什么是生态系统?

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在人类实现碳中和与可持续发展的大背景下,生态系统是最受人们重视和最活跃的一个研究领域

在碳中和情景下,碳排放的下限由生态系统碳吸收决定。所以生态系统中的碳汇对各地碳减排行动方案的制定、碳中和目标的实现至关重要。此外,生态系统除了固碳功能,也具有涵养水源、防风固沙等服务价值。

对生态系统的认识与学习帮助人类更好地保护宜居家园,也是实现两山理论、建立生态文明与达成碳中和目标的重要基石。


【生态系统的前世今生】

生态系统(ecosystem)一词是英国植物生态学家A.G. Tansley于1936年首先提出来的。后来前苏联地植物学家V.N.Sucachev又从地植物学的研究出发,提出了生物地理群落(bio-geocoenosis)的概念。这两个概念都把生物及其非生物环境看成是互相影响、彼此依存的统一体。生物地理群落简单说来就是由生物群落本身及其地理环境所组成的一个生态功能单位,所以从1965年在丹麦哥本哈根会议上决定生态系统和生物地理群落是同义语,此后生态系统一词便得到了广泛的使用。


【科学地认识生态系统】

生态系统是指在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质的循环和能量的流动互相作用、互相代存而构成的一个生态学功能单位。我们可以形象地把生态系统比喻为一部机器,机器是由许多零件组成的,这些零件之间靠能量的传递而互相联系为一部完整的机器并完成一定的功能。

    在自然界中只要在一定空间内存在生物和非生物两种成分,并能互相作用达到某种功能上的稳定性,哪怕是短暂的,这个整体就可以视为一个生态系统。因此在我们居住的这个地球上有许多大大小小的生态系统,大至生物圈(biosphere)或生态圈(ecosphere)、海洋、陆地,小至森林、草原、湖泊和小池塘。除了自然生态系统以外,还有很多人工生态系统如农田、果园、自给自足的宇宙飞船和用于验证生态学原理的各种封闭的微宇宙(亦称微生态系统)。微宇宙是一种实验装置,用来模拟自然的或受干扰的生态系统的变化特性和化学物质在其中的迁移、转化、代谢和归宿。这些微宇宙只需要从系统外部输人光能,就好像是一个微小的生物圈。


【生态系统的特性】

生态系统不论是自然的还是人工的,都具有下面一些共同特性:

(1)生态系统是生态学上的一个主要结构和功能单位,属于生态学研究的最高层次(生态学研究的四个层次由低至高依次为个体、种群、群落和生态系统)。

(2)生态系统内部具有自我调节能力。生态系统的结构越复杂,物种数目越多,自我调节能力也越强。但生态系统的自我调节能力是有限度的,超过了这个限度,调节也就失去了作用。

(3)能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。能量流动是单方向的,物质流动是循环式的,信息传递则包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息,构成了信息网。通常,物种组成的变化、环境因素的改变和信息系统的破坏是导致自我调节失效的三个主要原因。

(4)生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和这些能量在流动过程中的巨大损失,因此生态系统营养级的数目通常不会超过 5-6个。

(5)生态系统是一个动态系统,要经历一个从简单到复染、从不成熟到成熟的发育过程,其早期发育阶段和晚期发育阶段具有不同的特性。


【生态系统与可持续发展】

生态系统概念的提出为生态学的研究和发展奠定了新的基础,极大地推动了生态学的发展。当前,人口增长、自然资源的合理开发和利用以及维护地球的生态环境已成为生态学研究的重大课题。所有这些问题的解决都有赖于对生态系统的结构和功能、生态系统的演替、生态系统的多样性和稳定性以及生态系统受干扰后的恢复能力和自我调控能力等问题进行深入的研究。在人类实现可持续发展与碳中和的大背景下,生态系统是最受人们重视和最活跃的一个研究领域。对生态系统的学习与研究是中国实现双碳目标(准确估算生态碳汇,科学实现碳中和)与两山理论(生态产品价值转化)的重要基石。



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