生态系统结构能量研究论文

参照这篇的结构和内容吧：生物多样性与生态系统的稳定性（资源与环境学院 X X X）摘要：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。扰动是生态系统多样性与稳定性关系悖论中的重要因子，如果根据扰动的性质，把生态系统（或其他组织层次）区分为受非正常外力干扰和受环境因子时间异质性波动干扰 " 类系统，稳定性的 ( 个内涵可以理解为：对于受非正常外力干扰的系统而言，抵抗力和恢复力是稳定性适宜的测度指标；对于受环境因子时间异质性波动干扰的系统而言，利用持久性和变异性衡量系统的稳定性则更具实际意义。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。关键词： 生物多样性；生物入侵；生态系统稳定性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。1.生物多样性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α多样性指数、β多样性指数和γ多样性指数三类。α多样性指数包含两方面的含义：①群落所含物种的多寡，即物种丰富度；②群落中各个种的相对密度，即物种均匀度。β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，β多样性越大。精确地测定β多样性具有重要的意义。这是因为：①它可以指示生境被物种隔离的程度；②β多样性的测定值可以用来比较不同地段的生境多样性；③β多样性与α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。①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。②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。③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。④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。2.生态系统稳定性生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。扰动是生态系统多样性与稳定性关系悖论中的重要因子，如果根据扰动的性质，把生态系统（或其他组织层次）区分为受非正常外力干扰和受环境因子时间异质性波动干扰 " 类系统，稳定性的 ( 个内涵可以理解为：对于受非正常外力干扰的系统而言，抵抗力和恢复力是稳定性适宜的测度指标；对于受环境因子时间异质性波动干扰的系统而言，利用持久性和变异性衡量系统的稳定性则更具实际意义。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。例如采用多样性理论和冗余理论对固沙植物群落稳定性机制进行论述.物种多样性的变化能很好地反映固沙植物群落的稳定性状态.在生物学各级水平都存在冗余,冗余是生命系统在长期的进化过程中逐渐形成的一种特性,其主要功能是确保生物个体和群体更好地适应极端环境、维持正常的生长发育和保持稳定,而且其功能只是在受到干扰时才明显地表现出来.削弱冗余,会导致在个体、种群或群落水平上产生补偿作用,以此来增加群落的功能.固沙植物群落的稳定程度主要取决于群落内冗余的数量和结构,冗余越多结构越复杂,群落越稳定.削弱固沙群落的根系冗余可获得生物量上的补偿,但使群落稳定性下降.①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②May（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。物种多样性在生物群落中的功能和作用：1．有关物种在生物群落中作用的假说，物种以什么样的机制维持生物群落的稳定？这是一个非常重要的但是目前还仍然没有解决的生态学问题，而且是生物多样性与生物群落功能关系中的核心问题。目前有关物种在生态系统中作用的假说有下列4种。（1）冗余种假说(Redundancy species hypothesis) ：生物群落保持正常功能需要有一个物种多样性的域值，低于这个域值群落的功能会受影响，高于这个域值则会有相当一部分物种的作用是冗余的(Walker 1992)。（2）铆钉假说(Rivet hypothesis)：铆钉假说的观点与冗余假说相反，认为生物群落中所有的物种对其功能的正常发挥都有贡献而且是不能互相替代的(Ehrlich,1981) ，正像由铆钉固定的复杂机器一样，任何一个铆钉的丢失都会使该机器的作用受到影响。（3）特异反应假说(Idiosyncratic response hypothesis)： 特异反应假说认为生物群落的功能随着物种多样性的变化而变化，但变化的强度和方向是不可预测的，因为这些物种的作用是复杂而多变的。（4）零假说(Null hypothesis)零假说认为生物群落功能与物种多样性无关，即物种的增减不影响生物群落功能的正常发挥。 2、概念与类型：上述4个假说中都没有对每个物种的作用程度做出明确的说明。在生物群落中不同物种的作用是有差别的。其中有一些物种的作用是至关重要的，它们的存在与否会影响到整个生物群落的结构和功能，这样的物种即称为关键种(Keystone species)或关键种组(Keystone group)。关键种的作用可能是直接的，也可能是间接的；可能是常见的，也可能是稀有的；可能是特异性（特化）的，也可能是普适性的。依功能或作用不同，可将关键种分为7类。关键种的鉴定目前比较成功的研究多在水域生态系统，而陆地生态系统的成功实例相对较少(Menge等,1994 )。3．功能群的划分及其意义 ：为了更好地认识生物多样性与生物群落结构和功能的关系，有必要引入功能群的概念。功能群是具有相似的结构或功能的物种的集合，这些物种对生物群落具有相似的作用，其成员相互取代后对生物群落过程具有较小的影响。将生物群落中的物种分成不同的功能群的意义表现在：(1)使复杂的生物群落简化，有利于认识系统的结构和功能(2)弱化了物种的个别作用，从而强调了物种的集体作用。4.多样性稳定性的意义及其价值生物多样性是地球上生命长期进化的结果，更是人类赖以生存的物质基础。由于当今世界人口的高速增长，人类经济活动的不断加剧，生物多样性正面临着日益严重的威胁，其原因原因在于以下几点：（1）人口增加；（2）生境破坏；（3）环境污染；（4）人类大规模的迁移。除外界因素之外，物种本身的遗传特点，也往往促成了灭绝的发生。如某些种定居与食物链的高级位，还有一些种分布的范围十分有限，某些种散步和定居的能力很弱，它门对环境有特殊的要求，等等这些原因。通过对生物多样性稳定性的研究，从生物多样性的保护与持续利用的角度出发，很好的利用生物多样性具有的现实及其未来的社会经济价值，等等。随着生物多样性研究的不断深入，从以物种为中心转向一生态系统为重点，即从多样性的生物学研究向转向多样性的生态学研究，在大多数物种特化群落或营养级网络层次上认识种群和群落的多样性结构、功能和动态特征。这样将能使种群生物学和保护生物学与生态学的研究内容有机的联系起来，予以它们某种统一规律的认识。充分考虑生物多样性从个体至生态系统的多层次组织结构及其功能的重要性，从而深入了解生物多样性的产生、维持和濒危机制，以及生物多样性结构与动态变化过程的相互关系。参考文献[1] 孙儒泳.动物生态学原理（第三版）.北京师范大学出版社，2001.9.[2] 林育真.生态学.科学出版社，2004.[3] 人类发展与生存环境.中国环境科学出版社，2001.

主要是依靠生物体细胞壁表面的一些具有金属络合、配位能力的基团起作用，如巯基、羧基、羟基等基团。这些基团通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键达到吸附金属离子的目的，其吸附金属的能力有时甚于合成的化学吸附剂。如在适宜的条件下，...www.wsdxs.cn/html/huanjing/20090321/62641.html

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“看”生态 “救”生态

[摘要]随着生产力的发展，人类活动对生态系统的干扰日益增大引发了生态危机。本文通过分析生态系统的各要素及其功能，从系统科学的角度来“看”，说明现今市场经济的条件下，人的主体能动性的异化是导致生态危机的真正根源;从非线性思维的角度来“救”，改变和突破人类以往所具有的线性思维和观念，建立一种全新的“大自然观”、全新的“大生产观”、全新的“大社会观”。

[关键词]系统科学 非线性思维 生态系统

[中图分类号]B845.65 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2012)11-0098-02

生态系统指由生物群落与无机环境构成的统一整体，它是个开放的系统，为了保证自身的稳定，必须不断输入能量，否则就有崩溃的危险;生态系统也是生态学领域的一个主要结构和功能单位，它属于生态学研究的最高层次。

随着科学技术的不断发展，人类的各种活动对生态系统的干扰不断增大，在破坏与保护、生命与金钱的痛苦交织中，人类逐渐意识到了生态系统的真正价值，人类才真正开始关注生态系统的现状，并将其纳入伦理道德体系中，形成一种全新的生态伦理道德，这一切都深深地影响着人类的命运。

一、当前生态系统的现状

半个世纪以来，随着人口的迅速增长和科技的飞速发展，人类不但拥有了空前强大的建设和创造能力，也拥有了巨大的破坏和毁灭力量。一方面，由于人类的各种活动增大了向自然资源索取的速度和规模，导致了生态失衡，带来了一系列灾害。另一方面，由于自然规律的反馈作用，人类本身也遭到“报复”。因此，当今世界不管是发达国家，还是发展中国家，都已经把生态环境问题作为制约经济和社会发展的重大课题来研究。

人类目前正面临着一场空前险恶的生态危机。所谓生态危机，就是指生态破坏、环境恶化、臭氧层损耗、气候异常、资源匮乏、疾病蔓延、生物多样性锐减等。

二、系统科学地“看”生态

系统科学就是以系统为研究对象的基础理论和应用开发的学科组成的学科群。它主要考察各类系统的关系和属性，并揭示其活动规律，探讨其有关系统的各种方法和理论。系统科学的方法和理论正在从自然科学和工程技术领域向社会科学领域广泛转移。

生态系统依其不同的结构实现其一定的功能，而系统的特定功能的实现要具备一定的结构。若要调整生态系统的结构，就有可能会改变系统的功能;而要改变生态系统的功能，就必须改变系统的结构，人类片面追求经济价值使其结构和功能发生混乱，导致了一系列的生态危机。这些都表明，人类解决生态问题已经不仅仅是理论认识的问题，而更多的是社会经济的问题。客观地说，现今市场经济的条件下，人的主体能动性的异化是导致生态危机的真正根源。

(一)人的主体能动性的异化

科学技术的发展和人类社会的进步之所以能导致一系列的生态危机，其根本原因是由于人拥有了一种特殊的能力，它不同于自然界的意志自由，它被称为人的主体能动性。而人的主体能动性的异化，就是人失去了自己的本质而被置于对立面的状态，并且在这种状态中，人的“自由意志”发挥已不再是“以人为目的”，而成了一种实现外在过程的工具，因此，当这种工具把自然与人的分离与对抗推向极端的时候，就导致了生态危机的发生。

(二)人的主体能动性异化的表现形式

异化的表现形式主要有以下三点：第一，从人的价值观念来看，当前片面地强调自然的价值性，一味地索取和占有，主观地推崇财产私有，导致自然服从于人，物质的发展以不断实现价值增值为最终目的;第二，从人的生产方式上来看，当前世界人类一味地追求功利来满足自己的欲望，片面地发展生产力，一味地追求最大利益;第三，从人的意识形态上来看，奢侈、贫穷、霸权、强权等这些都是私有制度的产物。

三、非线性的思维“救”生态

通过系统科学地“看”生态，全面分析生态问题，我们可以得出，要想科学和谐地处理人与自然的关系，并且有效解决生态问题以及生态危机，就必须改变和突破人类以往所具有的线性思维和观念。从非线性思维角度出发，建立一种全新的“大自然观”、全新的“大生产观”、全新的“大社会观”。

(一)建立一种全新的“大自然观”

我们要正确处理人与自然的关系，就必须改变以往狭隘的自然观，建立一种全新的“大自然观”，它对自然的解释和评价采用一种系统整体的方法，并且重新审视人的作用和位置。我们要意识到社会的发展不仅包括人口的增长和经济的提高，也包括全新“健康”的生态系统的建立。

(二)建立一种全新的“大生产观”

我们要正确处理人与自然的关系，就必须改变以往狭隘的生产方式，不断扩大和丰富生产的内容和范围。要想建立一种全新的“大生产观”，我们就必须实现社会生产与自然生产、社会生产力与自然生产力的有机结合，建立一个将两种生产和两种生产力协调统一的大生产观。

(三)建立一种全新的“大社会观”

我们要正确处理人与自然的关系，除了改变自然观和生产方式，还必须改变与我们生产、生活息息相关的整个社会制度，以科学发展观为核心，建立全新的“大社会观”。

综上所述，要想处理好经济发展与生态环境的关系，关键还在于人性的提升。当我们人类学会“真正的利他主义精神”时，我们的自然观、生产方式、社会制度自然而然会得到全新的改变。

四、展望

从系统科学角度分析了生态系统的各要素及其功能，当改变系统的结构时，功能随之改变，同样，当其功能发生改变时，其结构也要发生改变。其系统每个要素的重要性都不能忽视，但不能过多盲目地关注某一要素。例如，盲目任意地发挥人的主体能动性，导致了生态危机等一系列问题。非线性科学的诞生及发展，使系统简单性与复杂性互生互换，使有序和无序巧妙地融为一体，使人类既继承了线性世界理论，又对非线性世界理论进行了创新，为解决人类社会面临的各种许多重大问题提供了科学方法。 【参考文献】

[1](美)唐纳德.自然的经济体系：生态思想史.北京：商务印书馆，1999.

[2]杨通进.环境保护的伦理基础——西方环境伦理思想研究.北京：中国人民大学，1998.

[3]余谋昌.创造美好的生态环境.北京：中国社会科学出版社，1997.

[4]武杰.跨学科研究与非线性思维.中国社会科学出版社，2004.

[5]方世南.生态环境与人的全面发展.哲学研究，2002，2.

[6]景枫，焦君红.生态环境危机中的利益思考，道德与文明，2002，2.

[7]苗东升.非线性思维初探[J].首都师范大学学报社会科学版，2003，5.

[8]利润珍.非线性提供了一种新的思维方式[J].科学技术与辩证法，2003，2.

[9]杨小军.张建民从传统发展观到科学发展观：思维方式的变革[J].科学管理研究，2006(3).

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生物的多样性与稳定性 我想我们大家都学过生物起源,还有达尔文的进化论.它们,告诉了我们人类的起源与发展,为我们今后的科学的发展,也为了人类的进步和发展,奠定了坚实基础. 我想我们每一个人都听过这样一句话,一猪生九子连母十个样.这又说明了什么?说明了:虽然是同一种生物,但是它们的外行样貌也是不一样的.这也是生物的多样性的一个鲜明例子.也就是说,生物界没有完全相同的同一种生物.即使,它们具有了相同的外行,这种很少的特例,它们的性格特征.也是有所不同的. 像我们的现实生活当中,很少能看到有一样的人,不是吗?即使遇到了这样了很少的特例,他们的性格特征也是不一样的.大家也可以去向这样的母亲去咨询一下.这是无可后非的.我希望大家往后能面对这个现实,有效了利用起来.去发展创造我们的未来. 我想大家都知道,猪生猪,兔生兔.它们不可能生出猫和老鼠.对吧?这也就是生物学所说的稳定性.我想:也有可能大家都知道,有些生物会生出一些畸形的下一带但它也属于本身同一种生物.也不可能基因突变制其它生物.如果大家有谁见到过,可以给我打电话,我会告诉你,你是历史第一人,你可以获得吉尼斯世界记录,大过年的恭喜你了.世界生物的稳定的性,也给达尔文的进化论起到了相互促进的作用,适者生存不适者被淘汰,这个残酷的现实希望大家能够接受它,这是不可改变的.我相信你们会很好利用的. 不论世界的生物在怎么的发展与变化,事物的多样性与稳定性是不可改变的,也是世间万物都必须遵守的法则.希望大家能领会这个道理,能真正的运用其现实当中,来创造我们的社会,为我们的人类,现出自己的一份力量.