基础生态学论文

关于生态系统的认识及保护摘要：本文以生态系统为着眼点，主要介绍了生态系统的一般特征，并由此详细介绍了生态系统的三大功能：能量流动、物质循环、信息传递，来进一步的深化对于生态系统内部的功能和结构的认识。同时，介绍了生态系统的三大类型：陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统，其中主要针对陆地生态系统进行详细阐述，通过其分布的基本规律来分析陆地生态系统中的植被分布特点、类型以及分布的原因。其中，介绍陆地生态系统的主要类型及特征基础上，针对热带雨林、草原和荒漠的现状，提出解决措施。关键词：生态系统；理解与认识；问题；保护1.生态系统的一般特征1.1生态系统的基本概念及理解生态系统是指在一定空间中共同栖居着的所有生物即生物群落与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。所以，生态系统包括了生物群落及无机环境，它强调的是系统中各成员的相互作用，包括生物与生物环境关系、生物与非生物环境的关系以及生物群落种间、群落种内的关系。而联系他们之间的关系的是靠物质的不断循环、能量的不断流动而完成的。生态系统正是由于其中各种的关系，使生态系统成为一个动态变化的系统。1.2生态系统的组成与结构分析生态系统主要由非生物环境、生产者、消费者和分解者组成。其中，非生物环境包括其无机成分、有机成分和气候因素，对于其他三个都有着直接或间接的重要影响。生产者是指以简单的无机物制造食物的自养生物；消费者是指它们不能从无机物质，而是直接或间接的依赖于生产者所制造的有机物质，属于异养生物，按照其营养方式的不同，可分为一级、二级、三级消费者，它们的等级也逐渐增加；分解者是把动植物的复杂有机体分解成为生产者能重新利用的简单化合物的异养生物。所以，分解者的主要功能与光合作用相反。所以，生产者、消费者和分解者分别构成三个亚系统，这三个亚系统的生物组成成员与非生物环境成分间通过能流与物流的不断的交换、作用，从而形成的高层次的生物学系统，是一个物种间、生物与环境间协调共生，能维持持续生存和相对稳定的系统。1.3食物链与食物网分析在生态系统中，生产者能够以无机物为原料生产出有机物，既提供自己消费又满足了消费者的需要。所以，在生态系统之中，低级消费者要使自己存活，就必定会以生产者即植物为食，而高级消费者又以低级的消费者为食，这样就形成了生态系统中的取食与被食的关系。生产者固定的能量和物质，通过一系列的取食与被食的关系而在生态系统中传递，各种生物按其取食与被食的关系而形成的链状顺序称为食物链。一般分为捕食食物链与碎屑食物链。生态系统中的食物链彼此交替连接，形成一个网状结构，就是食物网。在生态系统中的食物链不是固定不变的，在不同季节、年份上都可能有差异。同时，食物链、食物网又构成生态系统的营养结构，其关键环节如果受损，会造成生态系统平衡失调。生态系统中的生物食性复杂，并且各种食物链经常是协同作用的，所以食物链越多，食物网越复杂，生态系统就会越稳定。食物链的长度也不是无限长的，一般不会超过六级。这是因为生态系统中的能流是单向的，通过沿着食物链上各营养级的能量是不断减少的。林德曼“十分之一”法则：通过一个营养级，其效能大约为前一级的十分之一。说明了食物链越长，消耗于营养级的能量就越多。热力学第二定律也指出动物在利用食物中的潜能时，把大部分转化成立热，一大部分的能量就被降解为热而损失掉，也对食物链的环节和营养级数不会超过六个进行了热力学的解释。2.生态系统的三大功能分析2.1能量流动生态系统中的能量流动的起点主要是生产者通过光合作用所固定的太阳能，植物所固定的太阳能或所制造的有机物称为初级生产量。而由于各种其他的生态因素的限制，导致植物光合作用的效率大大降低，从而使初级生产量效率很低。能量流动是通过食物链和食物网进行的，而净初级生产量是生产者以上各营养所需的唯一来源，同时它在被异养生物所利用而转化为次级生产量。最后，当生产者与消费者死亡后，分解者会将有机体逐步降解，并还原成为无机物、释放能量，为植物光合作用提供原料。能量流动的特点为：单向流动，是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的营养级，一般不能逆向流动；逐级递减，是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。2.2物质循环生态系统的物质循环是指各种化学元素，包括原生质中必不可少的营养物质，在生态系统乃至生物圈里，沿着特定的途径从周围环境但生物体，再从生物体到环境，不断进行流动与循环，这些不同的循环途径就构成生物地球化学循环。物质循环流动的特点：物质循环与能量流动总是肩并肩相伴而发生的；而能量流动是单向的，物质流动的途径是循环的；与能量流动不同，养分循环时，在各营养级上没有作为不能利用的降解的形式的损失。生态系统中的物质循环可以用库和流通率两个概念来加以概括。库分为贮存库与交换库，流是指物质在库与库之间转移进行，有物质流、能量流和信息流。同时，全球生物地球化学循环分为：水循环、气体型循环和沉积型循环。气体型循环主要是以大气与海洋为住主要贮存库，有气体形式参与循环，沉积型循环主要通过岩石风化和沉积物分解成为生态系统可利用的营养物质，气体型循环与沉积型循环都受太阳能所驱使，并都依附于水循环。主要有：水循环、碳循环、氮循环、磷循环和硫循环。2.3信息传递生态系统中的各个组成成分相互联系成为一个统一体,它们之间的联系除了能量流动和物质交换之外,还有信息传递。生物之间交流的信息是生态系统中的重要内容,通过它可以把同一物种之间,以及不同物种之间的“意愿”表达给对方,从而在客观上达到自己的目的。主要的信息传递类型有：物理信息、化学信息、营养信息和行为信息传递。3地球上主要生态系统分析3.1主要的生态系统类型：地球上的生态系统主要分为陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统。淡水生态系统，由生物群落及其环境相互作用所构成的自然系统。分为静水的和流水两种类型。静水群落（如湖泊）。主要有三个带，沿岸带、湖沼带、深底带。流水群落与可分为急流与缓流两类。海洋生态系统，主要分为：潮间带、浅海带、半深海带和大洋带。3.2陆地生态系统的分布规律及我国的基本规律陆地生态系统的分布规律主要有水平地带性与垂直地带性。同时水平地带性又分为经度地带性与纬度地带性。首先，沿纬度方向有规律地更替的植被分布，称为植被分布的纬度地带性。主要由于太阳辐射提供给地球的热量有从南到北的规律性差异。而以水分条件为主导因素，引起植被分布由沿海向内陆发生更替，称为经向地带性。由于海陆分布，大气环流，和大地形等综合作用的结果，从沿海到内陆降水量逐渐减少。因此，在同一热量带，各地水分状况不同，植被状况也会不同。植被带大致与山坡等高线平行，并且具有一定的垂直厚度，称之为植被垂直带性。在一定范围内，随着海拔的升高，降水量也逐渐增强，达到一定界限后降水量又开始下降。中国植被分布的水平地带性规律：我国植被分布具有明显的纬度地带性和经度地带性。我国从东南沿海到西北内陆受海洋季风和湿气流的影响程度逐渐减弱，依次有湿润，半干旱，干旱和极端干旱的气候。相应的植被变化也依次出现三大植被区，即东部湿润森林区、中部半干旱草原区、西部内陆荒漠区。由于温度自南向北降低，气候依次出现寒温带，温带，暖温带，亚热带和热带气候，也出现相对应的植被类型。4.对于陆地生态系统的分析4.1主要陆地生态系统的类型及特征我国的亚热带常绿阔叶林是世界上分布面积最大的。亚热带常绿阔叶林发育在湿润的亚热带气候地带。其林相比较整齐，树冠呈微波起伏状，外貌呈暗绿色。林内几乎没有板状根植物和茎花现象。由夏季长叶、冬季落叶的乔木组成的森林称为夏绿阔叶林，是在温带海洋性气候下发育形成的地带性植被。其主要特点：冬季完全落叶，春季抽出新叶，夏季形成郁闭林冠，秋季叶片枯黄，季相变化十分显著；群落结构较为清晰，通常可分为乔木林，灌木林和草本曾三个层次；林中藤本植物不发达，其附生植物基本上属于苔藓和地衣。北方针叶林就是指寒温带针叶林，是寒温带的地带性植被。气候夏季温凉、冬季严寒。其主要特征：外貌十分独特，易于与其他森林相区别；群落特征十分简单，可分为乔木林、灌木林、草本层和苔藓层。针叶林带的北方界线就是整个森林带的最北界线，即跨越此带再往北，则再无森林分布。冻原区的生态条件十分严峻。冻原植被呈现以下几个特点：植被组成简单，苔藓和地衣很发达；植物群落结构简单，即小灌木和矮灌木层、草本层、藓类地、地衣层；许多植物在严寒中营养器官不受损伤，有的植物在雪生长和开花；通常全为多年生植物，没有一年生植物，且多数为常绿植物。青藏高原的植被有以下的特点：热量丰富，植被分布的界限搞；大陆性强，植被的旱生性强；植被带广；高原上的山地植被垂直带明显。4.2针对三大陆地生态系统的分析4.2.1热带雨林分析热带雨林是指耐阴、喜雨、喜高温、结构层次不明显、层外植物丰富的乔木植物部落。其特点为：种类组成特别丰富，大部分都是高大乔木；群落结构复杂，树冠不齐，分层不明显；藤本植物及附生植物极丰富，在阴暗的林下地表草本层并不茂盛，在明亮地表比较茂盛树干；树木高大挺直，分枝小，树皮光滑，常具板状根和支柱根；茎上生花现象比较常见；寄生植物很普遍；热带雨林的植物终年生长发育，一年四季均有植物开花结果。热带雨林也具有非常重要生态作用，对于全球气候的调节，维持全球的碳平衡都有重要作用。然而，也正是由于其丰富的森林资源，热带雨林也面对严重的危机：大规模的商业伐木、过度的迁移农业、过度的工矿建设导致的水土流失和生态破坏。所以，保护热带雨林是刻不容缓的，应当在以下几个方面：要加强环保教育，提高公民环保意识；设立国际基金，使当地从管理和保护中获益；加强雨林管理和保护，建立自然保护区；森林选择性采伐与更新造林相结合；鼓励保护性的开发方式；减少移民和农耕进入雨林区的机会。4.2.2草原与荒漠草原是由耐寒的旱生多年生草本植物为主组成的植物群落。分为温带草原和热带草原。草原群落的季节变化非常明显，且草原上的动物区系丰富。由于过度放牧等问题，草原也面临着严峻的考验：圈地放羊；过度放牧，不注意修养生息；划出草场盖房，办工厂；工业化向草原进军，破坏生态环境；围捕野生食肉动物，破坏草原生态食物链等一系列的问题，不断使草原的生态环境恶化。应当采取措施予以缓解，主要措施有：充分认识加强草原保护与建设的重要性和紧迫性；建立和完善草原保护制度；稳定和提高草原生产能力；实施已垦草原退耕还草；转变草原畜牧业经营方式；推进草原保护与建设科技进步；增加草原保护与建设投入；加强对草原保护与建设工作的领导。而荒漠问题的由来很大程度上是由于草原的退化、沙化引起的，两者之间有着不可分割的联系。荒漠植被是指超旱生半乔木、半灌木、小半灌木和灌木占优势的稀疏植被。其显著特征是植被十分稀疏，而且植物种类非常贫乏。而人为活动又是重要的原因，人类不合理的活动（过度樵采、过度放牧、过度开垦、不合理的利用水资源等），造成植被破坏、土地退化，造成荒漠化的扩展与延续。解决措施：要采取封育弃耕地和退化草场，保护现有植被，限定载畜量和分区轮牧措施；栽种固沙植物等方法固定沙丘；采用扩大林牧比重、建立护田林网；退耕还林或营造片林；栽培固沙植物和丘间营造片林相结合的措施固沙。5.针对课堂提出的问题及分析为什么地球上会出现不同的植被类型以及它们的形态差异？分析与理解：第一，不同的植被出现的原因有很多。首先，由于植被分布的纬度地带性与经度地带性的规律：太阳辐射从赤道向两极逐渐递减，导致植被在纬度方向上由于热量与水分条件的差异很大，形成了不同植被的规律性差异。同时，由于以水分条件为主导因素，引起植被有沿海向内陆发生的更替。从而，形成了不同的植被类型。其次，由于海拔高度而造成的温度、水分等因素的差异，导致了植被类型的垂直地带性，从山脚到山顶，不同的海拔高度对应着不同的植被类型。最后，还有一些非地带性植被存在，也造成了植被的差异。第二，植被不同的形态差异，正是由于以上的环境因素对于植被有极大的影响，所以植被要生存就必须改变其生理特征来适应其环境。如：热带雨林中的植物，由于热带雨林温度