資源科學概論第三章

第三章資源生態(tài)學§3.1資源生態(tài)學的產(chǎn)生與發(fā)展§3.4自然資源評價的生態(tài)因子§3.3資源生態(tài)學基本理論§3.2資源生態(tài)學內涵與研究范疇§3.5資源生態(tài)價值評估資源生態(tài)學產(chǎn)生的背景1.工業(yè)革命以前：人類與資源的“和平相處”人類這一時期對自然的認識是以畏懼自然情緒為主導的。2.19世紀中期到20世紀中期：人本位的資源無限史觀這一時期人類對資源的觀念發(fā)生了重大的變化，認為人類是自然的主人和占有者，而對于自然資源來說它們是取之不盡，用之不竭的§3.1

資源生態(tài)學的產(chǎn)生與發(fā)展3.20世紀中期以來：“資源有限論”及其論戰(zhàn)和可持續(xù)發(fā)展思想的啟示這一時期的代表性的論著主要有Carson于1962年發(fā)表的《寂靜的春天》、Ehrlieh于1968年發(fā)表的《人口爆炸》、馬寅初于1957年發(fā)表的《新人口論》、Meadows于1972年發(fā)表的《增長的極限》等。資源生態(tài)學的產(chǎn)生源于理論與現(xiàn)實的相互作用;是隨著自然資源的調查、保護和利用工作的開展而發(fā)展起來的;20世紀以來全球性資源問題和區(qū)域性資源問題是資源生態(tài)學產(chǎn)生的最大驅動力。資源生態(tài)學的形成與發(fā)展資源生態(tài)學產(chǎn)生的代表性論著美國生物學家戴恩于1961年發(fā)表的《生態(tài)系統(tǒng)的概念在自然資源管理中的應用》；

K.E.F.沃爾于1968年發(fā)表的《生態(tài)學和資源管理》；

英國地理學家I.G.西蒙斯于1974年發(fā)表的《自然資源生態(tài)學》；——成為資源生態(tài)學學科誕生的最重要標志

F.拉馬丹于1984年發(fā)表的《自然資源生態(tài)學》等。資源生態(tài)學產(chǎn)生的應用前景制定國土規(guī)劃和區(qū)域開發(fā)規(guī)劃；指導貧困地區(qū)發(fā)展；指導現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設；制定正確的資源生態(tài)環(huán)境戰(zhàn)略決策。資源生態(tài)學的學科特點學科的綜合性；廣泛的應用性；鮮明的時代性；內容的轉換性。資源生態(tài)學的學科體系學科性的理論研究，即綜合資源生態(tài)學，包括理論資源生態(tài)學、應用資源生態(tài)學和資源生態(tài)方法論。以研究區(qū)域資源開發(fā)利用及其生態(tài)環(huán)境效應與生態(tài)系統(tǒng)管理為主要目的的區(qū)域資源生態(tài)學。以某一種資源系統(tǒng)為主要研究對象的實踐研究，可分為農(nóng)業(yè)資源生態(tài)學、林業(yè)資源生態(tài)學、水體資源生態(tài)學等。§3.2.1資源生態(tài)學的概念與內涵資源生態(tài)學是資源科學和生態(tài)學交叉而產(chǎn)生的一門應用性的邊緣學科。生態(tài)學是研究生物之間及生物與非生物環(huán)境之間相互關系的學科?！?.2資源生態(tài)學內涵與研究范疇資源生態(tài)學是從資源的角度，基于生態(tài)學的基本原理來研究生物資源之間、生物資源與環(huán)境因子之間、生物資源與其他資源之間的相互關系的學科。資源生態(tài)學的研究對象：資源生態(tài)系統(tǒng)§3.2.2

生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的概念是由英國生態(tài)學家坦斯利在1935年提出來的，即生態(tài)系統(tǒng)是在一定的空間和時間范圍內，在各種生物之間以及生物群落與其無機環(huán)境之間，通過能量流動和物質循環(huán)而相互作用的一個統(tǒng)一的整體。生態(tài)系統(tǒng)是生物與環(huán)境之間通過能量流動和物質循環(huán)而形成的具有一定結構和功能的動態(tài)系統(tǒng)，它是研究生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的科學。資源生態(tài)學的研究對象資源生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能與調控復合生態(tài)系統(tǒng)的資源過程資源開發(fā)利用的生態(tài)效應及全球性或區(qū)域性的資源生態(tài)問題及對策研究人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)內在的變化機理、規(guī)律，尋求資源的開發(fā)利用與保護對策的科學。資源生態(tài)的核心資源生態(tài)學的理論基礎：物質循環(huán)規(guī)律：它是指自然界中的碳、氧、氮、磷、硫等組成生物有機體的基本元素，在生態(tài)系統(tǒng)的生物群落與無機環(huán)境之間形成的有規(guī)律的循環(huán)。能量流動規(guī)律：包括熱力學第一定律、熱力學第二定律、Lindeman百分之十定律等。生態(tài)平衡規(guī)律：指生態(tài)系統(tǒng)在漫長的進化過程中形成的、存在其內部各組分間相互補償和自動調節(jié)的能力。生態(tài)系統(tǒng)的組分越多樣，能量流動和物質循環(huán)越復雜，其調節(jié)能力越強；反之，則越弱。系統(tǒng)理論、控制理論以及信息論。資源生態(tài)學的研究內容：資源生態(tài)系統(tǒng)

資源分布規(guī)律

單項資源分布規(guī)律整體資源分布規(guī)律

資源生態(tài)系統(tǒng)結構與功能

資源生態(tài)系統(tǒng)結構資源生態(tài)系統(tǒng)功能研究資源開發(fā)的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益評估

自然資源與社會資源關系的研究資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的關系資源開發(fā)的生態(tài)效應：擾動效應：某種資源在一定范圍的開發(fā)對原生環(huán)境及其生態(tài)關系產(chǎn)生一定的擾動，但并未導致環(huán)境“破壞”及生態(tài)失調，經(jīng)過短暫調整，生態(tài)系統(tǒng)重新達到動態(tài)平衡。連鎖效應：指一種資源的開發(fā)會促進或抑制其他資源的開發(fā)，或者引起環(huán)境的一系列變化。正、負效應：許多資源的開發(fā)往往對環(huán)境會產(chǎn)生正、負兩方面的效應。滯后效應：有些資源的開發(fā)所引起的環(huán)境變化并未在資源利用初期表現(xiàn)，而是在開發(fā)中后期才表現(xiàn)出來。資源與生態(tài)環(huán)境理論問題

資源危機原因生態(tài)環(huán)境的經(jīng)濟屬性生態(tài)環(huán)境問題具有階段性和不可跨越性生態(tài)環(huán)境問題是無限滋生的生態(tài)環(huán)境問題具有不同類型、不同性質等屬性當前資源生態(tài)學研究的熱點問題：①資源生態(tài)安全，它包括資源開發(fā)利用的生態(tài)安全問題，以及外來物種入侵所帶來的生物安全問題。土壤沙化及沙漠化的危害我國從1979年到1989年10年間，草場退化每年約130萬公頃，人均草地面積由0.4公頃下降到0.36公頃。

2000年我國發(fā)生13次大的沙塵暴,每年經(jīng)濟損失高大540億元。寧夏地區(qū)是古西夏國的范圍，塔里木河流域是樓蘭古國的地域，大約在1500年前還是魏晉農(nóng)墾之地，但現(xiàn)在上述古文明已從地圖上消失了。從近代時間看，1961年新疆生產(chǎn)建兵團32團開墾的土地，至1976才15年時間，已被高1－1.5m的新月形沙丘所覆蓋。。沙龍滾滾，誰人能擋！草兒，你干么躲到地下去?內蒙古草原的理論載畜量應為0.49只羊/ha，而實際載畜量每公頃達0.65只羊,超出33%。②資源可持續(xù)利用與管理，它主要研究人與自然協(xié)調發(fā)展。③資源生態(tài)系統(tǒng)的保護與恢復§3.2.3

與資源生態(tài)相關的幾個重要概念㈠生態(tài)價值與生態(tài)價值觀生態(tài)價值是指環(huán)境價值中無形的、比較虛的、功能性的服務價值。生態(tài)系統(tǒng)的自然價值及其服務功能效益是地球生命支持系統(tǒng)的重要組成部分，也是社會與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的基本要素。生態(tài)價值觀建立在新的生態(tài)道德的基礎上，認為“人類屬于自然的一部分”，是生命共同體中的一員，要求人類應該尊重自然界本身，實行尊重大自然的原則，應該設法和自然和諧相處，而不是單純地讓自然滿足我們的需要，更不是征服和破壞自然。（二）生態(tài)資產(chǎn)與綠色GDP生態(tài)資產(chǎn)是生態(tài)系統(tǒng)生物資源直接價值及其生態(tài)服務功能價值的總和。對生態(tài)價值進行定量估算不僅可以從經(jīng)濟學的角度對生態(tài)環(huán)境進行定量評價，而且能夠引起全社會對生態(tài)環(huán)境建設的高度重視，同時也是最終將其納入社會與市場經(jīng)濟體系、建立綠色GDP核算體系、制定生態(tài)環(huán)境補償政策的必要前提。綠色GDP，就是把資源和環(huán)境損失因素引入國民經(jīng)濟核算體系，即在現(xiàn)有的GDP中扣除資源的直接經(jīng)濟損失，以及為恢復生態(tài)平衡、挽回資源損失而必須支付的經(jīng)濟投資。綠色GDP不僅能反映經(jīng)濟增長水平，而且能夠體現(xiàn)經(jīng)濟增長與自然保護和諧統(tǒng)一的程度，可以很好地表達和反映可持續(xù)發(fā)展觀的思想和要求。（三）資源承載力資源承載力是指地球生物圈或某區(qū)域資源對人口增長和經(jīng)濟發(fā)展的支持能力。主要包括可供開發(fā)利用的自然資源的數(shù)量和環(huán)境對生產(chǎn)和生活過程所產(chǎn)生的各種廢物的最大負荷量。資源承載能力通常是指一定區(qū)域范圍內，其自身的資源稟賦所能持續(xù)支撐的經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模并維持良好生態(tài)系統(tǒng)的能力。資源承載力是客觀存在的，也可以因人類對環(huán)境的改造而變化，是自愿系統(tǒng)的客觀屬性，因而是一個相對客觀的量。（四）資源持續(xù)利用資源持續(xù)利用是指既能滿足擔待人的需要，又對后代滿足其需求能力不構成危害的資源利用方式。自然資源可持續(xù)利用有多種含義，通常歸納為以下三個層次的問題：生態(tài)倫理層次。生態(tài)倫理學認為，自然界中沒有等級差別，在人與自然的關系中，人與其他物種乃至其他自然要素是平等的，自然資源和自然環(huán)境有其價值和權利，應該得到保護?？沙掷m(xù)發(fā)展層次。按照可持續(xù)發(fā)展原則，自然資源保護是要給后代留下同等的利用機會和條件，在開發(fā)利用自然資源的同時強調保護，為的是持續(xù)地實現(xiàn)資源利用的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。經(jīng)濟含義層次。從經(jīng)濟含義上討論自然資源的可持續(xù)利用時，重點多放在高效有序地利用資源、消除經(jīng)濟浪費和社會浪費、使社會凈收益長期最大化等必要性方面。（五）環(huán)境吸收能力環(huán)境吸收能力，是指環(huán)境媒介（大氣、水、土壤等）吸收廢物而又不導致環(huán)境退化的能力。（六）環(huán)境容量環(huán)境容量，又稱為環(huán)境承載能力，它是指衡量和表現(xiàn)環(huán)境系統(tǒng)結構和狀態(tài)相對穩(wěn)定、表征環(huán)境同化能力的概念。指人類生存和自然生態(tài)環(huán)境不受危害的前提下，某一環(huán)境所能容納污染物的最大負荷量。代表的是環(huán)境的自我調節(jié)能力，包括納污能力和系統(tǒng)調節(jié)能力。§3.3資源生態(tài)學基本理論3.3.1資源過程理論3.3.2資源生態(tài)經(jīng)濟平衡理論3.3.3資源生態(tài)系統(tǒng)理論3.3.4資源流動輪3.3.5資源價值與產(chǎn)權理論3.3.6資源配置理論3.3.1資源過程理論資源在系統(tǒng)中進行物質和能量循環(huán)與轉化的過程；資源的不斷發(fā)展與替代，永續(xù)利用；注重資源在轉化過程中的效率提高和新的替代資源的發(fā)現(xiàn)。3.3.2資源生態(tài)經(jīng)濟平衡理論資源開發(fā)推動經(jīng)濟增長生態(tài)環(huán)境代價3.3.3資源生態(tài)系統(tǒng)理論資源系統(tǒng)自身的動態(tài)平衡是維持該系統(tǒng)可持續(xù)存在的基礎；各資源系統(tǒng)之間彼此釋放的功能要互相耦合，建立良性的互饋機制。3.3.4資源流動論資源的全球流動環(huán)境污染與生態(tài)問題的全球流動為資源生態(tài)學提供廣闊的研究領域導致3.3.5資源價值與產(chǎn)權理論資源有價資源價值和產(chǎn)權引發(fā)3.3.6資源配置理論公平享受資源代際公平代內公平規(guī)則公正資源在各代人間的公正分配現(xiàn)代人對后代人的資源補償能否實現(xiàn)資源的國內公平資源的國際公平§3.4自然資源評價的生態(tài)因子生態(tài)因子（如溫度、降水、光量等）是反映直接對生物有機體發(fā)生作用的某種環(huán)境因子的生物化學或生物學特征的基本參量。所有生態(tài)因子構成生物的生態(tài)環(huán)境（ecologicalenvironment)。環(huán)境因子與生態(tài)因子的區(qū)別：

環(huán)境因子具有更廣泛的外延，包含生態(tài)因子，環(huán)境因子不一定對生物起作用

生態(tài)因子是對生物產(chǎn)生一定作用的環(huán)境因子生態(tài)因子的分類1.簡單分類方法：非生物因素即物理因素：包括光、熱、水、風、礦物養(yǎng)份等。生物因素：針對某一生物而言的其他生物，如動物、植物、微生物等。注意：在自然界，各種生態(tài)因子總是綜合起作用，但總有一個或幾個起主導作用。2.按其性質分為五類①氣候因子（climaticfactors），光、溫度、降水、風等。②土壤因子（edaphicfactors），土壤結構、有機物、有機物的營養(yǎng)狀態(tài)等。③地形因子（topographicfactors），地面特征，包括坡度、坡向、海拔。④生物因子（bioticfactors），包括同種或異種生物間的關系。⑤人為因子（anthropogenicfactors）。生態(tài)因子作用的一般特征①綜合作用：生態(tài)因子對生物的作用不是單一的，是綜合的。獨立的生態(tài)因子并不存在（相互之間存在聯(lián)系，如水分會影響土地的作用）但作用有主次，直接或間接之分，并在一定條件相互轉化。②主導因子作用:

在諸多環(huán)境因子中，有一個對生物起主導作用的生態(tài)因子，稱為主導因子。主導因子發(fā)生變化會引起其他因子也發(fā)生變化。

在光合作用中，光是主導因子，濕度和CO2是次要因子。

以生物為主導因子，表現(xiàn)在動物食性方面的可分為：草食動物、肉食動物、食動物、素食動物（人）。③直接作用和間接作用：環(huán)境中的地形因子：坡向、海拔、經(jīng)緯度對比等，生態(tài)的作用是間接的，生物在不同地形中均能生長，但地形會影響光照、濕度、水分等分布，從而通過對直接作用因子的影響而間接地產(chǎn)生作用于生物生長。④階段性作用：生物在不同的生長階段對生態(tài)因子的需求不同，使生態(tài)因子對生物的作用也是有階段性。⑤不可替代性和補償作用：大部分生態(tài)因子對生物具有不可替代的作用，如陽光、水等，如果缺乏會影響生物的正常生長，直至死亡。如光合作用時，如果光照不足，可以增加二氧化碳濃度來補足（補償作用）。生態(tài)因子的作用規(guī)律限制因子Liebig最小因子定律Shelford耐性定律生態(tài)幅①限制因子：生物的生存和繁殖依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，其中限制生物生存和繁殖的關鍵性因子就是限制因子。任何一種生態(tài)因子只要接近或超過生物的耐受范圍，它就會成為這種生物的限制因子。

如果一種生物對某一生態(tài)因子的耐受范圍很廣，而且這種因子又非常穩(wěn)定，那么這種因子就不太可能成為限制因子；相反，如果一種生物對某一生態(tài)因子的耐受范圍很窄，而且這種因子又易于變化，那么這種因子就很可能是一種限制因子。

例如，氧氣對陸生動物來說，數(shù)量多、含量穩(wěn)定而且容易得到，因此一般不會面為限制因子（寄生生物、土壤生物和高山生物除外）。但是氧氣在水體中的含量是有限的，而且經(jīng)常發(fā)生波動，因此常常成為水生生物與環(huán)境復雜關系的鑰匙，因為各種生態(tài)因子對生物來說并非同等重要，生態(tài)學家一旦找到了限制因子，就意味著找到了影響生物生存和發(fā)展的關鍵性因子。②Liebig最小因子定律：德國化學家（BaronJustusLiebig）于1840年在其所著的《有機化學及其在農(nóng)業(yè)和生理學中的應用》一書中，分析了土壤與植物生長的關系，認為每一種植物都需要一定種類和一定數(shù)量的營養(yǎng)元素，并闡明在植物生長所必需的元素中，供給量最少（與需要量比相差最大）的元素決定著植物的產(chǎn)量。例如，當土壤中的氮，可維持250kg產(chǎn)量，鉀可維持500kg，則實際產(chǎn)量只有250kg；如果多施1倍的氮，產(chǎn)量將停留在350kg，因這時產(chǎn)量為鉀所限制。Liebig指出：“植物的生長取決于處在最小量狀況的食物的量”，這一概念被稱做“Liebig最小因子定律”。Liebig之后，不少學者對此定律進行了補充，如Mitsherlich發(fā)現(xiàn)：當限制因子增加時，開始增產(chǎn)效果很大，繼續(xù)下去，效果漸減。N.P.Odum(1973)建議對Liebig定律做兩點補充：這一定律只適用于穩(wěn)定狀態(tài)，即能量和物質的流入和流出處于平穩(wěn)的情況下才適用，要考慮生態(tài)因子之間的相互作用。同上逐步形成生態(tài)因子，由于伴隨的其他因子不同，對生物所起的作用也不同。如光強度不足時，CO2濃度的提高可得到部分補償，使光合作用強度有所提高。因而最低因子并不是絕對的。③Shelford耐性定律：美國生態(tài)學家V.E.Shelford于1913年指出，生物的存在與繁殖，要依賴于某種綜合環(huán)境因子的存在，只要其中一項因子的量（或質）不足或過多，超過了某種生物的耐性限度，則該物種不能生存，甚至滅絕。這一概念被稱為Shelford耐性定律。環(huán)境條件生物體的狀況繁殖存活生長耐受性定律圖解（仿A.Mackenzie,1999）環(huán)境條件

生態(tài)學者們結合最小因子定律和耐受性定律的思想，提出了另一個綜合的生態(tài)學概念——限制因子（limitingfactor）。限制因子的定義是：當生態(tài)因子（一個或相關的幾個），接近或超過某種生物的耐受極限而阻止其生存、生長、繁殖、擴散或分布，這時，這些因子就稱為限制因子。在自然界中，生物不僅受制于最小量需要物質的供給，而且也受制于其他的臨界生態(tài)因子，限制因子的概念指明了生物的生存與繁衍取決于環(huán)境中各種生態(tài)因子的綜合，這就是這個概念的最主要價值。④生態(tài)幅在自然界，由于長期自然選擇的結果，每個物種都適應于一定的環(huán)境，并有其特定的適用范圍，例如：熊貓僅見于秦巴山區(qū)，大象只長在熱帶叢林，生物對某種生態(tài)國的適用范圍稱為生態(tài)幅。圖2—2窄溫性與廣溫性生物的生態(tài)幅A冷窄溫 B廣溫 C曖窄溫最低最高最低最高C最適B最適A最低§3.5

資源生態(tài)價值評估3.5.1

資源生態(tài)評價目的、意義資源生態(tài)評價概念

資源生態(tài)評價是指應用資源生態(tài)學的有關理論和方法，對資源的組成、結構、功能與主要生態(tài)工程、穩(wěn)定性與敏感性、系統(tǒng)發(fā)展演化趨勢等進行綜合評價。評價目的與意義了解資源的生態(tài)狀況及生產(chǎn)能力高低，全面認識資源開發(fā)利用現(xiàn)狀所出現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境問題。通過生態(tài)評價，有助于認識資源生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展?jié)摿εc制約因素，評價不同的活動和措施可能產(chǎn)生的結果。通過生態(tài)評價，有助于從生態(tài)系統(tǒng)的角度全面認識資源與社會、經(jīng)濟、環(huán)境間的相互關系及其發(fā)展變化規(guī)律。通過研究對象的歷史和現(xiàn)狀的評價，有助于預測未來可能發(fā)生的生態(tài)環(huán)境問題，盡早做好防范對策與措施。3.5.2

資源生態(tài)評價指標體系指標體系構建原則與要求相對完備性

評價指標體系能在生產(chǎn)、生活、社會進步與環(huán)境保護方面反映大系統(tǒng)整體性代表性

反映系統(tǒng)時空變化特征，同時各指標應具有一定程度的獨立性和穩(wěn)定性層次性

根據(jù)評價的需要和詳盡程度對指標進行分層分級，滿足系統(tǒng)預測、結構、功能分析要求統(tǒng)一性

在計量范圍、統(tǒng)計口徑、含義解釋、計算方法上協(xié)調一致。合理性

可測、可操作、可比較、可推廣，在較長時間和較大范圍內都能適用。指標體系內容資源生態(tài)評價的指標體系可按評價對象及評價目的來確定。3.5.3

資源生態(tài)評價的程序生態(tài)調查調查內容調查方法