人類對自然界生態(tài)平衡的探索歷程

1、人類對自然界生態(tài)平衡的探索歷程1課時1  人類對自然界生態(tài)平衡的最初認(rèn)識    生態(tài)平衡指的是一定的動植物群落和生態(tài)系統(tǒng)在發(fā)展過程中，各種對立因素通過相互制約、轉(zhuǎn)化、補(bǔ)償和交換等作用，達(dá)到一個相對穩(wěn)定狀態(tài)。比如，在自然情況下，某一地區(qū)的棉蚜由于受到瓢蟲、草蛉等天敵的控制，它的種群數(shù)量維持在低度水平，不致引起棉花的減產(chǎn)。早在十九世紀(jì)中葉，達(dá)爾文在他的物種起源一書里，曾經(jīng)用“生存斗爭”來概括生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間以及它們跟無機(jī)環(huán)境之間的復(fù)雜關(guān)系。達(dá)爾文依據(jù)觀察到的事實(shí)，認(rèn)為在一個區(qū)域里貓的多少，通過田鼠、土蜂等環(huán)節(jié)可以決定三葉草長得是不是繁盛。事實(shí)上，自然界

2、的各種關(guān)系遠(yuǎn)不是這樣簡單，用達(dá)爾文的活來說，“在戰(zhàn)爭之中，更有戰(zhàn)爭，此起彼伏，勝負(fù)迭見”。然而，最后各方面的努力常常達(dá)到一個均衡狀態(tài)。雖然細(xì)微的變動完全能使一種生物壓倒另一種生物，可是自然界的面貌卻可以在一個相當(dāng)長的時間里保持一致。這是因?yàn)閷τ诿恳粋€物種來說，在不同的生命時期、不同的季節(jié)或者年份，大致總有不同的因素在作用著；其中常有某一種或者幾種的作用力量最大，但是總要憑全部作用的匯合來決定那個物種的平均數(shù)，甚至決定它的生存。達(dá)爾文說：“當(dāng)我們在河岸上看到生長茂密的植物或灌木，以為它們的種類和個數(shù)比例的決定是由于所謂偶然機(jī)會，但是這個看法是多么荒謬！每個人都聽說過，當(dāng)美洲的一片森林被砍伐以后，

3、會有一片極不相同的植物群出現(xiàn)。在美國南部古代印第安的廢墟上，我們可以推想，以前地面上的樹木一定曾經(jīng)全部清除過，可是現(xiàn)在所生長的植物卻和周圍的原始森林，顯示了同樣美麗的多樣性和同樣比例的樹種?！边@就是說，一個生態(tài)系統(tǒng)在相當(dāng)長的時間里是相對均衡、穩(wěn)定的。因?yàn)樵谶@個生態(tài)系統(tǒng)中，各種生物之間、甚至整個自然環(huán)境中的各種因素，都是相互作用著的。達(dá)爾文的這種概括對于認(rèn)識有機(jī)界的人口規(guī)律，無疑是很有價值的。正象恩格斯說的：“自然界中的有機(jī)體也有自己的人口規(guī)律，不過這種規(guī)律還完全沒有被研究過，而證實(shí)這種規(guī)律，一定會對物種進(jìn)化的理論有決定性的意義。是誰在這方面給了決定性的推動呢？不是別人，正是達(dá)爾文?！?

4、0; 生態(tài)學(xué)的提出    繼達(dá)爾文之后，德國進(jìn)化論者?？藸栐?869年，首次把研究生物和環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)叫生態(tài)學(xué)。1935年英國植物學(xué)家但斯雷提出生態(tài)系統(tǒng)概念。這一概念把生物群落和它所在的無機(jī)環(huán)境，看成是一個完全的自然實(shí)體；它在相當(dāng)長的時間里，各種成分的數(shù)量關(guān)系和狀態(tài)保持穩(wěn)定，趨向相對平衡。因?yàn)樵谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的生物群落，具有自我維持和修復(fù)重建的能力。    20世紀(jì)四十年代初，美國生態(tài)學(xué)家林德曼對一個面積五十公頃的湖泊作了野外調(diào)查和室內(nèi)分析，最后用確切的數(shù)據(jù)說明生物量隨食物鏈的順序，是從綠色植物向食草動物、食肉動物等不同營養(yǎng)級轉(zhuǎn)移，并

5、且有穩(wěn)定的數(shù)量級比例關(guān)系。通常后一級生物量只等于或者小于前一級生物量的十分之一（或者百分之十）。林德曼把生態(tài)系統(tǒng)中能量的不同利用者之間必然存在的這種定量關(guān)系，叫做十分之一定律。如果把這種關(guān)系表示在圖上，用橫坐標(biāo)表示生物量，在縱坐標(biāo)上把食物鏈中各級消費(fèi)者的數(shù)量依次逐級標(biāo)出，那么整個圖形就象個金字塔，叫做群落中的數(shù)量金字塔。    現(xiàn)在，生態(tài)學(xué)家一般都用生態(tài)系統(tǒng)來表示某一有機(jī)體和物理環(huán)境，某一有機(jī)體和生物環(huán)境，以及生物環(huán)境和物理環(huán)境之間的復(fù)雜關(guān)系。這種關(guān)系也可以說構(gòu)成了一個生態(tài)模型。在這個模型中，X可以是動植物，也可以是人類本身。如果X是人類本身的話，那么物理因素和有

6、機(jī)體之間的相互轉(zhuǎn)化，就要包括所有的環(huán)境科學(xué)，包括人類生理學(xué)和地理學(xué)；生物因素和有機(jī)體之間的相互轉(zhuǎn)化，就要包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)和傳染病害；而在有機(jī)體之間的關(guān)系，甚至可以把所有的社會科學(xué)都包括在里面。    的確，生態(tài)學(xué)在過去幾十年的轉(zhuǎn)變是很劇烈的?，F(xiàn)在生態(tài)學(xué)家不僅引用了一套新技術(shù)，包括標(biāo)記元素、地質(zhì)化學(xué)、遙感、自動偵察、計(jì)算機(jī)模擬和化學(xué)分析的大量運(yùn)用等，而且還從其它學(xué)科領(lǐng)域引進(jìn)穩(wěn)定態(tài)、反饋和能量等概念，用來研究生態(tài)學(xué)的問題。生態(tài)學(xué)近年來進(jìn)展是很快的，它將在消除污染、維持生態(tài)平衡、為人類創(chuàng)造更美好的環(huán)境方面，發(fā)揮越來越大的作用。3  人類在生態(tài)系統(tǒng)中的角色

7、0;   在人類出現(xiàn)之前，影響生態(tài)系統(tǒng)的因素，除了光、熱、雨等氣候條件以及土壤的物理化學(xué)特性和生物間的相互作用外，沒有人為因素影響。但是，人類在地球上出現(xiàn)以后，情況就發(fā)生了很大變化。從生態(tài)學(xué)的角度來說，人雖是生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，人的環(huán)境也是生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。但是，人類活動的因素不同于其它系統(tǒng)的組成部分，它對自然界有著深刻而巨大的影響，能在自然界打下自己的印記。當(dāng)然，人和自然的關(guān)系不是單方面的，而是相互作用的。隨著人對自然界的影響越來越大，自然界對人的反作用也日益暴露出來。早在19世紀(jì)70年代，恩格斯就明確指出：“我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利，自然

8、界都報復(fù)了我們。”他舉出歷史上的事例來說明這種情況：美索不達(dá)米亞、希臘、小亞細(xì)亞以及其他各地的居民，為了想得到耕地，把森林都砍完了。但是，他們想不到這些地方現(xiàn)在變成了不毛之地，因?yàn)檫@些地方失去了森林，也就失去了積聚和儲存水分的中心。阿爾卑斯山的意大利人，砍光了山南坡茂密的森林，他們卻沒有想到，這樣一來，他們將高山畜牧業(yè)的基礎(chǔ)給摧毀了，更沒料到，他們這樣做，竟使山泉枯竭，而在雨季又使更加兇猛的洪水傾瀉到平原上來。    隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，在帶給人們許多好處的同時，也出現(xiàn)了環(huán)境污染問題。環(huán)境污染是指人類活動對空氣、水域、土壤等自然環(huán)境的影響和破壞，并且給人

9、類和其他生物帶來一定的危害。環(huán)境污染引起人們的注意，是從用煤開始的。十九世紀(jì)中葉以來，煤的消耗量的增加是很驚人的。近年來，由于大量燃燒煤等化石燃料和砍伐森林，不僅煤煙污染事件不斷發(fā)生，而且大氣中的二氧化碳含量也迅速增加，按體積計(jì)算，從原來的萬分之二十八增加到現(xiàn)在的萬分之三十二。而大氣中的二氧化碳濃度不斷增加的結(jié)果，可導(dǎo)致全世界的氣候異常，這對于動植物的生長和人類的生活，后果將是非常嚴(yán)重。第二次世界大戰(zhàn)以后，環(huán)境污染更加嚴(yán)重，不僅污染物的種類擴(kuò)大了，除機(jī)械粉塵、汞、鉛、氫化物和煤煙外，又增加了放射性污染；而且污染物的數(shù)量也增加了，單是工業(yè)發(fā)達(dá)的美國，每年就要排放大量廢氣、污水和固體廢渣。因此，嚴(yán)

10、重污染事件屢見不鮮。這就不能不引起人們的極大關(guān)注。1962年，美國女生物學(xué)家萊切爾·卡遜通過閱讀大量資料和實(shí)地考察，寫成著名的寂靜的春天一書。她在書中用豐富而翔實(shí)的資料說明大量使用化學(xué)農(nóng)藥以后，使得自然界發(fā)生一系列的變化，一些地方已經(jīng)從繁榮的春天變成了寂靜的春天。環(huán)境污染問題的出現(xiàn)，再次證明人類的活動對自然界的變化有重大影響。4  環(huán)境科學(xué)的出現(xiàn)    近二三十年以來，經(jīng)過各國科學(xué)家大量的調(diào)查研究，證明工業(yè)”三廢”（廢水、廢氣、廢渣）的大量排放或者不適當(dāng)?shù)氖褂没?、農(nóng)藥而引起的環(huán)境污染，跟生態(tài)系統(tǒng)的破壞有密切的關(guān)系。我們知道生活在生物圈里的幾百

11、萬種生物，在長期的進(jìn)化過程中，生物和生物之間，生物和周圍環(huán)境之間，形成一個相互聯(lián)系、相互制約的生態(tài)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，同生命有關(guān)的物質(zhì)，象碳、氫、氧、氮、硫、磷等都在不斷的循環(huán)更新。這樣，污染物就可以在循環(huán)中得到凈化，也就是說，自然界本身有自凈的作用。但是，當(dāng)?shù)厍蛏系奈镔|(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的自凈作用遭到破壞時，就會使生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，產(chǎn)生環(huán)境污染。這種破壞有時是自然因素如火山、地震、氣候異常等造成的；有時是人為因素如盲目的砍伐森林、大量排放工業(yè)“三廢”等造成的。據(jù)研究，污染物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中是沿食物鏈轉(zhuǎn)移的。按照林德曼的理論，食物鏈有點(diǎn)象金字塔。它的最下層是綠色植物，依次是食草動物、食肉動物，人類處在金字塔的最頂端。如果工業(yè)“三廢”或其它有害物質(zhì)排入一個生態(tài)系統(tǒng)，比如說一條河流，在通常情況下，污染物質(zhì)的含量并不很高，大多用百萬分之幾來計(jì)算的，還不至引起生物死亡。但是，這些污染物質(zhì)經(jīng)過食物鏈的富集，可以成千上萬倍地在生物體里積聚起來。通過食物鏈迅速富集下去，到達(dá)人體里的時候，就會增長到許多倍?？梢?，人類在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中所排放出來的有害物質(zhì)或者農(nóng)藥等，一旦參與了自然界的物質(zhì)循環(huán)，就會影響甚至破壞原來的物質(zhì)循環(huán)規(guī)律，甚至危及人類自身，從而產(chǎn)生不可預(yù)料的后果。    由于環(huán)境污染直接威脅到人類的生存和發(fā)展，因此消除污染，保護(hù)生態(tài)平衡，已經(jīng)成為