中英对照中级科普读物：生态系统简介

马达

什么是生态系统？
在所有的物种当中，生物个体之间存在相互影响：它们一起进食，一起交配，当然也一起生活。有些物种还具有一定的社会等级，其中每一个个体都具有一定的角色。
然而，并非只有同一物种中的个体才会有这样的相互影响。属于不同种类的动物之间一直都存在着相互影响，例如，某些动物可通过食物链吃掉其他动物，从而发生相互影响。在这样的食物链中，植物也参与其中：它们会被动物吃掉。
如果天气一直都十分寒冷，会发生什么情况呢？那可不是所有动物、植物和细菌都能活下去的事情了。（只要想想）生活在洛基山的物种和居住在撒哈拉沙漠的物种有什么不同，（就会明白）动植物在何处生活、生长，原来取决于地理环境。那么，确切地讲，什么是生态系统呢？生态系统就是指大小不同的地理区域，其中动植物、地形和气候彼此之间存在着相互影响。
整个地球的表面其实可以用一系列彼此衔接的生态系统来描述。所有生物都形成了生态系统，并成为生态系统的一个组成部分。生态系统具有多样性，也总是处于变化之中。在生态系统中，各种环境因素（既有生物因素，也有非生物的因素）都存在相互作用，彼此存在影响。每个物种都会影响着其周围物种的生活。
一个小规模的北方森林生态系统看起来可能是这样的：夏天，森林中的树木（即能够通过光合作用释放氧气供其他生物呼吸的植物）能够降低森林的温度，以此帮助夏季的生物群落。相反，群落中的其他一些成员可能会吃掉树木以获取营养，从而影响或者破坏了树木的生长。
世界上不同地区容纳了不同的生态系统。比如，你在阿尔伯塔（Alberta）就见不到大象或者热带雨林！世界上不同的生态单元就叫做生物群系（biome），每个生物群系可以有自己的植物群落，动物群落，地理环境及天气类型。生态系统与生物群系的概念是不同的。在阿尔伯塔省就有六种不同的生物群系，每个群系都有其特定的动植分布区系，这六个地区分别是：草地、（森林）公园、寒带森林、山林、洛基山脉、加拿大冰川，这些区带在阿尔伯塔地区上都有标识。
生态系统的发展
你所熟悉的很多生态区带或生物区系，如北部森林、洛基山等，都是已经具有了多年相互关系的物种所居住的地方。然而，尽管生物之间总是存在一定的相互关系，不同物种之间的相互关系并非一成不变。例如，冰河消融之后，会留下与开始消融之时完全不同的环境，而动植物则会不断调整自己，而彼此形成新的相互关系，所形成的这种相互关系有利于维持新生态系统的物种平衡及正常生长。
只要有新区域的形成，动植物就会迁入并在其中定居下来，这一过程就叫做（群落）演替（succession）。演替会一直持续到顶极群落（climax community）的出现为止。换句话说，生态系统只能维持一定数量的生物，比如一定量的动植物。由于大自然存在一个种群数量调控机制，因此任何超出这个极限的东西都无法生存。一个地区的生态系统所支持的生物物种和同一地区的其他生态系统是一样的，这是因为生态系统（的结构）取决于当地的气候条件和地理特征。
实际上有两种演替方式，即初级演替和次级演替。如果出现一块新陆地，或者因冰山缓慢而稳定的消融过程中逐渐形成新陆地，或者在河床日渐干枯的过程中，都会有初级演替现象的发生。
次生演替一般是生态系统失去平衡之后而产生的演替现象。这种现象的出现，或者由于自发原因（如森林火灾），或者由于人为原因（如森林砍伐）。
两种演替形式的相似之处在于：演替结果必然导致该地区生物量的增加。
生态系统的变动
生态系统并非一成不变。气候的自然变化会引起环境条件的相应变化，而进一步引起生态系统的变化；人类所施加的影响同样会使生态系统发生变化。这些影响既可以是直接的，也可以是间接的。直接影响的例子如林业或农业生产活动，这类活动都需要清除原来的植被。而间接影响来自人类文明活动对全球环境带来的变化，如温室气体的释放而导致的全球变暖效应。在很多情况下，生态系统都会发生变化而显示出不同外观。例如，阿尔伯塔地区的冰山退却之后，留下的土地十分贫瘠，能够率先在这样的土地上生存的物种都是具有较高耐受性的，如地衣、杂草等，它们属于先驱物种。这些物种在沙地、砂石地和粘土上逐步定居下来之后，其根系会扎入石缝中，从而有助于分解那些贫瘠物质。先驱植物死亡后，有机物质就和沙子及粘土结合在一起，最终形成简单的土壤。
最初形成的简单突然使其他植物得以在这里定居下来。随着土壤层的逐渐加深，较大一些也更为壮实的植物也开始来定居，而最初的一些先驱植物则可能被取代。这种一些植物取代另一些植物的过程，以及相应的动物物种的取代过程，就叫做演替。一个稳定的生态系统，即不存在一个物种取代另一个物种的演替过程的生态系统，就叫做顶极群落。某些天然发生的现象，如火灾、洪水及虫灾等，会破坏一个生态系统中现有的动植物，并迅速改变当地的环境。（受影响的生态系统）随后又开始从先驱物种向顶极群落发展的新一轮演替过程。可是，有一点很重要的东西需要注意：生态系统到达顶极状态之后，并不意味着生态系统就不再变化了。向所有生态系统一样，顶极群落仍然处在永恒的流转过程中。

种群调节作用
在天然条件下，动植物种群是具有自我调节功能的，其过程非常奇妙，也使得地球上的生命得以延续。在一个容纳很多动植物的环境中，某个物种的种群数量一旦增加，就会给食物链造成很大的破坏，对生态系统的功能也会造成很大的影响。因此，所有生态系统中的不同种群都有其内部的调节机制，比如通过出生率、死亡率等机制以确保一切都能有序进行。
种群调节有四个基本方面，及出生与迁入（这是引起种群数量增长的两个方面）、死亡与迁出（两者都造成种群数量的减少）。这四个方面主要局限于能活动的生物，如动物。一个区域的生存资源很丰富的时候，就会吸引更多的生物个体来定居，而出生率也会相应增加。可是，一旦生存环境不太好，这个区域就吸引不到新的生物个体，而该区域内的原有个体就会分散到环境好一点的地方去，结果该区域的出生率也就相应下降了。
某一种群的数量增加时，对生存资源的竞争就会相应加剧，如食物、水、营养，甚至生存空间等。可资生存的资源数量一旦减少，种群数量的增长速度就会下降，这一现象要么通过降低出生率来实现，要么通过提高死亡率来实现，要么两者兼而有之。不过，到了最后，出生率和死亡率两者将不再变化，从而保证这个种群得以靠现有资源生存下去。
从（动物的）觅食过程——对种群调节有重大影响的一个主要因素——也可以看到类似的例子：如果猎食者遇到猎物短缺的情形，其种群就会因为饿死一部分而下降。由于猎食者的数量的下降，猎物遭捕杀的数量就没那么多了，从而种群数量便得以增长。反过来说，如果猎物数量增加了，猎食者就更容易捕食到猎物，这样其数量也开始增加，并进一步捕食更多的猎物，当猎物数量因此又开始下降的时候，新的循环又开始了。
种群数量增长以后，拥挤问题就会变成种群的首要问题。种群拥挤不但会进一步引起生物个体对生存资源的竞争，还会产生新的不平衡问题，而后者对种群的进一步影响甚至会更严重。当一群动物个体之间彼此靠得更近的时候，疾病问题就为更加严重。当年发生在欧洲的黑死病之所以能在欧洲各大城市之间迅速扩散，正是因为人们生活的空间太小，无法适当疏散全部人口的缘故。如果是致命性的疾病，就会使种群或人口数量急剧下降。其他类型的疾病则可能慢慢削弱整个种群的生存技能，或以任何方式引起出生率的下降，如不育症等。