每一个生物都是生态系统的一部分。以下是它们的工18新利最新登入作原理

由:Jesslyn盾牌|
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生态系统是一个地理区域,植物、动物和其他生物与它们的景观和天气一起存在于一个相互联系的生命系统中。TorriPhoto /盖蒂图片社

假设你在从波士顿飞往布里斯班的飞机上遇到了一位女士。你们两个挨着坐了几十个小时,你们一直在谈论书籍、政治、时事、宗教、天气等等。你会听到这个女人的一些个人故事,观察她吃喝的方式,你会看到她在手机上玩游戏,注意到她睡觉时打鼾。

当你到达澳大利亚的时候,你觉得你已经很清楚这个人是谁了,但后来她的整个家庭都到机场去接她,你马上就知18新利最新登入道了更多的信息——你在飞机上做出的一些假设必须重新评估,因为这是新的输入。

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后来,她邀请你去她家做客,她的故事就扩大了:她房子的气味、她喝的水的味道、她门廊上的风景、她冰箱里的东西和恒温器的设置都说明了一切。其中一些细节强化了你认为你已经知道的东西,而另一些则改变了你的想法。在某种程度上,你的调查不再是关于这个女人本身,而是关于她生活的整个体系。

为了理解任何东西,理解所有东西是有帮助的——或者,尽可能多地理解。在研究生态在美国,生态系统的概念承认了这样一个事实,正如19世纪的博物学家约翰·缪尔(John Muir)所说,“当我们试图单独挑出任何东西时,我们发现它与宇宙中的其他一切都息息相关。”

但是一下子看遍所有的东西是很困难的!在我们可以用科学研究的所有事物中,自然系统尤其难以确定。但生态学家我们一直在努力。

1935年,一位英国植物学家亚瑟Tansley-深受丹麦植物学家的影响地球变暖——引入了“生态系统”一词一篇论文题为“植物概念和术语的使用和滥用”,发表在《生态学》杂志上。他将生态系统定义为“整个系统……不仅包括复杂的生物体,还包括构成我们所说的环境的整个物理因素的综合体。”

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生态系统的层次

Tansley想要表达的是,你可以从不同的层次来看待一个自然系统——有一个层次还没有名字。例如,你可以看a金刚狼-那是一个单一的有机体,就像你在飞机上遇到的那个女人一样。但是狼獾并不生活在真空中,它生活在一个人口其他以特定方式相互作用和组织自己的狼獾(因此,生态学家可以选择在种群水平上调查狼獾)。

但这并不是研究狼獾的唯一方法!生态学家也谈到社区活的有机体:狼獾不仅与自己的同类互动——它是杂食动物,所以它吃其他动物,比如驼鹿和兔子,也吃浆果、根和蛋。它会感染寄生虫,会挖洞影响植物的根系——狼獾会影响其领地内的许多生物或物理环境,而这些生物也会影响它。Tansley的定义生态系统承认有一定程度的科学研究可以涵盖狼獾家的所有生物(生物因素),除了那些没有生命的东西(非生物因素)。

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“自从近一个世纪前坦斯利首次提出生态系统概念以来,生态学家现在使用的生态系统概念已经得到了改进,”英国皇家科学院的科学家斯蒂芬·卡彭特说湖沼学中心在威斯康辛大学麦迪逊分校。“生态系统科学研究特定地点所有生物和非生物实体的相互作用。这一定义与现代能量、营养流动和生物地球化学的概念是一致的,这些概念在坦斯利的职业生涯中几乎不存在。”

生态系统对科学家的吸引力与这个词的“系统”部分有关。像珊瑚礁这样的海洋生态系统运行的软件与狼獾生活的北极苔原或热带森林(都是陆地生态系统)非常相似。同样基本的大规模自然过程可以适用于任何地方:在草原或山间溪流中,有机物分解并成为其他物质的营养;像碳、磷、氮和硫这样的营养物质像大富翁的钱一样到处传递——只是发生得快得多,热带雨林中的碳、磷、氮和硫比沙漠中的多得多;无论你往哪里看,疾病都以类似的方式通过水、空气或不幸的生物体传播;安第斯山脉山顶的生态系统中消失了一种顶级捕食者,整个生态系统的动态变化就像你把怀俄明州黄石国家公园的所有狼都赶走一样。

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生态系统是一个框架

也就是说,生态系统是一个很好的理论主题——作为一个关于复杂自然系统如何运作的想法的框架。18新利最新登入但是,虽然是一个理论概念,生态系统也是一个实际的东西——它只是一个没有明确边界的东西。

根据尤金·欧达姆的生态学基础当更多的物质和能量在边界内循环而不是越过边界时,你就知道你已经到了生态系统的边缘。所以,小溪里的小溪不可能是一个生态系统,因为尽管某些类型的鱼类和水生无脊椎动物喜欢生活在小溪的快速浅水部分,但大量的物质一直在流入和流出小溪。有些人可能会在里面呆一段时间,但大多数人在到达后很快就离开了。即使是沉积物和岩石也不会永远存在;当他们移动时,大部分不是在步枪内,而是进出步枪。

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另一方面,流域是典型的生态系统边界,但它们也非常棘手:河流本身就是一个生态系统,因为尽管有很多物质和能量一直进出它(树叶、土壤和死去的动物掉进去,陆生动物把河流当作杂货店),但也有很多物质和能量在其中循环。因此,尽管河流本身可以被认为是一个生态系统,但很难将河流和它周围的旱地视为真正的分离,因为物质和能量一直在跨越非常流动的边界,在两个方向上交换(毕竟河流泛滥,并将富含营养的沉积物沉积在陆地上)。

因此,生态系统不是静态的。

“非生物和生物都是生态系统的重要组成部分,它们有边界,尽管是人类划定的边界,”美国自然科学研究所的生态学家凯瑟琳·韦瑟斯说加里生态系统研究所。“生态系统不仅有结构和功能,而且受到许多因素的控制,而且生态系统会随着时间而变化。”

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最初发布:2019年10月8日

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