都具下列共同特性：（1）生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學上的一個主要結(jié)構(gòu)和功能單位，屬于生態(tài)學研究的最高層次。（2）生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力。其結(jié)構(gòu)越復雜，物種數(shù)越多，自我調(diào)節(jié)能力越強。（3）能量流動、物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩大功能。（4）生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級的數(shù)目因生產(chǎn)者固定能值所限及能流過程中能量的損失，一般不超過5~6個。（5）生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，要經(jīng)歷一個從簡單到復雜、從不成熟到成熟的發(fā)育過程。 生態(tài)系統(tǒng)概念的提出為生態(tài)學的研究和發(fā)展奠定了新的基礎，極大地推動了生態(tài)學的發(fā)展。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學是當代生態(tài)學研究的前沿。 2. 生態(tài)系統(tǒng)的組成成分 生態(tài)系統(tǒng)有四個主要的組成成分。即非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者和分解者。 （1）非生物環(huán)境 包括：氣候因子，如光、溫度、濕度、風、雨雪等；無機物質(zhì)，如C、H、O、N、CO2及各種無機鹽等。有機物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類和腐殖質(zhì)等。 （2）生產(chǎn)者（producers） 主要指綠色植物，也包括藍綠藻和一些光合細菌，是能利用簡單的無機物質(zhì)制造食物的自養(yǎng)生物。在生態(tài)系統(tǒng)中起主導作用。 （3）消費者（consumers） 異養(yǎng)生物，主要指以其他生物為食的各種動物，包括植食動物、肉食動物、雜食動物和寄生動物等。 （4）分解者（decomposers） 異養(yǎng)生物，主要是細菌和真菌，也包括某些原生動物和蚯蚓、白蟻、禿鷲等大型腐食性動物。它們分解動植物的殘體、糞便和各種復雜的有機化合物，吸收某些分解產(chǎn)物，最終能將有機物分解為簡單的無機物，而這些無機物參與物質(zhì)循環(huán)后可被自養(yǎng)生物重新利用。 3. 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以從兩個方面理解。其一是形態(tài)結(jié)構(gòu)，如生物種類，種群數(shù)量，種群的空間格局，種群的時間變化，以及群落的垂直和水平結(jié)構(gòu)等。形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落的結(jié)構(gòu)特征相一致，外加土壤、大氣中非生物成分以及消費者、分解者的形態(tài)結(jié)構(gòu)。其二為營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是以營養(yǎng)為紐帶，把生物和非生物緊密結(jié)合起來的功能單位，構(gòu)成以生產(chǎn)者、消費者和分解者為中心的三大功能類群，它們與環(huán)境之間發(fā)生密切的物質(zhì)循環(huán)和能量流動。 4. 生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)和次級生產(chǎn) 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動開始于綠色植物的光合作用。光合作用積累的能量是進入生態(tài)系統(tǒng)的初級能量，這種能量的積累過程就是初級生產(chǎn)。初級生產(chǎn)積累能量的速率稱為初級生產(chǎn)力（primary productivity），所制造的有機物質(zhì)則稱為初級生產(chǎn)量或第一性生產(chǎn)量（primary production）。 在初級生產(chǎn)量中，有一部分被植物自己的呼吸所消耗，剩下的部分才以可見有機物質(zhì)的形式用于植物的生長和生殖，我們稱這部分生產(chǎn)量為凈初級生產(chǎn)量（net primary production, NPP），而包括呼吸消耗的能量（R）在內(nèi)的全部生產(chǎn)量稱為總初級生產(chǎn)量（gross primary production, GPP）。它們?nèi)咧g的關(guān)系是GPP=NPP+R。GPP和NPP通常用每年每平方米所生產(chǎn)的有機物質(zhì)干重（g/m2.a）或固定的能量值（J/m2.a）來表示，此時它們稱為總（凈）初級生產(chǎn)力，生產(chǎn)力是率的概念，而生產(chǎn)量是量的概念。 某一特定時刻生態(tài)系統(tǒng)單位面積內(nèi)所積存的生活有機物質(zhì)量叫生物量（biomass）。生物量是凈生產(chǎn)量的積累量，某一時刻的生物量就是以往生態(tài)系統(tǒng)所累積下來的活有機物質(zhì)總量。生物量通常用平均每平方米生物體的干重（g/m2）或能值（J/m2）來表示。生物量和生產(chǎn)量是兩個不同的概念，前者是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念，而后者則是功能上的概念。如果GP-R>O，生物量增加；GP-R<O，生物量減少；GP=R，則生物量不變，其中的GP代表某一營養(yǎng)級的生產(chǎn)量。某一時期內(nèi)某一營養(yǎng)級生物量的變化（dB/dt）可用下式推算：dB/dt=GP-R-H-D，式中H代表被下一營養(yǎng)級所取食的生物量，D為死亡所損失的生物量。生物量在生態(tài)系統(tǒng)中具明顯的垂直分布現(xiàn)象。 次級生產(chǎn)是除生產(chǎn)者外的其它有機體的生產(chǎn)，即消費者和分解者利用初級生產(chǎn)量進行同化作用，表現(xiàn)為動物和其它異養(yǎng)生物生長、繁殖和營養(yǎng)物質(zhì)的貯存。動物和其它異養(yǎng)生物靠消耗植物的初級生產(chǎn)量制造的有機物質(zhì)或固定的能量，稱為次級生產(chǎn)量或第二性生產(chǎn)量（secondary production），其生產(chǎn)或固定率稱次級（第二性）生產(chǎn)力（secondary productivity）。動物的次級生產(chǎn)量可由下一公式表示：P=C-FU-R，式中，P為次級生產(chǎn)量，C代表動物從外界攝取的能量，F(xiàn)U代表以糞、尿形式損失的能量,R代表呼吸過程中損失的能量。 5. 生態(tài)系統(tǒng)中的分解 生態(tài)系統(tǒng)的分解（或稱分解作用）（decomposition）是指死有機物質(zhì)的逐步降解過程。分解時，無機元素從有機物質(zhì)中釋放出來，得到礦化，與光合作用時無機元素的固定正好是相反的過程。從能量的角度看，前者是放能，后者是貯能。從物質(zhì)的角度看，它們均是物質(zhì)循環(huán)的調(diào)節(jié)器，分解的過程其實十分復雜，它包括物理粉碎、碎化、化學和生物降解、淋失、動物采食、風的轉(zhuǎn)移及有時的人類干擾等幾乎同步的各種作用。將之簡單化，可看作是碎裂、異化和淋溶三個過程的綜合。由于物理的和生物的作用，把死殘落物分解為顆粒狀的碎屑稱為碎裂；有機物質(zhì)在酶的作用下分解，從聚合體變成單體，例如由纖維素變成葡萄糖，進而成為礦物成分，稱為異化；淋溶則是可溶性物質(zhì)被水淋洗出來，是一種純物理過程。分解過程中，這三個過程是交叉進行、相互影響的。 分解過程的速率和特點，決定于資源的質(zhì)量、分解者種類和理化環(huán)境條件三方面。資源質(zhì)量包括物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，物理性質(zhì)包括表面特性和機械結(jié)構(gòu)，化學性質(zhì)如C：N比、木質(zhì)素、纖維素含量等，它們在分解過程中均起重要作用。分解者則包括細菌、真菌和土壤動物（水生態(tài)系統(tǒng)中為水生小型動物）。理化環(huán)境主要指溫度、濕度等。 6. 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 能量是生態(tài)系統(tǒng)的基礎，一切生命都存在著能量的流動和轉(zhuǎn)化。沒有能量的流動，就沒有生命和生態(tài)系統(tǒng)。流量流動是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一，能量的流動和轉(zhuǎn)化是服從于熱力學第一定律和第二定律的，因為熱力學就是研究能量傳遞規(guī)律和能量形式轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學。 能量流動可在生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈和種群三個水平上進行分析。生態(tài)系統(tǒng)水平上的能流分析，是以同一營養(yǎng)級上各個種群的總量來估計，即把每個種群都歸屬于一個特定的營養(yǎng)級中（依據(jù)其主要食性），然后精確地測定每個營養(yǎng)級能量的輸入和輸出值。這種分析多見于水生生態(tài)系統(tǒng)，因其邊界明確、封閉性較強、內(nèi)環(huán)境較穩(wěn)定。食物鏈層次上的能流分析是把每個種群作為能量從生產(chǎn)者到頂極消費者移動過程中的一個環(huán)節(jié)，當能量沿著一個食物鏈在幾個物種間流動時，測定食物鏈每一個環(huán)節(jié)上的能量值，就可提供生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)一系列特定點上能流的詳細和準確資料。實驗種群層次上的能流分析，則是在實驗室內(nèi)控制各種無關(guān)變量，以研究能流過程中影響能量損失和能量儲存的各種重要環(huán)境因子。 在這里我們還介紹一下食物鏈、食物網(wǎng)、營養(yǎng)級、生態(tài)金字塔等概念。植物所固定的能量通過一系列的取食和被取食關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞，這種生物之間的傳遞關(guān)系稱為食物鏈（food chains）。一般食物鏈是由4~5環(huán)節(jié)構(gòu)成的，如草→昆蟲→鳥→蛇→鷹。但在生態(tài)系統(tǒng)中生物之間的取食和被取食的關(guān)系錯綜復雜，這種聯(lián)系象是一個無形的網(wǎng)把所有生物都包括在內(nèi)，使它們彼此之間都有著某種直接或間接的關(guān)系，這就是食物網(wǎng)（food web）。一般而言，食物網(wǎng)越復雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾的能力就越強，反之亦然。在任何生態(tài)系統(tǒng)中都存在著兩種最主要的食物鏈，即捕食食物鏈（grazing food chain）和碎屑食物鏈（detrital food chain），前者是以活的動植物為起點的食物鏈，后者則以死生物或腐屑為起點。在大多數(shù)陸地和淺水生態(tài)系統(tǒng)中，腐屑食物鏈是最主要的，如一個楊樹林的植物生物量除6%是被動物取食處，其余94%都是在枯死凋落后被分解者所分解。一個營養(yǎng)級（trophic levels）是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種群的總和，在對生態(tài)系統(tǒng)的能流進行分析時，為了方便，常把每一生物種群置于一個確定的營養(yǎng)級上。生產(chǎn)者屬第一營養(yǎng)級，植食動物屬第二營養(yǎng)級，第三營養(yǎng)級包括所有以植食動物為食的肉食動物，一般一個生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級數(shù)目為3~5個。生態(tài)金字塔（ecological pyramids）是指各個營養(yǎng)級之間的數(shù)量關(guān)系，這種數(shù)量關(guān)系可采用生物量單位、能量單位和個體數(shù)量單位,分別構(gòu)成生物量金字塔、能量金字塔和數(shù)量金字塔。 7. 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（circulation of materials）又稱為生物地球化學循環(huán)（biogeochemical cycle），是指地球上各種化學元素，從周圍的環(huán)境到生物體，再從生物體回到周圍環(huán)境的周期性循環(huán)。能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩個基本過程，它們使生態(tài)系統(tǒng)各個營養(yǎng)級之間和各種組成成分之間組織為一個完整的功能單位。但是能量流動和物質(zhì)循環(huán)的性質(zhì)不同，能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)最終以熱的形式消散，能量流動是單方向的，因此生態(tài)系統(tǒng)必須不斷地從外界獲得能量；而物質(zhì)的流動是循環(huán)式的，各種物質(zhì)都能以可被植物利用的形式重返環(huán)境。同時兩者又是密切相關(guān)不可分割的。 生物地球化學循環(huán)可以用庫和流通率兩個概念加以描述。庫（pools）是由存在于生態(tài)系統(tǒng)某些生物或非生物成分中一定數(shù)量的某種化學物質(zhì)所構(gòu)成的。這些庫借助于有關(guān)物質(zhì)在庫與庫之間的轉(zhuǎn)移而彼此相互聯(lián)系，物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)單位面積（或體積）和單位時間的移動量就稱為流通率（flux rates）。一個庫的流通率（單位/天）和該庫中的營養(yǎng)物質(zhì)總量之比即周轉(zhuǎn)率（turnover rates），周轉(zhuǎn)率的倒數(shù)為周轉(zhuǎn)時間（turnover times）。 生物地球化學循環(huán)可分為三大類型，即水循環(huán)（water cycles）、氣體型循環(huán)（gaseous cycles）和沉積型循環(huán)（sedimentary cycles）。水循環(huán)的主要路線是從地球表面通過蒸發(fā)進入大氣圈，同時又不斷從大氣圈通過降水而回到地球表面，H和O主要通過水循環(huán)參與生物地化循環(huán)。在氣體型循環(huán)中，物質(zhì)的主要儲存庫是大氣和海洋，其循環(huán)與大氣和海洋密切相關(guān)，具有明顯的全球性，循環(huán)性能最為完善。屬于氣體型循環(huán)的物質(zhì)有O2、CO2、N、Cl、Br、F等。參與沉積型循環(huán)的物質(zhì)，主要是通過巖石風化和沉積物的分解轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀簧鷳B(tài)系統(tǒng)利用的物質(zhì)，它們的主要儲存庫是土壤、沉積物和巖石，循環(huán)的全球性不如氣體型循環(huán)明顯，循環(huán)性能一般也很不完善。屬于沉積性循環(huán)的物質(zhì)有P、K、Na、Ca、Ng、Fe、Mn、I、Cu、Si、Zn、Mo等，其中P是較典型的沉積型循環(huán)元素。氣體型循環(huán)和沉積型循環(huán)都受到能流的驅(qū)動，并都依賴于水循環(huán)。 生物地化循環(huán)是一種開放的循環(huán)，其時間跨度較大。對生態(tài)系統(tǒng)來說，還有一種在系統(tǒng)內(nèi)部土壤、空氣和生物之間進行的元素的周期性循環(huán)，稱生物循環(huán)（biocycles）。養(yǎng)分元素的生物循環(huán)又稱為養(yǎng)分循環(huán)（nutrient cycling），它一般包括以下幾個過程：吸收（absorption），即養(yǎng)分從土壤轉(zhuǎn)移至植被；存留（retention），指養(yǎng)分在動植物群落中的滯留；歸還（return），即養(yǎng)分從動植物群落回歸至地表的過程，主要以死殘落物、降水淋溶、根系分泌物等形式完成；釋放（release），指養(yǎng)分通過分解過程釋放出來，同時在地表有一積累（accumulation）過程；儲存（reserve），即養(yǎng)分在土壤中的貯存，土壤是養(yǎng)分庫，除N外的養(yǎng)分元素均來自土壤。其中，吸收量=存留量+歸還量。 生物圈的相關(guān)知識 生物圈的概念，以下幾點是公認的：①地球上凡是生物分布的區(qū)域都屬于生物圈；②生物圈是由生物與非生物環(huán)境組成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一整體，是高度復雜而有序的系統(tǒng)，而不是松散無序的集合；③由于生物種類的遷移性與無機環(huán)境的連續(xù)性使其結(jié)構(gòu)和功能不斷變化，并且不斷趨于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)是生物圈，陸地上最大的生態(tài)系統(tǒng)是森林生態(tài)系統(tǒng)，我國最大的生態(tài)系統(tǒng)是草原生態(tài)系統(tǒng)