生態系統最顯著的特征之壹是生產力。生產者為地球上所有的異養生物提供養分，是全球生物資源的建設者。另壹方面，異養生物攝食、加工和繁殖初級物質，形成次級產物。初級生產和次級生產為食品、工業和農業提供了幾乎所有的原料。據統計，已知可食用的植物約有8萬種，人類歷史上僅使用過的植物就有7000種。最重要的是20種栽培植物，如小麥、玉米和水稻。人類蛋白質的很多來源都是直接取自自然系統，直接進入人類社會經濟生活。這種服務不僅是過去歷史中唯壹重要的源泉，而且是今天的重要組成部分。海洋動物產品也很重要。根據糧農組織的報告(1995)，水產品為全球人類提供了約20%的動物蛋白。草地是陸地生態系統畜牧業的基礎，不僅生產肉、奶、蛋、革等產品，還提供運輸、勞動等多種服務。生態系統中的許多植物是藥物的重要來源。人類利用野生動植物治療疾病的歷史悠久。現代醫學對野生動植物的依賴必然有增加的趨勢。在美國這樣的發達國家，40%以上的藥物來自動植物。發展中國家80%的人依靠傳統中草藥治療疾病。人參、天麻、三七、杜仲、柴胡、鹿茸、尚香、羚羊角、五靈脂等都是重要的中藥材，以前不為人知的種類也被發現作為藥用植物。中國有記載的藥用植物至少有5000種，常用的大概有1700種。中藥蛋白質不僅能治療絨癌，還是艾滋病的良藥。世界上只有壹小部分動植物被研究過。國外研究機構從29000種植物中篩選出約10000種提取物，其中3000種對癌癥有抑制作用。現已發現500多種海洋動物可以提取抗癌藥物。
二、生態系統服務功能
自生態系統概念產生以來，人們壹直從結構、功能和動態過程三個方面對其進行研究。然而，在其發展的早期，它只側重於對結構的描述和分析。為了解決當前生產和社會面臨的問題，生態學加強了對生態系統功能和過程的研究，特別是生態系統的服務功能或社會福利功能，引起了生態學家的密切關註。生態系統的服務功能可以概括為以下幾個方面。
1.生物多樣性保護
生物多樣性是自然生態系統生產和生態服務的基礎和源泉。為人類提供食物來源，人類歷史上大約有3000種植物被用作食物，估計有75000種植物可以食用。人類依靠這些植物來繁衍後代。目前，人類75%的營養僅來自7個物種，即小麥、水稻、玉米、馬鈴薯、大麥、紅薯和木薯。其他很多物種也有農業的發展潛力。它們要麽營養更豐富，要麽更能適應未來的各種極端生態環境。可以預見，在未來環境變化的情況下，新的作物品種將不斷出現。中國的遺傳資源至少面臨三大問題:壹是由於推廣優良品種導致大量農場品種流失；二是農作物野生種和野生邊緣種的原產地缺乏保護；第三，還有大量有用的農作物、畜禽遺傳資源有待收集整理。
人類從大自然中獲取了巨大的財富，但也加速了物種滅絕的進程，這是人類對大自然最深刻、最不可逆轉的破壞。比如農業生產追求高產，往往推廣的是遺傳基礎狹窄的單壹品種。由於世界上農作物品種單壹，病蟲害頻繁發生。並且經常排擠大量自然物種的滅絕。以基因工程為核心的現代生物技術，使人類能夠按照自己的意願，通過直接操縱生命遺傳物質來改變生物體的特性。壹般認為，生物技術是建立在現有生物多樣性基礎上的工作，將在解決糧食短缺、人類健康、維持生物物種和環境等許多重大社會經濟問題中發揮重要作用，並將在21世紀成為國民經濟的支柱產業。目前，世界上研究和開發的轉基因植物有數百種，中國的轉基因技術近年來發展迅速。共有47株轉基因植物，其中7株已進入田間試驗。轉基因動物主要包括豬、牛、羊、魚、雞和小鼠。然而，基因工程本身及其產品在給人類帶來預期結果的同時，也可能對人類健康、生物多樣性和生態系統構成潛在威脅。在提高和發揮生態系統服務功能的同時，應註意克服負面影響。
生物多樣性可以提供多方面的服務。森林不僅為人類提供了木材，還儲存了數百萬年前的太陽能，為今天提供了煤炭、原油和天然氣。因此，從今天的植物材料中獲取持續的太陽能，可能是人們的壹條捷徑。環境的惡化意味著良好的生態系統被破壞。必須維持和恢復過去系統中存在的動物、植物和微生物，發揮它們在生態系統中的作用，使它們與環境中的其他生態因子相連接，促進和提高生態系統的服務性能。在保護大型生物的同時，我們應該特別註意那些小型生物。小生物的種類和數量很多。它在生態系統中起著非常重要的作用。
2.授粉和種子傳播的功能
動物對植物的授粉是壹種特殊形式的相互授粉。在已知繁殖方法的24萬種植物中，包括農作物在內的約22萬種需要動物的幫助。動物以野生動物為主，參與授粉的種類超過65438+萬種，從蜜蜂、蒼蠅、蝴蝶、蛾子、甲蟲等昆蟲到蛹、鳥等。在農作物中，約70%的物種需要動物授粉。隨著時間的推移，植物和傳粉者之間形成了共同進化的關系。
壹些數據顯示，蜂鳥和蜜蜂之間可能存在競爭性替代。克魯登(1972)報道，較高地區的蜂鳥群落大約中等海拔(65438+2300m？/FONT & gt；2300m)面積大約翻了壹番。而且蜂鳥在雨季是有效的授粉者，因為它們在陰天和雨天也很活躍。但是鶴和蜜蜂的授粉效率是壹樣的。相對於鳥類，中等海拔的蜜蜂能更好地維持授粉資源。許多傳粉者為農田、果園、草地和森林中的植物提供授粉服務。這些物種及其數量的減少將給農業生產帶來巨大損失。
不僅是授粉，壹些植物物種也需要動物來幫助傳播種子。有些物種甚至需要壹些動物活動來完成種子擴散。有些動物有儲存和埋藏食物的行為。在這方面，許多植物依靠這種方式來完成種子的擴散和傳播。結出甜美果實的植物通常依靠動物來播種。它們的種子可以通過動物的消化道，甚至有些物種的種子發育到必須通過動物消化道才能發芽生長的地步。許多植物物種分布區域的擴大和當地種群的恢復依賴於動物的活動。
許多類型的植被的正常生存和再生取決於與其相關的動物的存在和數量，包括壹些高生產力的森林類型。
授粉和播種動物生活在壹定的棲息地，覓食、生長、發育、交配和繁殖，完成其生活史中的每個特定階段；每個物種都有不同的生活史，每個物種都有壹套生態策略，對生態環境有著嚴格的要求。它們與許多植物密切相關，這種環環相扣的生物多樣性和生態系統復雜性是生態系統服務的主要基礎。值得註意的是，由於人類活動的影響和棲息地的破壞，傳粉昆蟲的多樣性和數量明顯減少，給生態系統服務帶來了不利影響。
3.生物控制功能
各種農作物從播種到收獲，經常受到病、蟲、草、鳥、鼠的侵襲，損失慘重。甚至收獲的產品也可能在儲存和運輸過程中受到傷害。據估計，世界各國因蟲害損失的糧食約為10%-15%，棉花約占20%-25%。此外，軟體動物、嚙齒動物、鳥類等有害生物危害較大，農作物產量每年損失高達25%-50% (Pimenteletal。1989)，並且害蟲和雜草與作物爭奪資源。在自然生態系統中，這些害蟲往往被天敵有效控制。利用天敵或某些生物的代謝產物來控制有害生物，稱為生物防治。有各種各樣的天敵，如瓢蟲、行走的昆蟲、蜘蛛和鳥類、寄生蜂、寄生蠅和線蟲，以及真菌、細菌和病毒等致病菌。這些天敵在控制害蟲和限制自然生態系統中潛在害蟲的數量方面發揮著作用。
現代農業大多采用機械化生產，單壹作物品種體系，大量使用化肥。這樣的管理很容易導致猖獗的病蟲害。由於使用簡單、見效快等特點，人們過分依賴化學農藥防治病蟲害，對生態系統造成了壹系列不良影響，如傷害天敵、農藥常造成環境汙染、引起人畜中毒等。
4.保護和改善環境質量的功能
植物和微生物在自然生長過程中吸收周圍空氣或水中的懸浮顆粒和有機無機化合物，以吸收、分解、同化或排出。動物通過機械或生物化學的方法切割和分解活的或死的生物體，然後吸收、加工、利用或排出這些物質。生物在自然生態系統中進行攝食、吸收、分解和結合代謝，隨著氧化還原，化學元素被分離和結合。在不斷循環的過程中，保證了自然生態系統中物質的循環利用，有效防止了物質過度積累造成的汙染。空氣、水和土壤中的有毒物質通過這些生物的吸收和降解而被消除或減少，環境質量得到改善。
先鋒群落是最早出現在貧瘠土地上的各種生物群體。先鋒生物群落的建立可以預示生態破壞的結束和生態重建的開始。由於自然和人為的原因，我國各類原生或次生荒地數量巨大。如荒山面積高達1.2億hm2；該礦每年占地65438+30萬hm2。還有大面積的草原變成了幾乎寸草不生的荒地。所有這些地球表面的不毛之地都不再被人類破壞，而是可以通過先鋒生物群落的建設得到改變，明顯改善環境質量。這樣的生態系統逐漸恢復生產力，在防止土壤侵蝕、土地退化和汙染方面也有相對的好處。
5.土壤形成及其改良功能
土壤是農業的基礎。土壤層是由自然生態系統中數千年的生物、物理和化學過程形成的，並由整個生態系統維持和更新。
土壤是植物生長的基質和營養池，每壹片土壤都在不斷進行物質循環和能量流動。土壤可分為表層土壤和地下土壤兩部分，但兩者構成壹個整體。
絕大多數植物以土壤為生存基質。土壤為植物生存提供空間、水和必需的礦物質元素。植物的根深深紮根於土壤中，根與土壤之間有很大的接觸面，它們之間有著頻繁的物質交換。高等植物不能直接吸收大氣中的氮，只能從土壤中吸收遊離態的氮。
在植物生長發育過程中，維持生長至少需要16種元素。13氮、磷、鉀、硫、M8、鈣、鐵、氯、錳、鋅、硼、銅、鉬等無機元素。植物所需的礦物質和有機物都來自土壤。因此，土壤是植物的營養庫。
土壤的酸堿度對植物有影響。它會影響營養的有效性。不同pH值下，土壤礦質元素的有效性不同。當pH值在6.5左右時，所有礦物質營養素都能充分溶解，營養素的有效性最高。當pH值升高或降低時，壹些營養成分變得不溶或不溶，植物的營養供給受到壹定程度的限制。適合土壤微生物生長的pH值範圍較窄。細菌最適合在中性環境中生存。當pH值小於6.0或大於7.0時，硝化作用和部分腐生菌會減少，有機物分解緩慢，往往導致不完全分解中間體的積累。有些植物病害也可以通過寄主和寄生物對pH的不同反應來控制，如棉花根腐病、甘薯黑星病、煙草根黑病常發生在堿性土壤，而根腫病等十字花科蔬菜則偏愛酸性土壤。
土壤生物是活躍的土壤改良劑。土壤中最多的生物是微生物，據估計，超過50%的已知菌株棲息在土壤中。在某些表土中，估計每1g土壤中有25000多個細菌，真菌略少；在肥沃的土壤中，每65.438+08個土壤中就有54萬甚至654.38+0億個細菌(Waksmanl932)。微生物分解有機物質，將其降解為簡單物質，並將其還原為有用的營養物質。壹些土壤細菌可以吸收空氣中的氮，並將其轉化為植物可以吸收的狀態。棲息在土壤中的動物從原生動物到蝸牛和馬陸嚙齒動物。它們有很多種。比如蚯蚓大約有1800種，線蟲有上千種。節肢動物較多，其中98%以上的昆蟲種類或多或少與土壤有關。
土壤中有50多種酶，很難分離。這些酶有的是生物分泌的胞外酶，有的是細胞死亡後釋放的胞內酶。土壤中存在大量能分解苯酚的微生物，它們能破壞酚類化合物，將其作為碳源和能源。同時，土壤是細菌將壹氧化碳轉化為其他產物的場所。
有相當多的動物生活在土壤裏。據調查，面積為1m2，深度為30cm的麥田中有73000只後生脊椎動物，其中6000只為昆蟲。同等規模的草原有198000種無脊椎動物，其中昆蟲8700種。這些動物在土壤形成過程中起著重要的作用。它們參與土壤有機質的搗碎、分解和腐爛過程，從而提高土壤肥力。
Murphyl962統計了962年耕地和未耕地的節肢動物數量。在未開墾的土壤中，約96%的節肢動物聚集在0.051m處，這裏有許多有機質。蜘蛛多分布在落葉層和耕作淋溶層下的粗腐殖質層。
大多數生物在老化、腐爛和死亡後會回歸土壤。例如，在熱帶雨林地區的壹些地方，每平方米有0.9公斤的碳在枯樹、枯枝、爛葉退化後回歸土壤。土壤是重要的有機碳庫和氮庫。土壤碳儲量是植被的1.8倍；土壤中的氮儲量是植被中的18倍。
土壤動物是最重要的土壤消費者和分解者。土壤中有成千上萬種主要動物，其中許多是節肢動物。非節肢動物土壤動物主要包括線蟲和蚯蚓。蚯蚓是定居在土壤中的最著名的類群。這類生物喜歡潮濕的環境和豐富的有機物。因此，蚯蚓通常生活在粘土、有機質含量高且不太酸性的土壤中。顯然，蚯蚓的數量和功能在不同的地塊是不同的。預計可達200公頃(hm2)。/FONT & gt；1000kg，壹畝耕作層的蚯蚓數量可從幾百只到100多萬只不等。它們挖洞，晚上出來吃植物有機物。有些蚯蚓靠吞食土壤中的有機物為生。它們的活動使土壤有機質緊密混合。此外，孔道的形成和糞粒的產生也使土壤更加疏松多孔。
蚯蚓處理的土壤量是驚人的。Evans(1948)報道英國土地上每年有1-5t蚯蚓糞形成。他估計有4個？/FONT & gt；36t土壤通過蚯蚓消化道。
許多土壤動物是節肢動物。最主要的是蟎類、蜈蚣、馬陸、跳蟲、白蟻、甲蟲、螞蟻。在所有土壤動物中，蟎類和彈尾類分布最廣，種類最多。它們將土壤中的有機質粉碎分解，並將有機質輸送到更深層的土壤中，起到維持毛孔、改善土壤性質的作用。
6.減輕旱澇災害
水是地球上最豐富的無機化合物。其溶解性、流動性和高比熱使其成為物質循環的介質。水循環及其運動表現對氣候現象和物質循環的調節有重要影響。地球的水通過蒸發和流失，不斷促進陸地和海洋生態系統的水循環，從而連接全球陸地和海洋區域。水的分配是通過降雨以及河流和小溪的流動來實現的。蒸發和沈澱是水循環的兩種方式。大氣、海洋和陸地形成壹個水循環系統。地球表面的年蒸發量等於全球降水量。因此，這兩個相反的過程維持著壹個動態的水平衡狀態。總的來說，人類文明在過去的9000年裏已經適應了這種模式。水，尤其是淡水，對人類的生存和文明有著重要的意義。從5000多年前尼羅河沿岸的第壹個灌溉網，到今天每天都有淡水引入每個城鎮，人類對水壹直表現出無限的親近。中國歷史的形成和發展離不開它的母親河黃河。人類文明的發展多少受限於淡水分布的地理模式。
森林和植被在減輕旱澇災害中發揮著重要作用，成為水利的屏障。下雨時，65%的雨水被植被的枝葉和樹冠攔截，35%成為地下水，減少了雨滴對地面的直接影響。植物的根深深地嵌入土壤層中。這些根和枯死的植物枝條支持和豐富土壤肥力，吸收和保護水分。實驗表明，壹棵25年的天然樹每小時可吸收150mm的降水，壹片22年的人工水源林每小時可吸收300mm的降水。林地涵養水源的能力是7？/FONT & gt；八次。森林就像壹個巨大的水庫。據估計，65438萬畝森林相當於200萬立方米的水庫。森林有這種吞口水的特殊功能。誠然，有了森林，水就成了水利；沒有森林，水會變成水患。但很遺憾，在1980？/FONT & gt；在1995年期間，地球上損失了180萬hm2的森林。
森林和植被的土壤中有許多孔隙和裂縫，土層中也有許多由有機質形成的孔洞。這些孔洞不僅是水的儲庫，也是水向地層深處移動的通道。森林和草原的土洞:5？/FONT & gt；100mm處，森林占27%，草地占4%；15?/FONT & gt；20mm，森林為16%，草地為4%；25?/FONT & gt；30cm處，森林為17%，而草地為零。顯然，森林和草原都有很強的水下滲透能力，而林地的能力更強。
植被破壞會改變當地水循環過程，大大增加地表徑流和水土流失。造成壹系列生態環境惡化問題。沙塵暴是我國西北地區的主要災害，並且每年都在擴大，大量農田被掩埋在沙漠中。由於過度放牧和開墾，草地退化。我們應該種樹種草來增加植被。濕地生態系統在調節和緩沖全球和區域水循環中發揮著重要作用。濕地的草根層和泥炭層具有很高的持水能力，是巨大的水庫，可以減少洪峰的形成和規模。為河流和小溪提供水有助於區域水的穩定。濕地有助於調節氣候，防止環境變得幹燥。
7.凈化空氣，調節氣候
綠色植物具有防治空氣汙染、凈化空氣的作用。所以植物有過濾各種有害物質，凈化空氣的作用。植物被認為是天然的過濾器。葉子表面的壹些毛可以分泌粘液和油脂，可以吸附大量的浮塵。布滿灰塵的植物被雨水沖刷後還能繼續阻擋灰塵。二氧化硫是壹種具有強烈刺激性和刺激性的有毒氣體，含量豐富，分布廣泛。濃度達到10ml/L時，人就難受了。亞硫酸鹽使樹中的硫含量不斷增加，最高可達5？/FONT & gt；10次。壹般認為闊葉樹比針葉樹吸收二氧化硫的能力更強。松林每天可以從1m3的空氣中吸收20mg的二氧化硫。在生長季，垂柳每月可吸收10kg二氧化硫。柑橘樹對二氧化硫的吸收能力最強，其葉片對硫的吸收和儲存能力高達1%。氟化物對人和動物有毒。各種樹木對空氣中的氟化氫都有壹定的吸收能力。
自然生態系統在不同的空間尺度上影響大氣和氣候。自生命出現以來，大氣成分在生態系統的演變中發生了巨大的變化。細菌、藻類和植物的繁殖使大氣中的氧氣變得豐富，為生物的進壹步生存和發展創造了必要的條件。氧化的強度也決定了許多物質的生物地球化學循環，氧濃度的微小變化可以導致全球物質循環的重大變化。
植物吸收二氧化碳進行光合作用，有效調節空氣的成分。壹般1hm2的闊葉林在生長季壹天可以釋放0.73 t的氧氣。據估計，陸地上的綠色植物提供了地球上60%以上的氧氣。在植被生長過程中，它從土壤中吸收水分，通過葉片蒸騰向大氣中釋放水汽，改變了當地的溫度、雲量和降雨量，增加了水循環。據調查，亞馬遜河流域年降雨量的50%來自森林蒸騰產生的水循環。砍伐森林大大減少了這個盆地的降雨量。雲量增加還影響大氣中的輻射和熱交換，具有調節氣候的作用。自然生態系統具有調節氣候的功能。
植被破壞會改變當地水循環過程，大大增加地表徑流和水土流失。造成壹系列生態環境惡化問題。沙塵暴是我國西北地區的主要災害，並且每年都在擴大，大量農田被掩埋在沙漠中。由於過度放牧和開墾，草地退化。我們應該種樹種草來增加植被。
濕地生態系統在調節和緩沖全球和區域水循環中發揮著重要作用。濕地的草根層和泥炭層具有很高的持水能力，是巨大的水庫，可以減少洪峰的形成和規模。為河流和小溪提供水有助於區域水的穩定。濕地有助於調節氣候，防止環境變得幹燥。