第1节 生态系统的结构

在大豆田中，大豆与稗草、大豆蚜等生物之间，大豆与非生物环境之间存在复杂的关系。非生物环境的状况，决定了哪些生物能够在这一区域内定居和繁衍；生物群落的存在又改变着环境。在环境条件大体相同的地方，群落的外貌和结构往往也相近或相似。这些都说明生物群落与非生物环境有着密不可分的关系。

生态系统的范围

在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体，叫作生态系统（ecosystem）。

生态系统的空间范围有大有小。一片森林、一个湖泊、一片草原、一条河流、一块农田等，都可以各自成为一个生态系统。地球上的全部生物及其非生物环境的总和，构成地球上最大的生态系统一一生物圈（biosphere）。

生态系统类型众多，一般可分为自然生态系统和人工生态系统两大类。自然生态系统又可划分为水域生态系统和陆地生态系统。水域生态系统可进一步分为海洋生态系统、淡水生态系统等；陆地生态系统可进一步分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等。人工生态系统又可分为农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、城市生态系统等。

生态系统具有一定的结构

要分析生态系统的结构，首先要分析生态系统有哪些组成成分，以及各组分之间的关系。

思考讨论 分析生态系统的结构

在森林、草原、农田、湖泊等生态系统中，挑选你和本小组同学熟悉的两个生态系统，分析它们的组成成分以及各组分之间的联系。也可以用以下两个生态系统为例来进行分析。

生态系统1 某荒漠生态系统

在我国西北半干旱区，豆科植物柠条常被用来进行人工固沙。柠条扎根于沙粒间，顽强生长形成灌丛。在某沙化地区合理种植柠条之后，群落内物种丰富度逐渐增加并趋于稳定。群落中有地锦、胡枝子、画眉草、狗尾草、猪毛蒿等植物。还分布着多种动物，其中，植食性的有蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂等；肉食性昆虫或其他小动物有姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣等。在柠条根系周围的土壤中，生活着难以计数的真菌、细菌、放线菌。群落处于稳定状态时，群落所栖居的土壤表层含水量增加，土壤养分也在改善。

生态系统2 某池塘生态系统

下图为一个池塘生态系统的示意图。

生态系统的组成成分 通过上述活动，可以看出，尽管荒漠生态系统和池塘生态系统具有不同种类的生物，但它们具有相似的组成成分。

上述组分之间是什么关系呢？

在生态系统中，生产者通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中。太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用，因此，生产者可以说是生态系统的基石。消费者通过自身的新陈代谢，能将有机物转化为无机物（CO₂、水、氨等），这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用。可见，消费者的存在，能够加快生态系统的物质循环。此外，消费者对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。如果没有分解者，动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山，生态系统就会崩溃。因此，生产者、消费者和分解者是紧密联系，缺一不可的（图3-1）。

正是由于生态系统中各组成成分之间的紧密联系，才使生态系统成为一个统一的整体，具有一定的结构和功能。生态系统多种多样，但是在结构上有许多共同点，这可以用图3-2所示的模型来表示。

食物链和食物网 图3-3展示了某个草原生态系统中的食物链（food chain）以及不同生物所处的营养级。生产者一一玉米属于第一营养级；直接以玉米为食的植食性动物是初级消费者，属于第二营养级，如蝗虫；次级消费者是以初级消费者为食的肉食性动物，如蛙，它们属于第三营养级；三级消费者是以次级消费者为食的肉食性动物，如蛇，它们属于第四营养级。鹰捕食蛇，则鹰是四级消费者，属于第五营养级。绿色植物所固定的太阳能，能通过食物链由一个营养级向下一个营养级传递。各种动物所处的营养级并不是一成不变的。例如，图中的鹰若以蛙为食时，它就属于第四营养级了。

在生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系，就是食物网（food web，图3-4）。

错综复杂的食物网是使生态系统保持相对稳定的重要条件。如果一条食物链的某种动物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来取代。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。

食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。