第一篇第四章什么是生态系统
生态系统的结构
在各种类型的生态系统中，都包含有非生物的物质和能量，大量的植物、动物和微生
物等组成成分。这些组成成分之间并不是毫无联系的，而是通过物质和能量的联系形成一定
的结构。生态系统的结构包括两方面的内容：生态系统的成分，食物链和食物网。
生态系统的成分如下以池塘生态系统为例：
非生物的物质和能量：在池塘生态系统中，阳光照射在湖面上，源源不断地为这个生态系统
提供能量；池塘中的水，溶解在水中的空气和养料，还有沉积在池底的有机物和无机盐，这
些都是这个生态系统中的非生物物质。生态系统中的非生物物质和能量主要包括阳光、热能
、空气、水分和无机盐等。
生产者：池塘中有着大量的藻类，如硅藻和团藻等。此外，往往还有香蒲、莲、浮萍
等植物。这些植物利用太阳能，通过光合作用，把无机物制造成有机物，把光能转变成储存
在有机物中的化学能，所以把它们叫作生产者。生产者属于自养生物，是生态系统的主要成
分。
消费者：池塘中有许多动物，如水蚤、水生昆虫、各种鱼类等。这些动物自己不能制造有机
物，只能靠吃现成的有机物来维持生命，也就是说，它们的生存必须直接或间接地依赖于绿
色植物，所以把它们叫作消费者。消费者属于异养生物。生态系统中直接以绿色植物为食的
植食性动物，如水蚤、草鱼、鲢鱼等，叫做初级消费者；以植食性动物为食的肉食性动物，
如以浮游动物为食的鳙鱼等，叫做次级消费者；以次级消费者为食的肉食性动物，如能捕食
鳙鱼的鳢(也叫乌鳢、黑鱼)等，叫做三级消费者，等等。
分解者：池塘里还有许多肉眼看不见的细菌和真菌，它们能将动植物的遗体、排出物
和残落物中所含的有机物，逐渐分解成无机物，归还到无机环境中，被绿色植物重新利用。
生态系统中的这些细菌和真菌，就叫做分解者。
在生态系统中，生产者能够制造有机物，为消费者提供食物和栖息场所；消费者在植物的传
粉、受精、种子传播等方面有重要作用；分解者能够将动植物的遗体分解成无机物
。如果没有分解者，动植物的遗体残骸就会堆积如山，生态系统就会崩溃。由此可见，生产
者、消费者和分解者是紧密联系、缺一不可的。
2食物链和食物网
在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系，叫做食物链。
在生态系统中，生物的种类越复杂，个体数量越庞大，其中的食物链就越多，彼此之间的联
系也就越复杂。在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错联结的复杂的营养关系，叫做
食物网。
生态系统的物质循环
在生态系统中，物质从物理环境开始，经生产者、消费者和分解者，又回到物理环境，
完成一个由简单无机物到各种高能有机化合物，最终又还原为简单无机物的生态循环。通过
该循环，生物得以生存和繁衍，物理环境得到更新并变得越来越适合生物生存的需要。在这
个物质的生态循环过程中，太阳能以化学能的形式被固定在有机物中，供食物链上的各级生
物利用。
生物维持生命所必需的化学元素虽然为数众多，但有机体的97%以上是由氧、碳、氢、
氮和磷五种元素组成的。作为物质循环的例子，下面分别介绍碳、氮和磷的生态循环过程。
1碳循环
碳是构成生物原生质的基本元素，虽然它在自然界中的蕴藏量极为丰富，但绿色植物
能够直接利用的仅仅限于空气中的二氧化碳（CO2）。生物圈中的碳循环主要表现在绿色
物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为葡萄糖，并放出氧气（O2）。这个过程少
不了水的参与。有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物。碳水化合物经食物链传递，又成
为动物和细菌等其他生物体的一部分。生物体内的碳水化合物一部分作为有机体代谢的能源
，经呼吸作用被氧化为二氧化碳和水，并释放出其中储存的能量。由于这个碳循环，大气中
的CO2大约20年就完全更新一次。
2氮循环
在自然界，氮元素以分子态（氮气）、无机结合氮和有机结合氮三种形式存在。大气
中含有大量的分子态氮。但是绝大多数生物都不能够利用分子态的氮，只有像豆科植物的根
瘤菌一类的细菌和某些蓝绿藻能够将大气中的氮气转化为硝态氮（硝酸盐）加以利用。植物
只能从土壤中吸收无机态的铵态氮（铵盐）和硝态氮（硝酸盐），用来合成氨基酸，再进一
步合成各种蛋白质。动物则只能直接或间接利用植物合成的有机氮（蛋白质），在分解为氨
基酸后再合成自身的蛋白质。在动物的代谢过程中，一部分蛋白质被分解为氨、尿酸和尿素
等排出体外，最终进入土壤。动植物的残体中的有机氮则被微生物转化为无机氮（氨态氮和
硝态氮），从而完成生态系统的氮循环。
3磷循环
磷是有机体不可缺少的元素。生物的细胞内发生的一切生物化学反应中的能量转移都
是通过高能磷酸键在二磷酸腺苷（ADP）和三磷酸腺苷（ATP）之间的可逆转化实现的。磷还
是构成核酸的重要元素。磷在生物圈中的循环过程不同于碳和氮，属于典型的沉积型循环。
生态系统中的磷的来源是磷酸盐岩石和沉积物以及鸟粪层和动物化石。这些磷酸盐矿床经过
天然侵蚀或人工开采，磷酸盐进入水体和土壤，供植物吸收利用，然后进入食物链。经短期
循环后，这些磷的大部分随水流失到海洋的沉积层中。因此，在生物圈内，磷的大部分只是
单向流动，形不成循环。磷酸盐资源也因而成为一种不能再生的资源。