生態(tài)學的基本原理.doc

生態(tài)學:觀察自然和社會的明鏡主講人: 肖篤寧1、生態(tài)學的基本原理生態(tài)就是指一切生物的生存狀態(tài)，以及它們彼此之間及其與環(huán)境之間的關(guān)系。生態(tài)學（Ecology）最早是從研究生物個體開始創(chuàng)立的。根據(jù)其研究對象不同，生態(tài)系統(tǒng)可分為陸地生態(tài)系統(tǒng)、淡水生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)以及社會-經(jīng)濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)等。陸地生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)其地表植被的不同，被分成森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)、沙漠生態(tài)系統(tǒng)等。自然界具有一定的等級結(jié)構(gòu), 如個體種群群落生態(tài)系統(tǒng)景觀區(qū)域 全球。研究不同等級的生物與環(huán)境之間的關(guān)系構(gòu)成了不同的生態(tài)學分支。從結(jié)構(gòu)上來看，生態(tài)系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費者和分解者組成。在生態(tài)系統(tǒng)中存在有能量流動（金字塔法則）、物質(zhì)循環(huán)、物種遷移等生態(tài)功能。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流和物質(zhì)循環(huán)在通常情況下（沒有受到外力的劇烈干擾）總是平穩(wěn)地進行著，與此同時生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也保持相對的穩(wěn)定狀態(tài)，這叫做生態(tài)平衡。與之相反的狀態(tài)則叫生態(tài)失衡，生態(tài)失衡（ecological unbalance）是由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源，其干預程度超過生態(tài)系統(tǒng)的閾值范圍，破壞了原有的生態(tài)平衡狀態(tài)，而對生態(tài)環(huán)境帶來不良影響的一種生態(tài)現(xiàn)象。例如：亂砍濫伐森林或毀林開荒，采伐速度大大超過其再生能力，則會使資源衰竭，生態(tài)失衡，后果是氣候變劣，水土流失，引起生態(tài)的報復。生態(tài)安全是指生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整情況，是人類在生產(chǎn)、生活和健康等方面不受生態(tài)破壞與環(huán)境污染等影響的保障程度，包括飲用水與食物安全、空氣質(zhì)量與綠色環(huán)境等基本要素。從生態(tài)學的應(yīng)用性來看，可將其分為基礎(chǔ)生態(tài)學和應(yīng)用生態(tài)學?；A(chǔ)生態(tài)學又可以分為以下的主要分支：植物生態(tài)學、動物生態(tài)學、微生物生態(tài)學、海洋生態(tài)學、水生生態(tài)學、土壤生態(tài)學、化學生態(tài)學、數(shù)學生態(tài)學、生理生態(tài)學、行為生態(tài)學、進化生態(tài)學、界面生態(tài)學、生態(tài)動力學、能量生態(tài)學、信息生態(tài)學。應(yīng)用生態(tài)學又可以分為以下的主要分支：1、 綜合技術(shù)：保護生態(tài)學、恢復生態(tài)學、生態(tài)系統(tǒng)健康學、景觀生態(tài)學、生態(tài)工程學、生態(tài)系統(tǒng)管理學；2、 資源環(huán)境：森林生態(tài)學、草地生態(tài)學、濕地生態(tài)學、城市生態(tài)學、污染生態(tài)學、放射生態(tài)學；3、 產(chǎn)業(yè)：農(nóng)業(yè)生態(tài)學、林業(yè)生態(tài)學、牧業(yè)生態(tài)學、漁業(yè)生態(tài)學、工業(yè)生態(tài)學、旅游生態(tài)學；4、 社會：人類生態(tài)學、生態(tài)經(jīng)濟學、生態(tài)倫理學。生態(tài)學的基本規(guī)律是：整體協(xié)調(diào)，相互制約；等級結(jié)構(gòu)，合理有序；循環(huán)再生，自我調(diào)節(jié)；能流物流，動態(tài)平衡；適應(yīng)環(huán)境，協(xié)同進化。生態(tài)學的發(fā)展趨勢：在研究內(nèi)容上，從生物拓展到全人類；在研究尺度上，向宏觀和微觀兩個方向拓展；在研究方法上，綜合實驗、觀測、網(wǎng)絡(luò)、建模等。2、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。它主要有四大功能：1、 產(chǎn)品提供功能：如提供纖維、木材、生物燃料、生物化學產(chǎn)品與醫(yī)藥、觀賞和環(huán)境用植物、遺傳基因庫等；2、 調(diào)節(jié)功能：如空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水土保持、水質(zhì)凈化、廢棄物處理、人類疾病控制、生物控制等；3、 文化功能：如文化多樣性、精神和宗教價值、知識系統(tǒng)、教育價值、靈感、美學價值等；4、 支持功能：如初級生產(chǎn)、固定碳、產(chǎn)氧、土壤形成、生物地化循環(huán)、水循環(huán)、提供生物的生境等。R.costanza（1997）計算了全球16類生物群區(qū)的生態(tài)服務(wù)價值，約為16-54萬億美元，年平均33萬億美元；按功能計算，養(yǎng)分循環(huán)達到17萬億美元；廢物處理達到23萬億美元；干擾調(diào)節(jié)達到1.8萬億美元；大氣調(diào)節(jié)達到1.3萬億美元；而全球當年的GNP為18萬億美元。生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值遠遠超過了這個數(shù)目。中國生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能發(fā)生退化：森林面積增加但結(jié)構(gòu)趨于簡單化，成熟林面積銳減，僅占11%；90可利用天然草原退化，嚴重退化/沙化/鹽漬化草原占1/3；天然濕地大面積萎縮，如:三江濕地1954-2006年由350萬公頃減少到96萬公頃，減少率達到72.6%。中國的生態(tài)環(huán)境問題比較嚴峻：水土流失面積165萬km2 ，占國土面積的17.2%；每年侵蝕的泥沙約50億噸，全國沙漠化土地38萬km2，蔓延速度逐年增加。在聯(lián)合國國際公約列出的740種瀕危物種中，我國占189種，約為25%。2005年中央提出了“加快建立生態(tài)補償機制”，國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要也明確提出 “構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合評估及技術(shù)評價體系”。在國家“十一五”規(guī)劃中提出要推進主體功能區(qū)劃和國土空間開發(fā)。生態(tài)影響評價方法有很多，主要的有以下幾種：1、 初級生產(chǎn)力計算（凈第一性生產(chǎn)力）；2、 能值分析法；3、 生命周期分析法（物質(zhì)代謝全過程）；4、 生態(tài)足跡法（Ecological footprint）：基于土地利用的生態(tài)維持面積自然資本占用的空間測度；5、 生態(tài)系統(tǒng)能力指數(shù)：生態(tài)脅迫度01，支撐人口密度；6、 生態(tài)風險分析法（Ecological Risk Assessment）。3、生態(tài)經(jīng)濟與環(huán)境價值環(huán)境價值理論認為環(huán)境具有凝結(jié)著的人類勞動的價值屬性，環(huán)境價值決定于它的有用性，價值大小決定于環(huán)境資源的稀缺性和開發(fā)利用條件。環(huán)境價值體現(xiàn)在資源價值（以物質(zhì)形式具體體現(xiàn)）和生態(tài)價值（人類對環(huán)境舒適性的服務(wù)需要）兩個方面。資源價值(邊際機會成本) 的核算方法主要有：生產(chǎn)價格法、正算成本法、逆算凈價法、間接定價法、模糊數(shù)學法、生態(tài)價值的核算方法主要有曲線法、投標博弈法和無費用選擇法等。生態(tài)價值體系的測算方法可以用下表表示：市場價值實現(xiàn)條件測算方法直接使用價值直接滿足人類需求成本分析法收益分析法影子價格法間接使用價值滿足生存環(huán)境需求替代成本法防護費用法旅游成本法選擇價值可供未來使用的價值影子價格法替代成本法繼承價值留給后代的價值財產(chǎn)價值法成本分析法存在價值投入到生物圈生產(chǎn)替代成本法財產(chǎn)價值法將環(huán)境資源價值納入國民經(jīng)濟核算體系之中，國民財富平衡表可以用下式表示： 國民財富 = 固定資產(chǎn) + 流動資產(chǎn) + 自然資源 新GNP(國民生產(chǎn)總值) = GNP + 環(huán)境資源增加量（當作資本形成） 新NNP(國民成產(chǎn)凈值) = NNP + 環(huán)境資源變量（當作固定資產(chǎn)消耗）建立平衡帳戶，在投入產(chǎn)出表中單列出自然資源再生產(chǎn)活動。4、生態(tài)環(huán)境與文明發(fā)育適中的環(huán)境壓力與應(yīng)力是文明的起源基本條件。文明發(fā)展存在著生態(tài)邊緣效應(yīng)，即文明起源于生態(tài)交錯帶上；如在黃河流域產(chǎn)生了的中華文明；在尼羅河流域產(chǎn)生了埃及文明；在底格里斯河和幼發(fā)拉底河流域產(chǎn)生了古巴比倫王國；在恒河流域產(chǎn)生了古印度文明。影響中國文明發(fā)育的地理環(huán)境特點有：1、相對封閉與獨立的地理區(qū)位：地勢輪廓（四級臺階）與陸海關(guān)系；古人“天下”為中、自成一統(tǒng)觀念的形成；2、足夠的人類活動空間：廣闊的平原與內(nèi)陸腹地；適宜的生物氣候環(huán)境；3、東亞季風氣候與農(nóng)業(yè)發(fā)展：與熱同步利于農(nóng)作；水旱災(zāi)害嚴重，治水成大問題；干濕分明的氣候不利于種草和農(nóng)牧結(jié)合；4、北部的遼闊草原帶與開放式邊疆：大草原與農(nóng)牧交錯帶，人類文明的又一源地；游牧民族對農(nóng)耕文明的巨大沖擊與碰撞、融合；漢族的長城文化與防御精神；5、東西向的大河流向與兩大母親河的文明轉(zhuǎn)移：同緯度帶的流域結(jié)構(gòu)不利于大格局的物產(chǎn)流通；經(jīng)濟重心由黃河流域向長江流域轉(zhuǎn)移的必然性；6、中華文明保持連續(xù)性的地理背景與生態(tài)分析：幅員遼闊，有回旋余地；生存環(huán)境的巨大壓力激化出強大應(yīng)力。人類社會發(fā)展過程中與自然規(guī)律有相應(yīng)的映射：自然系統(tǒng)規(guī)律人類社會發(fā)展規(guī)律巨系統(tǒng)的穩(wěn)定性與等級結(jié)構(gòu)秩序與自由、合理與活力、有序與無序多樣性與多元結(jié)構(gòu)求同存異，變異與包容，共性與特色競爭與陶汰資源承載力、環(huán)境容量相對固定，分布差異引起競爭, 優(yōu)勝劣汰，促進發(fā)展系統(tǒng)調(diào)節(jié)的生態(tài)反饋正反饋導致發(fā)展，負反饋維持穩(wěn)定，彈性結(jié)構(gòu)，自動調(diào)節(jié)，審時度勢，正確決策界面理論與邊緣效應(yīng)革命學說（社會系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的界面理論），邊緣效應(yīng)（文化雜交，經(jīng)濟開放，民族融合）系統(tǒng)變化的方式量變與質(zhì)變，漸變與突變，進化與突變，暴力沖突與和平演變破與立，傳統(tǒng)與更新系統(tǒng)的開放性與平衡開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)的能耗、效率差別，效率與公平原則（不同社會集團間的利益協(xié)調(diào)）生態(tài)現(xiàn)代化主要體現(xiàn)在五個方面：生態(tài)革命、生態(tài)轉(zhuǎn)型、非物化（輕量化）、綠色化和生態(tài)化。生態(tài)革命是生態(tài)學原理全面滲透和廣泛應(yīng)用所引發(fā)的世界現(xiàn)代化的深刻變化；生態(tài)轉(zhuǎn)型是指向符合生態(tài)學原理的、環(huán)境友好、人與自然和諧的類型的轉(zhuǎn)變；非物化（輕量化）是指降低物質(zhì)和能源密度（物質(zhì)比例）的過程，如生產(chǎn)和消費的非物化；綠色化是指降低和消除對環(huán)境和健康傷害的過程，生態(tài)化是指環(huán)境可接受或環(huán)境友好；采用預防和創(chuàng)新原則，推進現(xiàn)代化模式的生態(tài)合理的轉(zhuǎn)變過程。生態(tài)學的歷史使命是迎接綠色世紀。而綠色世紀主