生态系统是生态学的功能单位。生态系统是指在一定时间和空间内，生物与非生物的组成成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而相互作用、相互依存的统一整体。

地球上的森林、草原、海洋、河流与湖泊等，不仅它们的外貌有区别，生物组成也各有特点，并且其中的生物和非生物构成了一个彼此相互作用、物质不断循环、能量不停流动的生态系统。而生态系统中营养物质的循环和能量的流动一经破坏和停止，整个系统就可能随之崩溃。

1.生态系统的研究对象和研究方法

生态系统研究的对象是自然界的一部分，可概括为生物和非生物部分，如森林、草地、冻原、湖泊、河流、海洋、农田、城市、工矿等。不论从陆地到海洋，从田野到实验室，也不论生命和非生命的成分在任何环境条件下的配合，它们都有一定的结构和功能，生态系统研究的中心就是结构和功能。

生态系统研究的方法包括野外考察、定位观测、调查取样、科学实验和系统分析几个方面。

1）野外考察

野外考察是考察特定种群或群落与自然地理环境的空间分布关系。首先有划定生境边境的问题，然后在确定的种群或群落生存活动空间范围内，进行种群行为或群落结构与生境各种条件相互作用的观察记录。考察动物种群活动往往要用遥感卫星标记追踪技术，收集和记录生物与环境因子的数据，这是野外考察和调查的重要内容。

2）定位观测

定位观测是考察某个个体或某种群落结构功能与其生境关系的时态变化。定位观测先要设立一块可供长期观测的固定样地，样地必须能反映所研究的种群和群落及其生境的整体特征。建立定位观察点是研究生态系统动态和演替的重要方面，遥感和卫星定位系统都是定位观测的重要手段。

3）调查取样

在生态系统研究中，收集生物与环境因子的数据是生态系统最基本的研究手段之一。例如，温度、湿度对林木生长的影响，水分对草地分布的影响，鸟类分布与食物关系等问题的解决，都需要利用调查取样的方法收集相关数据来进行研究分析。

4）科学实验

（1）原地实验是在自然条件下采取某种措施获得某个相关因素的变化对种群和群落及其他诸因素的影响，如牧场进行围栏实验，水域的围隔实验，补食、施肥、灌溉、遮光等实验。原地或田间对比实验是野外考察和定位观测的一个重要补充，不仅有助于阐明某些因素的作用机制，还可作为设计生态系统受控实验、生态模拟的参考或依据。

（2）模拟实验包括受控实验及室内试验等一系列应用于生态系统研究的实验方法。

（3）受控实验是在模拟自然生态系统的受控实验系统中研究单项或多项因子相互作用，及其对种群和群落影响的方法，如在人工气候室、人工水族箱中建立自然生态系统的模拟系统——“微宇宙”模拟系统。

生态系统的许多研究需要在室内条件下进行，如研究生态系统中某一生态因子的生物代谢过程的影响，有毒物在食物链富集的影响因子、生物防治等，这些研究都可在室内进行一系列生化实验。

5）系统分析

系统分析来源于工程系统学，它把数学、控制论及电子计算机的原理引入生态学中，成为一个新的学科——系统生态学。即在任何特定时间，一个生态系统的状态能够被定量地表示，同时，系统中的变化可以用数学表达式描述。系统分析能够帮助我们对系统进行预测、控制和最优设计。

高速铁路路线长，涉及的生态系统类型复杂，穿越生态环境敏感目标的可能性大。目前，野外考察、遥感和卫星定位系统定位观测、调查取样的方法广泛应用于高铁项目的前期设计、施工、运行等各个阶段；对于生态环境影响大且受影响因子非常敏感的项目，也在逐步应用科学实验和系统分析的方法进行研究。

2.生态系统的组成

在自然界中，多种多样的生态系统类型有着共同的组成成分和组成结构，即生态系统都是由生物部分和非生物部分组成的。

1）生物部分

多姿多彩的生物构成了多种多样的生态系统。根据生物在生态系统中发挥的作用和地位，生物划分为生产者、消费者、分解者三大类型。

生产者是能用简单的无机物制造有机物的自养生物，主要指绿色植物，包括单细胞的藻类，也包括一些光合细菌。生产者是生态系统中最基础、最稳定的部分。

消费者不能用无机物制造有机物，它们直接或间接依赖生产者所制造的有机物质，从中获取能量生存，因此，消费者属于异养生物，由动物组成。按照其食性，消费者又分为草食动物、肉食动物、寄生动物、腐食动物、杂食动物等。

分解者也属于异养生物，是指各种具有分解能力的微生物，主要是细菌和真菌，也包括一些土壤原生动物和腐食动物。大约90%的陆地初级生产者都需要经过分解者的分解归还大地，再经过传递作用输送给绿色植物。

2）非生物部分

非生物部分为各种生物有机体提供了必要的生存条件，其成分包括气候因子（光照、温度、风力、风向等）、无机物质（碳、氧、水、氮、二氧化碳及矿物盐类等）、有机物质（蛋白质、碳水化合物、脂类及腐殖质等）。(www.daowen.com)

自然生态系统都具有生产者、消费者、分解者、非生物部分这四个部分。一个独立发生功能的生态系统至少应该包括非生物环境、生产者、消费者三个组成部分。生态系统中生物成分和非生物成分相互联系、相互制约、相互促进，通过一定的反馈机制的调控构成了自然生态系统进化与发展的基本动力。

3.生态系统的类型

按生态系统的形成和影响，可将生态系统分为自然生态系统、人工生态系统和半自然生态系统。由于人类活动及其影响几乎遍及世界的每个角落，地球上未受人类干扰的纯粹的自然生态系统极少，如人类难以到达的原始森林、远洋深海、冻原带等地方。大部分的生态系统是半人工、半自然的生态系统，如农业生态系统、天然放牧的草场、次生林等。甚至有完全是人工建造的生态系统，如城市生态系统。依据生境不同，生态系统还可划分为水体生态系统、陆地生态系统和湿地生态系统。

4.生态制图

生态制图是指将生态学的研究结果用图的方式表达出来。

分析区域生态环境现状常用的图件包括土地利用现状图、植被分布图、水土流失现状图等。另外，开展生态监测工作时还有生态监测点位图。对于特殊生态敏感区域和重要生态敏感区，通常还有能反映生态敏感特征的专题图，如保护物种空间分布图等。

5.景　观

景观是景观生态学中的概念，指一个空间异质性的区域，由相互作用的拼块或生态系统组成，以相似的形式重复出现。

6.植被覆盖率

植被覆盖率是指某一地域植物垂直投影面积与该地域面积之比，用百分数表示。

7.生　境

生境也称为栖息地，是生物或其群体具体居住地段的所有生态因子的总体。生境大体上可分为海洋、河口湾、江河湖泊、沼泽湿地、陆地、岛屿六大类型。

8.灌　木

体型较矮小、主干低矮或者茎干自地面呈多枝生出而无明显主干的多年生木本植物称为灌木。灌木按高度分为小灌木（1 m 以下）、中灌木（1～2 m）及大灌木（2 m以上）。

9.乔　木

体型高大，分枝和叶组成庞大的树冠，主干和分枝有明显区别的多年生木本植物称为乔木。乔木按高度分为小乔木（6～10 m）、中乔木（11～20 m）、大乔木（21～30 m）及伟乔木（31 m以上）。

10.乡土植物

自然分布范围内的当地原产植物称为乡土植物。

11.绿　篱

绿篱是指成行密植，作造型修剪而形成的植物墙。

12.一般地区

一般地区是指年平均降水量 400 mm 及以上，最冷月平均气温高于或等于－5 °C的湿润、温暖地区。

13.干旱、半干旱地区

年平均降水量小于 200 mm 的地区为干旱地区；年平均降水量200～400 mm的地区为半干旱地区。

14.寒冷地区

最冷月平均气温低于－5 °C的地区为寒冷地区。