自然生态系统课程论文-生态系统与生物多样性

青 岛 农 业 大 学自然生态系统结课论文 论 文 题 目 生态系统与生物多样性 专 业 班 级 姓名（学号） 生态系统与生物多样性 众所周知，我们身边时时刻刻都被形形色色的生物包围着，随着科学的发展，我们对生物的认识不断加深，我们人为地根据古生物学、比较胚胎学，比较解剖学上的许多证据，把生物分成不同来源、不同形态、不同功用、不同价值等等的层次和类别。随着各个生物学科的深入研究和相互渗透，于是，生态系统多样性这个名词也逐渐进入广大人们的眼球，并成为国内外近几年来最为流行的词汇。那么。什么是生物多样性呢？在不同的学科中，生物多样性的定义也各不相同，就生态学上的定义而言，生物多样性是指：生物体及其所生活的生态系统的多种变化。包括不同物种的多样性，物种内部基因的多样性，生态系统内和生态系统间相互作用的多样性，还包括近年来有些学者把景观多样性也加进来，成为第四个层次。生物多样性是指地球上的生物所有形式、层次和联合体中生命的多样化，简单地说， 生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。生物 多样性包括三个层次：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物入侵则是指外地生 物进入另一地区，因为在此地区没有天敌，会较快繁殖而形成种群，打破本地生态系统的平 衡，对本地物种的生存造成威胁。生物入侵是对生物多样性的破坏。生物多样性是地球生命 经过几十亿年发展进化的结果，是人类赖以生存和持续发展的物质基础。 物种的多样性意味着生态系统的结构复杂，网络化程度高，异质性强，能量、物质和信 息输入输出的渠道众多而密集，纵横交错，畅通无阻，因而流量大、流速快、生产力高。即 使个别途径被破坏，系统也会因多样物种之间的相生相克、相互补偿和替代而保证能量流、 物质流、信息流的正常运转，使系统结构被破坏的部分迅速得到修复，恢复系统原有的稳定 态，或形成新的稳定态。物种多样性是群落生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可 以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。 生物群落多样性研究始于本世纪初叶，当时的工作主要集中于群落中物种面积关系的探讨和 物种多度关系的研究。1943 年，Williams 在研究鳞翅目昆虫物种多样性时，首次提出了 多样性指数的概念，之后大量有关群落物种多样性的概念、原理、及测度方法的论文和专 著被发表，形成了大量的物种多样性指数，一度给群落多样性的测度造成了一定混乱。自 70 年代以后，Whittaker（1972）、Pielou（1975）、Washington（1984）和Magurran（1988） 等对生物群落多样性测度方法进行了比较全面的综述，对这一领域的发展起到了积极的推动 作用。 生物多样性通常包含三层含义，即生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性。狭义的 遗传多样性是指物种的种内个体或种群间的遗传（基因）变化，亦称为基因多样性。广义的 遗传多样性是指地球上所有生物的遗传信息的总和。物种多样性是指一定区域内生物钟类 （包括动物、植物、微生物）的丰富性，即物种水平的生物多样性及其变化，包括一定区域 内生物区系的状况（如受威胁状况和特有性等）、形成、演化、分布格局及其维持机制等。 生态系统多样性是指生物群落及其生态过程的多样性，以及生态系统的内生境差异、生态过 程变化的多样性等。 从目前来看，生物群落的物种多样性指数可分为 多样性指数、 多样性指数和 多样 性指数三类。 多样性指数包含两方面的含义：群落所含物种的多寡，即物种丰富度； 群落中各个种的相对密度，即物种均匀度。 多样性指数可以定义为沿着环境梯度的变化物 种替代的程度。不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少， 多样性越大。精确地 测定 多样性具有重要的意义。这是因为：它可以指示生境被物种隔离的程度； 多样 性的测定值可以用来比较不同地段的生境多样性； 多样性与 多样性一起构成了总体多 样性或一定地段的生物异质性.群落物种多样性是梯度变化的。 群落物种多样性的变化特征是指群落组织水平上物种多样性的大小随某一生态因子梯 度有规律的变化。纬度梯度：从热带到两极随着纬度的增加，生物群落的物种多样性有逐 渐减少的趋势。如北半球从南到北，随着纬度的增加，植物群落依次出现为热带雨林、亚热 带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、寒温带针叶林、寒带苔原，伴随着植物群落有规律的变化， 物种丰富度和多样性逐渐降低。海拔梯度：随着海拔的升高，在温度、水分、风力、光照 和土壤等因子的综合作用下，生物群落表现出明显的垂直地带性分布规律，在大多数情况下 物种多样性与海拔高度呈伏相关，即随着海拔高度的升高，群落物种多样性逐渐降低。如喜 马拉雅山维管植物物种多样性的变化，就表现了这样的规律。环境梯度：群落物种多样性 与环境梯度之间的关系，有的时候表现明显，而有的时候则表现不明显。如Gartlan（1986） 研究发现土壤中P、Mg、K的水平与热带植物群落物种多样性之间存在着显著的关系。Gentry （1982）对植物群落物种多样性进行的研究表明，在新热带森林类型，物种多样性与年降 雨量呈显著正相关，而在热带亚洲森林类型，两者则不存在相关关系。时间梯度：大多数 研究表明，在群落演替的早期，随着演替的进展，物种多样性增加。在群落演替的后期当群 落中出现非常强的优势种时，多样性会降低。 而生物多样性给我创造的价值，有直接的、间接的、伦理的价值，都是不可估量的。正因为我们生活在这么一个遗传、物种、生态系统、景观等等的极其多样的世界里，人与人、人与社会、人与自然才能和谐、稳定地存在下去。可以说，物种多样性使我们幸福其中的一个保证。但是，随着科技的发展还有不断膨胀的人的欲望，生物多样性已经遭受到严重的威胁。这个是非常严峻的问题，已经到了不容忽视的程度了。 据资料记载，物种灭绝速度为每1000年一种，但到了十九世纪工业革命时代，物种灭绝达到一年一种，20世纪中叶发展到一天一种，现在，每6小时就有一个物种灭亡。专家说，如不采取有效措施的话，形势更加严峻。 按照不同的特点，不同的优势，我们可以将保护生态系统多样性的方法分为就地保护、迁地保护、建立基因库、构建法律体系等等。当我们去神农架、长白山、鼎湖山等等旅游的时候，我们惊叹大自然的鬼斧神工的时候，我们可能没有意识到这就是典型的生物多样性的就地保护。就如我们看到的，利用这个方法，我们不仅能保护仅适合在当地生长的物种，而且，能够形成一个完全按照自然演替形成的生态系统，最大限度地保护了生物多样性。 生态系统指的是自然界的一定的空间内，生物与环境构成的统一整体，在这个统一整体中，生物与环境之间相互影响、相互制约，并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态。生态系统的范围可大可小，相互交错，最大的生态系统是生物圈;最为复杂的生态系统是热带雨林生态系统，人类主要生活在以城市和农田为主的人工生态系统中。生态系统是开放系统，为了维系自身的稳定，生态系统需要不断输入能量，否则就有崩溃的危险;许多基础物质在生态系统中不断循环，其中碳循环与全球温室效应密切相关，生态系统是生态学领域的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。 系统具有一定的稳定性.态系统的稳定性是指生态系统所具有的保持自身结构和功能相对稳定的能力，以及在 受到一定的干扰后恢复到原来平衡状态的能力。它包括以下几个概念。1.抵抗力稳定性和恢 复力稳定性 抵抗力也叫抗变能力，表示生态系统抵抗外界干扰和维持系统的结构和功能保 持原状的能力。恢复力稳定性表示生态系统在受到外界干扰后恢复到原来状态的能力。2. 局域稳定性和全域稳定性 局域稳定性表示生态系统在经受小的干扰后回到原状的能力。全 域稳定性表示生态系统在经受一次大的干扰后恢复到原状的能力。对不同的生态系统来说， 这两种稳定性可能有下列4种情况(图8-13):(1)局域稳定性和全域稳定性都低(图中以小球是 否容易保持稳定来表示)；(2)局域稳定性高，全域稳定性低；(3)局域稳定性低，全域稳定性 高；(4)局域稳定性和全域稳定性都高。3.脆弱性和强壮性 能在环境条件改变不大的情况下 保持稳定的生态系统称为脆弱的生态系统。能在环境变化范围很大的条件下保持稳定的生态 系统称为强壮的生态系统 3.生物的多样性导致稳定性。 在生物多样性与生态系统稳定性研究动态的基础上，从生物多样性和稳定性的概念出 发，可以确定忽视多样性和稳定性的生物组织层次可能是造成观点纷争的根源之一。特定生 物组织层次的稳定性可能更多地与该层次的多样性特征相关。探讨多样性和稳定性的关系应 从不同的生物组织层次上进行。结合对群落和种群层次多样性与稳定性相关机制的初步讨 论：在特定的前提下，多样性可以导致稳定性。 多数生态学家认为，群落的多样性是群落稳定性的一个重要尺度，多样性高的群落， 物种之间往往形成了比较复杂的相互关系，食物链和食物网更加趋于复杂，当面对来自外界 环境的变化或群落内部种群的波动时，群落由于有一个较强大的反馈系统，从而可以得到较 大的缓冲。从群落能量学的角度来看，多样性高的群落，能流途径更多一些，当某一条途径 受到干扰被堵塞不通时，就会有其它的路线予以补充 May（1973，1976）等生态学家认为，生物群落的波动是呈非线形的，复杂的自然 生物群落常常是脆弱的，如热带雨林这一复杂的生物群落比温带森林更易遭受人类的干扰而 不稳定。共栖的多物种群落，某物种的波动往往会牵连到整个群落。他们提出了多样性的产 生是由于自然的扰动和演化两者联系的结果，环境的多变的不可测性使物种产生了繁殖与生 活型的多样化。 在群落多样性与稳定性的关系上,目前仍未定论 生态系统的基本特征 生态系统的主要特征有以下六点： （1） 有时空概念的复杂的大系统 生态系统通常与一定的时间，空间相联系，以生物为主体，呈网络式的多维空间结构 的复杂系统。并且生态系统是一个极其复杂的由多要素、多变量构成的系统，而且不同变量 及其不同的组合，以及多种不同组合在一定变量动态之中，又构成了很多亚系统。 （2） 有一定的负荷力 生态系统负荷力是涉及用户数量和每个使用者强度的二维概念。在实践中可将有益生 物种群保护在一个环境条件所允许的最大种群数量，此时，种群的繁殖数量最快。 （3）有明确的功能 生态系统不是生物分类单元，而是个功能单元。首先是能量的流动，绿色植物通过光 合作用把太阳能转变为化学能贮藏在植物体内，然后在转给其他动物，这样营养就从一个取 食类群转移到另一个取食类群，最后由分解者重新释放到环境中。其次，在生态系统内部生 物与生物之间，生物与环境之间不断进行着复杂而有序的物质交换，这种交换是周而复始和 不断地进行着，对生态系统起着深刻的影响。 （4）有自我维持、自我调控功能 任何一个生态系统都是开放的，不断有物质和能量的进入和输出。一个自然生态系统 中的生物与其环境条件是经过长期进化适应，逐渐建立了相互协调的关系。生态系统的自我 调控机能主要表现在三方面：第一是同种生物的种群密度的调控，这是在有限空间内比较普 遍存在的种群变动规律。其次是异种生物种群之间的数量调控，多出现在植物与动物、动物 与动物之间。第三是生物与环境之间的互相适应的调控。生物经常不断的从所在的生境中摄 取所需的物质，生境亦需要对其输出进行及时的补偿，两者进行着输入与输出之间的供需调 控。 （5）有动态的、生命的特征 生态系统也和自然界许多事物一样，具有发生、形成和发展的过程。生态系统可分为 幼年期、成长期和成熟期，表现出鲜明的历史性特点，从而具有生态系统自身特有的整体演 变规律。换言之，任何一个自然生态系统都是经过长期历史发展而成的。 （6） 有健康、可持续发展特性 自然生态系统是在数十亿年中发展起来的整体系统，为人类提供了物质基础和良好的 生存环境，然而长期以来人类活动已损害了生态系统健康。为此，加强生态系统管理促进生 态系统健康和可持续发展是全人类的共同任务。 生物多样性和生态系统功能之间的正比关系已牢固确定，但这种关系的具体情形却会有所不同。将实验演化与生物多样性-生态系统功能实验结合起来的一项研究，