生态系统物质能量沿着什么流动

一、生态系统

生态系统是现代生态学的主要研究对象，当前全球所面临的重大资源与环境问题的解决都依赖于对生态系统结构与功能，生态系统的平衡与调节，多样性与稳定性，受干扰后的恢复能力和自我调节能力等问题的研究。

生态系统(ecosystem)就是在一定空间中共同栖居着的所有生物(即生物群落)与其环境之间由于不断地进行物质循环、能量流动和信息传递而形成的统一整体。

系统由许多彼此联系，相互作用的成分组成，并具有独立的、特定的功能。生态系统不仅包括生物复合体，而且还包括全部物理因素的复合体，二种复合体有机组合成的生态系统不但表现出二种复合体的特征，更具有整合后的功能特征，而且主要作为一个功能单位。生态系统的范围大小没有严格的限制，小至动物体内消化道，大至湖泊、森林、海洋，甚至整个地球，其范围和边界随研究问题的特征而定。

生态系统包括4种主要组成成分:非生物环境、生产者、消费者和分解者。

非生物环境包括参加循环的无机元素(如C、N、P、O₂、CO₂、Fe)和化合物，联系生物和非生物成分的有机物质(如蛋白质、糖类、脂类和腐殖质中)、气候或其他物理因素(如温度、光照)。

生产者是能利用简单的无机物质制造食物的自养生物，主要是各类绿色植物，也包括蓝绿藻和一些进行光能自养、化能自养的细菌。

消费者是异养生物，它们不能从无机物质制造有机物质，而是直接或间接依赖于生产者所制造的有机物质。消费者按其营养方式又可分为食草动物、食肉动物和大型食肉动物或顶极食肉动物。食草动物是直接以植物体为营养的动物，如水体中的浮游动物和某些底栖动物、草地上的食草动物，它们可以统称为一级消费者。食肉动物是以食草动物为食的动物，如水体中以浮游动物为食的鱼类、草地上以草食动物为食的捕食鸟兽，它们又称为二级消费者。大型食肉动物或顶极食肉动物是以食肉动物为食者，如水体中的黑鱼或鳜鱼，草地上的鹰等猛禽，它们也被称为三级消费者。

分解者也是异养生物，其作用是把系统中生物残体的复杂有机物分解为生产者能重新利用的简单化合物，并释放出能量。主要是存在于生态系统的细菌、真菌、软体动物、蠕虫、蚯蚓、螨等低等动物。

地球上生态系统各具特色，具体结构千差万别，但从总体上生态系统结构可以概括为三个亚系统:生产者亚系统、消费者亚系统和分解者亚系统(图1-1)。3个亚系统通过物质、能量和信息的传递而联系成一个整体。

图1-1　生态系统结构的一般性模型

能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础，能量流动是所有生态系统存在的前提条件。能量流动开始于绿色植物，包括光合细菌通过光合作用所固定的太阳能和化能细菌氧化无机物所固定的化学能。能量在食物链、食物网中从一种生物传递到另一种生物，这就是生态系统的能量流动。

在生态系统中能量不断流动，而供应给生物的各种化学元素则是不断循环。生物(主要是绿色植物)从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质，使物质进入生态系统，然后又被其他生物重复利用，最后归还于环境。

生态系统的功能除体现在生产过程、能量流动和物质循环外，还表现在系统中各生命成分之间存在的信息传递。生态系统中包含有多种多样的信息，可分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。生态系统中环境和生物体都可以成为信息源发出信息，与能量流动、物质循环不同，信息传递往往是双向的，有从输入到输出的传递，也有从输出向输入的信息反馈。生物个体可以从环境中接收信息，也可以向其他生物或环境发出信息，正是这种信息流使生态系统产生自动调节的机制。