脆弱的北极生态系统

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脆弱的北极生态系统

　　　
　　受特殊的地理位置的制约，脆弱生态系统的脆弱的自修复能力是北极环境系统的主要特征。

　　所谓生态系统是指在生物圈范围内相互作用、彼此进行物质交换和能量流动的生物群落与非生物环境的综合体。而任何一个生态系统都由四个方面构成：生产者、消费者、分解者、非生命物质以及能量。判断一个生态系统是否脆弱，它的自修复或自净化能力是否脆弱，应当从这四个方面的数量大小、种类多少、运行条件难易，以及这四个方面相互之间的关系来分析。而要分析它们之间的相互关系，还必须了解生态系统的能量流动概念与食物链结构。实际上，每一个完整的生态系统都是一个能量流动的固定和转换系统，生态系统中能量转换的全过程叫做能量流动。能量沿着太阳——生产者——消费者（还原者）的途径流动，并遵循两个基本规律：第一，生态系统中的能量流动逐级递减，传递效率一般为10％，其余被呼吸和尸体等消耗。第二，能量的流动是单向的，不是循环的，最终将递减，从生态系统中消失到宇宙中去。

　　现在让我们把北极地区作为一个统一的区域性生态系统，来看一看它的各个构成部分。按照定义，一个生态系统的生产者是指可以利用太阳能把无机物合成为有机物的绿色植物，以及某些藻类和根瘤菌等。

　　那么在北极地区生产者们的“健康状况”如何呢？前面已经说过，即使在北极地区最南界，绿色植物每年的生长期也只有150天；而到北冰洋腹地的岛屿上，绿色植物每年的生长期就更短，可能只有几天，甚至连一天也没有，那里的生产者们长期“冬眠”，直到某一个特别暖和的“好年头”到来。显然，北极生产者们的生产力是相当弱小的。

　　那么消费者们又如何呢？与中、低纬度相比，北极消费者的最大特点是种类太少。无论是一级消费者，亦或高级消费者的种类，都比温暖地区少一到两个数量级。尽管有些种类（如北极旅鼠）的数量非常大，但是单兵种作战，遇到某些特殊情况，就靠不住了。这好比一场战争，如果一方只有坦克部队，虽然非常强大，可万一遇到缺少燃油的情况，又无其他兵种可依靠，便毫无办法，只得坐以待毙。北极生态系统消费者的命运和生产者的差不多。由于天气寒冷，北极微生物（细菌、真菌等）及微型动物（鞭毛虫、土壤线虫等）本来就在生死线上挣扎，所以它们没有多大的工作能力。

　　至于北极非生命物质及能量方面，除了太阳能显著匮乏外，状况倒是比前三者好得多。但究竟好多少，科学家们目前还说不清楚。从北极生态系统四个构成部分的综合状态来看，说它是一个脆弱的生态系统一点也不过分。

　　为什么说北极生态系统的自修复或自净化能力也是脆弱的呢？首先因为北极生态系统本身是脆弱的，所以它的自修复或自净化能力就不可能很强。这好像一个病弱的人，总不如强壮的人更容易恢复健康一样。另外，自修复或自净化能力的强弱还主要看生态系统的能量流动和食物网链。生态系统中的能量流动，是从一种生物转移到另一种生物的，具体说就是通过食物网链来进行的。而食物网链是否“结实”，关键要看生产者和各级消费者的种类多少。由于北极生物种类相当少，因此食物网链不可能“结实”，脆弱的自修复或自净化能力也就不言而喻的了。综观全局，可以说北极自然生态系统的稳定性较低，可塑性不强，多样性单薄，系统惯性很小，因此它的生态平衡的恢复和重建是相当困难的。

　　研究“温室效应”的科学家一直警告，北极气候变暖的趋势比在中纬度地区更明显。这是因为北极地区对于全球其他地区的气候变化具有一种放大作用。1993年夏季，阿拉斯加最北端的小城巴罗（71oN）曾出现气温高达34℃的炎热天气，连百岁老人也不知所措。爱斯基摩人抱怨在永冻土层中挖掘的贮存冻鲸肉的地窖在不断融化，他们不得不向更深层去挖掘。

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珊瑚：沧海变桑田

　　在祖国大陆的海南岛的南面里有一群美丽的岛屿，象一颗颗玉珠一样散布在南海里，它们的名字千百年来就被中国人叫做东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛，它们是祖国不可分割的一部分。但是你知道这些岛屿是怎样形成的吗？有趣的是，它们竟然是许许多多微小、原始的海洋生物在漫长的地质历史年代里日积月累地造成的。地质学家通过考察和研究证明，这些岛屿是由一些特殊成因的礁石构成的，而制造这些礁石的生物就是珊瑚。

　　珊瑚是一类生活在海洋里的原始无脊椎动物，包括现代的海葵、石珊瑚、红珊瑚以及已经灭绝了的四射珊瑚、横板珊瑚等等。整个珊瑚家族组成了腔肠动物门中的一个纲，称为珊瑚纲，分为横板珊瑚亚纲、四射珊瑚亚纲、六射珊瑚亚纲和八射珊瑚亚纲共4个亚纲。其中，横板珊瑚最为古老，绝大多数都生活在寒武纪晚期到三叠纪，只有其中叫做刺毛类的一个小类群延续到了第三纪才绝灭；四射珊瑚生活的时间比较短，只分布在奥陶纪中期到二叠纪；而六射珊瑚和八射珊瑚则从三叠纪出现开始一直生存到了现代。不过，也有一些科学家报道说，八射珊瑚的出现历史可以远远地追溯到泥盆纪甚至前寒武纪末期。

　　根据生态特征，珊瑚可以分为造礁珊瑚和非造礁珊瑚两类。它们对生活条件如海底深度、温度、海水含盐度、光照度、海水流通状况以及海底基底物质等都有不同的要求。根据对现代珊瑚的研究，科学家了解到造礁珊瑚一般都生活在50米以内的水深范围内，最多不超过100米深，水温需要摄氏20度左右，光照要强烈，海水流通度和含盐度都要正常。因此，造礁珊瑚只能分布在赤道附近，也就是南纬28度到北纬28度之间的热带、xxx带浅海区域内。

　　造礁珊瑚死亡以后，其骨骼能够形成坚硬的生物岩体。随后生活的新的造礁珊瑚在这样的岩体上继续生活、死亡，又留下新的生物岩体堆叠在旧的生物岩体之上。久而久之，生物岩体最终堆积成了珊瑚礁。现代的珊瑚礁按照地理位置可以分为岸礁、堡礁和环礁。岸礁是紧靠海岸生长的珊瑚礁；堡礁离海岸则有一定的距离；而环礁通常呈圆形或马蹄形，中央有一个浅浅的泻湖。这三种主要的珊瑚礁类型实际上代表了下沉的火山岛周围珊瑚生长的连续阶段。

　　古生物学家发现，古生代和中生代的珊瑚礁也相当发育，而通过对这些古代珊瑚礁分布规律的研究发现，地球的赤道在漫长的地质年代里在不断地发生着变化，其位置随着时代的推移在有规律地向南转移。

　　非造礁珊瑚适应的范围较广，一般多生活在温度为摄氏4.5度到10度的海水中，个别种类甚至在摄氏零下1.1度的海水中也能生活。它们在浅海、深海里都有分布，有些甚至可以生活在6000米深的海底。

　　一些科学家认为，珊瑚外壁表面的生长线的生长规律与季节性的温度变化和营养物质供应情况的周期性变化有关，因而把这种生长线与时间概念联系了起来。现代珊瑚的生长线是每昼夜生长一圈，每28圈生长线构成一个生长带，也就是相当于一个阴历月（28天）的周期。通过对各个地质时期的四射珊瑚化石生长线的观察和计算，古生物学家推算出了与天文方法的计算基本相符的时间数字。泥盆纪的四射珊瑚每年有400圈左右的生长线，石炭纪则为385圈至390圈，这表明地质时期从古到今一年中的天数在逐渐减少，而一天的时数却在逐渐增加。这样的结果证明了地球自转的速度在有规律地变慢！小小的珊瑚，竟然还能作为记录地质历史过程中的时间的钟呢！