登陆注册
47965400000016

第16章 生态系统生态系统的概念和类型(5)

沿岸带的生产者主要包括底生植物和各种藻类,其次是漂浮植物。底生植物的分布通常有明显的水平成带现象,即从岸边到深处随着水深的变化而出现3个不同的植物带:①挺水植物带,植物的茎叶高出水面,主要包括芦苇、水烛、阔叶菰、莲等;②浮叶植物带,植物的叶浮在水面,主要有菱、荇菜、睡莲等;③沉水植物带,植物体完全沉没在水下,主要种类为眼子菜科植物,其次有苦草、黑藻等。藻类主要包括硅藻、绿藻和蓝藻。除了一部分丝状藻类和着生藻类依附于底生植物外,大部分藻类都为浮游性。底生植物的分布主要决定于水层的透明度,其生长情况常与浮游藻类的生长呈负相关。在富营养化水体中,由于蓝藻水华严重阻碍了光的透射,底生植物往往濒于灭绝。漂浮植物主要有浮萍、满江红、水浮莲等,在水面平静的地方(如池塘和湖湾)常有大量分布。

沿岸带的消费者生物极为丰富,属于5个生态类群的各级消费者都有存在。某些动物(尤其是周丛生物)的水平成带分布常与底生植物的分布相平行,但有很多种类几乎分布在整个沿岸带,并且动物的垂直成带现象比水平成带更为显著。周丛生物主要有螺类、某些昆虫幼虫、原生动物、水螅、轮虫、各种蠕虫、苔藓虫等。底栖动物中以多种昆虫幼虫、环节动物(寡毛类)和软体动物(螺、蚌)占优势。浮游动物主要有大型的枝角类、桡足类的某些种类、介形类和轮虫。很多甲壳动物都有笨重的外壳,常采用爬行方式运动,这是与敞水带的种类明显不同的特征。漂浮动物通常仅有几种水面昆虫,如鼓甲、黾蝽等。游泳动物主要有多种昆虫(幼虫和成虫)、两栖类(蛙)、爬行类(龟、蛇)和各种鱼类。其中鱼类来往于沿岸带与敞水带之间,常在沿岸带觅食和繁殖。

4.敞水带群落

生产者包括浮游植物和一些浮游自养菌。浮游植物主要有甲藻、硅藻、绿藻和蓝藻,个体小,但生产力相当高。在北温带湖泊中,随着温度、光照和营养物再生的季节变化,浮游植物于春秋两季各出现一次高峰(水华),夏冬两季则处于较低水平。春季水华主要由硅藻所引起,而秋季水华通常归因于蓝藻。

消费者主要包括浮游动物和各种鱼类。浮游动物主要为桡足类、枝角类和轮虫,它们与沿岸带的那些种类有明显区别。很多浮游动物属滤食动物,但也有不少捕食性种类。浮游动物的种类组成和数量分布随浮游植物而变动,往往在浮游植物高峰之后出现浮游动物高峰。敞水带的鱼类通常与沿岸带的相同,但大型水体中可能有某些鱼类局限于敞水带。这些鱼类分布于不同水层,一般都有很大的活动范围。在中国人工经营的水体中,以浮游生物为食的中上层鱼类(鲢和鳙)已成为优势种群。

5.深水带群落

深水带不存在生产者,消费者种类也不多,其食物供应依赖于沿岸带和敞水带。群落的主要成员是细菌和真菌,它们所提供的再生营养物常通过水流和游泳动物带到其他区域。大型消费者主要有摇蚊幼虫、颤蚓、球蚬和幽蚊幼虫。前3种属于底栖动物,最后1种是部分浮游动物,这些动物都有适应缺氧环境的能力。

6.流水生物群落

流水生物群落可按河流所在地的3类生境分为急流带群落、滞水带群落及河道带群落。河流上下游的环境条件差别显著,河流生物的分布有明显的纵向成带现象,这点与静水生物的水平成带分布不同。

7.急流带群落

由典型的河流生物组成,主要是一些着生藻类和各种昆虫幼虫。生活在这里的动物都具有特化的形态结构,明显地适用于流水环境。平常见到的浮游生物来自邻近的静水水体。

8.滞水带群落

生产者有丝状藻类和一些沉水植物。消费者主要包括一些穴居或底埋动物和多种鱼类,后者为了觅食亦常在急流带出现。在某些流速很低的河流中还生长着浮游生物。

9.河道带群落

其结构类似于静水生物群落。除河流生物外还可见到很多静水生物。但由于河床底质的不均匀性,底栖动物通常以成团的形式分布。

演替与平衡

生态系统的发育,即通常所讲的生态演替,指一定区域内连续进行的前一群落被后一群落所替代的发展过程。演替起因于系统内生物导致的环境改变、外来种的入侵等生物学过程,或起因于气候变迁、土壤侵蚀、河流泛滥、环境污染等外部力量,也可能是这两方面因素共同作用的结果。演替过程中依次出现的一系列群落构成一个演替系列,其中早期出现并且存在时间比较短暂的群落属于先锋阶段,相继出现的群落属于发育阶段或演替阶段,而最终形成的稳定系统称为演替顶极。演替是群落发育的有序过程,这一过程基本上有一定的规律,因此通常可以预测。

淡水生态系统发育的基本模式,是从贫营养到富营养和由水体到陆地。这一过程通常可用湖泊的发育史来说明。湖泊形成初期,养分含量很低,常常仅有一些浮游生物。由于外源物质的输入,湖中有机物质含量增高,并出现沿岸沉积物。于是,水生高等植物慢慢发展起来,水生昆虫、环节动物、鱼类等多种动物陆续迁入。随着时间的推移,水底沉积物不断增加,沿岸带植物逐渐向湖心发展。因此,湖泊逐渐由深变浅,由大变小,直至整个水体最后完全消失。淡水生态系统的发育过程一般比陆地生态系统缓慢,并且往往因外源物质的大量输入而出现十分复杂的情况。同时,在发育过程中,生态系统内一些较小的群落单元,如浮游生物群落、微生物群落等,常常表现明显的季节演替现象。

生态系统是天然的控制系统,其自我调节依赖于负反馈机制。在淡水生态系统中,许多反馈路线存在于生物与生物和生物与环境之间,通过反馈,种群大小得以维持在一定的限度内。例如,当某种凶猛鱼或浮游植物种群增长得过大,以致其食物或养分供应不能满足时,就会出现大量的自然死亡,种群繁殖率下降,以及凶猛鱼残害其幼体的现象,结果种群数量倾向于减少。除捕食和竞争外,生态系统中所发生的其他相互影响,如寄生、共生等,都有维持系统相对稳定的趋向。

然而,生态系统的自我调节能力是有限度的,即使是处于成熟阶段(即演替顶极)的生态系统,也只能承受一定强度的外来干扰(压力)。当外部压力超过所允许的限度时,就会破坏生态系统的平衡状态,甚至造成整个系统的崩溃。工业污染物倾泻入湖造成的湖泊生物大量死亡和湖泊生态系统的破坏(见污染生态)以及外源养分的输入过多所引起的湖泊富营养化,都是自然生态平衡遭到破坏的典型实例。

大量的外源养分(磷、氮等)进入湖泊后,加速了藻类(主要是蓝藻)的生长,水体中的有机物质大幅度增加。可是,蓝藻不能很好地被植食性动物所利用,以致水体中出现初级生产的相对过剩。同时,大量的有机物质沉积于水底,其分解造成湖下层严重缺氧。结果,很多水生动物逐渐消失,而藻类生物量越来越大,水质不断恶化。在富营养化水体中,由于群落结构的破坏和一系列功能失调,物质循环和能流过程不能正常完成。

外源物质人为地大量输入所引起的水体富营养化,与天然情况下的水体富营养化根本不同。后者是在系统内生物学过程起主导作用的情况下产生,其变化过程是渐进的,漫长的,反映了生态演替的正常趋向。而人为的水体富营养化,则是在外部力量的影响下产生的;由于系统内的生物学过程受到严重干扰,因而生态演替的正常趋向发生逆转。在人为的富营养化水体中,物种的多样性明显下降,采r型策略的物种重新占优势,这可看作典型的演替逆转现象。

20世纪70年代以来,由于人类经济活动的影响,大量的淡水水体出现污染或富营养化,致使人类的生活和生产用水受到严重威胁,淡水生物资源遭到极大的破坏。因此,加强对淡水生态系统的保护,采取有效措施防治水体污染或富营养化,已成为关系到人类的生存和社会经济发展的一个重大问题。在水体富营养化的治理中,通过采取污水截流、换水、挖泥等措施,已在不同程度上收到了改善水质的效果。实践证明,只要减少或停止外源养分的输入,就可以大大延缓或终止水体富营养化的进程。

海洋生态(marine ecology)

生态系统的最基本特征是,能量通过食物链不断地单向流动,物质在食物链与无机环境之间不断地反复循环。

海洋食物链

海洋生物群落各个种之间的食物关系十分复杂,可连结成链状或网状(食物链或食物网)。过去只注意海洋的牧食食物链,但20世纪60年代后发现,在河口、内湾、红树林和浅海水域,碎屑食物链也很重要。碎屑主要来自海洋植物的碎屑、动物没有消化的残渣、和陆地碎屑的注入等。已知有不少海洋动物以碎屑为食物,在河口及浅海水域,估计总的初级生产量大约有50%通过碎屑食物链。

食物链的长短不一,长的可有5~6个环节,杂食性动物还可同时占据不同的营养级。

海洋动物对食物的选择不如陆地动物严格,能摄食多种食物。在海洋中尚未发现在陆地上见到的那种单食性种类。例如,中国闽南-台湾浅滩渔场的二长棘鲷是底栖鱼,其食料生物种类广泛,包括长尾类(细鳌虾、褐虾)、底栖端足类(钩虾亚目)、瓣鳃类(短齿蛤、鸟蛤、帘蛤)、介形类(尖尾海萤)和多毛类(沙蚕、似柱虫),还摄食樱虾类(日本毛虾)、糠虾类、辐蛇尾、海胆类、星虫类、腹足类、掘足类、短尾类、海葵类和鱼类。海洋动物的捕食与被捕食关系相当复杂。大多数动物的幼体和成体的食性往往不同,可以处于不同的营养级。鲱鱼的幼体为箭虫所摄食,而箭虫却是成体鲱鱼的一种重要饵料。

1.生产者

海洋中,能进行光合作用的生物有5类:大型定生藻、海洋被子植物、浮游植物、底栖硅藻和光合细菌。尽管在近岸海域大型定生藻的初级生产也很可观,但就整个海洋初级生产力来说,个体很小的浮游植物是主要生产者,这与淡水环境近似而与陆地环境有很大差别。小型浮游植物所制造的有机物约占海洋初级生产力的95%。因此,海洋初级生产力调查,主要是测定海洋浮游植物的光合作用速率。

影响海洋初级生产力的因素主要是光、海况、营养盐、浮游植物的种类、生物量和被捕食情况等。

海洋生态系统的能量输入可分为两大类,一类来自太阳的辐射,另一类来自物理环境。运动引起的能量被称为代谢外能量。只有太阳辐射能高、代谢外能量输入也高的海域,才能够得到高的生产力,如近岸水域和上升流区域。

光是海洋初级生产者最重要的环境因素,由于海水对光的吸收和海水中悬浮物质对光的散射,光线进入水体后很快被衰减。在真光层下限,入射光强大约只相当于水表面光强的1%。光透入水层的深度依海域所处的纬度、季节、海水的混浊度而变化。在清澈的大洋水中,透入水层的主要是430微米的光波,最深可达200米。在沿岸水域,由于短波长的光大部分被散射,进入水中的主要是550微米的光波,穿透深度小于大洋水。

光是海洋初级生产力的一个重要限制因素。若已知光随水深的衰减率、太阳辐射的量以及水中浮游植物色素的数量,即可按以下公式:P=RK×C×3.7计算出浮游植物的生产力。式中的P为浮游植物的光合作用率,即每天每平方米有机碳的克数;R为每天每平方米水表面所受到的太阳辐射能的相对光合作用率;K为消光系数(每米水深);C为在水柱中每立方米水体叶绿素的克数。

有人曾用此公式计算阿拉斯加湾的初级生产力,所得结果是1.34克(有机碳)/(平方米·天),这与实测初级生产力1.50克(有机碳)/(平方米·天)很接近。

同类推荐
热门推荐
  • 魔战榜

    魔战榜

    魔法世界,风云再起,一切只因万年一次的魔战榜
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 风起一

    风起一

    一个天赋异禀,可操控风的少年杀手被人陷害失了魂魄,为了重新找回自己,一路的坎坷,风已起,是情深义重,是年少轻狂,是热血沸腾,是爱恨情仇。逃不过一路的风雨,孤独伴自由。风停了,不过是大闹一场,悄然离去,
  • 江西诗社宗派图录

    江西诗社宗派图录

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 我在深渊做领主

    我在深渊做领主

    一个死亡的灵魂在经过深渊的时候,被一位深渊领主抓住,投入了嘴中。但没想到这家伙竟然还会反抗,最后略微脑残的深渊领主只能将他同化!深渊领主发现了一个空间通道,他将同化的那个灵魂的意志注入到了一具投影内,让他去探查那座世界!但没想到,那个世界竟然是神灵在深渊布置的前哨站……多位面的世界架构,主要描写投影!主要西幻,架构中有东方世界,文体两开花!剧情全是yy。本书是黑暗幻想,可能引起不适。本书属于慢热,请耐心一点!如果跳着看的话,会很累!所以还是躺着为好!(再说一遍,本书不适合跳着看)诸位多投投推荐票,多多给作者一点建议和点点评,谢谢。
  • 绝色倾城妖孽夫君太腹黑

    绝色倾城妖孽夫君太腹黑

    意外重生,乔苒萱,哦不,应该是上官璇,上一世,她活的太无趣,上天给她一次重来的机会,她决定从新开始,新身份,新亲情.......可是突然出现的这个所谓宫主一直追求自己是怎么回事?“爹爹,门口有位姐姐说怀了你的孩子”正在作画的南宫慕寒停下手中的活,望眼看向门口的小团子,”你娘亲呢?“娘亲在大殿与那姐姐说了一句话便把她打发走了”“哦?”小团子弱弱的说道“娘亲说...爹爹你..不举..."南宫慕寒丢下手中的笔,一阵风似的跑出了书房.......此乃宠文,男强女强......
  • 三美之布偶蜡笔小新

    三美之布偶蜡笔小新

    三美之家的角落,躺着一只布偶蜡笔小新。某天,被主人白富美狠搓,抬出去暴晒一顿,谁知成精了似的,灵魂出窍自如……从此,三美之家……
  • 十生一世

    十生一世

    十生一世:世间就算有再多的苦难,都有我为你扛,你的笑容是我永世的幸福
  • 双面人生之盛世血唐

    双面人生之盛世血唐

    梦回唐朝,血染玄武门。李世民倒在胜利之路上,太极宫的李渊在悲伤。李建成和李元吉在幽冥中哭泣。谁来扛起盛世大唐?谁来书写大唐文采风流?谁来让四方臣服?谁来让天下归心?他跨过历史的长河,摘星揽月,颠倒乾坤!这里有金戈铁马的豪情,有文人的风花雪月。但这一切的背后,都有一个血腥的故事。主角赵硕带你走进最辉煌,最璀璨,也是最黑暗,最血腥的盛世唐朝!
  • 我叫小斑点

    我叫小斑点

    我叫斑点,是一只得过且过的猫。没有大志向,直想安安稳稳的躺在太阳底下,看日出日落。。。。。。。没想到一次无意间误入另一个世界,在那里开始了新的一生