2.2.1生态系统的组成和结构
生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学。（
位面商人之强国梦）一个生物物种在一定范围内所有个体的总和在生态学中称为种群;在一定的自然区域中许多不同种的生物的总和则称为群落。生态系统是指生物群落和非生物环境之间形成的一个功能整体,是生物与非生物部分构成的不断进行物质与能量交换的相对稳定的系统。生态系统是一个很广泛的概念,任何生物群落与其环境组成的自然体都可以视为一个生态系统,其范围和大小并没有严格的限制,可以大至一片海洋、一个大洲,甚至整个地球的生物圈,也可以小至一条河流、一块草地,甚至生物有机体消化道内的微生物系统都是一个生态系统,这完全根据研究问题的需要而确定。城市、水库、公园、农田等也构成了人工生态系统。小的生态系统组成大的生态系统,简单的生态系统构成复杂的生态系统,地球上形形色色的生态系统组合成为生物圈。生物圈本身就是一个无比复杂的生态系统,是地球上所有生物(包括人类在内)及其生存环境的总体。
任何一个生态系统,都是由生物和非生物环境两大部分组成。生物包括动物、植物、微生物及人类本身,而非生物环境则指生物生存必须的太阳辐射能、无机物质、有机化合物以及岩石、土壤、空气、水等构成的环境系统。
生物部分1.生产者
主要是绿色植物以及一些光合细菌,是能利用简单的无机物制造食物的自养生物,绿色植物通过光合作用把二氧化碳、水和无机盐转化成有机物质,把太阳能以化学能的形式固定在有机物质中,这些有机物是生态系统中其他生物维持生命活动的食物来源。因此,绿色植物是整个生态系统的物质生成者。此外,光合细菌也能把无机物合成为有机物,如硝化细菌能将氨氧化成为亚硝酸和硝酸,并利用氧化过程中释放的能量,把二氧化碳和水合成为有机物。
2.消费者
属于异养生物,主要是那些以其他食物或有机质为食物的动物,也包括某些腐生或寄生的菌类。除生产者以外的所有生物都是消费者,它们直接或间接以植物为食物。根据其食性可区分为:草食动物,又称一级消费者;肉食动物,以草食动物为食的动物称二级消费者,或称一级肉食者,以一级肉食者为食的动物称为三级消费者,或称二级肉食者;杂食动物,既是一级消费者,又是二级消费者或三级消费者;寄生者,是特殊的消费者,寄生在其他动、植物身体上,靠吸取宿主营养为生;腐生动物,以腐烂的动植物残体为食。
3.分解者
又称还原者,也属于异养生物,主要是各种微生物,包括细菌、真菌和某些原生动物和腐食动物(如食枯木甲虫、白蚁、蚯蚓和某些软体动物等),它们以动植物的残体和排泄物中的有机物质作为维持生命活动的食物来源,并把复杂的有机物分解为简单化合物,最终成为无机物质,归还到环境中,供生产者再度吸收利用,并释放出能量。分解作用不是一类生物所能完成的,往往有一系列复杂的过程,由不同的生物去完成。分解者在生态系统的物质循环和能量流动中具有重要意义。大约90％的陆地初级生成量都需经分解者分解归还大地,再经传递作用,输送给绿色植物进行光合作用。（
绝色斗魂师：战神狂妃）如果没有分解者,物质不能循环,生态系统将遭到毁灭。
非生物部分非生物环境是生态系统中生物赖以生存和发展的物质和能量的源泉及活动的场所，包括太阳辐射能,岩石、土壤、水、空气等基质,光照、温度、湿度、大气压、风等气候要素,参加物质循环的无机物(如o2、co2、h2o、ca2+、k+、po3-4等)以及连接生物和非生物成分的有机物(如蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等)。
生态系统的各组分只有通过一定方式组成一个完整的、可以实现一定功能的系统时,生态系统才能正常运转,也就是说生态系统必须要有一定的结构,包括形态结构和营养结构。
生态系统的形态结构主要指生态系统中生物种类、种群数量、种的空间配置(水平和垂直分布)、种的时间变化(发育和季相),通常生态系统的外貌常常随时间的推移而发生周期性的变化,如随气候季节性的交替呈现不同外貌,这就是季相。在不同年度之间,生态系统的外貌和结构也会有变化。生态系统的形成过程中,由于环境(主要是太阳光,也有温度、湿度等)的逐渐分化,导致对环境不同需求的生物种各占有一定的空间,从而构成了生态系统的垂直结构。
生态系统的营养结构是一种以营养为纽带,把生物和非生物紧密结合起来,构成以生产者、消费者、分解者为中心的三大功能类群,通过营养联系而构成的网状结构,就是人们常说的食物链和食物网。
一个生态系统中的各种生物彼此互相由食物关系而连接起来,形成食物链。例如兔子吃草,狐狸吃兔子,老虎又吃狐狸,可以表示为草→兔子→狐狸→老虎。食物链一般包括若干个环节,每个环节可作为一个营养级,而能量沿着食物链从一个营养级流动到另一个营养级。能量沿着太阳→生产者→消费者→分解者的途径流动,在这个过程中,能量不断散失。
消费者并不全都是在一个营养级中,草食者兔子是一级消费者,吃兔子的狐狸属于二级消费者,而吃狐狸的老虎则属于三级消费者。一般说来,食物链的环节不会超过五个,因为能量在沿食物链营养级流动时不断减少,流经几个营养级后,所剩能量已不足以再维持一个营养级的生命了。
在自然界生态系统中,生物之间实际的取食和被取食关系并不那么简单,各种生物成分通过食物传递关系存在着一种错综复杂的普遍联系,一种消费者常常不是只吃一种食物,而同一种食物又可能被不同的消费者所食。因此,各食物链又相互交错地连结在一起而形成复杂的食物网。
2.2.2生态系统中的能量流动
能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大基本功能。
太阳光能从植物的固定开始进入生态系统,成为生物能,各营养级动物不断利用生物能,同时以呼吸方式不断损耗,能量逐级损失,直至最后完全以热能形式散发出生态系统之外,其中任何一个环节都会产生残体、分泌物、排泄物、遗弃物以及死亡有机体,这些物质又可能会被其他生物取食或直接通过化学反应,最终转变为热能,释放到环境中去。食物在生态系统各成分间的消耗、转移和分配过程,就是能量的流通过程。
能量在生态系统中,沿着食物链(网),在各个营养级之间进行单向的传递,食物链上的每一营养级都把前面一个营养级获得能量的一部分,用于维持自己生存和繁殖,然后把剩余的能量传递到后一营养级。（
极品装备制造师）能量在被生物有机体固定、转换和传递过程中还会有损耗。能量顺着营养级顺序向后递减,前一级能量只能维持后一级少数生物需要,越向后,生物数目越少,形成一种金字塔形的营养级关系,称为能量金字塔。
通常后一级食物产量只等于或小于前一级的1/10,称为“百分之十定律”。r.l.lindeman经过大量观察计算，在1942年提出动物营养级间能量转换效率最高不超过20％,作保守估计为10％,这一理论解释了生态系统能量(或生物量)的金字塔现象,由于营养级每上升一级能量就损失90％,因此生态系统的营养级不超过5级。据有人估计,海洋生态系统生产1000斤浮游藻类,才能供养100斤无脊椎动物,后者又只够维持10斤鱼生存,而10斤鱼只能使人增加1斤体重。
生态系统中的能量流动是单向的,它主要表现在三个方面:1太阳的辐射能以光能的形式输入生态系统后,通过光合作用被植物固定,此后不能再以光能的形式返回;2自养生物被异养生物摄食后,能量就由自养生物流到异养生物体内,不能再返回给自养生物;3从总的能流途径而言,能量只能一次性流经生态系统,是不可逆的。
能量在生态系统内流动的过程是不断递减的过程,从太阳辐射能到被生产者固定,再经草食动物,到肉食动物,再到大型肉食动物,能量是逐级递减的过程。这是因为:1各营养级的同化作用不能百分之百地利用前一营养级的生物量;2各营养级的同化作用也不是百分之百的,总有一部分不被同化;3生物在维持生命过程中进行新陈代谢总是要消耗一部分能量。
能量在流动中质量逐渐提高,能量在生态系统中流动,一部分能量以热能耗散,另一部分的去向是把较多的低质量能量转化成另一种较少的高质量能量。在太阳能输入生态系统后的能量流动过程中,能量质量是逐步提高的。
2.2.3生态系统的物质循环
生态系统的能量来源于太阳,而生命必需物质(各种化学元素)的最初来源是地球上的岩石或地壳、空气和水。化学物质在生态系统中的流动,被称为生物地球化学循环,简称为物质循环。
人类和生物生存的生物圈是在大气圈、水圈和岩石圈的交会处,在太阳能的推动下进行着能量的流动和物质的循环。
能量流动总是伴随着物质循环同时发生的,如光合作用在把co2和水合成为葡萄糖的同时也就固定了能量,即把太阳能转化为葡萄糖内贮存的化学能;呼吸作用在把葡萄糖分解为co2和水的同时释放出其中的化学能。生态系统的能流和物流,既密切相关,又有本质区别。能流沿食物链营养级向顶部方向流动,以热的形式耗散,是单向的流动;而物流是循环的,从非生物环境到生物有机体内,再返回到非生物环境中,形成生物小循环和地球化学大循环。现代人类大规模的生产活动和消费活动,从自然界获取大量的生存资源,又将大量废弃物返还给自然界,从而参与了自然界的能量流动和物质循环过程。（
超级神警）这种参与破坏了物质原有的动态平衡,并引起物质循环的障碍(物质的积累)从而出现环境污染问题。因而了解物质循环的规律对研究环境科学来说是必要的。
水循环
水不但单独构成一个独立的地球化学圈水圈,而且也是生物圈中主要的组成部分。生命诞生于海洋,任何生物有机体大部分由水组成,自然界各种化学变化多在水中进行,人类的生产和消费活动离不开水。
自然界的水储量巨大,分布广泛,在太阳能和地表热的作用下,地球表面的水不断被蒸发成水蒸气,水气随气压变化而流动,并聚集为云、雨、雪、雾等形态,其中一部分降至地表。到达地表的水,一部分直接形成地表径流进入江河,汇入海洋;一部分渗入土壤内部,其中少部分可为植物吸收利用,大部分通过地下径流进入海洋。植物吸收的水分中,大部分用于蒸腾,只有很小一部分通过光合作用形成同化产物,并进入生态系统,然后经过生物呼吸与排泄返回环境。这样的水循环在全球范围内(大循环)和各个地区内(小循环)不停地进行着。
水通过各个贮存库的循环周期的长短因贮存库的大小不同有显著差异。冰川水的周转期为8600年;地下水的周转期为500年;河水只有11.4天;植物体内水分的周转期最短,夏天只有2—3天。植物体内含水量虽少,但流经植物体的水分数量却是巨大的。
生物圈中水的循环平衡是靠世界范围的蒸发与降水来调节的。由于地球表面的差异和距太阳远近的不同,水的分布不仅存在着地域上的差异,还存在着季节上的差异。一个区域的水分平衡受降水量、径流量、蒸发量和植被截留量以及自然蓄水的影响。降水量、蒸发量的大小又受地形、太阳辐射和大气环流的影响。地面的蒸发和植物的蒸腾还与农耕制度有关。土地裸露不仅使蒸发量增大,并由于缺少植被的截留,使地面径流量增大。因此,保护森林和草原植被,在调节水分平衡上起着重要作用。
水的自然循环是依靠其气、液、固三态易于转化的特性,借助太阳辐射和重力作用提供转化和运动的能量来实现的。
水循环为生态系统中物质和能量的交换提供了基础,给物质间的化学反应提供了适宜的场所,成为物质传递的能量纽带。水参加的植物光合作用,既制造了维持生命的必须食品——糖类,同时又为生命呼吸提供必需的氧气,此外,水还能起调节气候、清洗大气和净化环境的作用。
水循环系统除了受到气象条件(温度、湿度、风速、风向等)和地理条件(地形、土壤、地质、植被等)自然因素影响外,人类活动也能不断改变原自然环境而影响水循环的过程。例如构筑水库、开凿河道、开发地下水等会改变水的径流路线、分布和运动状况;发展农业或砍伐森林会引起水的蒸发、下渗、径流等过程的变化。人类生产和生活排出的化学污染物,以各种形式进入水循环,并随循环而迁移、扩散,如排入大气中的so2和nox形成酸雨,污染地面水和土壤。土壤和工业废弃物经雨水冲刷,其中的化学污染物随径流和渗透进入水循环而扩散。
碳循环碳是构成有机物质的中心元素,也是构成地壳岩石和矿物燃料(煤、石油、天然气)的主要成分。在地球各个圈层中，碳的循环主要是通过二氧化碳来进行的。（
昏嫁总裁）在大气中co2的含量很少,仅为58000x1012摩尔,大量的co2溶解在大洋的海水中,大约为2900000x1012摩尔,是空气中co2含量的50倍,但是,最大量的碳是以碳酸盐沉积物的形式存储在地壳内,其总量达1700000000x1012摩尔。
磷循环
磷是生命必需的元素之一,磷是细胞内生化作用的能量——高能磷酸键存在所必不可少的重要元素。高能磷酸键存在于腺苷二磷酸(adp)和腺苷三磷酸(atp)的分子内。光合作用产生的糖类,只有磷酸化才能使光合作用的碳有效地固定。可以说,没有腺苷磷酸分子,没有磷元素的参与就没有生命活动。
岩石和土壤中的磷酸盐经风化淋溶而进入河流,然后汇入海洋并沉积海底,直至地质变迁成为陆相而再次参加循环,故一次循环需数万年。
生态系统中磷的循环由来自磷酸盐矿、有机残体的各类磷酸盐以可溶性磷酸盐进入环境,被植物吸收,动植物死亡后,各种有机残体经还原者分解又使磷酸盐返回到土壤,供生物体吸收利用。
生物体对磷的需求量极大,而可溶性磷酸盐主要留在土壤表层。它们随雨水沿湖泊、江河的径流输送入海,其中除少量鸟类及鱼类能使部分磷重返土壤外,其余的磷进入海洋沉积,不能继续参与陆地磷的循环,以致造成磷循环的不完全，而引起“缺磷”状态的出现。人类每年必须开采磷矿石用来补偿磷循环的不足。
目前人类大量开发和利用磷酸盐矿物以大量生产化肥和洗涤剂,其结果使相当量的磷的化合物参与环境中的磷循环,造成水体中含磷量升高,使水生植物生长过盛,导致水体的富营养化。
硫循环
硫在生物体中含量很少,但作用很大。硫以硫键联结着蛋白质分子,成为蛋白质不可缺少的基本组成。
陆地和海洋的硫以硫化氢、硫化物和硫酸盐的形式参与硫的环境循环,大气中的硫(so2、h2s)主要来自矿物燃料的燃烧、火山爆发、海水散发以及生物分解过程中的释放,这些硫化物通过降水、沉降、表面吸收等作用,进入土壤,回到陆地和海洋。
生物体所需要的硫,主要来自无机的硫酸盐,部分从氨基酸和半胱氨酸中获得,生物体中的硫以巯基(—sh)的形式结合。它们在细菌作用下分解、矿化,在厌氧条件下还原成硫化物释放。生物残体中的硫经过土壤微生物活动,转化成可溶性盐类被植物吸收,或返回土壤和大气,可再次进入植物体,形成陆地生态系统中硫的循环。如果随地表径流进入海洋,这部分硫就沉积在海底而不能再返回陆地参加循环。
工业革命以来,由于大量燃烧煤、石油等化石燃料,大量硫化物的释放引起大气中so2浓度的急剧增加,加大了硫在自然界的循环量,并造成了全球范围的环境污染问题,其中特别是烟雾和酸雨,正成为破坏生态环境的主要杀手。
2.2.4生态系统的信息传递
系统中各生命组分之间的信息传递也是生态系统的基本功能之一。在信息传递中也伴随着一定的物质和能量的消耗,但信息传递既不是循环的,也不是单向的,而是双向和反馈的,正是这种信息传递,才使生态系统具有自动调节的机制。（
九星修魂诀）
在生态系统中,环境就是一种信息源,季节的交替、光照的强弱、河水的涨落、养分的变化都给生态系统中的生物传递了信息。信息和能量一样,也是物质的主要属性之一,因此也反映了生态系统的各种控制功能。
生态系统中包含了多种信息,可分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。
物理信息生态系统中以物理过程为传递形式的信息称为物理信息,包括光、声、热、电、磁等形式。
1.光信息
太阳是光信息的主要初级信息源,鹰在高空发现地面上的兔子,就是一个光信息传递过程,但兔子本身不能发光,它只能反射太阳光,所以兔子是次级信息源,而太阳光才是初级信息源。生态系统中的光信息,主要来自太阳光,夜间也可有来自其他星球的光。光的强弱和光照时间都是重要的光信息。
2.声信息
声音对于动物似乎更重要,动物更多的是依靠声音来确定食物的位置和发现敌害的存在,蝙蝠和生活在大海中的鲸鱼是典型的例子。它们主要依靠声纳定位系统来决定自己的行动。声信息对植物不如动物那么重要,但并非说植物不能感受声音。
3.电信息
在自然界中存在很多生物放电现象,而电鳗放电的电压竟能高达600v,动物对电很敏感,鱼类和两栖类的皮肤和内部组织有很高的导电能力和电敏感性。有些鱼群的生物电场还能使其正确地选择迴游路线,以及感觉海洋风暴的来临。植物组织与细胞也存在着电现象。
4.磁信息
生活在太阳和地球的磁场内,使生物对磁有不同的感受能力,称之为生物的“第六感觉”。鱼群千里迴游、候鸟万里迁徙、信鸽传书、蜜蜂识途等，都是依靠这种磁感觉与地球磁场的相互作用来确定方向和方位的。与动物一样,植物对磁场也有反应。
化学信息生态系统中的各类生物在代谢中产生的化学物质都能传递相应的信息,化学信息是生态系统中信息源的重要组成部分。这种化学信息可以在种群内部调节动物的发育、繁殖、生长,在群落内部,可以调节种群之间的活动。已知结构的这类化学物质有3000种之多,有生物碱、萜类、黄酮类、非蛋白质有毒氨基酸以及各种苷类、芳香族化合物等。
动物可以以化学信息物质区别群体,识别异性个体,还可以在遇到危险时,释放化学信息物质报警,发挥防御功能。植物可以通过化学物质的分泌和排泄而影响其他植物的生长和生存。
行为信息植物的异常表现和动物的异常行为可传递某种信息,如动物可通过行为方式向同伴发出友好、威吓、求偶、挑战等信息,蜜蜂可用各种舞蹈方式来告诉同伴采蜜的有关信息。
营养信息在生态系统中,生物的食物链就是一个生物的营养信息系统,各种生物通过营养信息关系联系成相互依存和相互制约的整体。前一营养级的生物数量可以反映出后一营养级的生物数量。
2.2.5生态平衡
在任何一个正常的生态系统中,能量流动、物质循环和信息传递总是不断地进行着,但在一定时期内,生产者、消费者和分解者之间内部都保持着一种动态的平衡,这种平衡状态就叫生态平衡。在自然界的生态系统中,这种平衡还表现为生物的种类和数量的相对稳定。那么自然的生态系统为什么能保持这种动态平衡呢?这主要是由于生态系统内部具有自动调节的能力,在生态系统的发展演变中,依靠内部组成部分之间和外部环境之间的相互联系、相互作用,通过不断调整系统内部的结构和功能而逐步实现生态系统的动态平衡。生态系统中能量流动和物质循环可以通过多渠道进行,当某一渠道受阻时,其他渠道可以起补偿作用,当某一部分出现了机能的异常现象时,就可能被其他部分的调节所抵消。例如环境的自净能力,就是对化学污染物质污染局部环境的调节。这种自我调节能力是生态系统自身所具有的,是生态系统本身的性质所决定的,生态系统组成的多样性和能量流动、物质循环和信息传递的复杂性,对这种自我调节能力有着很大的影响。但是一个生态系统的调节能力再强,也是有一定限度的,超出了这个限度,调节就不会再起作用,生态平衡就会遭到破坏,通常把这一界限称为阈值。阈值的大小取决于生态系统的成熟性,一般说生态系统种类越多,组成成分越多样,营养结构越复杂,能量流动和物质循环的途径越复杂,则生态系统的稳定性越大,抗击外界变化能力越强,其阈值愈高；而一个简单的生态系统,成分越单调,结构越简单,其调节能力越弱,阈值就较低。
生态系统受到外界冲击时,若冲击能力超过阈值时,将导致环境的破坏,生态系统崩溃,这时生态系统的营养结构被破坏,食物链断裂,系统内物质循环和能量流动中断,最终导致生态系统瓦解。
造成生态平衡破坏的原因既有自然因素,又有人为因素。自然因素包括火山爆发、地震、海啸、洪水、雷击、火灾等,由这一类原因引起的生态平衡破坏称为第一环境问题,也叫原生环境问题。
人类是生态系统中最活跃、最积极的因素,人类的生产、生活活动强烈地干扰着自然生态环境。人类对自然资源不合理的开发利用,特别是缺乏科学预见，不顾子孙后代的掠夺式开发,往往造成森林破坏,水土流失,河流干涸,水源枯竭,草原荒芜,生物多样性丧失,土地盐碱化、贫瘠化、沙漠化,气候异常等恶果。随着工农业生产的发展,大量化学污染物质进入人类生态系统,目前由于汽车排放尾气中可吸入颗粒物和氮氧化物的污染,由于矿物燃料燃烧造成的大气中二氧化碳浓度增大而形成的温室效应问题,由于硫氧化物和氮氧化物大量排放造成的酸雨污染,由于喷气式飞机排放的氮氧化物和大量使用氟氯甲烷类致冷剂而造成的地球高空平流层臭氧层的破坏,由于氮磷化合物过量排放进入水体造成的水体富营养化,由于各种有毒有害重金属和有机农药大量排放造成的水污染问题,由于有毒化学品沿食物链和营养级传递,在生物组织内富集而对人类造成的危害等等已经对全球的生态环境造成了严重的威胁,严重影响着人类社会的发展。由此所引起的生态平衡的破坏称为第二环境问题,又称次生环境问题。
人类在自然开发、社会发展方面取得了伟大的胜利,但与此同时,自然界也报复了人类。由于不合理地开发和利用自然资源,任意排放各类废弃物造成人类生存的地球、大气、水和土壤环境的严重污染,从而导致地球生态平衡遭到破坏。
生物圈2号试验“生物圈2号(biosphere2)”是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一个微型人工生态循环系统,因把地球本身称作“生物圈1号”而得此名,这项试验的目的是通过研究植物、动物、昆虫、空气、土壤、人类和一个大型空气调节系统在这座温室中的相互作用及影响,更好地了解地球生物圈的运行规律。这座人造世界的建筑面积约12750平方米,内部设置了5种不同的自然生态环境:热带雨林、海洋、沼泽地、草原和沙漠。温室中种植和放养着4000种不同的动物、植物和昆虫。在面积约2020平方米的农场土地上,将种植各种向这些科学家提供食物的农作物,温室中的其他植物有助于净化室内的空气,它们吸收二氧化碳,提供氧气和干净的水。这些科学家还将在温室里养鸡、猪和羊以得到鸡蛋、奶和肉类。温室内设有冷藏系统,它与室外的冷却塔相配合对室内的空气和水进行冷却,另外一个5.2兆瓦的发电机提供整座循环系统所需的电力。
“生物圈2号”计划设计在密闭状态下进行生态与环境研究,帮助人类了解地球是如何运行的,并研究在仿真地球生态环境的条件下,人类是否适合生存的问题。为了尽量贴近自然环境,该圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理区间,通过一定的人工处理再利用。例如,实验用的海水是将运进来的海水和淡水按照适当比例配制而成的。与地球生物圈类同,“生物圈2号”在物质上封闭,通过工程手段禁止它与外界大气和地下土壤进行物质交换。在能量上开放,允许太阳光通过玻璃结构供植物进行光合作用,当进行能量转移时,不允许内外流体进行任何形式的交换或混合。
1991年9月26日,“生物圈2号”实验室开始启用,4名男科学家和4名女科学家将在这个密封世界中生活两年,过一种近乎与世隔绝的自给自足的生活。他们食物的百分之八十出自他们的双手。一年多以后,“生物圈2号”的生态状况急转直下,氧气(o2)含量从21％迅速下降到14％,而二氧化碳(co2)和二氧化氮(no2)的含量却直线上升,大气和海水变酸,很多物种死去,而用来吸收二氧化碳的牵牛花却疯长。大部分脊椎动物死亡,所有的传粉昆虫的死亡造成靠花粉传播繁殖的植物也全部死亡。由于降雨失控,人造沙漠变成了丛林和草地。“生物圈2号”内空气的恶化直接危及了居民们的健康,科学家们被迫提前撤出这个“伊甸园”。当他们走出“生物圈2号”时,体重平均下降了百分之十四。“生物圈2号”的实验以失败告终。
科学家推测氧气(o2)含量迅速下降是由微生物活动引起的。农业区、热带草原区和雨林区都在实验前引入了微生物以支持植物生长。直到后来才发现这些微生物消耗了太多的氧气。这个推测存在的一个问题是:既然微生物大量地消耗了氧气,那同时也应该产生大量的二氧化碳,但在大气成分分析中并未发现二氧化碳成分有明显的增加。进一步的调查显示,位于基部的混凝土在硬化过程中有效地吸收掉了微生物产生的大部分二氧化碳,从而间接导致了整个环境中氧气的衰竭。由于缺乏氧气,有的实验人员极易疲劳,晚上不得不加吸氧气,因而人们不得不向“生物圈2号”多次补充氧气和空气。
也许“生物圈2号”的失败有技术上的原因或设备上的问题,也许人们今后还会继续试验,但从“生物圈2号”失败反映出来的深层信息向人们证明了地球生态系统的复杂性,该实验展示了人类利用现有技术将地球生物圈加以复制的困难性。地球环境是在经历了几十亿年的进化后形成的,这种结构具有动态平衡和异常的稳定性,决不是简单的人工模仿再造能够完成的。“生物圈2号”的失败告诫我们:人类在茫茫宇宙中只有地球这一处家园,她是人类赖以生存的唯一基础,只有善待和保护她才是我们真正的出路。
思考题
1.为什么说生态系统中的能量流动是单向的?
2.为什么要研究生态系统中的物质循环?
3.生态环境中的分解者在物质循环中起了什么作用?
4.为什么说生态平衡是动态平衡?
5.“生物圈2号”实验为什么没有成功?
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