生态系统学说与分析框架

生态系统是生态学领域的一个结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。理解生态系统的内涵、属性等方面，为理解基础教育学校评估奠定基础。

（一）生态系统内涵

英国生态学家坦斯利在1935年明确提出生态系统的概念，他认为：生态系统是一个由相互作用的生物和非生物组分共同组成的综合系统。^[2]1942年，英国学者林德曼（Lindeman R L）在已有生态学研究的基础上，创立了生态系统中能量在各营养级之间流动的定量关系，从中得出10%效率，初步奠定生态系统的理论基础。进入20世纪五六十年代，生态系统的研究得到了迅速发展，主要是围绕解决实际问题进行理论探索，进行生态系统的系统分析和数学模拟等。特别是出现了人口剧增、能源短缺、资源破坏、粮食不足和环境污染世界性五大问题，使生态系统学说进入了一个新的时期。^[3]

后来，美国的生态学家奥德姆兄弟（Odum E P&Odum H T）和威特克（Whittaker B H）等进一步推动生态系统学说理论更加完善，奥德姆（Odum E P）给生态系统下了一个更完整的定义：生态系统是指生物群落与生存环境之间，以及生物群落内的生物之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。简言之，生态系统就是在一定时空范围内生物群落与非生物环境相互联系、相互作用所构成的统一体^[4]，是生物与环境长期互动中演化而成的一个复杂的自成一体的系统。20世纪70年代后，数学、控制论以及计算机等领域，在理论研究和实践中都逐步渗透到生态系统研究中，使其在深度和广度方面得到较大拓展，从自然生态系统研究扩展到以人类社会经济活动为中心的城市生态系统，从粗放的定性向精确的定量发展。80—90年代，生态系统的问题成为全球性问题，引起人类的高度关注，生态系统学说的理念进入国家的政治和经济结构，进入文化领域，进入社会意识领域，影响了人们的决策和生活，影响了社会的生产和发展。^[5]

不管是坦斯利的生态系统概念还是奥德姆的概念，都强调生态系统具有相互作用和相互联结的生物及非生物组分，但这些组分之间的作用和联结最后呈现出来的功能却不是各组分之间的简单相加，正如一片森林不只是树木，而是一个协同作用的单元，体现出某种特有的属性。因此，生态系统是一个整体，其中的各个组分不能被割裂或独立对待。

另外，在这两位学者的定义中，生态系统作为系统，这不仅意味着生态系统具有边界，而且还意味着我们可以对系统及其所依存的环境进行区别，虽然环境也是生态系统的组成部分。而且，生态系统无处不在，一棵树是一个系统，一片树林也是一个系统。从生态系统的角度才能更容易确定事物的构成要素以及要素之间的相互作用。

（二）生态系统属性

生态系统属性是指生态系统具有的特征和特性。约恩森罗列了生态系统的五大基本属性及若干衍生属性（见表4-1）。^[6](www.xing528.com)

表4-1　五大生态基本属性及衍生属性

约恩森尤其重视连通性的作用，他认为连通性意味着生态系统能形成网络和复杂的动态。我们已经利用复杂的动态推衍出好几个系统属性。当然，也可以从其他四大基本属性中进行推衍。^[7]

结合其他研究，本研究比较认同高志强、郭丽君所总结的生态系统属性。^[8]

生态系统是开放的和动态的。生态系统与外界环境进行物质、能量和信息的交换，产生生态系统的开放性；生态系统一般来说都是开放的，严格意义上的静态系统是不存在的；正因为生态系统的开放性，生态系统也是动态的系统。当生态系统受到外界的干扰时，系统会根据反馈机制做出调整，在一定范围内进行自我调节，从而保持和恢复原有的状态、结构和功能，也体现出生态系统的对外适应性。当然，生态系统不只是被动地接受外界的影响，也会反作用于外界环境。

生态系统是有边界的和可分层的。生态系统的开放性并不否认生态系统是有边界的，任何生态系统，不管大小，都有一定的边界和外界区分，同时还可以按照一定的尺度对系统进行分层。生态系统的边界就是系统存在所涉及的时间和空间界限，可以是自然形成的，也可以是人为划定的。比如一只动物的体表周边就是它的边界；一座城市的边界，则是根据一定的目的和条件人为划定的。边界内的系统结构和功能具有相对独立性和稳定性。一般来说，处于平衡态的封闭系统，其边界是明确的，并以有序状态存在。而远离平衡态的开放系统，只有当外界环境达到某一特定条件时，通过与外界不断地进行能量和物质交换，才能从无序状态（即边界模糊）变为一种在时间、空间和功能方面的有序状态，出现相对清晰的边界。另外，生态系统也是分层的，可以分成不同的层次，并相互作用。^[9]

生态系统结构是有序的，功能是整体的。生态系统都是由若干个基本要素（组分或元素）组成的，而且各组成要素间具有相对稳定的联系方式、组织秩序及时空表现形式，对于这种情形，我们称为生态系统结构的有序性。在生态系统的结构中，各组分间不仅具有一定的比例关系，还具有时空关系，并且存在着必然的相互依赖、相互作用的关系。所以，生态系统内任何一个组分的变化都会影响到系统内其他的组分，甚至使整个生态系统的结构发生变化。另外，生态系统的功能是整体的，正如前文所说，系统的整体功能大于部分功能之和，既有各部分功能，又有各组分间相互作用产生的新功能；^[10]当系统整体功能小于各组分功能之和时，我们称该系统产生了离散效应。生态系统产生集成效应的基础是生态系统结构有序性，当生态系统结构无序时，往往导致离散效应产生，有时系统的离散效应也会导致系统结构从有序变为无序。