生態系

資料來源：
"生態系統"。 大英百科全書。 2010年。 大英線上繁體中文版。
2010年5月15日<http://daying.wordpedia.com/content.aspx?id=023427>.

生態系統中能量的轉換︰在每個營養層中﹐只有少部分能量(約10％)轉換至下一個營養層。

具體空間單位內活生物體，其自然環境，及其所有相互關係組成的綜合體。
支持生命的環境，無論大小，無論是自然的還是人造的，都是一個完整網路的一部分，在這個網路中每個成分都直接或間接地與所有其他成分相互作用，並影響 整個網路的功能。研究生態系統的原則就以這個觀點為基礎。所有的生 態系統都包括在一個最大的生態系統——生態圈之內，生態圈包括地球(地圈)及所有其生 物成分(生物圈)。

生態系統可按其非生物成分(包括礦物、氣候、土壤、水、陽光和其他無生物組分)或生物成分(包括 一切生物種類)來分類。將這些非生物成分聯繫在一起的是兩種力量：通過生態系統的能量流轉和生態系統內部的營養循環。
幾乎所有的生態系統都以來自太陽的輻射能作為基本能源。日光中的能源為生態系統的自營生物(亦稱自養生物，autotrophic)所利用。自營生物主要由綠色植物組成，能進行光合作 用，即能利用日光中的能量將二氧化碳和水轉化成簡單的富含能量的碳水化合物。自營生物利用貯藏於簡單碳水化合物中的能量生產更複雜的有機化合物，如蛋白 質、脂類和澱粉等，這些物質維持著機體的生命過程。生態系統中的自養組分常歸入生產者水平。


自營生物產生的有機物質直接或間接地維持著異營生物(亦稱異養生物，heterotrophic)。異營生物是生 態系統中的消費者，不能自己製造食物。異營生物將自營生物製造的複雜有機物質利用，重新安排，並最終將其分解。所有動物和真菌，就如大部分 細菌和許多其他微生物一樣，是異營生物。自營生物和異營生物一道，在生態系統中組成不同的營養水平： 生產者水平(由自己製造食物的生物組成)；初級消費者水平(由以生產者為食的生物組成)；二級消費者水平(由以初級消費者為食的生物組成)；等等。有機物 質和能量從生產者水平通過不同消費者水平的移動構成一個食物鏈。例如，草原上的典型食物鏈可為草(生產者)→鼠(初級消費者)→蛇(二級消費者)→鷹(三 級消費者)。事實上，在許多情況下生態系統中的許多食物鏈互相重疊，互相交織，形成網路狀結構，生態 學家稱之為食物網。所有食物鏈的最後一個環由將死亡生物體和有機廢物分解的分解者組成。如果一個食物鏈中初級消費者以活植物為食，此食物鏈即稱為牧食途 徑；初級消費者以死亡植物為食的食物鏈稱為碎屑途徑。兩個途徑在解釋生態系統的能量估算中都是重要 的。
能量在生態系統中移動時，大部分消失在每個營養水平上。舉例說，貯存在草中的能量僅約10％被吸 收進以該草為食的鼠體內。餘下的90％貯存到不能被鼠分解的化合物中或在鼠代謝過程中以熱的形式丟失。在食物鏈的每個水平都有同樣數量的能量丟失；結果， 沒有什麼食物鏈能包括5個以上的成員(從生產者直到分解者)，因為在較高營養水平上可用的能量太少，不能支持更高水準的消費者。
生態系統中的能量流轉驅動著營養物質在生態系統 內部移動。營養物是活生物體必需的化學元素和化合物。能量在通過生態系統過程中不斷丟失；與此不同， 營養物卻是在生態系統內循環，在其有生命組分和無生命組分之間擺動，從而構成所謂生物地球化學循環。 主要的生物地球化學循環包括水循環、碳循環、氧循環、氮循環、磷循環、硫循環和鈣循環。分解者在許多生物地球化學循環中起關鍵作用，能將營養物歸還到土 壤、水或空氣中，在這些地方營養物又可被生態系統中的生物利用。
一個生態系統可被另一個生態系統有序地取 代，這稱為生態系統發展或生態演替。當生物體剛剛移生到原來沒有生命存在的地區(如寸草不長的岩石或 熔岩流)時，或當原來存在的生態系統被瓦解(如森林被大火燒燬)時，生態系統演替便發生了。生態系統的演替通常分兩個階段發生。 早期階段又稱生長階段，特徵為生態系統內物種數很少，食物鏈也很短。這樣的生態系統相對來說不太穩定，但生產力卻極高，也就是說生成有機物的速度大於分解有機物的速度。後期階段的生態系統又稱為成熟生態系統，更為複雜，更多樣化，更穩 定。生態系統發展到最後階段便稱為頂極生態系統， 特徵是物種非常多樣化，食物網十分複雜，而且高度穩定。主要的能量流轉已從生產改變為維持。
人類對生態系統的干擾是廣泛存在的。舉例說，農業就是有意維持一個不成熟的生態系統，該系統生產力高但相對不穩定。要管好一個生態系統 以獲得最多的食物生產，就應在新建立的生態系統與成熟的生態系統 之間尋求妥協；應當考慮那些能影響自然循環間相互作用的因素。以耕作和施肥等形式將能量添加到生態系統 中，便能使短期生產力達到最大值。可是這樣做會引起營養物的不平衡，污染的加劇，農作物過度近交又使它們對植物病害的易感性增加；這些都妨礙能量的長期利 用效率。
雖然從古代的哲學和宗教中可以看出：人們早已清楚地認識到人類社會與其環境是互相依存的，但系統生態學作為一個學科，其基本原則到19世紀晚期才系統 闡述。到20世紀後半葉對生態系統的研究變得越來越複雜，如今在評估農業發展和工業化對環境的影響方 面產生很大作用。例如，在農場經濟方面，對生態系統的研究表明：為了使牧場保持長期高產，放牧就不能 過度，以保證土壤的濕度和營養物成分得以平穩地更新，研究也強調在可耕地的耕作方面必須採取多功能策略。系統生態學研究殺蟲劑積蓄的後果，又提供了監測大 氣塵埃和燃燒化石燃料(如煤、石油和天然氣)釋出的二氧化碳對氣候影響的方法。系統生態學又有助於測定地區種群容量並促進了回收利用技術的發展，這些技術 在人類未來與環境的相互作用中可能是非常重要的。