知识总结：生态系统的发育、进化和平衡

1、PAGE8生态系统的发育、进化和平衡生态系统不是固定不变的，而是不断地变化和发展的，因此，生态系统是一个动态的系统，它的动态包括发育、进化和平衡几个方面。1生态系统的发育任何生态系统都有一个发生、发展和成熟的过程，这个过程就是生态系统的发育，群落生态学中所讲的生态演替，实际上就是生态系统的发育过程。生态系统的发育是一个定向而有序改变的过程，即一个生态系统类型替代另一个生态系统类型的过程。发育的最终阶段，就是建立一种稳定的生态系统或顶极稳定状态。在生态系统发育过程中所涉及到的生物种类的组成，所需要的时间以及达到稳定性程度，取决于地理位置、气候、水文、地质以及其它物理因素。但生态系统的发育本身是一

2、个生物学过程，而不是一个单纯的物理过程。虽然物理环境决定发育类型、速度以及可能达到的状态，但发育是受生物群落本身所控制的。强大的物理干扰以及人为的严重干扰会抑制或中止发育过程。根据生态系统的发育状态，将其分为三类：1正过度状态：又称增长系统，即能量的输入超过输出，总生产量超过总呼吸量，多余的能量参与系统内部结构的改变，系统增长。2负过度状态：又称衰老系统，即该系统能量输出比输入多。导致系统内库存量的消耗超过被补充的速度，结果是系统变小或较不活跃。3稳定状态：又称平衡系统，即能量的输入和输出相等，系统的净生产量等于零。生物量没有净增加，这就是顶极稳定状态，但是稳定状态并不意味着它是不活动的、静止

3、的，而是在一定的范围内作波动。2生态系统的进化生态系统的进化是长期的地质和气候的变化与生态系统中生物成员的活动所引起的生态系统内部过程相互作用的结果。一般说来，长期的进化发展的总趋势是：增加对物理环境的控制，或与物理环境保持内稳定，以便对外界扰乱达到最大的防护，生物就是在漫长的地质年代中进化，与非生物环境形成越来越复杂和多样化的生态系统，并且改变着环境，同时也改变着生物本身，产生更多的、较大结构和较复杂的多细胞生物。现在认为原始生命起源于约35亿年前的原始地球上，原始生命的主要成分是核酸和蛋白质，刚形成的原始生命是很脆弱的，不能承受强烈的紫外线，只能生活在12米深的水体中。因为缺氧，它们只通过

4、酵解作用分解原始海洋中的现有的有机物在生命起源过程中积累起来的有机物获得能量，但它们的食物是有限的，有机物的贫乏可能成为选择力使自养型的原核生物获得发展。光合细菌以硫化氢等物质为原料，利用其中的氢还原二氧化碳，形成新的有机物。大气中的硫化氢因此而逐渐消耗，于是又出现新的原料危机。后来出现的含有叶绿素的蓝藻类，不再依赖天然合成的有机物和硫化氢，它以地球上大量存在的水和二氧化碳为原料，通过光合作用制造有机营养物，同时释放游离氧气到水中或扩散到大气中，这就使地球自然界的面貌发生新变化，约在二十七亿年前形成了由蓝藻和细菌共同组织成的地球上原始的生态系统。由于生物生命活动所产生的氧在水中逐渐增加并扩散到

5、大气中，随着大气中氧的增加，在高层大气中形成了臭氧层，对紫外线的强烈辐射有所阻挡，地球表面得到了保护，真核细胞大约在2310亿年前出现。细胞结构的巨大变化，动植物的开始分化，促使生态系统中逐渐分化出生产者、消费者和分解者。据研究，当大气中含氧量达到现在含氧量的1时，高层大气中的臭氧层加厚并吸收一定数量的紫外线，所以，30厘米的水深就足以阻滞少量紫外线，这样，海洋的表层以及浅水地区也能有生物繁衍，并出现了许多好气性细菌，原有的厌氧性细菌只能在缺氧的环境中活动。当大气含氧量达到现代水平的3时，开始出现最早的多细胞生物，这大约是在6亿年以前的寒武纪开始。在漫长的寒武纪中，发生了新生命类型的大型化、除

6、多细胞藻类植物外，多细胞动物如海绵、珊瑚、软体动物等也出现了。当地面上的含氧量达到现代水平的10时，臭氧层更加发达，大部分紫外线被阻隔，为生物的登陆创造了条件。在亿年前的志留纪和泥盆纪中后期逐步形成了地球上最早的陆生生态系统，其中主要是裸蕨类植物和古代石松类植物，形成灌木林，林中杂有种子蕨，林下开始有苔藓植物出现；至距今亿年的石炭纪，地球上温暖湿润，巨大的乔木状蕨类植物，主要是石松类和楔叶蕨类植物构成了森林植被，取代裸蕨灌木林并获得发展。古生代末期的二叠纪，地球上开始分化出气候带，一些地域的旱化，促使裸子植物森林获得发展；到中生代的白垩纪中期，被子植物大量出现，阔叶林占了优势。新生代以来，被子

7、植物的森林在世界各地大范围地出现，第三纪至第四纪的几次大冰川，使耐寒的裸子植物和被子植物有所发展，并以草本的被子植物为主的群落也日益扩大，形成了与现代相似的在冷热、干湿、水陆等各类环境相适应的各种生态系统。3生态平衡一个系统的平衡，必须从能量和物质的角度来理解，即生态系统的能量的输入与输出相等，它的生产量与消费量相等，生态系统的生物种类与数量保持相对的稳定，生产者、消费者和分解者构成完整的营养结构，并且有典型的食物链关系和符合能量流动规律的金字塔型营养级，生态系统内有机体的数目最多、生物量最大、生产力最高，与环境的适应就最好。因此，生态平衡是描述了自然生态系统发育达到了顶极的状态。生态平衡的特

8、点是：1生态平衡是动态的平衡，不是静止的平衡，因为生态系统本身不断地接受能量的输入，同时也有不断的能量输出。组成生态系统的生物本身有生有死，尽管生物的种类可以在较长时间内保持相对的稳定，但是，作为个体来说，不断地有新的个体出生和老的个体死亡。2生态平衡是有条件的平衡，一个生态系统维持它的平衡的先决条件是必须不断地从系统外获得能量的补充，一旦能量输入中断，平衡也就无法维持。其次，生态系统在受到外界干扰时，具有回复到平衡状态的能力，也就是说，生态系统是有自我调节、自我修复、自我维持和自我发展的特性，即具有稳定性，但是一旦外界的干扰程度超过了生态系统能承受的范围，生态平衡就将被破坏甚至导致整个系统的

9、崩溃。4生态平衡破坏的主要途径生态平衡破坏的主要途径有自然因素和人为因素两个方面。自然因素是自然界中本来就有的对人类和生物有害的因素，如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、台风、流行病等自然灾害。这是人类所不可抗拒的自然现象，具有极大的破坏性，但对生态平衡的破坏是局部的，非经常性的。从某种意义上讲，这些自然因素还提高了选择压力，促进了生物的进化和生态系统的演替。人为因素是造成生态平衡破坏的主要的，也是最直接的因素。人类的百分之九十以上的活动都对生态系统产生不利的影响。千百年来，人类不断地向大自然索取，人类的活动日益强烈地干扰着自然界生态系统的面貌。尽管人类常常获得征服自然的胜利，但在生态平衡遭到破坏

10、的情况下，我们在取得胜利后，紧接着就要付出昂贵的代价，黄河流域的情况就是一例，长江流域如不加整治也将步黄河的后尘。当今世界上，人类主要从以下三个方面破坏着生态系统的平衡：即对巨大工程建设缺乏生态论证，不考虑生态后果对自然资源的不合理开发和利用对自然环境的污染。5生态平衡的调节机制生态系统具有趋向于达到一种稳态或平衡态的特点，使系统内的所有成员彼此相互协调，这种平衡状态是靠一种自我调节过程来实现的，借助于这种调节过程，各成分都能使自己适应于物质和能量输入和输出的任何变化。如：某一生境中的动物数量是决定于这个生境中的食物数量，最终这两种成分将会达到一种平衡。如果因为某种原因如雨量减少使食物产量下降

11、，因而只能维持比较少的动物存在，那么这两种成分之间的平衡就被打破了，这时动物种群就不得不借助于饥饿和迁移加以调整，以便使两者达到新的平衡。生态系统平衡的另一种调节方式是一种反馈调节机制。所谓反馈，是指当系统中某一成份发生变化的时候，它必然会引起其它成分出现一系列的相应变化。这些变化又反过来影响最初发生变化的那种成分，这种现象称为反馈，反馈有两种，正反馈和负反馈。生态系统达到和保持平衡或稳态，反馈的结果是抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。如草原上的食草动物因为迁入而增加，植物就会因过度啃食而减少，植物数量下降后，反过来就会抑制动物数量的增加。正反馈比较少见，它的作用刚好与负反馈相反，

12、即生态系统中某一种成分的变化所引起的其它一系列的变化，反过来不是抑制，而是加速最初发生变化的成分所发生的变化，正反馈的作用常常使生态系统远离平衡状态。在自然界中正反馈的实例不多，下面举一例加以说明，如果一个湖泊生态系统受到污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少，鱼体死亡腐烂后又进一步加重污染，并引起更多的鱼类死亡，因此，由于正反馈的作用，污染会越来越严重，鱼类死亡速度越来越快。所以正反馈常具有破坏作用，但它是爆发性的，所经历的时间也很短，从长远看，生态系统中的负反馈和自我调节将起主要作用。当生态系统通过发育和调节达到最稳定的状态时，它能够自我调节和维持自己的正常功能，并能在很大程度上克服和消除外来的干扰，保持自身的稳定性，但这种自我调节能力是有一定限度的，当外来的干扰因素如火山爆发、地震、泥石流、雷击火烧、人类修建大型工程、排放有毒物质、喷撒农药等，还有人为引入或消灭某些生物等超过一定的限度时，生态系统自我调节本身就会受到损害，从而引起生态失调，甚至引发生态危机。生态危机是指由于人类盲目活动而导致局部地区，甚至全球整个生物圈结构和功能的失调，从而威胁到人类