（一）基本概念
生态系统是指在自然界的一定的空间内，生物与环境构成的统一整体，在这个统一整体中，生物与生物、生物与环境、各个环境因子之间相互联系、相互影响、相互制约，通过能量流动、物质循环和信息传递等联结成一个完整的、动态平衡的、开放的综合体系。生态系统的层次见表10.1。
表10.1 生态系统的层次
生态系统是个广义的名词，它小可指一段朽木内的微生物和周围的生物，大可指一个湖泊、森林乃至生物圈。生态系统不是永久的和一成不变的。在一个成熟的生态系统中生物的数量及其生长速率和生长方式取决于能量和关键化学元素的可获取性和利用性，例如氮、磷是农业生态系统的限制因素。生态系统不是一下子迸发出来的，而是分阶段发展（生态演替）而来的，这些阶段随纬度、气候、地势、动植物混杂情况，构成非常广泛的多样性。
（二）生态系统的结构
生态系统的结构是指系统内的生物群落和非生物（环境）成分的组成及其相互作用关系。生态系统的组成见图10.1。
图10.1 生态系统的组成图
（三）生态系统的功能
生态系统推动地球上能量的流动、物质的循环和保存丰富的物种及其基因，是人类可持续发展的基础。
1.生态系统的能量流动
能量流动是生态系统的基本功能之一。绿色植物的叶部在太阳光照射下，将从环境中吸收的水、二氧化碳和矿物质通过光合作用转变为有机质储存并用于生长繁殖，从而将太阳光能转变为化学能储存起来。这种化学能以食物的形式沿着生态系统的食物链的各个环节，也即在各营养级中依次流动。在流动过程中有一部分能量会被生物的呼吸作用消耗掉，这种消耗通常以热能形式散失；还有一部分能量则作为不能被利用的废物消费掉。生态系统中的能量是单方向流动的，不能全部被反复循环利用，因为各个营养级中的生物所能利用的能量是逐级减少的。绿色植物将光能转变为化学能储存于体内的效率一般为0.2%左右，捕食动物能保存摄取能量的5%~20%。
食物链是生态系统中生产者、消费者和分解者之间存在的、把取自绿色植物的食物能量经过一连串的摄食和被食的关系传递和转化。食物链的各个环节叫营养级，例如，绿色植物为第一营养级，草食动物为第二营养级，肉食动物为第三营养级。食物链之间互相交叉和联系构成“食物网”。
2.生态系统的物质循环
构成生物的元素至少有40 余种，其中最主要的是碳、氢、氧、氮、磷、硫。它们都来自环境，构成生态系统中的个体和生物群落，并经由生产者、消费者和分解者所组成的营养级依次转化；从环境中吸收的H2O、CO2和其他无机物合成为植物机体，通过食物链变为动物机体；动、植物死亡后又由微生物等分解者将动植物机体的有机物转化为无机物，回归环境，由此构成物质循环。可见，生态系统中的物质流动与能量流动不同，是循环的。生态系统的物质循环是地球化学大循环的重要组成部分，也是人类赖以生存的基础。
3.生态演替
生态演替是指生物随着时间发生的变化导致群落内物种结构的变更。通过若干演替阶段，生态系统达到一个成熟、相对不变的稳定阶段，称为“顶级阶段”。大多数生态演替过程具有以下趋势：
（1）形成一个深厚的、有机质含量不断增加、有不同成熟程度的土层，能培育出“顶级阶段”的群落。
（2）植物的高度增加，植物种类的层次变得明显。
（3）生物质量和生产率提高。(www.xing528.com)
（4）物种多样性增加，从早期演替的简单群落发展到后期演替的丰富群落。
（5）由于地上植被高度和密度的增长，在群落内的“微气候”日益由群落自身的特征所决定。
（6）不同种群的盛衰和互相更替以及这种更替的速率，由于小和短寿命的物种为大而长寿命物种所替代而趋于变慢。
（7）最后的群落通常比早期群落更稳定，而且形成非常紧密的营养循环。
4.生物多样性
几十亿年来，环境条件不断变化，许多物种消失，又出现许多新的物种。这种自然演化的结果造成了地球上生物的多样性。它是由现有的、能最好地适应不同环境条件的各式各样物种组成的，包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。在一个单一物种内部的个体之间组合是具有变动性的。生态系统的多样性反映在森林、草原、沙漠、河流、湖泊、海洋和其他的生物群落的多样性，也反映在群落内部的生物互相作用并且与其所处的非生物环境互相作用。
生物多样性包含以下四个层次：
（1）地区性生态系统多样性。是指跨越地形和景观限制的各种地方生态系统的式样，有时指“地形景观多样性”或“大生态系统多样性”。
（2）地方的生态系统多样性。是指在一个给定区域内全体有生命和无生命组分及其相互联系的多样性。生态系统是自然界重要的生物生态运作单元，与其相关的名词是“群落多样性”，它指各种各样植物和动物种群的独特的集合。各个物种和植物种群是作为地方性生态系统的组成要素存在的，通过演替和捕食等过程联结在一起。
（3）物种多样性。是指单个物种的多样性，包括各种动物、植物、真菌和微生物等。
（4）基因多样性。是指物种内的变化性。基因多样性使物种能在各种各样不同环境中存活，并使其能对环境条件的改变做出反应。
这四个层次的关系是：地区性生态系统式样构成基本的母体，因此对地方的生态系统有重要影响；反之，地方性生态系统构成了物种和基因多样性的机体，它也能反过来影响生态系统和地区的生态系统式样。生物多样性使地球上的物质能够循环，人类排放的废物能得以清理和净化；各种使人和生物致病的因素能得到自然控制。
（四）生态系统类型
按生态形成和性质将生态系统分为自然生态系统、人工生态系统和半自然生态系统。
1.自然生态系统
指未受人类干扰或人工扶持，在一定空间和时间范围内依靠生物及其环境本身的自我调节来维持相对稳定的生态系统，典型的自然生态系统是森林、草原、荒漠和陆地水域（淡水）以及海洋生态系统，还有介于水陆之间的湿地生态系统。
2.人工生态系统
指按照人类需求建立起来的，或受人类活动强烈干扰的生态系统，典型的人工生态系统是城市生态系统。
3.半自然生态系统
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