什么是生態(tài)系統(tǒng)？

[西]赫拉爾多·科斯泰亞·亞布雷斯

獲巴利阿里群島大學(xué)生物學(xué)學(xué)位，以及阿塞羅納大學(xué)(UB) 和赫羅納大學(xué)(UDG) 的基礎(chǔ)與應(yīng)用生態(tài)學(xué)碩士學(xué)位。他在巴利阿里群島大學(xué)的動(dòng)物和植物生物系參與了不同的研究項(xiàng)目，擔(dān)任多年的環(huán)境顧問(wèn)，并在通信和環(huán)境意識(shí)領(lǐng)域工作。

《失衡的地球生態(tài)》[西]赫拉爾多·科斯泰亞·亞布雷斯安赫爾·路易斯·萊昂·帕納爾 著 國(guó)紅坤 譯中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社/2023.5/128.00元

生態(tài)學(xué)可定義為“研究生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)”。每種類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)都有其特殊性，但它們也都有某些共同點(diǎn)：存在生物群落和群落生境、某些系統(tǒng)特性、各部分的關(guān)系等。讓我們通過(guò)示例來(lái)看看其中的一些情況。

當(dāng)我們?cè)诮纪馍⒉綍r(shí)，很容易觀察到存在的生命形式因環(huán)境而異。我們可以在干燥和潮濕的森林、沙丘系統(tǒng)、灌木叢中或在海洋草甸中找到不同的植物群和動(dòng)物群，這只是幾個(gè)示例。我們將棲息在特定環(huán)境中的這些確定的生物群稱(chēng)為生物群落或生態(tài)群落。一個(gè)特定的生物群落的形式基本上取決于它發(fā)展的物理環(huán)境，值得關(guān)注的是：有多少水和陽(yáng)光；土壤中是否含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；全年氣候是像熱帶地區(qū)那樣恒定，還是有季節(jié)性；等等。諸如此類(lèi)問(wèn)題的答案將為我們提供線索，以確定哪些種類(lèi)的生物可以生活在這樣的環(huán)境中。

與特定的生態(tài)群落相連的物理環(huán)境被稱(chēng)為群落生境，而群落生境和生物群落共同被稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)。

生態(tài)群落是由屬于不同物種的個(gè)體組成的。

群落中屬于某個(gè)特定物種的個(gè)體的集合，就是生態(tài)學(xué)家所說(shuō)的種群。通過(guò)這種方式，我們可以想象，在一片森林中，有狼種群、松鼠種群、野豬種群、橡樹(shù)種群，還有其他植物或動(dòng)物種群。所有這些種群的集合就是我們所說(shuō)的生物群落，而其棲息的物理場(chǎng)所（土壤、巖石、空氣等）則是群落生境。

正如我們將一個(gè)生態(tài)群落棲息的地方稱(chēng)為群落生境一樣，我們把一個(gè)物種群體生活的地方稱(chēng)為棲息地。群落生境只是物理環(huán)境，而棲息地還包括主要的植被。我們?cè)俅我陨譃槔涸撋值娜郝渖晨赡苁巧狡拢部赡苁瞧皆钤谄渲械乃墒蟮臈⒌厥巧郑饕蓸?shù)木組成。事實(shí)上，這些樹(shù)木的棲息地也就是它們形成的森林。棲息地的概念是非常重要的，因?yàn)樗挥糜诒Ｗo(hù)和管理自然空間和生活在其中的物種的各種環(huán)境法律和環(huán)境計(jì)劃中，因此，我們必須準(zhǔn)確地了解每個(gè)定義的確切含義。

生態(tài)系統(tǒng)

顧名思義，生態(tài)系統(tǒng)首先是一個(gè)系統(tǒng)。這意味著它的各個(gè)部分（棲息在其中的生物體以及環(huán)境）以某種方式相互關(guān)聯(lián)，產(chǎn)生了內(nèi)部秩序并實(shí)現(xiàn)了一系列的功能。這就是生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象。在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，由于構(gòu)成系統(tǒng)一部分的生物體之間存在復(fù)雜關(guān)系，因此建立了多種網(wǎng)絡(luò)。例如營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，即與食物有關(guān)的關(guān)系：我們以獅子和瞪羚的關(guān)系為例，它們是捕食者和獵物的關(guān)系，瞪羚和它們賴(lài)以為生的植物也是如此。另一種情況是蚊子和蜱蟲(chóng)，它們與被其吸血的動(dòng)物存在寄生關(guān)系。此外，還有其他相互作用的方式：例如，珊瑚為許多魚(yú)類(lèi)提供庇護(hù)所；各種昆蟲(chóng)吸食花蜜，同時(shí)也為花朵授粉；一些鳥(niǎo)類(lèi)吃掉聚集在牛和其他動(dòng)物身上的寄生蟲(chóng)；某些樹(shù)木在其葉子中產(chǎn)生有毒的化學(xué)物質(zhì)，因此當(dāng)它們落下時(shí)，會(huì)阻止可能與其競(jìng)爭(zhēng)土壤中的水分和營(yíng)養(yǎng)的其他植物的生長(zhǎng)。在自然界中有許多例子，我們可以從中看到它們的關(guān)系或相互作用。

生態(tài)位

生態(tài)位是一個(gè)抽象的概念，卻是生態(tài)學(xué)的一個(gè)基本概念。一個(gè)特定物種的個(gè)體與其環(huán)境（包括與其他生物和物理環(huán)境）的關(guān)系，產(chǎn)生了生態(tài)學(xué)中所謂的生態(tài)位。有時(shí)人們會(huì)說(shuō)，生態(tài)位讓我們了解該物種在生態(tài)系統(tǒng)中所扮演的角色，或者它的“職業(yè)”。也可以說(shuō)，生態(tài)位是物種在生態(tài)系統(tǒng)中所占據(jù)的位置，但不是物理意義上的位置，而是就其作用而言。因此，一種蝙蝠所占據(jù)的生態(tài)位是由多種因素共同決定的，例如它棲息的地方（洞穴、樹(shù)干……）及其外出狩獵的地方（空地、林區(qū)、城市……），還有它外出覓食的時(shí)間、以哪種昆蟲(chóng)為食、它可以生活的溫度范圍等。兩個(gè)物種可以生活在相同的物理空間，但以不同的東西為食，因此它們不會(huì)占據(jù)同一個(gè)生態(tài)位。當(dāng)兩個(gè)物種占據(jù)相同的生態(tài)位時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，通常情況下，這兩個(gè)物種其中的一個(gè)最終會(huì)被轉(zhuǎn)移到一個(gè)更窄的生態(tài)位，甚至從生態(tài)系統(tǒng)中消失。這種現(xiàn)象的許多例子表現(xiàn)的都是在引入入侵物種之后與本地物種產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，并最終導(dǎo)致某一物種消失。

不同類(lèi)型的蝙蝠共享一個(gè)生態(tài)位的情況：它們必須在生活習(xí)性、行為、攝食等方面重合，并相互競(jìng)爭(zhēng)。

生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

如上所述，作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)是由相互作用的多種成分組成的。這些組成成分可以處于不同的狀態(tài)，其狀態(tài)可以根據(jù)與其他組成成分的相互作用而發(fā)生改變。但是，它并不是隨機(jī)發(fā)生的，而是以特定的方式發(fā)生，因此，我們可以說(shuō)系統(tǒng)內(nèi)部存在多種調(diào)節(jié)機(jī)制。

這就是存在于所有生物、生態(tài)系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)甚至氣候系統(tǒng)中的反饋機(jī)制（feedback）。這些反饋機(jī)制可以分為兩種類(lèi)型：

●負(fù)反饋：這種反饋起到穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的作用，對(duì)系統(tǒng)或其成分的狀態(tài)變化發(fā)生作用，從而維持系統(tǒng)平衡。

●正反饋：與負(fù)反饋的作用正好相反，它破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定；也就是說(shuō)，它會(huì)促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部的變化，這種反饋?zhàn)饔每赡茉谪?fù)反饋發(fā)生變化后結(jié)束。

對(duì)于負(fù)反饋，我們以恒溫器為例，它雖然與生物學(xué)無(wú)關(guān)，但更易于理解。如果我們將供暖系統(tǒng)的恒溫器設(shè)置為22℃，只要溫度低于22℃，加熱器就會(huì)被啟動(dòng)；而一旦溫度超過(guò)22℃，加熱器則會(huì)立即被停用。如果房間內(nèi)溫度降低，加熱器則會(huì)被重新啟動(dòng)，從而使系統(tǒng)持續(xù)保持設(shè)定的溫度。我們自己的身體也有類(lèi)似的系統(tǒng)，如神經(jīng)傳感器檢測(cè)溫度并將信息發(fā)送給我們的大腦，可以激活相應(yīng)的機(jī)制，在我們感到寒冷時(shí)升高體溫（如發(fā)抖），或在我們感到炎熱時(shí)降低體溫（如出汗）。一旦溫度恢復(fù)正常，這些機(jī)制就會(huì)停止作用。

就生物而言，我們所說(shuō)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)是指保持有機(jī)體條件穩(wěn)定的自我調(diào)節(jié)機(jī)制。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，我們可以看到捕食者與獵物之間的負(fù)反饋關(guān)系：如果獵物數(shù)量增加，捕食者將擁有更多的食物，其數(shù)量也會(huì)增加，由此導(dǎo)致獵物減少，隨后捕食者數(shù)量減少，使得獵物數(shù)量再次增加。顯然，這些機(jī)制是通過(guò)抵消變化產(chǎn)生的影響而運(yùn)作的，所以被稱(chēng)為負(fù)反饋機(jī)制。

準(zhǔn)確地說(shuō)，在一個(gè)種群增長(zhǎng)的過(guò)程中，表現(xiàn)出一種非常簡(jiǎn)單的正反饋機(jī)制：個(gè)體越多，生育次數(shù)就越多，這種效應(yīng)就會(huì)增強(qiáng)。這就是產(chǎn)生害蟲(chóng)爆炸性增長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的指數(shù)增長(zhǎng)曲線的原因，例如，當(dāng)它們消耗了允許其繁殖的資源之后，這種增長(zhǎng)就會(huì)停止。相反，也會(huì)出現(xiàn)正反饋的情況，即種群的極度減少使其成員難以繁殖，這是因?yàn)槠涑蓡T廣泛分散，難以交配，近親繁殖和遺傳性疾病也會(huì)增加。這些影響將加劇種群的減少，從而進(jìn)入一個(gè)惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致該種群瀕臨滅絕，現(xiàn)實(shí)中經(jīng)常發(fā)生這種情況。