书城科普青少年应该知道的人类与地球
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第8章 生物圈与人类

1.物种丰富的生物圈

作为人类诞生的摇篮和赖以生存发展的最基本的环境,生物圈是人类生存、活动、发展的根基。人类要想在地球上生活得安宁舒适,保证子孙后代有永久的资源可利用,就必须保护好生物圈,与一切破坏环境,破坏生态平衡,滥捕乱伐生物物种的行为进行斗争,并积极为可更新资源的再生和再利用创造条件。

生物圈是指地球上凡是出现并感受到生命活动影响的地区,目的也是人类诞生和生存的空间。生物圈是地球上最大的生态系统,包括大气圈的下层,岩石圈的上层,整个土壤圈和水圈。但绝大多数生物通常生存在地球陆地上和海洋表面下各约100米厚的范围内。

生物圈存在的基本条件:具有充足的太阳光能、可被生物利用的大量液态水、适宜生命活动的温度条件、拥有生命物质所需的各种营养元素(包括氧气、二氧化碳、氮、碳、钾、钙、铁、硫等)。

总之,地球上有生命存在的地方,均属生物圈。

生物的生命活动,不断地促进了能量流动和物质循环,并引起生物的生命活动发生变化。生物要从环境中取得必需的能量和物质,就得适应环境,环境发生了变化,又反过来推动生物的适应性,这种反作用促进了整个生物界持续不断的变化。

生物圈里繁衍着各种各样的生命,为了获得足够的能量和营养物质以支持生命活动,形成了一个相互制约、相互作用的“大家庭”。

生物圈中的各种生物,可分为生产者,消费者和分解者。生产者主要是绿色植物,消费者主要指动物,分解者主要指微生物。

生态系统内生物与环境、各种生物之间在长期的相互作用下,生物的种类、数量及其生产能力都达到相对稳定的状态时,系统的能量输入与输出才能达到平衡;反过来,只有能量达到平衡,生物的生命活动也才能相对稳定。

同时,人也是生态系统中的一员,人的生存和发展离不开整个生物圈。

2.地球绿色的缔造者——植物

植物是生物界中的一大类,一般有叶绿素,没有神经,没有感觉。

植物分藻类、菌类、蕨类、苔藓植物和种子植物,种子植物又分为裸子植物和被子植物。植物有40多万种,其中绿色开花植物有20多万种。

植物距今约25亿年前(大约元古代)诞生,地球史上最早出现的植物属于菌类,其后是藻类植物、蕨类植物、裸子植物依次更替,直至今天的被子植物时代。现代类型的松、柏,甚至像水杉、红杉等,都是在这时期产生的。

植物借助自身叶绿素,在太阳光的照射下,将水、矿物质和二氧化碳转变为有机物,同时释放出氧气的过程,就是光合作用。

光合作用对人类十分重要

太阳光是地球上的植物进行光合作用的必备条件。据计算,整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪,与此同时,还能向空气中释放出近5亿吨的氧,为人和动物提供了充足的食物和氧气。

研究光合作用,对农业生产、环保等领域起着基础性的指导的作用。

植物的用途

千姿百态的植物物种被种植,用来美化环境、提供绿荫、调节温度、降低风速、减少噪声和防止水土流失。

植物是旅游产业存在和发展的物质基础,植物园、历史林园、国家公园、郁金香花田、雨林以及有热带植物的森林等都是旅游的好地方。

植物也为人类的精神生活提供基础需要。人们在室内外放置各种花草树木来装点家居生活空间,让人们赏心悦目,愉悦身心。同时,人们还用一些植物来启发灵感并进行艺术创作。

我们每天使用的纸就是用植物制作的。一些具有芳香物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。许多乐器也是由植物制作而成。总之,植物的用途很广泛,人们的生活离不开植物。

郁金香引发的狂热

郁金香狂热1637年发生在荷兰,是世界上最早的泡沫经济事件。当时由鄂图曼土耳其引进的郁金香是一种难以短时间大量繁殖的植物,它的球根异常地吸引人,从而引起大众的抢购,需求量日渐扩大,导致价格疯狂飙升。

在1634年左右,由于郁金香的大受欢迎引起了投机分子的目光,他们对于栽培郁金香或是观赏花的美丽并没有兴趣,只是为了哄抬价格取得利润。这些投机分子有计划地行动,有人因此一掷千金,当时甚至还有过一个高级品种的球根花卉交换了一座宅邸的纪录。

1637年2月初,郁金香价格突然暴跌。据说,有数千人因为郁金香而背负了沉重的债务,进而荷兰各都市陷入了混乱。

最后,情况引起了议会和市政府的关注。议会和市政府展开行动,很快地把问题解决,留下了少数的破产者和暴发户后,郁金香的狂热就此结束。

植物之最

陆地上最长的植物,是生长在非洲的热带森林里的白藤(也叫省藤),从根部到顶部,长达300米。日常生活的藤椅、藤床、藤蓝、藤书架等,都是用白藤加工制成的。

最高的树是澳洲的杏仁桉树,高达156米,树干直插云霄。

最矮的树叫矮柳,生长在高山冻土带,高不过5厘米。

最粗的树是生长在西西里岛的埃特纳山边一颗叫“百马树”的大栗树,树干的周长竟有55米左右,需30多个人手拉着手,才能围住它。

世界上体积最大的树是美国加利福尼亚的巨杉,高度有142米,直径有12米,树干周长为37米,需要20多个成年人才能抱住它。

树冠最大的树是孟加拉的一种榕树,树冠可以覆盖15亩左右的土地。

木材最轻的树是生长在美洲热带森林里的轻木,也叫巴沙木,是生长最快的树木之一,也是世界上最轻的木材。

比钢铁还要硬的树是分布在朝鲜南部和朝鲜与中国接壤地区的铁桦树,这种树比橡树硬三倍,比普通的钢硬一倍,是世界上最硬的木材。

世界上最长寿的树要算非洲西部加那利岛上的一棵龙血树。500年前,西班牙人测定它大约有8000~10000岁,可惜在1868年的一次风灾中毁掉了。

最短命的种子植物要算生长在沙漠中的短命菊,它只能存活几个星期。

生长最慢的树是在前苏联的喀拉哈里沙漠中尔威兹加树,它的生长速度极慢,100年才长高30厘米。

最大的花是亚洲东南部的大花草,直径达90厘米。

3.植物多样性与人类的关系

我们知道,在今天的地球上生存着多种多样的植物,它们的结构、形态各异,能够适应各种不同的生活环境。

植物的多样性,使得它们的代谢产物和贮藏产物也是各种各样,也对自然界和人类产生了各种各样的用途。

第一,植物是人类赖以生存的基础。植物能够通过光合作用制造有机物,而人类和其他动物必须直接或间接地从植物中获得营养成分。人类所吃大部分食物,是直接从植物获得的。

当我们以马铃薯、胡萝卜及柑橘等作为食物时,就是直接利用植物的过程。如果我们吃以植物为生的动物,如牛、羊等,或吃动物的产品,如蛋类、肉类,这就是间接利用植物的过程。人类直接用以食用的植物资源包括粮食、蔬菜、水果、干果、饮料、甜味汁、调味品和天然色素等。

第二,植物还能为我们提供各种生活用品和药品。棉花、亚麻、大麻、黄麻等为我们提供服装、绳索、丝线等纤维材料,各种树木提供建房的木料,也可以作为印书刊、报纸的纸张的原料。植物还给人类提供了各种香料、化妆品、橡胶、油漆以及其他许多产品。

许多植物是制药的基本原料,如三七是云南白药的原料,用于预防和治疗疟疾的奎宁是从金鸡纳的树皮中提取的。近年来,越来越多的药用植物用于抗衰老、抗肿瘤和心脑血管疾病的治疗上。

第三,植物是人类呼吸所需要的氧气的来源。

植物在光合作用中释放出氧气。假若没有植物产生的氧气来补充大气中的氧气,那么氧气早就被耗尽了。

第四,植物能够保持水土。

在那些有厚厚植物被覆盖的地带,暴雨不能直接冲刷土壤。此外,植物根系能够固结土壤颗粒,从而使土壤不易被雨水冲失。植物还能涵蓄水源,削减洪峰流量。

第五,植物的净化作用。

植物可以通过叶片吸收大气中的毒气,减少大气的毒物含量。植物的叶片能降低和吸附粉尘。另外,一些水生植物还可以用来净化水域。

4.植物多样性与人类未来

未来许多高科技,都将应用于农业生产当中。植物基因工程,可以把控制植物优良性状的基因转移到人们需要的植物中去,以提高农作物产量、品质及抗逆、抗病能力。植物细胞融合技术,就是将不同生物的细胞以人工的方法使其结合,并促使染色体和细胞质融合而得到新的杂种细胞。同时,人类还要面对森林资源和物种数量的减少。

随着人口的快速增加和社会生产力的不断提高,人类对植物资源的开发和破坏逐渐加剧。森林大量砍伐,开荒种地,导致生态环境遭到破坏,水土流失严重。

热带雨林是世界上植物资源最为丰富的生态系统,那里生长着占地球植物总数一半以上的植物种类,许多种类至今尚未被人类所认识。

但是,热带雨林目前正在以惊人的速度消失。一旦热带雨林被毁灭,将意味着世界上近80%的植物种类,400万种生物将会灭绝,其中有不少我们还没有认识的生物,更谈不上开发利用了。森林、草原面积的不断减少,造成土地沙漠化速度加快,生态环境日益恶化,给人类的生存带来了严峻的挑战。

据统计,全世界现在处于濒危状态的种类大约有2万2.5万种。在温带地区的8.5万种植物中,大约有一半以上的种类正受到灭绝的威胁。

与此同时,人口的快速膨胀给植物的生存空间带来巨大的压力。人类为了生存,加大了对植物资源的索取,造成植物多样性的破坏,加之现代社会发展带来的环境污染,加剧了水源的危机,使得人类的生存空间日趋紧张。

因此,保护、发展和科学合理地利用珍稀植物已经是亟待解决的问题,是关系到国家民族和子孙后代的大事,对于开展科研生产,科学合理利用植物资源,具有十分重大的现实意义。

5.多种多样的动物

动物也是生物界中的一大类。一般情况下,动物不能将无机物合成有机物,只能以有机物(植物、动物或微生物)为食料。动物具有与植物不同的形态结构和生理功能,以进行摄食、消化、吸收、呼吸、循环、排泄、感觉、运动和繁殖等生命活动。

动物界的历史,就是动物起源、分化和进化的漫长历程。动物是一个从单细胞到多细胞,从无脊椎到有脊椎,从低等到高等,从简单到复杂的过程。两栖动物,是最早登上陆地的脊椎动物。而人是哺乳类动物中最高级的动物。

动物的分类

动物根据水生还是陆生,可将它们分为水生动物和陆生动物;根据有没有羽毛,可将它们分为有羽毛的动物和没有羽毛的动物。

除以上两种特征外,还可以根据动物有无脊椎,将它们分为脊椎动物和无脊椎动物两大类。

脊椎动物包括:鱼类、爬行类、鸟类、两栖类、哺乳类五大类。

无脊椎动物包括:原生动物,扁形动物,腔肠动物,棘皮动物,节肢动物,软体动物,环节动物,线形动物八大类。无脊椎动物占世界上所有动物的90%以上。

(1)我国濒临灭绝的动物

国宝大熊猫:大熊猫是一种以竹叶为主的食肉目动物,非常古老,有“活化石”之称。现仅分布在中国四川、陕西、甘肃约40个县境内的群山叠翠的竹林中。人类活动范围的扩大,使其食物与配偶资源贫乏,近亲繁殖严重、体质下降、抗病力弱。目前总数仅仅1000只,被列为一级保护动物。

金丝猴:中国的金丝猴包括川、滇、黔三种,滇金丝猴数量仅千余只,黔金丝猴数量才700多只,川金丝猴分布在四川、陕西、湖北及甘肃,深居山林,结群生活。三种金丝猴都是一级保护动物,它们都面临盗猎、伐木、毁林开荒、生境退缩的威胁。

(2)动物濒临灭绝的原因

一切自然物种及其群落都与所在地域的环境条件相适应,只要条件不变,就能长期生存,即使发生扩散或缩减,其历程也是缓慢和逐渐改变的。但是随着人类活动的加剧,却打破了这千古不变的平衡,导致物种的灭绝,以及动物的生存环境的丧失、退化。

人类的活动使全球森林面积百年之内减少了50%,这种毁灭性的活动导致许多物种失去相依为命、赖以为生的生活环境,沦落到灭绝的境地,而且这种事态今天仍在持续着。在濒临灭绝的脊椎动物中,有67%的物种遭受生存环境的丧失、退化与破碎的威胁。在灭绝的物种中,迁徙能力差的两栖爬行类及无处迁徙的岛屿种类更为明显。

人类过度的开发

在濒临灭绝的脊椎动物中,有37%的物种是受到过度开发的威胁,许多野生动物因被作为“皮可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”的开发利用对象而遭灭顶之灾。

大象、犀牛、老虎、熊、鸟、海豹、藏羚羊以及鲸鱼等都遭到了大肆的捕杀。

人类的盲目引种

人类盲目引种对濒危、稀有脊椎动物的威胁程度达19%,对岛屿物种则是致命的。

公元400年,波利尼西亚人进入夏威夷,并引入鼠、犬、猪,使该地半数的鸟类(44种)灭绝了。1778年,欧洲人又带来了猫、马、牛、山羊,新种类的鼠及鸟病,加上砍伐森林、开垦土地,又使17种本地特有鸟灭绝了。人们引进猫鼬是为了对付以前错误引入的鼠类,不料,却将岛上不会飞的秧鸡吃绝了。

环境污染

化工产品、汽车尾气、工业废水、有毒金属、原油泄漏、固体垃圾、去污剂、制冷剂、防腐剂、水体污染、酸雨、温室效应……甚至海洋中军事演练及船舶的噪声污染都在干扰着海洋鱼类的行为和取食能力。

科学家发现,对环境质量高度敏感的两栖爬行动物,正大范围消逝。温度的增高、紫外光的强化,栖息地的分割、化学物质横溢等,都对动物的生存和发展构成严重的威胁。

6.细小的微生物

微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体,它个体微小,却与人类生活密切相关。

微生物在自然界中可谓“无处不在,无处不有”,涵盖了有益有害的众多种类,广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。

生物界的微生物达几万种,大多数对人类有益,只有一少部分能致病。有些微生物通常不致病,在特定环境下能引起感染。有的微生物能引起食品变质,腐败,正因为它们分解自然界的物体,才能完成大自然的物质循环。

(1)微生物与人类的关系

微生物的分布很广泛,它们对人类的生产生活有一定的积极作用,但也有不好的一面。

一方面,在生物圈内的物质循环过程中,作为分解者的微生物和生产者共同推动着生物圈内的物质循环,使生态系统保持平衡。

有些有益的微生物可用来生产奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒等。一些微生物还被广泛应用于工业发酵,生产乙醇及各种酶制剂等。

生物除污在环境污染治理中潜力巨大,微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物还能降解塑料、分解纤维素等物质、处理废水废气以及土壤改良等。

另外,一部分微生物有益于人体健康。人体肠道中含有很多种微生物,其中主要有大肠杆菌、变形菌、乳酸杆菌和螺旋体等。人体为这些微生物提供了良好的栖息场所,而这些细菌在肠道中能合成多种维生素和氨基酸以供人体吸收利用。

另一方面,微生物导致传染病的流行。在人类疾病中,有50%是由病毒引起。例如流行性感冒病毒。每次流感大流行时,流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异,这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。

腐烂性的微生物能引起食品气味和组织结构发生不良变化,造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂。微生物会侵蚀工业产品,使之老化变质,引起一些设备的失灵。

(2)人类对微生物的利用

人类对微生物具体而直接的认识,是在发明了显微镜以后才真正开始的。显微镜使人们清楚地看见了这些微小的生命。在人类已知的1400种细菌中,只有150种是危害人类或植物、饲养动物的病菌。人类在史前时期就已经发现并能够利用微生物为自己制造一些常用食品了。

相传在公元前2000多年,埃及人已酿造出了葡萄酒。中国用谷物酿酒大概开始于新石器时代。

山东文化晚期已有陶尊等饮酒器具。古书记载:“仪狄作酒,禹饮而甘之。”春秋时期,中国已开始酿醋,周朝时酱油业就已很发达。

中国的白酒中有一种曲酒,是用酒曲造的酒,曲是培养酵母和霉菌等微生物的谷物。曲的发明和制曲技术的不断改进,是中国制酒工业上的一项伟大成就。

曲酒在医学和发酵食品方面也有十分重要的作用。成书于公元前500多年间的《左传》已有用“麦曲”治病的记载。到公元5世纪,在北魏贾思勰著的《齐民要术》中就详细地记载了制曲和酿酒的技术。虽然当时人们并不知道酒是经过酵母发酵而成的,也不知道微生物的存在,但却能利用微生物的作用,制成酒、酱、醋和豆豉等发酵食品。

法国医生巴斯德并不是病菌的最早发现者,但却开辟了微生物领域,并作出了突出的贡献。

他用一生的精力证明了三个科学问题:

(1)每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展。这位法国化学家发现用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。很快,“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。

(2)每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展。由于发现并根除了一种侵害蚕卵的细菌,巴斯德拯救了法国的丝绸工业。

(3)带传染病的微菌,在特殊的培养之下可以减轻毒力,使它们从病菌变成防病的药苗。他意识到许多疾病均由微生物引起,于是建立起了细菌理论。

现在,微生物已广泛应用在食品工业和医药工业上。人类日常生活中随处可见的酸奶、酱油、醋、味精等食品,以及抗生素药、激素、疫苗等药品,都是利用微生物发酵制成的。

7.生态系统

我们知道,生态系统是指在一定的空间和时间范围内,在各种生物之间以及生物群落与其无机环境之间,通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。

例如,绿色植物利用微生物活动从土壤中释放出氮、磷、钾等营养元素,食草动物以绿色植物为食物,肉食性动物又以食草动物为食物,各种动植物的残体则既是昆虫等小动物的食物,又是微生物的营养来源。微生物活动的结果则是释放出植物生长所需要的营养物质。

经过长期的自然演化,每个区域的生物和环境之间、生物与生物之间,都形成了一种相对稳定的结构,具有相应的功能形态。

(1)生态系统特征

生态系统不论是自然的还是人工的,都具下列共同特性:

生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位,是生态学研究最高层次。

生态系统内部具有自我调节能力。其结构越复杂,物种数越多,自我调节能力越强。

能量流动、物质循环是生态系统的两大功能。

生态系统营养级的数目因为生产者固定能值的限制及能量流动过程中能量的损失,一般不超过5~6个。

生态系统是一个动态系统,要经历一个从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。

生态系统的组成

生态系统有四个主要的组成可分为:非生物环境、生产者、消费者和分解者。

非生生物因素包括:气候因子(如光、温度、湿度、风、雨雪),无机物质(如碳、氢、氧、氮、二氧化碳及各种无机盐等),有机物质(如蛋白质、碳水化合物、脂类和腐殖质等)。

生产者主要指绿色植物,也包括蓝绿藻和一些细菌,是能利用简单的无机物质制造食物的自养生物。生产者在生态系统中起主导作用。

消费者主要指以其他生物为食的各种动物,包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。

分解者主要是细菌和真菌,也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物。

生产者、消费者和分解者与它们所生活的环境一起,构成了一个生态系统:生产者从无机环境中摄取能量,合成有机物;生产者被一级消费者吞食以后,将自身的能量传递给一级消费者;一级消费者被捕食后,再将能量传递给二级、三级……最后,当生物死亡以后,分解者将它们再分解为二氧化碳、水和一些简单化合物,归还给自然环境,供植物再利用。

(2)生态系统的结构

生态系统的结构可以从两个方面理解:

一是形态结构,如生物种类,种群数量,种群的空间格局,种群的时间变化,以及群落的垂直和水平结构等。形态结构与植物群落的结构特征相一致。二为营养结构,营养结构是以营养为纽带,把生物和非生物紧密结合起来的功能单位,构成以生产者、消费者和分解者为中心的三大功能类群,它们与环境之间发生密切的物质循环和能量流动。

能量是生态系统的基础,一切生命都存在着能量的流动和转化。没有能量的流动,就没有生命和生态系统。

食物链是指植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中的传递。

一般食物链是由4~5个环节构成的,如草→昆虫→鸟→蛇→鹰。但在生态系统中,生物之间的取食和被取食的关系错综复杂,这种联系像是一个无形的网把所有生物都包括在内,使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系,这就是食物网。

一般而言,食物网越复杂,生态系统抵抗外力干扰的能力就越强,反之亦然。在任何生态系统中,都存在着两种最主要的食物链,即捕食食物链和碎屑食物链,前者是以活的动植物为起点的食物链,后者则以死生物或腐屑为起点。在大多数陆地和浅水生态系统中,腐屑食物链是最主要的,如一个杨树林的植物生物量除6%是被动物取食处,其余94%都是在枯死凋落后被分解者所分解。

一个营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物种群的总和,在对生态系统的能量流动进行分析时,为了方便,常把每一生物种群置于一个确定的营养级上。生产者属第一营养级,植食动物属第二营养级,第三营养级包括所有以植食动物为食的肉食动物,一般一个生态系统的营养级数目为3~5个。

生态金字塔是指各个营养级之间的数量关系,这种数量关系可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位,分别构成生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。

生态系统的物质循环又称为生物地球化学循环,是指地球上各种化学元素,从周围的环境到生物体,再从生物体回到周围环境的周期性循环。

能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程,它们使生态系统各个营养级之间和各种组成成分之间组织为一个完整的功能单位。

但是能量流动和物质循环的性质不同,能量流经生态系统最终以热的形式消散,能量流动是单方向的,因此生态系统必须不断地从外界获得能量;而物质的流动是循环式的,各种物质都能以可被植物利用的形式重返环境。同时两者又是密切相关不可分割的。

(3)地球上生态系统的主要形式

生态系统的范围有大有小,地球上最大的生态系统是生物圈,它包括地球上的全部生物及其无机环境。在生物圈这个最大的生态系统中,还可以分出很多个生态系统,例如一片森林、一块草地、一个池塘、一块农田、一座城市等,都可以各自成为一个生态系统。

陆地上最大的生态系统是森林生态系统,我国最大的生态系统是草原生态系统。

①森林生态系统

森林生态系统分布在湿润或较湿润的地区,其主要特点是动物种类繁多,群落结构复杂,种群的密度和群落的结构能够长期处于较稳定的状态。

森林中的植物以乔木为主,也有少量灌木和草本植物。森林中还有种类繁多的动物。森林中的动物由于在树上容易找到丰富的食物和栖息场所,因而营树栖和攀援生活的种类特别多,如犀鸟、树蛙、松鼠、貂、蜂猴、眼睛猴和长臂猿等。

森林不仅能够为人类提供大量的木材和多种林副业产品,而且在维持生物圈的稳定、改善生态环境等方面起着重要的作用。

例如,森林植物通过光合作用,每天都会消耗大量的二氧化碳,释放出大量的氧,这对于维持大气中二氧化碳和氧含量的平衡有着重要意义。又如,在降雨时,乔木层、灌木层和草本植物层都能够截留一部分雨水,大大减缓雨水对地面的冲刷,最大限度地减少地表径流。枯枝落叶层就像一层厚厚的海绵,能够大量地吸收和贮存雨水。因此,森林在涵养水源、保持水土方面起着重要作用,有“绿色水库”之称。

森林还能净化空气、消除噪声、防风固沙、调节气候、增加降水、美化环境。

②草原生态系统

草原生态系统分布在干旱地区,这里年降雨量很少。与森林生态系统相比,草原生态系统的动植物种类要少得多,群落的结构也不如前者复杂。在不同的季节或年份,降雨量很不均匀,因此,种群密度和群落的结构也常常发生剧烈变化。

草原上的植物以草本植物为主,有的草原有少量的灌木丛。由于降雨稀少,乔木非常少见。这里的动物与草原上的生活相适应,大都具有挖洞或快速奔跑的行为特点。草原上噘齿目动物特别多,它们几乎都过着地下穴居的生活。如瞪羚、黄羊、高鼻羚羊、跳鼠、狐等善于奔跑的动物,都生活在草原上。由于缺水,在草原生态系统中,两栖类和水生动物非常少见。

草原是畜牧业的重要生产基地。在我国广阔的草原上,饲养着大量的家畜,如新疆细毛羊、伊犁马、三河马、滩羊、库车羔皮羊等。这些家畜能为人们提供大量的肉、奶和羊毛。此外,草原还能调节气候,防止土地被风沙侵蚀。

由于过度放牧以及鼠害、虫害等原因,我国的草原面积正在不断减少,有些牧场面临着沙漠化的威胁。因此,必须加强对草原的合理利用和保护。

③海洋生态系统

海洋占地球表面积的71%。整个地球上的海洋是连成一体的,可以看做是一个巨大的生态系统。

海洋中的生物种类与陆地上的大不相同。海洋中的植物绝大部分是微小的浮游植物。海洋中的动物种类很多,从单细胞的原生动物到动物中个体最大的蓝鲸,大都能够在水中游动。海洋中的某些洄游鱼类,在一生中的一定时期是在淡水中生活的,如鲑鱼、大马哈鱼等。

在水深不超过200米的水层,光线较为充足,有大量的浮游植物,海洋动物的许多种类也主要集中在这样的水层,其中有大量的虾、鱼等。在水深超过200米的深层海域,植物难以生存,但是还有不少动物栖息,这些动物一般靠吃上层水域掉落小来的生物遗体、残屑生活。

海洋在调节全球气候方面起着重要的作用,同时,海洋中还蕴藏着丰富的资源。人们预计,在21世纪,海洋将成为人类获取蛋白质、工业原料和能源的重要场所。

④湿地生态系统

按照《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》的定义,沼泽地、泥炭地、河流、湖泊、红树林、沿海滩涂等,甚至包括在低潮时水深不超过6米的浅海水域,都属于湿地。

我国的湿地种类众多。海岸蜿蜒,江河纵横。湖泊星罗棋布,沼泽散缀南北。此外,还有大量的人工湿地,如水库、池塘和稻田等。这众多的湿地不仅具有明显的经济效益,而且具有巨大的生态效益和社会效益。

湿地常常作为生活用水和工农业用水的水源,被人们直接利用。湿地还能够补充地下水。在多雨或河流涨水的季节,湿地就成为巨大的蓄水库,起到调节流量和控制洪水的作用。

例如,我国三江平原有许多沼泽,沼泽和沼泽化土壤的草根层和泥炭层疏松多孔,蓄水和透水能力都很强,能够拦蓄大量的洪水。在干旱的季节,湿地中储存的水又可以补充地表径流和地下水,从而缓解旱情。

湿地中有着十分丰富的动物资源。我国三江平原沼泽区是亚洲东北部的水畜繁殖中心和亚洲北部水畜南迁的必经之地,那里生活着丹顶鹤、天鹅等珍稀动物。河流两岸和湖滨的沼泽是鱼类繁殖和肥育的场所。

⑤农田生态系统

农田生态系统是人工建立的生态系统,其主要特点是突出人的作用,人们种植的各种农作物是这一生态系统的主要成员。

农田中的动物种类较少,群落的机构单一。人们必须不断地从事播种、施肥、灌溉、除草和治虫活动,才能够使农田生态系统朝着对人类有益的方向发展。

因此,可以说农田生态系统是在一定程度上受人工控制的生态系统。一旦人的作用消失,农田生态系统就会很快退化,占据优势的作物就会被杂草和其他植物所取代。

总之,生态系统是生物体与气候、水、土等诸因素组成的相互制约和促进,相对平衡并有自我修复组织功能的系统。

生态系统内生物与环境、各种生物之间在长期的相互作用下,生物的种类、数量及其生产能力都达到相对稳定的状态时,系统的能量输入与输出才能达到平衡;反过来,只有能量达到平衡,生物的生命活动也才能相对稳定。

某种人为因素的介入会打破它的平衡,而一旦介入因素削弱或消失,大多数系统仍具有逐渐恢复到接近原生态状况的自我修复能力。