分解者是指具有分解能力的各種微生物,也包括一些低等原生動物,如土壤線蟲、鞭毛蟲等。分解者是生態係統的“清潔工”,它們把動植物的屍體分解成簡單的無機物,歸還給非生物環境。如果沒有分解者,死亡的有機體就會堆積起來,使營養物質不能在生物與非生物之間循環,最終使生態係統成為無水之源。生態係統的分解者數量十分驚人。有人估計,在1萬平方米的農田土壤中,細菌的重量可達8公斤。
非生命物質,即無機界,是指生態係統的各種無生命的無機物和各種自然因素。
2、生態平衡
生態平衡是一種動態平衡,在這種平衡係統內部時時刻刻發生著各種物質循環和能量流動。雖然這種平衡係統對外界的幹擾相當敏感,但這並不是說人類不能利用環境、改造環境。為了更加有利於自己的生存,人類完全可以建立新的平衡。我國珠江三角洲一帶的“桑基池塘”,使桑、蠶、魚的生產相互促進,是農業生態平衡的成功例子。此外,我國人民把北大荒改造成“北大倉”,也是一個重建高質量生態平衡的典型。
最大的生態係統——生物圈
地球上的一切生物,其中包括人類和其他動植物,都生活在地球表麵,這裏充滿著空氣、水、土壤和岩石等物質。如果把地球比作蘋果,人類和其他動物所生存的這個領域,隻不過是像蘋果皮那樣薄的一層。這個地球的表層,稱為生物圈。生物圈是地球上最大的生態係統。在地球上,凡是有生命的地方,都屬於生物圈的範圍,它包括岩石圈、水圈和大氣圈對流層。水圈中幾乎到處都有生物,但主要集中於表層和淺水的表層。大氣圈中的生物主要集中於中下層,但細菌和真菌則在2萬米高的平流層中還能發現。岩石圈中生物分布的最深記錄是生存於地下3000米處的石油細菌。農業環境是自然環境的重要組成部分,也是生物圈的主要部分。
起初,生命世界還隻能存在於海洋之中。大約到距今4.2億年時,由於原始藻類植物的光合作用放出氧氣,使大氣中的含氧量進一步增加。當大氣中含氧量增加到一定程度時,在地表以上20至25公裏高空處的氧在雷電和太陽紫外線的作用下形成了一個濃度較高的臭氧層。這時,天空中就好像出現了一把可以防止生物紫外線殺傷的保護傘。所有這些,都為生物離開水層,登上陸地提供了可能,陸上生命世界開始繁榮起來。在漫長的發展過程中,生物之間、生物與其環境之間相互作用、相互依存、逐步進化,發展到今天這樣多姿多彩的生物世界。例如裸類植物首先登上陸地,為陸生動物準備了食物條件,某些昆蟲和其他節肢動物就接踵產生。草食性動物的發展促進了各種肉食性動物的繁榮。同時,動、植物的發展演化同氣候、土壤等無機環境條件的變化也是分不開的,不同的環境條件下生存著各種不同的動、植物。例如,分別適應熱帶、亞熱帶、溫帶以及草原、荒漠等不同環境條件的植物種類多達30多萬種;分別生活在河流、海洋、陸地、土壤中的動物多達200多萬種,形成了生態係統的多樣化。
地球上的生物圈是在太陽能作用下,生物和環境長期互相作用的結果。今天絢麗多彩的生物世界就是幾十億年來各種生物與複雜多變的地球環境相互作用、相互適應的產物,是來之不易的。為了包括人類在內的生物世界的持續繁榮昌盛,人類應當把維護好這個生物圈當作自己義不容辭的責任。
大自然的生態平衡
生態係統也像人一樣,有一個從幼年期、成長期到成熟期的過程。生態係統發展到成熟階段時,它的結構、功能,包括生物種類的組成、生物數量比例以及能量流動、物質循環,都處於相對穩定狀態,這就叫做生態平衡。比如,水塘裏的魚靠浮遊動植物生活,魚死後,水裏的微生物把魚的屍體分解為化合物,這些化合物又成為浮遊動植物的食物,浮遊動物靠浮遊植物為生,魚又吃浮遊動物。這樣,在水塘裏,微生物一浮遊動植物一魚之間建立了一定的生態平衡。
在一般情況下,成熟的生態係統內部物種越豐富,食物網就越複雜,物質循環和能量流動可以多渠道進行。如果某一環節受阻,其環節可以起補償作用。比如隼以兔、田鼠、麻雀、蛇為食物,當兔、蛇被捕殺,隼就轉到吃麻雀、田鼠為主。當然,這種自我調節能力有一定限度,超過限度平衡就會遭到破壞,甚至導致生態危機。歐洲移民剛到澳大利亞時,發現那裏青草茵茵,於是大力發展養牛。後來牛糞成災,造成牧草退化,蠅類滋生,隻得引進以糞便為食物的螳螂,才使牧場恢複原貌。
影響生態平衡有自然和人為兩種因素。火山爆發、雷擊火災、地震、泥石流等,屬於自然因素;過度墾荒、放牧,亂捕濫獵等等,屬於人為因素。生態平衡的破壞,主要是人為造成的。如埃及阿斯旺大壩擋住了肥沃的淤泥,使尼羅河下遊的土地貧瘠化,河裏的營養物質減少,使尼羅河三角洲和地中海的漁業生產受影響,埃及沙丁魚的捕撈量減少。又如印度北部山區由於森林資源全部被砍光,引起1978年的特大洪水,結果2000多人被淹死,4萬頭牲畜被衝走。
3、食物鏈
兔子吃青草,狐狸吃兔子,狼又吃狐狸……菜青蟲吃菜葉,青蛙吃菜青蟲,蛇吃青蛙,鷹又吃蛇……一環扣一環,一物吃一物,這種生物之間由於一連串取食和被取食所形成的一種聯係,被叫做食物鏈。
各級生物鏈
在這個由食物鏈組成的生態王國裏,綠色植物是“自食其力”的勞動者,隻有它們能夠進行光合作用,以簡單的無機物作原料製成複雜的有機物,自己養活自己。動物,包括我們人在內,都沒有利用自然界無機物製造食物營養的本領,於是隻好“求乞”於植物來生存。
植物是“生產者”,動物是“消費者”。“生產者”是唯一的,“消費者”還可以分成兩級。有些動物直接靠吃植物為生,比如昆蟲裏的蝗蟲、食心蟲,鳥類裏的鸚鵡、交嘴雀,獸類裏的兔、馬、牛、羊等等,都是素食的吃草動物,是“第一級消費者”。昆蟲裏的瓢蟲,魚類裏的鯊魚,鳥類中的鷹、鶚,獸類中的獅、虎、狼、豹之類,吃的是別的動物。這類吃葷的食肉動物是“第二級消費者”。
動植物死後,屍體經過微生物分解,又變成簡單的物質回到土壤裏,供植物吸收利用。小不點兒的微生物於是又被稱之為“分解者”。
食物鏈中的能量傳遞
食物鏈很複雜,食物網更複雜,它把所有的生物都包括了進去,使它們彼此之間形成了直接或間接的聯係。通過食物鏈,自然界的物質和能量,在生物之間一級一級地傳遞。
不過,生物之間的這種物質和能量的轉移不是百分之百的,相反,差額還挺大,一級生物的物質和能量,通常隻有1/10左右轉移到下一級生物體裏。也就是說,從數量上來講,要有10倍於兔子的青草,才能養活一隻兔子;而要有10倍於狼的兔子,才能養活一隻專吃兔子的狼。
這樣的一種食物鏈轉化規律,就使我們得到了一個所謂的“數量金字塔”:塔的底部是具有光合作用的綠色植物,它們是整個生物群落中的能量儲存庫,是生產者;接著往上是吃素的食草動物,即第一級消費者;然後是吃食草動物的食肉動物,屬第二級消費者;如果有第三級消費者,那就是吃食肉動物的猛禽獸了。
任何一條食物鏈,按順序構成的“金字塔”的層次不是無限多的,通常隻有四五級;每上一級,生物的數量和能量就差不多要減少90%。因此,這個“塔”是個名副其實的“金字塔”,越往上越窄、越尖。
4、能量流動
在生態係統中,能量不斷地沿著太陽——植物——植食性動物——肉食性動物的方向流動,這就是生態係統的能流。能流是單方向的,最終都以熱的形式消散到空間中去。所以生態係統必須不斷輸入能量,才能維持其正常功能,而太陽不停地把能量“恩賜”給地球上的各種生態係統。
大自然中的能量流動
生態係統利用能量的效率很低。一般來說,能量沿著從綠色植物——草食動物——一級肉食動物——二級肉食動物逐級流動,通常,後者所獲得的能量大體上等於前者所含能量的十分之一,有人把它稱為“十分之一定律”。
植物吸收太陽能生產有機物質叫初級生產量。動物吃植物,把植物中的物質轉化為動物中的物質,是生物界對能量的第二次固定,所以在生態學上叫次級生產者在初級生產量的過程中,實際上隻能有一小部分被利用,其餘大部分或因取食不到,或因不可食,或因動物種群密度低未被充分利用等種種原因,而不能轉化為次級生產量。