生态系统
经过亿万年的自然演化, 自然生态系统具备了完整的“生产者-消费者-分解者”结构, 可以自我完成“生产-消费-分解-再生产”为特征的物质循环, 能量和信息流动畅通, 生态系统对其自身状态能够进行有效的调控, 生物圈处于良性发展状态。地球上有限的资源通过循环、再生, 为生物的生存和发展提供了近乎无限的资源, 孕育并保障了地球生命的生生不息和持续、有序发展。物质循环、再生利用是自然资源与环境从有限到无限的生命法则。
1.动物在生态系统中的作用
物质和能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中传递, 动物是生态系统中的消费者, 也是生态系统中促进物质循环的主动因素, 这决定了动物在生态系统中必然占有重要的地位。
1.1　动物可显著提高生态系统中物质循环效率和效益
对于一个自然生态系统而言, 并不一定必须具备消费者, 只要有生产者(主要指植物)和分解者(主要指微生物), 就可以形成“生产-分解-再生产”完整的物质循环, 并持续地进行下去。但是, 与具有完整“生产者-消费者-分解者”结构的生态系统相比, 没有消费者的生态系统其物质循环的效率、效益就要大打折扣。
在没有消费者的生态系统中, 植物的枯枝落叶往往需要几个月、甚至数年才能完全分解, 然后才能被生产者用于再生产。在这种条件下, 物质循环的效率很低, 单位时间内可供生产者利用的营养物质的流量显著减少, 从而制约了生系统的进一步繁荣与发展。所以, 没有消费者的生态系统一般很难繁荣, 而且由于物种多样性低(缺少消费者), 系统的稳定性差, 生态效益也相对有限。
2. 多样性的动物可以提高生态系统的稳定性
在生态系统中, 生产者所固定的能量和物质沿食物链、食物网流动。食物网体现了各种生物通过物质流动和能量传递而建立起来的错综复杂的、普遍的相互联系, 这种联系就像一个无形的网, 把所有的生物联系在一起, 使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系。当其中任何一种因素发生变动时, 都会有多种生物因素对其产生制约作用, 进而促使系统尽快恢复稳定。
所以食物关系是生态系统中一种重要的调节机制, 而动物则是食物关系中的主要因素, 所以, 多样性的动物是生态系统稳定的基础。
生态系统中动物的多样性越丰富, 食物网越复杂, 生态系统抵抗外力干扰的能力也就越强。在一个具有复杂食物网的生态系统中, 一般不会由于一种动物的消失而引起整个生态系统的失调, 但是任何一种动物的灭绝都会在不同程度上使生态系统的稳定性有所下降。而当一个生态系统中的食物网变得十分简单时,任何外力或者随机事件都可能引发生态系统的剧烈波动。所以, 有学者将大面积的人工纯林(由于食物单一, 人工纯林中动物的种类有限, 食物链简单, 系统的稳定性差、灾害发生频率高、管理成本高消费者在生态系统的功能、生态效益低等)称为“绿沙漠”。许多学者提出, 生态建设的根本在于恢复本地的天然植被和本土动、植物的多样性。改造人工林和人工草皮最好的办法就是增加适合本地生长的乔、灌、草品种, 为多种动物提供必要的生存条件, 最终通过落演替形成适应本地环境条件、生物多样性丰富、具有强大生态功能的天然植被。
3. 动物与生态系统的组成及进化
在生物进化过程中, 除了“非生物”的自然选择因素外, 生态系统中相互关联的各种生物也是互
为选择的条件。一个物种的进化必然会改变其他物种进化的环境条件和自然选择的压力, 从而引起其他物种随之发生相应的变化。一般情况下, 两个或更多物种的进化互相影响, 形成一个相互作用的协同进化系统。事实上, 生物因素和非生物因素都可以构成自然选择的因素, 整个生态系统都表现出了协同进化的关系。在这种协同进化关系中, 动物因其特有的主动性而发挥着重要的作用。
    食草动物与植物之间存在着协同进化的关系。草食动物的啃食可以对植物造成严重损害, 这无疑对植物是一个强大的选择压力。在这种压力下, 几乎所有的植物要靠增强营养生殖和再生能力来适应食草动物的啃食。例如, 很多植物在茎和叶上长有毛或刺来抵御动物的啃食, 某些植物甚至还发展了化学防卫。如生大豆中含有抗胰蛋白酶, 是一种抗营养因子, 它可以使胰蛋白酶失活, 降低动物对蛋白质的消化能力, 导致营养不良。在长期进化过程中, 食草动物与植被之间形成了非常复杂的相互作用。有许多植物需要依靠食草动物的啃食才能维持生存, 而大型食草动物(如各种有蹄类动物)对整个植物落结构的影响显著。通过大型食草动物的啃食活动, 可以淘汰一些对啃食敏感的植物, 抑制抗啃食能力较强植物的生长, 从而减弱种间竞争, 使其他植物也能得以生存, 这在一定程度上改变了物种的多样性。所以, 大型食草动物的存在可影响植物落的结构和物种组成, 就像捕食动物的存在可影响猎物落的物种多样
性一样。
动物之间同样存在着协同进化的关系, 如狼和兔子之间的捕食关系。狼具有锐利的犬牙和快速运动的能力, 能够有效地捕猎兔子;而兔子通过发展快速运动能力和敏锐的听觉, 来逃避狼的追捕。狼和兔子在进化过程中, 互为选择的条件, 协同进化。在协同进化系统中, 捕食者甚至成为被捕食者可持续生存的必要条件。如果单独把狼或兔子隔离起来, 比如人工饲养, 只是保护了它的一个种, 并没有保存物种之间的协同进化关系和物种进化的潜力, 容易导致物种的衰退。从这个角度上讲, 保护生态环境和生物多样性最理想的方法, 并不是建立大量的人工种, 而是在大自然中保存(建立一定规模的自然保护区)。其最大的优势在于:它有效地保护了物种之间以及生物与环境之间的协同进化关系, 保障了生物进化和环境发展的潜力。
大象“破坏环境”为两栖动物营造栖身之所
大象在觅食时会用前腿拱地，或者把草甚至树木连根拔起，由于自身活动对周遭环境的改造，大象有“生态系统工程师”的称号。最近的一项研究发现，大象这些“破坏环境”的行为恰恰为两栖动物和爬行动物营建了栖身之所。
日前刊登在《非洲生态学杂志》上的一项研究认为，一个地区的植被遭大象破坏的程度越严重，这一地区的物种多样性也就越丰富。研究负责人布鲁斯·舒尔特说，大象和其他一些动物被称为“生态系统工程师”，因为它们的日常活动改造了栖息地环境，影响了同一区域内其他物种的生存状况。
除了觅食时的“破坏行为”，由于大象无法将吃下的植物种子全部消化，它们的粪便不仅是很好的肥料，同时也将植物种子搬运至各处，从而改变了一个地区未来的植被构成。
舒尔特和其他研究人员于2007年8月至2008年2月在东非国家坦桑尼亚进行了这项研究。他们在大象栖息的草原、森林结合地带发现，受到大象破坏程度分别为高、中、低的区域，生存的两栖动物和爬行动物的总数分别为18种、12种和11种。作为对照，他们将一片250公顷的区域围起，防止大象、长颈鹿、斑马和大羚羊等大型食草动物进入。而在这片保护区内，研究人员仅发现8种两栖动物和爬行动物。
研究人员认为，大象侵袭后留下的树干裂缝等成为许多昆虫理想的栖身之地，而这些昆虫又是两栖动物和爬行动物的主要食物来源。因此受大象破坏严重的地区，新出现了许多不同种类的蛙和蜥蜴。
舒尔特说，开展这项研究的目的在于发现那些可以充当指示器的动物，通过这些动物的活动，人们便能判断一个地区的环境状况是否“健康”。他说：“在非洲大草原这样的地方，鸟儿在一片地方不到食物可以一走了之，而两栖动物和爬行动物对栖息地的要求却很高，因此只能在有限的区域内活动。”
以蚯蚓为例，看动物对生态系统的重要性
蚯蚓能够对许多决定土壤肥力的过程产生重要影响, 被称为“生态系统工程师”。它通过取食、消化、排泄和掘穴等活动在其体内外形成众多的反应圈, 从而对生态系统的生物、化学和物理过程产生影响。蚯蚓在生态系统中既是消费者、分解者, 又是调节者, 它在生态系统中的功能具体表现在: (1) 对土壤中有机质分解和养分循环等关键过程的影响; (2) 对土壤理化性质的
影响; (3) 与植物、微生物及其他动物的相互作用。蚯蚓活动及其在生态系统中的功能受蚯蚓生态类、种大小、植被、母岩、气候、时间尺度以及土地利用历史的综合控制。
1 对土壤关键过程的影响
1.1 对有机质分解过程的贡献
蚯蚓能破碎、分解和混合有机质。如在北美, 蚯蚓Allolobophora caliginosa和Octolasion cyaneum每年能消耗浅层土壤(15 cm)中4–10％的土壤和10％的有机质。蚯蚓主要在4个尺度(scale)上影响土壤有机质动态和养分循环: (1) 蚯蚓肠道; (2) 新鲜排泄物; (3) 土壤中蚯蚓的陈旧排泄物; (4)土壤的长期发育。热带休耕地上蚯蚓种的恢复能加快凋落物的分解; 北美森林中, 蚯蚓活动也明显加快了森林地表物的周转, 降低了森林地表物厚度和O层土壤中碳含量 。蚯蚓的取食活动加强了植物残体分解中的生物过程, 富含易水解氮的蚓粪又加快了周围凋落物的矿化过程。不同种类的蚯蚓取食偏好不同, 故凋落物分解过程受其本身的物理化学组成和蚯蚓种类的共同影响。