生態(tài)學(xué)的基本原理.doc

生態(tài)學(xué):觀察自然和社會(huì)的明鏡主講人: 肖篤寧1、生態(tài)學(xué)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(xué)（Ecology）最早是從研究生物個(gè)體開始創(chuàng)立的。根據(jù)其研究對(duì)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(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)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(jí)結(jié)構(gòu), 如個(gè)體種群群落生態(tài)系統(tǒng)景觀區(qū)域 全球。研究不同等級(jí)的生物與環(huán)境之間的關(guān)系構(gòu)成了不同的生態(tài)學(xué)分支。從結(jié)構(gòu)上來看，生態(tài)系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者組成。在生態(tài)系統(tǒng)中存在有能量流動(dòng)（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(jìn)行著，與此同時(shí)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也保持相對(duì)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(yù)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(duì)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(huì)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(bào)復(fù)。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(xué)的應(yīng)用性來看，可將其分為基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)和應(yīng)用生態(tài)學(xué)?；A(chǔ)生態(tài)學(xué)又可以分為以下的主要分支：植物生態(tài)學(xué)、動(dòng)物生態(tài)學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)、水生生態(tài)學(xué)、土壤生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)、數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)、生理生態(tài)學(xué)、行為生態(tài)學(xué)、進(jìn)化生態(tài)學(xué)、界面生態(tài)學(xué)、生態(tài)動(dòng)力學(xué)、能量生態(tài)學(xué)、信息生態(tài)學(xué)。應(yīng)用生態(tài)學(xué)又可以分為以下的主要分支：1、 綜合技術(shù)：保護(hù)生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、生態(tài)工程學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)管理學(xué)；2、 資源環(huán)境：森林生態(tài)學(xué)、草地生態(tài)學(xué)、濕地生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、放射生態(tài)學(xué)；3、 產(chǎn)業(yè)：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、林業(yè)生態(tài)學(xué)、牧業(yè)生態(tài)學(xué)、漁業(yè)生態(tài)學(xué)、工業(yè)生態(tài)學(xué)、旅游生態(tài)學(xué)；4、 社會(huì)：人類生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)倫理學(xué)。生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律是：整體協(xié)調(diào)，相互制約；等級(jí)結(jié)構(gòu)，合理有序；循環(huán)再生，自我調(diào)節(jié)；能流物流，動(dòng)態(tài)平衡；適應(yīng)環(huán)境，協(xié)同進(jìn)化。生態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)：在研究?jī)?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(gè)方向拓展；在研究方法上，綜合實(shí)驗(yàn)、觀測(cè)、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(xué)產(chǎn)品與醫(yī)藥、觀賞和環(huán)境用植物、遺傳基因庫(kù)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(jià)值、知識(shí)系統(tǒng)、教育價(jià)值、靈感、美學(xué)價(jià)值等；4、 支持功能：如初級(jí)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(jì)算了全球16類生物群區(qū)的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，約為16-54萬億美元，年平均33萬億美元；按功能計(jì)算，養(yǎng)分循環(huán)達(dá)到17萬億美元；廢物處理達(dá)到23萬億美元；干擾調(diào)節(jié)達(dá)到1.8萬億美元；大氣調(diào)節(jié)達(dá)到1.3萬億美元；而全球當(dāng)年的GNP為18萬億美元。生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了這個(gè)數(shù)目。中國(guó)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(jiǎn)單化，成熟林面積銳減，僅占11%；90可利用天然草原退化，嚴(yán)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(dá)到72.6%。中國(guó)的生態(tài)環(huán)境問題比較嚴(yán)峻：水土流失面積165萬km2 ，占國(guó)土面積的17.2%；每年侵蝕的泥沙約50億噸，全國(guó)沙漠化土地38萬km2，蔓延速度逐年增加。在聯(lián)合國(guó)國(guó)際公約列出的740種瀕危物種中，我國(guó)占189種，約為25%。2005年中央提出了“加快建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制”，國(guó)家中長(zhǎng)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(píng)估及技術(shù)評(píng)價(jià)體系”。在國(guó)家“十一五”規(guī)劃中提出要推進(jìn)主體功能區(qū)劃和國(guó)土空間開發(fā)。生態(tài)影響評(píng)價(jià)方法有很多，主要的有以下幾種：1、 初級(jí)生產(chǎn)力計(jì)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(cè)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(fēng)險(xiǎn)分析法（Ecological Risk Assessment）。3、生態(tài)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境價(jià)值環(huán)境價(jià)值理論認(rèn)為環(huán)境具有凝結(jié)著的人類勞動(dòng)的價(jià)值屬性，環(huán)境價(jià)值決定于它的有用性，價(jià)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(jià)值體現(xiàn)在資源價(jià)值（以物質(zhì)形式具體體現(xiàn)）和生態(tài)價(jià)值（人類對(duì)環(huán)境舒適性的服務(wù)需要）兩個(gè)方面。資源價(jià)值(邊際機(jī)會(huì)成本) 的核算方法主要有：生產(chǎn)價(jià)格法、正算成本法、逆算凈價(jià)法、間接定價(jià)法、模糊數(shù)學(xué)法、生態(tài)價(jià)值的核算方法主要有曲線法、投標(biāo)博弈法和無費(fèi)用選擇法等。生態(tài)價(jià)值體系的測(cè)算方法可以用下表表示：市場(chǎng)價(jià)值實(shí)現(xiàn)條件測(cè)算方法直接使用價(jià)值直接滿足人類需求成本分析法收益分析法影子價(jià)格法間接使用價(jià)值滿足生存環(huán)境需求替代成本法防護(hù)費(fèi)用法旅游成本法選擇價(jià)值可供未來使用的價(jià)值影子價(jià)格法替代成本法繼承價(jià)值留給后代的價(jià)值財(cái)產(chǎn)價(jià)值法成本分析法存在價(jià)值投入到生物圈生產(chǎn)替代成本法財(cái)產(chǎn)價(jià)值法將環(huán)境資源價(jià)值納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)核算體系之中，國(guó)民財(cái)富平衡表可以用下式表示： 國(guó)民財(cái)富 = 固定資產(chǎn) + 流動(dòng)資產(chǎn) + 自然資源 新GNP(國(guó)民生產(chǎn)總值) = GNP + 環(huán)境資源增加量（當(dāng)作資本形成） 新NNP(國(guó)民成產(chǎn)凈值) = NNP + 環(huán)境資源變量（當(dāng)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(dòng)。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(cuò)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(guó)；在恒河流域產(chǎn)生了古印度文明。影響中國(guó)文明發(fā)育的地理環(huán)境特點(diǎn)有：1、相對(duì)封閉與獨(dú)立的地理區(qū)位：地勢(shì)輪廓（四級(jí)臺(tái)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(dòng)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(fēng)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(yán)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(cuò)帶，人類文明的又一源地；游牧民族對(duì)農(nóng)耕文明的巨大沖擊與碰撞、融合；漢族的長(zhǎng)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(jì)重心由黃河流域向長(zhǎng)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(qiáng)大應(yīng)力。人類社會(huì)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(huì)發(fā)展規(guī)律巨系統(tǒng)的穩(wěn)定性與等級(jí)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(jìng)爭(zhēng)與陶汰資源承載力、環(huán)境容量相對(duì)固定，分布差異引起競(jìng)爭(zhēng), 優(yōu)勝劣汰，促進(jìn)發(fā)展系統(tǒng)調(diào)節(jié)的生態(tài)反饋正反饋導(dǎo)致發(fā)展，負(fù)反饋維持穩(wěn)定，彈性結(jié)構(gòu)，自動(dòng)調(diào)節(jié)，審時(shí)度勢(shì)，正確決策界面理論與邊緣效應(yīng)革命學(xué)說（社會(huì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的界面理論），邊緣效應(yīng)（文化雜交，經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(huì)集團(tuán)間的利益協(xié)調(diào)）生態(tài)現(xiàn)代化主要體現(xiàn)在五個(gè)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(xué)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(xué)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(fèi)的非物化；綠色化是指降低和消除對(duì)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(yù)防和創(chuàng)新原則，推進(jìn)現(xiàn)代化模式的生態(tài)合理的轉(zhuǎn)變過程。生態(tài)學(xué)的歷史使命是迎接綠色世紀(jì)。而綠色世紀(jì)主