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生物圈、生物群落和生态系统
生态系统的定义是指任何包含生物和非生物物质的自然区域，它们相互作用并产生生物和非生物部分之间的物质交换。定义的一个问题是边界的定义，因为定义可以应用于任何尺度。例如，一个池塘及其水、微生物、无脊椎动物、鱼类和两栖动物之间的相互作用可以被定义为一个生态系统。但是，如果偶尔光顾池塘并以鱼类为食的水鸟被包括在这个生态系统中，那么生态系统的边界将扩展到包括水鸟的生存区域。生态系统可以通过观察能量物质流经生态系统的方式来最好地研究。生物圈的定义是指地球上生命永久存在的区域，包括所有生物。这包括海洋、大陆表面和大气层。动植物物种被归类为适应特定环境的群落。主要的生物群落是：水生生物群落、沙漠生物群落、森林生物群落、草原生物群落和苔原生物群落。
水生生物群落
水覆盖了地球表面的四分之三。大量的动植物适应了水生环境，据认为生命起源于数十亿年前的水中。水生生物群落可以分为咸水和淡水。
淡水对地球上的生命至关重要。淡水的盐浓度很低。淡水环境包括池塘、湖泊、溪流、河流和湿地。池塘和湖泊是静水环境，与河流和溪流不同，河流和溪流的水向特定方向流动。这些静水体的大小可以从池塘的几米到湖泊的数千公里不等。池塘和湖泊可能只在雨季含有水。在这种情况下，它们被称为季节性。如果它们始终含有水，那么它们被称为永久性。池塘和湖泊可能只包含少数不同的动植物物种，因为池塘和湖泊通常被很长的距离隔开，一个池塘或湖泊的动植物无法与另一个池塘或湖泊的动植物混合。
在南非，只有一个天然湖泊。这就是夸祖鲁-纳塔尔的西巴亚湖。
池塘和湖泊可以根据水体的垂直层分类。
沿岸区的顶层是该区域中最温暖、生产力最高的区域，因为它接收最多的阳光，也是氧气含量高的区域。该区域以藻类、大型植物、蜗牛、蛤蜊、昆虫、甲壳类动物、鱼类和两栖动物为主。该区域的动物为海龟、蛇和水鸟提供食物。
中间层是湖泊区。该区域通常光线充足。该区域通常以浮游生物为主。
最后一层是最深的层，通常光线很少，氧气更少，温度也更低。该区域主要以捕食者或以沉到底部的废物为食的动物为主。
这三层明显的层不会出现在浅湖和池塘中，因为风会导致这些层混合在一起。
溪流和河流起源于源头。源头可以是泉水、融雪区域或湖泊。该区域的水通常更干净、更清澈、更冷。溪流和河流的中部区域有更多不同的物种，这些区域更宽，以大型植物（水生植物）和藻类（微观水生植物）为主。河流的河口通常水浑浊，不同的物种数量较少，生产力较低。这些区域以鲤鱼和鲶鱼为主，它们可以耐受较低的氧气水平。
湿地是支持水生植物的积水区域。这些包括沼泽、沼泽和泥炭地。被称为水生植物的植物在湿地生长，并且适应潮湿和潮湿的环境。这些植物包括睡莲、香蒲、雪松和树胶。这些地区拥有大量不同的物种，包括两栖动物、爬行动物和鸟类。
咸水或海洋区域覆盖了地球表面的四分之三。海洋提供了极大的服务，因为海洋植物和藻类产生地球上大部分氧气，同时吸收大量有害的二氧化碳。海水的蒸发也为陆地提供降雨，这一过程称为水文循环。
水文循环的简单表示。
海洋，就像湖泊一样，被划分为不同的区域。海洋最深处被称为深渊带。关于生活在这个区域的动物，我们所知甚少。这里的动物适应了非常冷的水和水的高压。由于该区域缺乏阳光，营养物质从上方的浅水区域进入该区域。然而，有一个例外。这就是部分海底存在热液喷口。这将在本章后面更详细地讨论。
海洋中高于深渊带的区域被称为底栖带。这里光线穿透较少，随着水深度的增加，水也变得更冷。该区域比深渊带更具生产力，因为它富含营养物质。在这里，您会发现海藻、真菌、海绵、海葵、蠕虫、海星、鱼类以及许多其他动物。
远洋带是指通常被称为开阔海洋的海洋区域。光线可以穿透该区域，表面的微型浮游植物和海藻是该区域的主要生产者。许多鱼类，以及鲸鱼和海豚都栖息在这个区域。
潮间带是海洋与陆地交汇的区域。根据潮汐，该区域要么被水覆盖，要么露出水面。潮间带的岩石部分是分层的，较少的物种和更耐寒的物种栖息在潮间带的最高区域，只有最满的潮汐才能到达那里。在涨潮时被淹没的区域，有更多类型的动物和植物，如藻类、蜗牛、螃蟹、海星和鱼类。只有在最低潮时才暴露的岩石海岸部分也发现了许多植物和动物。沙滩上的区域之间没有那么大的区别。这里的沙子一直在移动，动植物难以扎根。这里有蛤蜊、甲壳类动物、蠕虫和滨鸟等动物。
珊瑚礁
珊瑚礁存在于温暖的浅水区。它们存在于岛屿周围和大陆周围的屏障。形成珊瑚礁的生物被称为珊瑚。珊瑚是微小的群落，由藻类和微小的动物细胞组成。珊瑚通过光合作用从太阳获得营养，以及从周围的水中过滤浮游生物。珊瑚礁为大量不同的动物提供了避难所，因此对于保护来说非常重要。
河口
河口是淡水溪流或河流与海洋交汇的区域。河口以生产力高而闻名，为许多海洋生物的幼体提供了一个相对安全的育苗场。藻类、海藻、沼泽草和红树林等植物在河口生长。河口生活着许多不同类型的动物，包括蠕虫、牡蛎、螃蟹、鱼类和水禽。
沙漠生物群落
沙漠存在于地球上年降雨量小于 50 厘米的地区。生活在沙漠中的动植物高度适应沙漠环境。沙漠大约占地球表面的五分之一。
炎热干燥的沙漠
这些沙漠通常在晚上非常冷，白天很热。白天温度全年保持高温，在夏季尤其热。此外，冬季降雨量非常少。降雨一年中以短时间的爆发形式出现。事实上，一些沙漠地区没有降雨。这些沙漠的土壤粗糙、浅薄、岩石或砾石，地下水很少。生长在沙漠中的植物特别适应这些条件。这些包括贴地生长的灌木和矮树。这些植物的叶子往往又短又厚，并覆盖着一层厚厚的角质层。仙人掌的刺实际上是变态的叶子。许多沙漠植物只在晚上进行蒸腾，以便最大限度地减少水分流失。
沙漠动物包括小型哺乳动物、某些昆虫、蛛形纲动物、爬行动物和鸟类。大多数沙漠动物白天保持不活跃，晚上狩猎或觅食。
半干旱沙漠
半干旱沙漠的夏季白天温度很少超过 38 °C。夜间温度通常很凉爽。半干旱沙漠的冬季通常与干旱期有关，降雨量比平时更少。凉爽的夜晚使动植物都能减少水分流失。晚上在陆地表面积聚的露水为动植物提供了重要的水源。土壤从沙质和细纹理到松散的岩石碎片、砾石或沙子不等。
这些半干旱沙漠地区的植物通常有许多刺，具有遮阳和保护免受捕食者的双重目的。许多植物也可能具有对捕食者来说令人不快的气味或味道。
半干旱沙漠中的动物包括小型哺乳动物，如各种啮齿动物，昆虫，如蚱蜢和蚂蚁，爬行动物，如蜥蜴和蛇，以及各种鸟类。这些动物中的许多都适应了夜间觅食或白天躲在阴凉处，如洞穴。
沿海沙漠
这些沙漠存在于近北区和新热带区等中等凉爽到温暖的地区。智利的阿塔卡马就是一个很好的例子。沿海沙漠的寒冷冬季过后是中等长度的温暖夏季。夏季平均气温在 13-24 °C 之间；冬季气温为 5 °C 或以下。年最高气温约为 35 °C，最低气温约为 -4 °C。在智利，7 月的气温在 -2 到 5 °C 之间，1 月的气温在 21-25 °C 之间。
许多地区的平均降雨量为 8-13 厘米。多年来，年最大降雨量为 37 厘米，最小降雨量为 5 厘米。
土壤质地细腻，含盐量适中。它相当多孔，排水良好。一些植物的根系广泛，靠近地表，可以利用任何雨水。所有厚叶或肉质茎的植物，在有水的情况下都能吸收大量水分并储存起来以备后用。在一些植物中，表面有纵向的脊和沟，呈波纹状。当有水时，茎会膨胀，使沟变浅，脊间距变大。随着水分的消耗，茎会收缩，使沟变深，脊靠拢。生长在这种沙漠里的植物包括盐灌木、荞麦灌木、黑灌木、稻草、小叶马刷、黑鼠尾草和金花菊。
一些动物已经进化出特殊的适应性来应对沙漠的酷热和缺水。一些蟾蜍会用凝胶状的分泌物把自己封闭在洞穴中，保持休眠状态，直到下大雨时才出来活动。经历幼虫阶段的两栖动物，生命周期加速，这提高了它们在水干涸之前达到成熟的几率。一些昆虫产卵，卵会休眠，直到环境条件适合孵化。仙女虾也会产下休眠的卵。其他动物包括：昆虫、哺乳动物（土狼和獾）、两栖动物（蟾蜍）、鸟类（大角鸮、金雕和白头鹰）以及爬行动物（蜥蜴和蛇）。
寒冷沙漠 这些沙漠的特点是冬季寒冷，有降雪，整个冬季以及偶尔夏季降雨量较高。它们分布在南极洲、格陵兰和近北区。它们有短暂、潮湿、适度温暖的夏季，以及相当长的寒冷冬季。冬季平均气温介于 -2 到 4 °C 之间，夏季平均气温介于 21-26 °C 之间。冬季降雪量相当多。年平均降水量为 15–26 cm。年降水量最大为 46 cm，最小为 9 cm。春季降水量最多，通常在 4 月或 5 月。在一些地区，秋季降雨量可能很大。土壤重，含泥沙，含盐量高。土壤中包含冲积扇，这些地方土壤相对多孔，排水良好，因此大部分盐分已被淋溶出去。
植物分布稀疏。在沙鳞地区，大约 10% 的地面被覆盖，但在一些鼠尾草灌木地区，覆盖率接近 85%。植物高度在 15 cm 和 122 cm 之间。主要植物是落叶植物，大多数都有刺状叶子。广泛分布的动物包括野兔、袋鼠鼠、袋鼠鼠、口袋鼠、蚱蜢鼠和叉角羚地松鼠。在犹他州等地区，这些动物的种群密度可能在每公顷 14-41 个个体之间。除了野兔以外，所有动物都是穴居动物。穴居习性也适用于食肉动物，如獾、小狐狸和土狼。几种蜥蜴也进行一些穴居和土壤移动。鹿只在冬季出现。