[ 錢貴 ]——(2011-8-22) / 已閱12529次
分析生態系統的功能及平衡
北安市人民法院趙光法庭 錢貴
一、生態系統的功能
（一）生態系統的能量流動
生態系統全部生命需要的能量都來源于太陽。能量在生態系統中的流動是按照熱力學定律進行的：能量可以從一種形式轉化為另一種形式，轉換過程中不消失，也不增加；能量在流動過程中，沿著從集中到分散，從高到低的方向傳遞，傳遞過程中會有一部分能量放散掉。
綠色植物通過光合作用把太陽能轉化為化學能，制造有機物，提供給消費者。綠色植物每年制造的有機物可達2000億噸，成為整個生物圈能量的總來源。生產者貯存的能量通過食物鏈傳遞給消費者，而動植物死后的遺體又被分解者分解成簡單的無機物返回環境。生產者、消費者和分解者在進行能量傳遞的過程中，自身又要進行新陳代謝，消耗一部分化學能并以熱能的形式散發到環境中去。
生態系統的能量流動是通過食物鏈進行的。甲生物以乙生物為食，乙生物以丙生物為食……形成一條以食物把各種生物連續進來的鎖鏈，叫做食物鏈。例如，在草原上的食物鏈，青草-兔子-狐貍-狼；在池塘里的食物鏈，藻類-浮游動物-小魚-大魚-魚鷹，等等。
在一個生態系統中，食物關系往往十分復雜，有的相互交錯，形成一種網關關系，即所謂食物網。生態系統能量的流動就是通過食物鏈和食物網進行的。
在食物鏈上的各個環節稱為營養級。在同一環節上起同樣作用的一群生物，屬于同一營養級。生產者為第一營養級，一級消費者為第二營養級……一個生態系統一般有四至五個營養級，達到七個營養級的生態系統是很少見的。低位營養級的生物向高位營養級的生物提供物質和能量。由于低位營養級所獲得的能量，通過自身新陳代謝要消耗一部分，而剩余的能量又只有十分之一被上一營養級所利用（即十分之一定律），因此高位營養級在數量上遠少于低位營養級。這樣遞減，形成了所謂生物量金字塔和生產率金字塔。在一個生態系統中常常看到，處于低位營養級的生物生長快，繁殖容易，數量大；而高位營養級的生物繁殖難，生長慢，數量也少。要使高位營養級的生物保持一定的數量，就要保持低位營養級生物的足夠數量，否則，當低位營養級生物因自然和人為原因大量減少時，將必然導致高位營養級生物的急劇減少甚至滅絕。
從環境保護的角度來看，在食物鏈關系上一個值得注意的現象是，進入環境里的有毒物質沿食物鏈的富集。毒物首先被生產者攝取，然后沿食物鏈逐級轉移，在轉移過程中其濃度會成千倍、成萬倍地增加，其危害程度也就大大增高。在環境科學里，把同一食物鏈上某些元素或難分解的化合物在生物體內隨著營養級的提高而逐步增大的現象稱為“生物放大”。
（二）生態系統的物質循環
生物有機體大約由四十余種化學元素組成，其中最主要的是碳、氫、氧、氮、磷、硫，它們在自然界以水、二氧化碳、硝酸鹽和磷酸等形式存在。這些物質既是自然界中的主要元素，又是生物有機維持生命現象的主要元素。它們首先被生產者（植物）吸收，經過合成，以有機物的形式通過食物鏈在各營養級之間逐級傳遞，最后經分解者（微生物）分解為無機物返回環境供植物利用。這些物質在生態系統中周而復始地循環，被反復利用，就形成了生態系統的物質循環。
每一種物質在生態系統中的選一都有各自的循環途徑和特點，構成一個復雜的循環體系。其中最主要的是水循環、碳循環和氮循環，它們與環境保護的關系非常密切。
以水循環為例，水由氫、氧組成，是生物體的重要組成成分，一切生物有機體都含有大量水分。水分子從地面經過蒸發進入大氣，再經過雨、雪等降水形式降到陸地和海洋，形成周而復始的水循環。在水循環中由蒸發形成的淡水降落到地面對地球生命現象 具有重要意義。如果沒有淡水來源，陸地和淡水的生命系統便不能維持。水又是一種溶劑，它成為其他生物循環的介質，很多其他物質循環都要結合水循環進行，包括污染物在環境里的遷移轉化。因此保護淡水資源和防止水污染是環境保護中的一個重要問題。
二、生態平衡
在一個正常的生態系統中，它的結構和功能包括生物各類的組成、各種種群的比例以及不斷進行著的物質循環和能量流動都處于相對穩定的狀態，生態學上把這種相對穩定狀態稱為生態平衡。
生態平衡是整個生物圈保持正常的生命維持系統的重要條件，它為人類提供適宜的環境條件和穩定的物質資源。在生態系統能夠保持相對平衡是因為內部條件的穩定的物質資源。生態系統能夠保持相對平衡是因為內部具有自動調節的能力。一般情況下，生態系統的結構越復雜，生物各類越多，食物鏈也越復雜多樣，物質選一的渠道也越多，這樣生態系統的調節能力就越強。反之 ，結構越簡單，成分單調，調節能力越水。不管生態系統的調節能力強與弱，都是有一定限度的。當干擾因素的影響超過調節能力的極限時，調節能力就要降低甚至消失，從而引起生態失調，甚至整個系統的崩潰。破壞生態平衡的因素有自然因素和人為因素兩種。自然因素，如火山爆發、地震、海嘯、臺風、水旱災害、泥石流等，都可以在短期內使生態平衡遭到破壞。人為因素，如建造大型工程，從而大規模改變環境條件，大量毀壞植被，從而改變生物的生境，向環境中大量排放有毒污染物，等等。這些人為因素考取有破壞生態系統的結構和功能，引起生態失調，甚至造成生態危機。
從上面的討論可以看到，生態學所反映的一些基本規律是環境科學的基礎理論，同環境保護有密切的關系。環境污染和破壞的最終后果是生態平衡的破壞，并對人類的生產和安全帶來危害。環境科學和環境保護的任務，就是要研究生態系統調節能力的范圍，以及人類干擾的限度，以保持人與環境系統的正常的平衡關系。
