生态系统和生态平衡

三、生态系统和生态平衡

（一）生态系统

在自然环境形成和发展进程中，生物与非生物之间、生物群落之间逐步形成了一个相互依存的完整体系。在这个系统中进行着物质、能量、信息的流动和循环。这种生物群落与非生物环境所组成的自然系统称为生态系统（ecosystem）。生物群落是指地球的有机界，包括微生物、动物、植物及人类等；非生物环境包括空气、水、无机盐类、氨基酸等。

生态系统可分为四个组成部分：①生产者：指能利用太阳能等能源，将简单无机物合成复杂有机物的自养生物，如各种植物、藻类，还包括一些光能细菌和化能细菌。它们能进行光合作用，将光能转化为化学能供给自身能量，同时也是其他生物群体的食物，是生态系统所需一切能量的基础。②消费者：是靠自养生物或其他生物为食而获得生存能量的异养生物，主要是各类动物。消费者包括的范围很广，其中，有的直接以植物为食，如牛、马、兔等，这些食草动物被称为一级消费者或初级消费者。有的消费者以食草动物为食，这些食肉动物又可分为二级消费者、三级消费者等。人类是杂食性消费者，既吃植物又吃动物，是高级消费者。③分解者：主要是具有分解有机物及无机营养物质能力的微生物，如细菌、真菌、放线菌和原生动物，它们能将动物的排出物以及动植物尸体等分解成简单的化合物，以供给植物或其他生物群利用。④非生物环境：又称无机界，指无机物和自然因素。无机界不仅为生物提供了赖以生存的物质基础，而且也是生物排出废弃物的容纳和净化场所。同时，无机界的介质作用，使生态系统中物质流动成为可能。

生态系统各组成部分通过自身功能，保持着生态系统内物质、能量、信息的交流与循环，从而形成一个不可分割的统一体。生态系统可以既是一个很具体的概念，如一片森林、一个湖泊、一块农田、一个城市、一座工厂等，都是在不同范围内，独立存在的大小不同的生态系统；同时又是在空间范围上抽象的概念。小的生态系统联合成大的生态系统，简单的生态系统组合成复杂的生态系统，而最大、最复杂的生态系统就是生物圈。人在整个生态系统中，处于极为特殊的地位，是最具影响力的因素。

（二）生态平衡

生态系统是一种复杂的、各个组成部分随时间而发生变化的动态系统，它不断发生物质、能量、信息的交换和转移，使得生态系统中生产者、消费者和分解者之间，物质、能量、信息三者的输入、输出之间保持着动态平衡状态，称为生态平衡（ecological balance）。生态平衡是由长期进化过程而逐渐地建立起来的一种相互协调和相互补偿的关系，是生物生存、活动、延续繁衍得以正常进行的基础。

生态平衡受到影响、破坏将会给生物甚至人类带来不同程度的危害。影响生态平衡的因素可来自自然和人为两方面。自然环境在短时间内发生的剧烈变迁，如火山暴发、海啸、山洪、地震、雷电等，能导致生态平衡的严重破坏。这些事件发生频率较小，往往在地理分布上也有其局限性和特定性。人为因素的影响，却往往能造成生态系统的破坏，如人类加速自然变迁的各种行为，如过度砍伐森林、破坏植被、自然资源开发利用不合理、废弃物处理不科学、人口过快增长等，都会影响、甚至破坏生态平衡。在一定限度和范围内的变化，生态系统可进行自我调节，使原有状态不遭破坏，以建立新的平衡。但是，生态系统的调节能力是有限的，若超出其调节能力，生态平衡就受到影响，甚至遭到破坏，对人类产生不同程度的影响。

（三）食物链

食物链（food chain）是指在生态系统中，一种生物被另一种生物吞食，后者再被第三种生物吞食，彼此形成的以食物连接起来的链锁关系。这种链锁关系是生态环境中不同营养级的生物逐级被吞食以满足生存需要而建立起来的。食物链中的每一个营养层次叫一个营养级，各种食物链在生态系统中相互交错构成食物网。

生态系统中，能量的流动、物质的迁移转化，都是通过食物链和食物网进行的。特别要指出的是，环境中某些不易降解的化学性污染物，可通过食物链从一种生物体向另一种生物体转移，并逐级增大在生物体中的浓度。通过食物链，使高位营养级生物体内的环境污染物浓度高于低位营养级生物体内浓度的现象，称为生物放大作用（biomagnification）。生物体内污染物浓度的增加还与以下两种作用有关：①生物蓄积作用（bioaccumulation）：指同一生物个体对某种物质的摄入量大于排出量，因而在生命过程中该物质在体内的含量逐渐增加的现象。②生物浓缩作用（bioconcentration）：指生物体摄入环境中某种物质后加以浓缩，使生物体内该物质的浓度高于环境浓度的现象。食物链对环境中物质的转移和累积具有重要的影响，即使进入环境中的污染物浓度较低，也有可能通过生物放大作用，使高位营养级的生物受到危害，最终威胁人类的健康。例如，研究表明，水体中的有机氯农药DDT，经过水体内各级水生生物的食物链，在肉食鱼脂肪中的含量比在水体中的浓度增大约8．5万倍。世界上已经确认的环境公害病，如水俣病、痛痛病的发生，都与食物链的生物放大作用有关。

（四）生态系统健康

随着社会经济和现代科学技术的飞速发展，人口指数的迅速增加和膨胀，人类在显著地改变地球面貌的同时，也导致了一系列的全球性生态环境问题，如温室效应、臭氧层的破坏、森林的过度砍伐、植被的破坏、水土流失、资源耗竭和各种各样的环境污染等。在经历了太多的来自环境的惨重报复后，人类开始关注生态环境的健康，并采取相应的保护措施。正是在这种全球生态系统普遍出现退化的背景下，科学家们于20世纪70年代末提出了“生态系统健康”概念。目前，生态系统健康的研究正成为热点。

生态系统健康（ecosystem health）是指具有活力和自我调节功能、结构稳定的生态系统，揭示了生态系统的综合特性。通俗地讲，生态系统健康是指生态系统所具有的稳定性和可持续性，即在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫的恢复能力。生态系统健康可以通过活力、结构和恢复力三个特征来定义描述。活力主要指生态系统的功能性，包括维持系系统自身的功能和为人类提供服务的功能；结构稳定是指具有完整的、均衡的、多样的生物群落和生物种群；自我调节功能是指依靠其自我调控和反馈作用，在受到威胁时维持系统的正常结构和功能，以保持系统的稳态。

生态系统健康是一门研究自然系统、人类活动和社会组织的综合性学科。它所倡导的不仅是生态学的健康，而且还包括经济学的健康和人类健康。随着人类对自然的干扰越来越频繁和深入，加速制止生态系统的进一步恶化，修复生态系统的损伤，重建已破坏的地球生命支持系统，具有重要的生态学和现实意义。生态系统健康作为一种生态系统和环境管理的方法和目标，在自然科学、社会科学和健康科学之间架起了一座桥梁，为全球生态环境问题的解决带来新的希望。