1 生态与能源的关系

1.1 地球生态系统及其功能

生态系统（ecosystem）就是在一定空间中，生物群落（即其中的所有生物）与周围物理环境之间不断进行物质循环和能量流动而形成的统一整体。地球上的森林、草原、荒漠、海洋、湖泊、河流等，不仅它们的外貌存在差异，生物组成也各有其特点，栖居其中的生物和它周围的非生物环境相互作用，构成一个个物质不断循环、能量不停流动、信息不停传递的生态系统。

系统是由彼此间相互作用、相互依赖的事物有规律地结合而成的，是具有特定功能的有机整体。一般认为，构成系统至少要满足3个条件：a.系统中包含多个成分；b.各成分之间不是孤立的，而是彼此互相联系、互相作用、相互制约的；c.系统具有独立的、特定的功能。英国生态学家A.G.Tansley最早提出生态系统的概念，他认为：“生态系统的基本概念是物理学上使用的‘系统’整体，它不仅包括生物复合体，而且还包括人们称为环境的全部物理因素的复合体”。“我们不能把生物从其特定的、形成物理系统的环境中分隔开来。” “这种系统是地球表面上自然界的基本单位。这些生态系统的大小和种类多种多样。”

生态系统的提出强调了一定地域中生物相互之间、生物与环境之间功能上的统一性。生态系统主要是功能上的单位，而不是生物学中分类学的单位。前苏联生态学家B.H.Cykageb（1942）所说的生物地理群落（biogeocoenosis）的基本含义与生态系统的概念相同。生态系统思想是在一定的历史背景下产生的。

生态系统的范围和大小并没有严格的限制，小至动物有机体内消化道中的微生物系统、大至各大洲的森林、河流等生物群落型，甚至整个地球上的生物圈或生态圈，其范围和边界随研究问题的特征而定。例如，池塘的能流、核降尘、杀虫剂残留、酸雨、全球气候变化对生态系统的影响等，不仅其空间尺度相差若干数量级，其时间尺度的变化范围也很广。

生态系统是当代生态学中非常重要的一个概念。纵观生态学的发展史，这门科学的研究重心，经历了由自然历史转到动物的种群生态学和植物的群落生态学，然后转到生态系统的变化。

生态系统包括生物群落及其无机环境，它强调的是系统中各个成员的相互作用，形成一个几乎是无所不包的生态网络。事物普遍联系法则本是辩证唯物主义哲学的第一个基本原理，从联系的观点来看，生态学又是一种哲学。近年来，全球的学者又把自然生态系统进一步扩展为包括经济系统和社会系统的复合生态系统。

经过长期的进化，地球上大部分自然生态系统能维持持久稳定、物种间也能协调共存。研究生态系统规律的主要目的就是在自然生态系统中寻找建立这种持续性的机理。目前，生态系统的概念和原理已经被许多学科和实践领域广泛应用。