1、生态系统中的分解,07生命科学王长江 冯福生,(1)生产者（Producer）以简单的无机物制造食物，并把太阳辐射能转化为化学能，贮存在有机物的分子键中的自养生物，包括所有的绿色植物和利用化学能的细菌等，主要是指绿色植物。生产者所合成的有机物是消费者和分解者最初的能量来源。生产者是生态系统中最基本和最关键的生物成分，所有自我维持的生态系统都必须具有生产者。,(2) 消费者（consumer）直接或间接依赖生产者制造的有机物质为生，属于异养生物。主要是指以其他生物为食的各种动物，按其营养方式，可分为植食动物、肉食动物、大型肉食动物（顶极肉食动物）、寄生动物及杂食动物等。,(3) 分解者（deco
2、mposer）属于异养生物，基本功能是把动植物残体逐渐分解为比较简单的化合物，最终分解为最简单的无机物，并把它们释放到环境中去，供生产者重新吸收和利用。分解者主要是细菌、真菌和某些营腐生生活的原生动物和小型土壤动物（例如甲虫、白蚁、某些软体动物等）。分解过程在分解者的体内或体外进行。分解者影响着生态系统的物质再循环，是任何生态系统都不能缺少的组成成分。,2. 生态系统的结构指系统内各要素相互联系、作用的方式，是系统存在与发育的基础，也是系统稳定性的保障。形态结构是指生态系统中生物种类、种群数量、物种的空间配置以及物种随时间而发生的变化。营养结构是指一种以营养为纽带，把生态系统中的生物成分和非生
3、物成分紧密结合起来，构成生产者、消费者和分解者三大功能群，能量流动、物质循环和信息传递成为三大功能的有机整体。生态系统研究就是以营养结构研究为基础的。生态系统可分为三个亚系统，即生产者亚系统、消费者亚系统和分解者亚系统。,食物链和食物网,1. 食物链（food chain）(1) 食物链定义生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序称为食物链。由于受能量传递效率的限制，食物链的长度不可能太长，一般食物链都是由45个环节构成的。生态系统中的食物链不是固定不变的，只有在生物群落组成中成为核心的、数量上占优势的种类所组成的食物链才是稳定的
4、。,(2) 食物链类型1)捕食食物链：直接以生产者为基础，继之以植食性动物和肉食性动物，能量沿着太阳生产者植食性动物肉食性动物的途径流动。如：青草野兔狐狼。在大多数生态系统中，净初级生产量只有很少一部分通向捕食食物链，不是主要的食物链。2)碎屑食物链：以碎屑为基础，高等植物的枯枝落叶被分解者分解成碎屑，然后再为多种动物所食。其构成方式为枯枝落叶分解者或碎屑食碎屑动物小型肉食动物大型肉食动物。除此之外，还有寄生食物链，可认为是捕食食物链的特例。,2. 食物网（food web）生态系统中许多食物链彼此交错连接，形成的一个网状结构。一般说来，生态系统中的食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越
5、强，其中一种生物的消失不致引起整个系统的失调；生态系统的食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭，尤其是在生态系统功能上起关键作用的种，一旦消失或受严重损害，就可能引起这个系统的剧烈波动。一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件,生态系统中的分解,1. 分解过程的性质及意义生态系统的分解（decomposition）是指死有机物质的逐步降解过程。生态系统中资源有机物的分解是一个极为复杂的过程，包括降解（K）、碎化（C）和溶解（L）过程等等。降解（degradation）是在酶的作用下，有机物质进行生物化学的分解，分解为单分子的物质或无机物。碎化（break down）是指颗粒体的粉碎
6、，是更为迅速的物理过程。淋溶（leaching）是指水将资源中的可溶性成分解脱出来，是完全物理过程。,分解作用的意义主要在于维持全球生产和分解的平衡。在全球生态系统的动态平衡中，资源分解的主要作用有：通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生产者提供营养物质；维持大气中CO2浓度；稳定和提高土壤有机物质的含量，为碎屑食物链以后各级生物提供食物；改变土壤物理性状，改变地球表面惰性物质。,2. 影响分解过程的因素多数生态系统的净初级生产量主要通过碎屑食物链分解。分解过程的特征和强度决定于： 分解者生物（K） 被分解资源的质量（C） 理化环境条件（L）。,(1) 分解者生物分解过程是由多种生物共同完
7、成的，参加这个过程的生物统称为分解者。分解过程主要是在土壤中进行，分解者包括土壤生物和部分地表生物。真正的分解者主要是指微生物，包括细菌、放线菌和真菌。有机物质的分解过程一般是从微生物的入侵开始，它们通过分泌细胞外酶，把有机物质分解为简单的分子状态，然后再吸收利用。土壤动物在有机物质的分解过程中起着非常重要的作用，在生态系统研究中常把土壤动物称之为分解者动物。它们包括食腐性、食菌性、食根性和捕食性动物等，构成一个很复杂的食物网。,1）微生物 在细菌体内和真菌菌丝体内具有各种完成多种特殊化学反应所必需的酶系统，这些酶被分泌到死的物质资源内进行分解活动。微生物中主要有群体生长和丝状生长两类生长型，
8、丝状生长对分解过程的意义在于能穿透和侵入有机物质。真菌主要分解植物性死有机物质，大多数种类的真菌具有分解木质素和纤维素的酶。细菌中只有少数具这种能力，但在极端缺氧条件下进行着有效的分解过程，因此，细菌在极端温度下和缺氧条件时成为优势的腐生种类。,2）土壤动物 是指生活中有一段时间定期在土壤中渡过，而且对土壤有一定影响的动物。土壤动物在有机物质分解过程中的作用有直接作用和间接作用两种类型，直接作用是次要的，主要是间接作用。土壤动物的间接作用主要表现为以下几个方面：撕碎 增加落叶的暴露面积，使微生物更容易侵入。物质转化 粪尿中的有机物质和动物性有机物质更有利于土壤微生物的分解。食菌作用 促进土壤微
9、生物的新老交替，使土壤微生物保持较强的分解能力。,(2) 待分解有机物质资源有机物质的物理的（表面性质、机械结构等）和化学的（营养物、生长因素、刺激摄食等）性质影响着分解的速率。有机物质的相对表面积越大越有利于分解；动物性有机物质比植物性有机物质更易分解；植物不同部位的组织分解速度也不一样，落叶要比枯枝易分解。待分解有机物质资源按基质的化学特性，可分为3种类型：碳和能量的来源、营养物和调节剂。,1）碳和能量的来源一般对单糖、淀粉和半纤维素等资源分解较快，对纤维素和木质素等则难以分解。,2）营养物通常，动物性有机物质和微生物有机物质的营养元素比植物性资源含量高。植物性资源含量依次是种子、阔叶、针
10、叶，最低为木质组织。分解速率大致也按这个顺序降低。生态系统中的分解速率与待分解有机物质的碳氮比之间存在着直接的相关性，常可作为生物降解性能的测量指标。待分解有机物质的最适C:N比大约是25:130:1。有机物质的氮含量对分解速率影响很大。如果有外源性氮的供应，植物性有机物质分解速率便能够加快。,3）调节剂待分解资源中能引起分解微生物生理活性和行为特征变化的化学成分，称为调节剂。如植物在与食草动物协同进化过程中形成的保护性次级产物，能够抑制食草动物取食的行为。如在枯枝落叶中存在单宁，就是分解过程特别重要的调节剂。在贫瘠土壤中生长的植物体内能形成较高浓度的多元酚，有利于积累有机质，提高土壤的肥力。许多农药，包括一些生物农药都能影响分解过程，有类似调节剂的作用。,(3) 环境因素影响土壤微生物活动的因素也都是影响有机物质转化的因素：土壤温度，土壤微生物活动的最适温度一般在2535之间，高于45或低于0时，一般微生物活动受到抑制，多停止活动；土壤湿度和通气状况；pH状况。温度高、湿度大的地带，土壤有机质的分解速率高；而在低温和干燥地带，其分解速率就低，土壤中很容易形成有机物质的积累。高温高湿环境有利于微生物的生长繁殖，土壤有机物质的分解速率就高；而低温干燥环境不利于土壤微生物的生长繁殖，土壤有机质的分解速率就低。,
