1 生態(tài)與能源的關(guān)系

1.1 地球生態(tài)系統(tǒng)及其功能

生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）就是在一定空間中，生物群落（即其中的所有生物）與周圍物理環(huán)境之間不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動而形成的統(tǒng)一整體。地球上的森林、草原、荒漠、海洋、湖泊、河流等，不僅它們的外貌存在差異，生物組成也各有其特點，棲居其中的生物和它周圍的非生物環(huán)境相互作用，構(gòu)成一個個物質(zhì)不斷循環(huán)、能量不停流動、信息不停傳遞的生態(tài)系統(tǒng)。

系統(tǒng)是由彼此間相互作用、相互依賴的事物有規(guī)律地結(jié)合而成的，是具有特定功能的有機(jī)整體。一般認(rèn)為，構(gòu)成系統(tǒng)至少要滿足3個條件：a.系統(tǒng)中包含多個成分；b.各成分之間不是孤立的，而是彼此互相聯(lián)系、互相作用、相互制約的；c.系統(tǒng)具有獨立的、特定的功能。英國生態(tài)學(xué)家A.G.Tansley最早提出生態(tài)系統(tǒng)的概念，他認(rèn)為：“生態(tài)系統(tǒng)的基本概念是物理學(xué)上使用的‘系統(tǒng)’整體，它不僅包括生物復(fù)合體，而且還包括人們稱為環(huán)境的全部物理因素的復(fù)合體”。“我們不能把生物從其特定的、形成物理系統(tǒng)的環(huán)境中分隔開來。” “這種系統(tǒng)是地球表面上自然界的基本單位。這些生態(tài)系統(tǒng)的大小和種類多種多樣。”

生態(tài)系統(tǒng)的提出強(qiáng)調(diào)了一定地域中生物相互之間、生物與環(huán)境之間功能上的統(tǒng)一性。生態(tài)系統(tǒng)主要是功能上的單位，而不是生物學(xué)中分類學(xué)的單位。前蘇聯(lián)生態(tài)學(xué)家B.H.Cykageb（1942）所說的生物地理群落（biogeocoenosis）的基本含義與生態(tài)系統(tǒng)的概念相同。生態(tài)系統(tǒng)思想是在一定的歷史背景下產(chǎn)生的。

生態(tài)系統(tǒng)的范圍和大小并沒有嚴(yán)格的限制，小至動物有機(jī)體內(nèi)消化道中的微生物系統(tǒng)、大至各大洲的森林、河流等生物群落型，甚至整個地球上的生物圈或生態(tài)圈，其范圍和邊界隨研究問題的特征而定。例如，池塘的能流、核降塵、殺蟲劑殘留、酸雨、全球氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響等，不僅其空間尺度相差若干數(shù)量級，其時間尺度的變化范圍也很廣。

生態(tài)系統(tǒng)是當(dāng)代生態(tài)學(xué)中非常重要的一個概念。縱觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展史，這門科學(xué)的研究重心，經(jīng)歷了由自然歷史轉(zhuǎn)到動物的種群生態(tài)學(xué)和植物的群落生態(tài)學(xué)，然后轉(zhuǎn)到生態(tài)系統(tǒng)的變化。

生態(tài)系統(tǒng)包括生物群落及其無機(jī)環(huán)境，它強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)中各個成員的相互作用，形成一個幾乎是無所不包的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。事物普遍聯(lián)系法則本是辯證唯物主義哲學(xué)的第一個基本原理，從聯(lián)系的觀點來看，生態(tài)學(xué)又是一種哲學(xué)。近年來，全球的學(xué)者又把自然生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展為包括經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。

經(jīng)過長期的進(jìn)化，地球上大部分自然生態(tài)系統(tǒng)能維持持久穩(wěn)定、物種間也能協(xié)調(diào)共存。研究生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律的主要目的就是在自然生態(tài)系統(tǒng)中尋找建立這種持續(xù)性的機(jī)理。目前，生態(tài)系統(tǒng)的概念和原理已經(jīng)被許多學(xué)科和實踐領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。