根据初中生命科学第二册第83-88页的相关内容，你可能对生态系统的组成，每一个组成成分的功能有一个比较明确的认识。

如图所示，是北极地区一个简单的食物网，请从图中指出生产者、初级消费者、次级消费者、分解者，并描述它们之间的相互关系。

你一定很自信地说，这非常容易。自养生物直接利用太阳光能，当然是生态系统的生产者。直接以植物为食的动物，例如昆虫、鱼类，应该是初级消费者。以动物为食的动物，也就是肉食动物，是次级消费者。动物的排泄物，食物残渣，动物尸体，植物的残枝败叶，需要细菌、真菌的分解，因此，生态系统的分解者是细菌、真菌等生物。在自然界的生态系统中，都有这样的结构组成。

在我们的日常生活中，为了营养全面，需要荤素搭配，肉吃多了就会发胖，还会引起高血脂、高血糖。可是在20年前，孩子们吃能到肉，并不是件容易的事。当时，人们生活水平比较低，能填饱肚子就不容易了，哪能天天吃肉呢？但是，你有没有把这个问题，与生态系统的活动规律，联系在一起呢。下面就让我们从生态学的角度，分析不吃肉为什么能省钱？

如图所示，穷人家的孩子，直接吃粮食和蔬菜，从食物链的角度划分，应该是初级消费者。富人家的孩子，既喝牛奶又吃牛肉，这些人就属于食物链的次级消费者。

根据生态系统中能量传递的规律，从太阳光照开始，生态系统中能量传递的效率大约为10%。如图所示，素食者可以得到生产者提供能量的10%，但是，如果是肉食者，由于食物链中多了一级消费者，所以，肉食者只能的到生产者提供能量的1%。这样，养活一个肉食者，比养活一个素食者，要多消耗10倍的粮食，就需要开垦更多的土地，需要种更多的粮食。所以，素食者比肉食者更节约生态能源。

既然人类的食物结构，对生态系统产生影响。那么，在生态系统中，物质和能量的流动是，如何达到一种动态平衡的呢？下面，让我们了解生态系统的一般特征。

1.生态系统概念

什么是生态系统？

在一定空间内，生物群落与环境之间，不断地进行物质循环和能量流动，这样，生物与环境就形成了统一整体，这个生物与环境的有机整体，就是生态系统。

不同类型的生态系统

如图所示，在地球上，森林、草原、荒漠、湿地、海洋、湖泊、河流等，都是生态系统。这些生态系统，不仅外貌不同，生物组成也不同，并且生物和非生物之间，相互作用，物质不断地循环，能量不停地流动。

2.生态系统的特征

那么，具体来说，生态系统有哪些特征呢？

（1）生态系统是生态学上，一个主要的结构和功能单位。

（2）生态系统的内部，具有自我调节的能力。并且，生态系统结构越复杂，物种数目越多，自我调节能力就越强。

（3）生态系统具有三大功能，分别是能量流动、物质循环和信息传递。

（4）生态系统营养级，一般不会超过5、6个。如图所示，在这个生态系统中，共有5个营养级，其中，猛禽类位于食物链的顶端。

（5）生态系统是一个动态系统。因为，在生态系统中，生物的和非生物的因素，都处于不断变化之中。并且，由于生态系统具有一定的自我调节能力，生态系统处于一种相对稳定的平衡状态。

影响生态系统动态平衡的因素中，有非生物的、也有生物的因素。

下面让我们了解，生态系统的组成与结构。

3.生态系统的组成与结构

（1）非生物环境

如图所示，在生态系统中，存在许多非生物的环境因素。例如，参加物质循环的无机元素和化合物，包括C，N，CO₂，O₂，Ca，P，K等。联系生物和非生物成分的有机物质，包括蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等。还有气候、温度、压力条件等环境因素。这些因素，对生态系统产生重要影响。

在生态系统中，生物是参与生态系统形成的重要成分。如图所示，这些生物，对生态系统所起的作用不同，分别被称为生产者、消费者、分解者。

（2）生产者

能以简单的无机物制造食物的自养生物，我们称之为生产者。例如，绿色植物、蓝绿藻和光合细菌等等。

（3）消费者

而消费者，是直接或间接地，依赖于生产者所制造的有机物质，因此，消费者属于异养生物。其中，食草动物是一级消费者，以草食动物为食的食肉动物是二级消费者，以食肉动物为食者的食肉动物是三级消费者。三级消费者通常是指大型食肉动物，或者顶极食肉动物。另外，消费者还包括一些杂食动物、寄生生物等。

（4）分解者

把动植物体的复杂有机物，分解为简单的化合物，这些生物被称为分解者，分解者属于异养生物。在生态系统中，分解者的作用非常重要，如果没有分解者，动植物的尸体，将会堆积成山，物质就不能循环，生态系统将会毁灭。分解者主要包括，细菌和真菌，某些原生动物，一些无脊椎动物，例如蟹类、软体动物、蠕虫、蚯蚓、螨、白蚁等。而秃鹫等大型动物，是腐食性动物，也可以称为分解者。

在生态系统中，生产者、消费者、分解者有机地组成一个整体，使物质和能量，能够沿一定的线路传递下去。这种物质和能量传递的线路，就是食物链和食物网。

4.食物链和食物网

（1）概念

首先，生产者所固定的能量和物质，通过生物之间，一系列取食和被食的关系，在生态系统中传递。如果按其取食和被食的关系，把各种生物排列在一起，就形成了食物链。

如图所示，浮游植物→浮游动物→食草性鱼类→食肉性鱼类，就构成了一条食物链。植物→蝴蝶→蜻蜓→蛇→鹰，也可以构成一条食物链。

在生态系统中，不止存在一条食物链，许多条食物链，彼此交错连接，就形成了一个复杂的网状结构，我们称之为食物网。

如果生态系统结构越复杂，物种数目越多，食物网也就越复杂，生态系统自我调节能力就越强，抵抗外力干扰的能力就越强。反之亦然。

一般地说，具有复杂食物网的生态系统，一种生物的消失，不会引起整个生态系统的失调。但是，食物网简单的系统，特别是那些在生态系统中起关键作用的物种，如果消失，或者受严重破坏，就有可能引起这个生态系统的剧烈波动。

例如，构成苔原生态系统的食物链，基础的生产者是地衣，如果大气中二氧化硫含量的超标，就会导致地衣毁灭性破坏，整个生态系统将被毁灭。

4.食物链和食物网

另外，在生态系统中，有些化合物不能被分解，可以通过食物，沿着食物链传递下去，这些化合物，在传递过程中，会逐渐浓缩，使食物链顶端的动物体内，含量最多。

这种作用，称为生物扩大作用。

（2）生物扩大作用

如图所示，DDT是一种非常有效杀虫剂，曾广泛用于农业生产。最后，大量的DDT流入大海。在海水中，DDT的浓度是0.000003ppm，浮游生物体内含量是0.04ppm，小鱼体内含量是0.5ppm，大鱼体内含量是2ppm，到银鸥体内含量达到25ppm，扩大了千万倍。营养级越高，DDT积累剂量越大。

5.营养级和生态金字塔

（1）营养级

绿色植物位于食物链的起点，共同构成了第一营养级。所有以绿色植物为食的动物，都属于第二营养级，又称为植食动物营养级。那么，第三营养级，包括所有以草食动物为食的肉食动物。以此类推，还可以有第四营养级、第五营养级。并且，营养级的位置越高，这个营养级的生物种类和数量就越少。

营养级的位置越低，这个营养级的生物种类和数量也就越多，生殖能力也越强。因为，这些生物除了生存和繁殖后代，还为更高营养级的生物提供食物，常常面临被吃掉的危险。但是，生物种类和数量多了，就不容易被全部吃掉，物种还能生存和繁衍。

可是，这种生态平衡的规律，常常受到人类的威胁，致使许多珍稀动物，面临被灭绝的危险。

5.营养级和生态金字塔

（2）生态金字塔

在生态系统的营养等级的划分中，较低的营养级生物所含的能量多，而较高的营养级生物所含的能量少，如果把不同等级的营养级生物所包含的能量，依次排列，从低到高，就会排列成一个金字塔形的结构，我们称之为能量金字塔。

如图所示。能量通过营养级逐级减少，从10000千卡太阳光照开始，生态系统中能量传递的效率大约为10%。在这个四级能量金字塔中，最高营养级的能量只有10千卡。

如果以生物量或个体数目来表示，就能得到生物量金字塔和数量金字塔。

能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔，统称为生态金字塔。

在生态系统中，生物能量的流动是单向的，通过各个营养级的传递，能量逐级减少。

这是因为，各个营养级的消费者，不可能百分之百地，利用前一营养级的生物量。并且，各个营养级的生物，对营养物质吸收后，转化成自身的一部分，同时，将排泄物排出体外，这些排泄物中剩余的营养物质，为分解者生物所利用。各个营养级的生物，在维持生命活动的过程中，还要消耗能量。

由于以上原因，物质和能量，在各个营养级生物，都有大量的消耗，总能量将会急剧减少。所以，在一般情况下，食物链不可能太长，生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少有超过六级的。

在通常情况下，生态系统会保持自身的生态平衡。这是因为，生态系统具有负反馈的自我调节机制。如图所示。

6.生态系统的反馈调节和生态平衡

生态平衡是指，生态系统通过发育和调节，达到一种稳定状况。

生态平衡包括，生态系统结构的稳定，生态系统功能的稳定，生态系统能量输入和输出的稳定。

生态平衡是一种动态平衡。因为，在生态系统中，能量流动和物质循环，总是在不间断地进行，生物个体也在不断地更新。

在自然条件下，生态系统总是朝着种类多样化、结构复杂化、功能完善化的方向发展，使生态系统达到成熟的、稳定的状态。

生态系统在动态平衡最稳定的状态时，能够进行自我调节，并且维持正常的功能，克服和消除外来的干扰，保持生态系统自身的稳定。

但是，生态系统的自我调节功能，是有一定限度的。当外来干扰因素，超过一定限度的时候，例如火山爆发、地震、泥石流、大火、人类修建的大型工程、有毒物质排放、喷洒大量农药、人为引入某些生物、人为消灭某些生物等，生态系统自我调节功能，就会受到损害，引起生态平衡失调，导致生态危机。

那么，什么是生态危机呢？

生态危机是指，由于人类盲目活动，导致局部地区，甚至整个生物圈，生态系统结构和功能的失衡，从而威胁到人类的生存。生态平衡失调的初期，往往不容易被人们所觉察，如果出现了生态危机，生态平衡就很难在短期内恢复。

保护生态平衡，将有利于人类的生存和发展。

在了解了生态金字塔之后，下面让我们分析一下，生态系统中的能量流动。

1.初级生产量

在生态系统中，绿色植物通过光合作用，固定太阳光能，并把能量储存在有机物中。这个过程，称为初级生产过程。

如图所示，在初级生产过程中，植物通过光合作用，固定的太阳能，包括有机物所包含的化学能，称为净初级生产量。还包括植物新陈代谢过程中，通过呼吸作用，消耗的能量。

因此，总初级生产量，是净初级生产量和呼吸消耗量的总和。

哪些因素可以限制初级生产量呢？

2.初级生产量的限制因素

陆地生态系统和水体生态系统，差异很大，初级生产量的限制因素，也有很大差异。下面让我们分别了解，各自的初级生产量限制因素。

（1）陆地生态系统

在陆地生态系统中，限制初级生产力的主要因素，有水、温度和营养元素。其中，光、CO₂、水和营养物质，是初级生产量的基本资源。温度是影响光合效率的主要因素。

（2）水体生态系统

在水体生态系统中，限制初级生产力的主要因素，有营养物质、光和捕食。其中，N、P、C是造成湖泊富养化的主要营养物质。磷是植物生产量的主要限制因子。

如图所示，在湖泊富养化的时候，蓝绿藻成为优势浮游植物。很多蓝绿藻还能固定大气中的氮，而在水体中富含磷的时候，蓝绿藻就大量繁殖。但是，浮游动物和鱼，却不愿吃蓝绿藻。这样，就造成了蓝绿藻在水体中，处于绝对优势的状况。

绿色植物固定的能量有3个流向：①食草动物把绿色植物吃掉后，进入了食物链。②绿色植物被细菌和真菌、小动物分解。③被各营养级的生物，在新陈代谢中，通过呼吸作用，消耗了绿色植物固定的能量。

3.能量的流向

（1）进入食物链的能量

如图所示，绿色植物被食草动吃掉，能量就进入了食物链。这些能量可以用于生物的生长和生殖，以扩大种群生物量。或者，这些食草动物，被更高营养级的动物吃掉，能量就进入更高的营养级。

（2）被分解者利用的能量

动物的粪尿、尸体所包含的能量，被细菌、真菌、土壤动物，分解和利用。

有一个观察土壤动物分解作用的实验，非常有意思。不妨带学生做一做。

“做一做”：通过埋放装有残落物的网袋，观察土壤动物的分解作用。网袋具有不同孔径，允许不同大小的土壤动物出入，从而可估计小型、中型和大型土壤动物，对分解的相对作用。

（3）呼吸作用消耗能量

所有生物，在新陈代谢过程中，或者在生存过程中，还把吸收的能量用来作功，或者转变成热量，维持体温。因此，能量在生物之间传递时，一大部分的能量被消耗掉。因此，可以解释，为什么，食物链的环节和营养级数，一般不会多于5-6个，而且能量金字塔的形状一定是尖塔形的。

在生态系统中，能量在营养级之间传递时，下一个营养级所获得的有效能量，大约是前一个营养级的1/10。这就是说，食物链越长，消耗能量就越多。

从这个意义上讲，如果人类直接吃植物类食品，就比吃动物类食品，可以多供养10倍的人口。世界粮农组织统计，人均直接谷物消耗，富国低于穷国，但是肉乳蛋品消耗量，富国高于贫国几倍。

巨大的须鲸以最小的甲壳类为食，缩短食物链，可以得到更多的食物。

在自然界中，还有很多这样的例子。大熊猫吃竹子，如果不是人类的原因，也许大熊猫会“人丁兴旺”呢。请你再找几个例子。