大自然中大约生活着上千万种生物,它们之间相互结合成生物群落,依靠地球表层的空气、水、土壤中的营养物质生存和发展。这些生物群落在一定范围和区域内相互依存,同时与各自的环境不断地进行着物质的交换和能量的传递,形成一个动态系统,我们把它叫做生态系统。
生态系统由动物、植物、微生物及其周围的非生命物质环境(阳光、空气、水、土壤等)组成。生态系统是生物与环境之间进行能量转换和物质循环的基本功能单位。为了生存和繁衍,每一种生物都要从周围的环境中吸取空气、水分、阳光、热量和营养物质。生物生长、繁育和活动过程中又不断向周围的环境释放和排泄各种物质,死亡后的残体也复归环境。
对任何一种生物来说,周围的环境也包括其他生物。例如,绿色植物利用微生物活动从土壤中释放出来的氮、磷、钾等营养元素;食草动物以绿色植物为食物;肉食性动物又以食草动物为食物;各种动植物的残体则既是昆虫等小动物的食物,又是微生物的营养来源;微生物活动的结果又释放出植物生长所需要的营养物质。
经过长期的自然演化,每个区域的生物和环境之间、生物与生物之间,都形成了一种相对稳定的结构,具有相应的功能,这就是生态系统。生态系统有大有小,小的如一个池塘、一块草地,大的如湖泊、海洋、森林、草原等,甚至整个地球也可以看成一个大的生态系统。
当一个生态系统的结构、功能,包括生物种类的组成、生物数量的比例,以及能量流动、物质循环等,都处在相对稳定状态,这就叫做生态平衡。生态系统的各个组成部分都是互相联系的。如池塘里的鱼、水生植物、浮游生物、微生物、水、空气、泥土等就是一个完整的生态系统。水生植物利用太阳能进行光合作用,把水和泥中的营养物质和大气中的二氧化碳转化为有机物,贮存在植物体内;小浮游动物以浮游植物为食;浮游动物和水生植物又被鱼作为食物;水生植物和水生动物的残体又被水和泥中的微生物分解成无机物,释放到环境中,供植物重新利用。这就构成了一个完整的生态系统。
如果人类活动干预某一部分,则会使原有的平衡打破;如果某种化学物质或某种化学元素过多地超过了自然状态下的正常含量,也会影响生态平衡。生态平衡是整个生物圈保持正常的生命维持系统的重要条件,为人类提供适宜的环境条件和稳定的物质资源。
如果生态平衡被打破,整个生态系统可以进行自动调节,以保持原有的平衡。比如,池塘里的鱼被捕捞后,水生植物和浮游动物的天敌减少,水生植物、浮游动物就会迅速繁殖起来,这对鱼的繁殖又有好处,从而恢复原有的平衡。如果生态平衡遭到严重破坏,则会发生非常严重的连锁性后果。
例如,20世纪50年代,我国曾发起把麻雀作为“四害”之一来消灭的运动。可是在大量捕杀了麻雀之后的几年里,却出现了严重的虫灾,使农业生产受到巨大的损失。后来科学家们发现,麻雀是吃害虫的好手。消灭了麻雀,害虫没有了天敌,就大肆繁殖起来,导致了虫灾发生、农田绝收等一系列惨痛的后果。
生态系统的平衡往往是大自然经过了很长时间才建立起来的动态平衡。一旦受到破坏,有些平衡就无法重建了,带来的恶果可能是人的努力无法弥补的。因此人类要尊重生态平衡,帮助维护这个平衡,而绝不要轻易去破坏它。(www.xing528.com)
生态系统的组成成分越多样,能量流动和物质循环的途径就越复杂,调节能力就越强。但生态系统本身的调节是有限的,如果人类大规模地干扰,生态调节就变得无济于事,生态平衡就会遭到破坏。
如森林的大量毁灭、过度开垦土地使植被减少,导致植物吸收太阳能的作用减弱,使气温升高,同时也使森林植物,尤其是热带雨林对二氧化碳的吸收利用减弱而使二氧化碳增加。加之现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气,汽车大量排放尾气,这些矿物燃料燃烧后放出大量二氧化碳。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散,其结果是地球表面变热起来。这就造成人们所说的温室效应。因此,二氧化碳也被称为温室气体。人类活动和大自然还排放其他温室气体,如:氯氟烃(CFC)、甲烷和氮氧化合物气体等。科学家预测,如果二氧化碳含量比现在增加1倍,全球气温将升高30℃~50℃,两极地区可能升高100℃,气候将明显变暖。气温升高,将导致某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率也将提高,自然灾害加剧。
更令人担忧的是,由于气温升高,将使两极地区冰川融化,海平面升高,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁,甚至被海水吞没。1983~1985年间,在西非大西洋沿岸到非洲之角,再到南非的一些地区,发生了不同程度的旱灾和饥馑;至少有20个国家的3000万人挨饿,1000万人离家出走去寻找水源和食物。继这次旱灾,非洲从1991年开始又不断发生干旱和旱灾,1992年3~5月,埃塞俄比亚南部和肯尼亚北部约有75%的牲畜死亡。这是“温室效应”给人类带来灾害的典型事例。因此,必须有效地控制二氧化碳含量增加,控制人口增长,科学使用燃料,加强植树造林,绿化大地,防止温室效应给全球带来的巨大灾难。
又如20世纪30年代,美国由于大规模开垦西部草原,植被遭到严重破坏,使土壤失去植被的保护作用,结果导致著名的“黑风暴”事件。
1934年5月12日,一场巨大的风暴席卷了美国东部与加拿大西部的辽阔土地。风暴从美国西部土地破坏最严重的干旱地区刮起,狂风卷着黄色的尘土,遮天蔽日,天昏地暗,向东部横扫过去,形成一个东西长2400千米、南北宽1500千米、高3.2千米的巨大的移动尘土带,当时空气中含沙量达40吨/立方千米。风暴持续了3天,掠过了美国2/3的大地,3亿多吨土壤被刮走,风过之处,水井、溪流干涸,牛羊死亡,人们背井离乡,一片凄凉。这就是震惊世界的“黑风暴”事件。“黑风暴”也称沙尘暴或沙暴,在美国发生过若干起,主要是由于美国拓荒时期开垦土地造成植被破坏引起的。
由于过度开垦和放牧,近年来,沙尘暴也在我国北方肆行无忌,屡有发生。其中,1993年5月,一场罕见的沙尘暴袭击了中国新疆、甘肃、宁夏和内蒙古部分地区,沙尘暴经过时最高风速为34米/秒,最大风力达12级,能见度最低时为零。这场风暴造成85人死亡,31人失踪,264人受伤;12万头(只)牲畜死亡、丢失,73万头(只)牲畜受伤;37万公顷农作物受灾;4330间房屋倒塌,直接经济损失达7.25亿人民币。
又如1998年发生在我国长江和松花江流域的特大洪水,除了环境破坏导致气候异常的原因外,流域内大量森林被砍伐和过度开垦所致水土严重流失,以及大量的湖泊被围垦,调蓄容积急剧减少,也是加重洪涝灾害的重要原因。随着人口的增加和经济的发展,人与水争地的现象日趋严重,1949年长江中下游通江湖泊总面积为17198平方千米,目前只剩下洞庭湖和鄱阳湖仍与长江相通,总面积为6000多平方千米。近40多年来,洞庭湖因淤积围垦减少面积1600平方千米,减少容量100多亿立方米;鄱阳湖减少面积1400平方千米,减少容量80多亿立方米。大量的湖泊被围垦,调蓄、缓冲洪水的容积急剧减少,因而加重了洪涝的灾害。
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