本文以鱼塘为例，分析了生态系统的组成、能量流动和物质循环。
海洋生态学
任何物质或元素都处于循环的某一阶段，它们在生态系统中有生命的有机体和无生命的环境之间循环活动的过程称为生态系统的物质循环。生态系统的物质循环和能量流动密切相关，不可分割。能量在食物链中一步步向一个方向流动，不断被消耗和流失，而物质可以被生物多次利用，在生态系统中循环，或者从一个生态系统中消失，出现在另一个生态系统中。这是物质循环和能量流动的重要特征。海洋中的生产者很小，但群体很大。根据他们在生态系统中的功能，消费者可以分为三个功能组:生产者，消费者和分解者。生产者不仅通过光合作用为自身的生存、生长和繁殖提供养分和能量，也为消费者和分解者提供唯一的能量来源。海洋生态系统中的生产者包括海洋中所有的自养生物。这些生物可以通过光合作用将水、二氧化碳等无机物合成为碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物，并将太阳辐射能转化为化学能，储存在合成的有机物中。。太阳能只有通过生产者的光合作用才能源源不断地输入生态系统，然后被其他生物利用。值得一提的是，深海温泉生态系统的生产者可以通过化学能产生有机物，而陆地上没有这样的生产者。消费者是指以动植物为食物的动物。直接吃植物的动物称为草食动物和一级消费者，如大多数海洋双壳类、钩虾、水蚤、鲍鱼等。食肉动物称为食肉动物，也称为二级消费者，如水母、箭虫、对虾和许多鱼类。未来会有三级消费者，四级消费者，直到顶级食肉动物。消费者还包括既吃植物又吃动物的杂食动物，如鲻鱼、食腐动物和只吃死动物和植物残渣的寄生虫。分解是任何生态系统中不可或缺的组成部分。它的基本功能是将动植物死后的遗骸分解成相对简单的化合物，最后分解成无机物，释放到环境中供生产者重新吸收利用。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回收养分，并向生产者提供养分；(2)保持大气中CO2的浓度；(3)稳定和提高土壤中有机质的含量，为碎屑食物链后的各级生物提供食物；④改变土壤的物理性质，改变地表的惰性物质。因此，分解过程对于物质循环和能量流动具有重要意义。此外，还有一些以动植物残体和腐殖质为食的动物，它们在物质分解的总过程中起着不同的作用，如沙蚕、海蠕虫、海参等。有些人称这些动物为大分解者，而细菌和真菌被称为小分解者。它们在生态系统中的重要作用是将复杂的有机物分解成简单的无机物，并返回到环境中供生产者再利用。分解的意义主要在于维持全局生产和分解的平衡。生物量是指单位面积或单位体积水体中生物有机物的重量。在海洋中，产量一般随着生物量的增加而增加。周转率是指一定时期内新增生物量P与平均生物量B的比值，P/B系数。在海洋中，珊瑚礁和海草床的初级生产力最高，其变化趋势是从河口到大陆架再到海洋逐渐降低。占地球表面积71%的海洋，生物生产力低下，有人称之为“生物沙漠”。海洋初级生产力季节变化适中，而陆地生产力季节波动较大，夏季平均生产力比冬季高60%。周转率一般随着生物量的增加而增加。从市净率(或周转率)来看，品种越小，市净率越大。虽然生物量小，但周转时间短，产量高。一般来说，海洋的生物量增长速度比陆地快。海洋生态系统中的食草动物具有非常高的摄食效率，海洋动物利用海洋植物的效率是陆地动物利用陆地植物的5倍左右。也正因为如此，海洋的初级生产总量只有陆地的1/3，但海洋的次级生产总量却远高于陆地。在海洋中，食草动物对初级生产者的利用效率要高于陆地和食肉动物、杂食动物，因为海洋中的食草动物大多以浮游植物和海藻为食，进食时基本上把食物全部摄入，消化得很好。在陆地上，大部分食草动物只吃一部分植物，根或茎被抛弃，或者吃完后没有很好消化就排出体外。不同生态系统中食草动物的消费效率不同。①植物种群增长率越高，世代越短，更新越快，利用率越高；②草本植物比木本植物具有更少的支持组织，能提供更多的净初级生产供食草动物利用；③小型浮游植物的消费者(浮游动物)密度很高，净初级生产力比例最高。食肉动物也是如此，所以草食动物对初级生产者的利用率在海洋中是最高的。在海洋生物群落中，从植物、细菌或有机物，经过食草动物到各级食肉动物，依次形成了进食者和被进食者之间的营养关系，这就是所谓的海洋食物链。因为海洋中的一种生物往往以许多其他生物为食，同时也被许多生物吃掉，所以每种生物在一个海域中处于不同的营养级。这样，整个海域各种生物之间的食物关系就构成了错综复杂的网络结构，这就是海洋食物网。物质和能量通过海洋食物网各环节的转化和流动是海洋生态系统物质循环和能量流动的基本过程。不同层次的消费者(个人、群体甚至团体)在他们不同的利基中发挥作用。物质和能量在沿食物链传递的过程中不断被消耗，它们的消耗取决于不同食用者对食物的实际利用效率。一般来说，食物链每上升一级，有机物的质量和能量都会有所损失。食物链层次越多，整体效率越低。因此，从初级生产者浮游植物、底栖植物或碎屑来看，食物链层次越高，动物的相对数量越少。相反，食物链的层次越低，动物的相对数量就越多。这形成了生物能量的金字塔。食物链(网)越复杂，生态系统的主要动能。(1)海洋食物链较长，尤其是海洋区，往往达到4 ~ 5级。陆生食物链通常只有2 ~ 3级，很少达到4 ~ 5级。(2)海洋食物链中许多环节是可逆的、多分支的，碎屑食物链、植食性食物链、腐生食物链相互交织，因此网络的营养关系比陆地更多样、更复杂。因此，使用海洋中的食物网可以更准确地表达海洋生物之间的营养关系。(3)食物链只表示有机物和能量从一个生物体向另一个生物体的转移和流向，而不表示各营养层所需的有机物和能量(即生物量和热量)的数量。(4)食物链每上升一级，就会有很大的有机物和能量损失。食物链层次越多，整体效率越低。因此，从初级生产者浮游植物、底栖植物或碎屑来看，食物链层次越高，动物的相对数量越少；相反，食物链的层次越低，相对个体的数量就越大。生产者体内储存的能量在沿着食物链传递时会被大量消耗，能量流会越来越细。营养级间平均能量转移效率仅为10% ~ 15%左右。这构成了生物量金字塔和能量金字塔。(5)食物网的结构是可变的。从食物网的定义中我们知道，在自然界中，一种生物往往会吃掉很多种生物，它也被很多种生物吃掉。所以，一个海域的每一个生物都处于不同食物链的不同环节，或者说处于不同的营养级。这样，整个海域各种生物之间的食物关系就成了错综复杂的网络结构。其实，同一种鱼，根据其发育阶段、季节、海域的不同，饵料也不同，所以食物网的结构也会发生变化。图海洋食物链类型能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。生产者固定的能量和物质，通过一系列的摄食和被摄食的关系，在生态系统中传递。各种生物按其食物关系排列的链序称为食物链。由于能量传递效率的限制，食物链的长度不能太长，一般食物链由4-5个环节组成。生态系统中的食物链不是固定的，只有在生物群落组成中成为核心的优势种组成的食物链才是稳定的。捕食性食物链:直接以生产者为基础，其次是草食动物和食肉动物，能量沿着太阳→生产者→草食动物→食肉动物的路径流动，如草→兔子→狐狸→狼。在大多数生态系统中，只有一小部分净初级生产通向捕食性食物链，而不是主食物链。2)碎屑食物链:以碎屑为基础，分解高等植物的凋落物。然后被很多动物吃掉。其组成为凋落物→分解者或碎屑→碎屑→小型食肉动物→大型食肉动物。此外，还有一种寄生食物链，可以认为是捕食食物链的特例。一般来说，生态系统中的食物网越复杂，生态系统抵御外界干扰的能力越强，其中一个生物的消失不会引起整个系统的失衡；食物网越简单，生态系统越容易波动和被破坏，尤其是对生态系统功能起关键作用的物种。一旦消失或严重受损，就可能导致系统剧烈波动。复杂的食物网是保持生态系统稳定的重要条件。