开放生态系统

Open Ecosystems

作者:William J. Bond

出版社:Oxford University Press

索书号:Q14/B711/2019/Y

ISBN9780198812456

藏书地点:武大外教中心

生态系统简称ECO,是ecosystem的缩写,指在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,太阳系就是一个生态系统,太阳就像一台发动机,源源不断给太阳系提供能量。地球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。

早期,随着生态学的发展,生态学家认为生物与环境是不可侵害的整体,以至后来欧德(E.P.Odum)认为应把生物与环境看作一个整体来研究,定义生态学是“研究生态系统结构与功能的科学”,研究一定区域内生物的种类、数量、生物量、生活史和空间分布;环境因素对生物的作用及生物对环境的反作用;生态系统中能量流动和物质循环的规律等,他的这一理论对大学生态学教学和研究有很大的影响,他本人因此而荣获美国生态学的最高荣誉--泰勒生态学奖,也是首次提出生态系统概念的人。

1935年,英国生态学家,亚瑟·乔治·坦斯利爵士(Sir Arthur George Tansley)受丹麦植物学家尤金纽斯·瓦尔明(Eugenius Warming)的影响,明确提出生态系统的概念。他认为: 生态系统的基础概念是整个系统(从物理学中的意义来说),包括了有机体的复杂组成,以及我们称之为环境的物理要素的复杂组成,以这些复杂组成共同形成一个物理的系统,我们可以称其为生态系统。1940年,美国生态学家R.L.林德曼(R.L.Lindeman)在对赛达伯格湖(Cedar Bog Lake)进行定量分析后发现了生态系统在能量流动上的基本特点:(1)能量在生态系统中的传递不可逆转;(2)能量传递的过程中逐级递减,传递率为10%~20%。这也就是著名的林德曼定律。

生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。其中生产者为主要成分。不同的生态系统有:森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、淡水生态系统(分为湖泊生态系统、池塘生态系统、河流生态系统等)、农田生态系统、冻原生态系统、湿地生态系统、城市生态系统。 其中,无机环境是一个生态系统的基础,其条件的好坏直接决定生态系统的复杂程度和其中生物群落的丰富度;生物群落反作用于无机环境,生物群落在生态系统中既在适应环境,也在改变着周边环境的面貌,各种基础物质将生物群落与无机环境紧密联系在一起,而生物群落的初生演替甚至可以把一片荒凉的裸地变为水草丰美的绿洲。生态系统各个成分的紧密联系,这使生态系统成为具有一定功能的有机整体。

无机环境是生态系统的非生物组成部分,包含阳光以及其它所有构成生态系统的基础物质:水、无机盐、空气、有机质、岩石等。阳光是绝大多数生态系统直接的能量来源,水、空气、无机盐与有机质都是生物不可或缺的物质基础。生产者在生物学分类上主要是各种绿色植物,也包括化能合成细菌与光合细菌,它们都是自养生物,植物与光合细菌利用太阳能进行光合作用合成有机物,化能合成细菌利用某些物质氧化还原反应释放的能量合成有机物,比如,硝化细菌通过将氨氧化为硝酸盐的方式利用化学能合成有机物。分解者又称“还原者”,它们是一类异养生物,以各种细菌(寄生的细菌属于消费者,腐生的细菌是分解者)和真菌为主,也包含屎壳郎、蚯蚓等腐生动物。分解者可以将生态系统中的各种无生命的复杂有机质(尸体、粪便等)分解成水、二氧化碳、铵盐等可以被生产者重新利用的物质,完成物质的循环,因此分解者、生产者与无机环境就可以构成一个简单的生态系统。分解者是生态系统的必要成分。消费者指以动植物为食的异养生物,消费者的范围非常广,包括了几乎所有动物和部分微生物(主要有真细菌),它们通过捕食和寄生关系在生态系统中传递能量,其中,以生产者为食的消费者被称为初级消费者,以初级消费者为食的被称为次级消费者,其后还有三级消费者与四级消费者,同一种消费者在一个复杂的生态系统中可能充当多个级别,杂食性动物尤为如此,它们可能既吃植物(充当初级消费者)又吃各种食草动物(充当次级消费者),有的生物所充当的消费者级别还会随季节而变化。一个生态系统只需生产者和分解者就可以维持运作,数量众多的消费者在生态系统中起加快能量流动和物质循环的作用,可以看成是一种"催化剂"

生态系统类型众多,一般可分为自然生态系统和人工生态系统。自然生态系统还可进一步分为水域生态系统和陆地生态系统。人工生态系统则可以分为农田、城市等生态系统。

《开放生态系统》一书于2019年由Oxford University Press出版社出版,作者是William J. Bond。这本书探索了“开放生态系统”的地理、生态和起源,其中包括草原、稀树草原和灌木丛。它们出现在可以支持封闭森林生态系统的气候中,通常与森林镶嵌在一起。在遥感技术的帮助下,现在很明显,开放的生态系统是一种全球现象,发生在大片地区,气候也可能支持森林。这本书超越了地区性的叙述,并为它们的存在寻求普遍性的解释。它将开放生态系统定义为广泛而古老的,具有与封闭森林截然不同的生物群,并检验了在有利于森林发展的气候带(包括火、草食脊椎动物和不利于树木生长的土壤)中维持它们的假设。本书为生态学、地理学和环境科学系的开放(非森林)生态系统生态学的研究生和研究人员提供了入门课程。它也将为生态学家,生物地理学家,和全球变化生物学家提供专业上的帮助。

本书作为研究开放生态系统的专业书记,内容专业详实,语言浅显易懂,除此之外还有以下特点:

1、本书不仅介绍了开放生态系统的基础知识,还详细介绍了开放生态系统的性质,起源和未来。

2、索引文献丰富,证明了这本书的知识性,真实性。而且,这些索引文献绝大部分都是最新研究,让读者全面了解该领域的前沿进展。

3、在本书的最后,将出现的专业词汇都罗列出来,大大方便了大家在阅读过程中对开放生态系统研究专业术语的认知。

4、本书最鲜明的特点就是语言浅显易懂,对于初学者有很大的帮助。

 

本书目录

1. 开放生态系统导论:全球异常和局部地区举例

2. 开放生态系统的格局及其发生的气候

3. 不确定的生态系统:概念框架

4. 开放生态系统的性质

5. 封闭和开放生态系统的起源:化石和系统发育

6. 土壤和开放生态系统

7. 火和开放生态系统

8. 草食脊椎动物和开放生态系统

9. 开放生态系统的未来                               

 

 

兰天 武汉大学生命科学学院 硕士研究生