生態系統結構

生態系統是由生物與非生物相互作用結合而成的結構有序的系統。生態系統的結構主要指構成生態諸要素及其量比關係，各組分在時間、空間上的分佈，以及各組分間能量、物質、信息流的途徑與傳遞關係。生態系統結構主要包括組分結構、時空結構和營養結構三個方面。

組分結構是指生態系統中由不同生物類型或品種以及它們之間不同的數量組合關係所構成的系統結構。組分結構中主要討論的是生物羣落的種類組成及各組分之間的量比關係，生物種羣是構成生態系統的基本單元，不同物種（或類羣）以及它們之間不同的量比關係，構成了生態系統的基本特徵。例如，平原地區的“糧、豬、沼”系統和山區的“林、草、畜”系統，由於物種結構的不同，形成功能及特徵各不相同的生態系統。即使物種類型相同，但各物種類型所佔比重不同，也會產生不同的功能。此外，環境構成要素及狀況也屬於組分結構。

時空結構也稱形態結構，是指各種生物成分或羣落在空間上和時間上的不同配置和形態變化特徵，包括水平分佈上的鑲嵌性、垂直分佈上的成層性和時間上的發展演替特徵，即水平結構、垂直結構和時空分佈格局。

生態系統的水平結構是指在一定生態區域內生物類羣在水平空間上的組合與分佈。在不同的地理環境條件下，受地形、水文、土壤、氣候等環境因子的綜合影響，植物在地面上的分佈並非是均勻的。有的地段種類多、植被蓋度大的地段動物種類也相應多，反之則少。這種生物成分的區域分佈差異性直接體現在景觀類型的變化上，形成了所謂的帶狀分佈、同心圓式分佈或塊狀鑲嵌分佈等的景觀格局。例如，地處北京西郊的百家疃村，其地貌類型為一山前洪積扇，從山地到洪積扇中上部再到扇緣地帶，隨着土壤、水分等因素的梯度變化，農業生態系統的水平結構表現出規律性變化。山地以人工生態林為主，有油松、側柏、元寶楓等。洪積扇上部為旱生灌草叢及零星分佈的杏、棗樹。洪積扇中部為果園，有蘋果、桃、櫻桃等。洪積扇的下部為鄉村居民點，洪積扇扇緣及交接窪地主要是蔬菜地、苗圃和水稻田。

生態系統的垂直結構包括不同類型生態系統在海拔高度不同的生境上的垂直分佈和生態系統內部不同類型物種及不同個體的垂直分層兩個方面。

隨着海拔高度的變化，生物類型出現有規律的垂直分層現象，這是由於生物生存的生態環境因素發生變化的緣故。如川西高原，自谷底向上，其植被和土壤依次為：灌叢草原—棕褐土，灌叢草甸—棕氈土，亞高山草甸—黑氈土，高山草甸—草氈土。由於山地海拔高度的不同，光、熱、水、土等太太因子發生有規律的垂直變化，從而影響了農、林、牧各業的生產和佈局，形成了獨具特色地的立體農業生態系統。

生態系統的垂直結構以農業生態系統為例。作物羣體在垂直空間上的組合與分佈，分為地上結構與地下結構兩部分。地上部分主要研究複合羣體莖枝葉在空間的合理分佈以求得羣體最大限度地利用光、熱、水、大氣資源。地下部分主要研究複合羣體根系在土壤中的合理分佈，以求得土壤水分、養分的合理利用，達到“種間互利，用養結合”的目的。

營養結構是指生態系統中生物與生物之間，生產者、消費者和分解者之間以食物營養為紐帶所形成的食物鏈和食物網，它是構成物質循環和能量轉化的主要途徑。

植物所固定的能量通過一系列的取食和被取食的關係在生態系統中傳遞，我們把生物之間存在的這種傳遞關係稱之為食物鏈。即所謂食物鏈，就是一種生物以另一種生物為食，彼此形成一個以食物連接起來的鏈鎖關係。受能量傳遞效率的限制，食物鏈一般4～5個環節，最少3個。但也有例外的時候，比如我國的蛇島，曾出現過7個環節“花蜜—飛蟲—蜻蜓—蜘蛛—小鳥—蝮蛇—老鷹”，但這種情況是極為特殊的。

食物鏈主要可分為兩類，一種是以活體為起點的，稱之為牧食食物鏈；另一種是以死體為起點的，稱之為碎屑食物鏈。

在生態系統中，生物之間實際的取食與被取食的關係，並不像食物鏈所表達的那樣簡單，通常是一種生物被多種生物食用，同時也食用多種其他生物。

這種情況下，在生態系統中的生物成分之間通過能量傳遞關係，存在着一種錯綜複雜的普遍聯繫，這種聯繫像是一個無形的網，把所有的生物都包括在內，使它們彼此之間都有着某種直接或間接的關係。像這樣，在一個生態系統中，食物關係往往很複雜，各種食物鏈互相交錯，形成的就是食物網。

食物網越複雜，生態系統抵抗外力干擾的能力就會越強，反之，越弱。例如，苔原生態系統是地球上最耐寒也最簡單的生態系統之一，它是由“地衣—馴鹿—人”組成的食物鏈所構成的。但眾所周知，地衣對二氧化硫的含量非常敏感，如果一旦地衣遭到破壞，那麼苔原生態系統就會崩潰。可如果消失的地衣是存在與熱帶雨林生態系統中，那麼雖然也會對生態系統的穩定性和功能造成一定的影響，但不會是毀滅性的。

綜上所述，研究食物鏈和食物網的組成及其量的調節，是十分重要的，首先，可以帶來很大的經濟價值。例如魚類和野生動物的保護，就必須明確國家內動物、植物間的營養關係，而且還應注意食物鏈中量的調節，才能使該項目自然資源獲得穩定和保存，否則會破壞自然界的平衡與協調，使該地區的生物羣落髮生改變，對社會經濟產生嚴重影響。其次，物質流在食物鏈中有一個突出特性，即生物富集作用。某些自然界不能降解的重金屬元素或其它有毒物質，在環境中的起始濃度並不高，但經過食物鏈逐漸富集進入人體後，可能提高到數百倍甚至數百萬倍。