1、淺談環境生態學The Environmental Ecology王君儀，竺可楨學院人文社科實驗班1403，zjuwjy2014摘要 如今，在人為因素干擾下，生態系統中出現了環境污染、生態破壞等問題。環境生態學運用生態系統理論，利用生態系統的自在規律，使用生態手段治理、恢復、監測、預防生態環境問題；并立足于生態經濟社會復合系統之上，進行生態經濟規劃，建立起整體、協調、再生的機制，從源頭上促進生態、經濟、社會的可持續發展。本文將淺談環境生態學及其簡單應用，向自然界“謙卑地學習她科學的可持續發展的方法”。關鍵詞 生態,環境,生態問題,治理,規劃,人與自然Abstract: Nowadays, int

2、erfered by human beings, ecological problems, such as pollutions and ecological destruction have arose in the ecosystem. The environmental ecology takes ecological measures to treat, recover, monitor and prevent those problems, in the light of theory and patterns of ecosystem. Under the circumstance

3、s, human beings are supposed to base on the ecology-economy-society complex system to plan how the ecology and economy are developed together. Therefore, we are capable of establishing an integral, harmonious and renewable mechanism, thus, advance our earth sustainably from the source. In this thesi

4、s, we are to talk about the environment ecology science and its simple application, humbly studying from the nature how she operates the world scientifically.Keywords: ecology, environment, ecological problems, treatment, planning, human and nature引言：正如蕾切爾卡森在寂靜的春天中說道：“生命新種人類具有了改造其周圍大自然的異常能力。在過去的四分之一

5、世紀里，這種力量不僅在數量上增長到產生騷擾的程度，而且發生了質的變化。在人對環境的所有襲擊中，最令人震驚的是空氣、土地、河流和海洋受到了危險、甚至致命物質的污染。這種污染已經進入了我們賴以生存的世界內部。而這一邪惡的環鏈很大程度上是無法逆轉的。” 現在，我們正站在兩條道路的交叉口上，這兩條道路迥然不同。一條，先蹂躪后治理，先踐踏后修補；而另一條，轉向自然界，謙卑地向她學習科學的可持續發展的方法“由于我們自己創造的這個世界變得過于復雜，我們不得不求助于自然世界以了解管理它的方法”讓自然、人類社會、經濟與技術和平相處。我們的未來是技術性的，但由于機械與生命體之間的重疊在一年年增加，我們的技術所引導

6、的未來，朝向的是一種新生物文明。其中，環境生態學，作為研究人為干擾下，生態系統內在的變化機理、規律和人類的反作用，尋求受損生態系統恢復、重建和保護對策的科學，就是我們的出路之一。1.人為干擾下的生態環境問題環境是地球上生物賴以生存、繁衍和發展的基本條件。在人類的生產活動對環境影響甚小的古代，生物圈處于一個相對平穩的狀態，使地球環境的自然變化保持在一定的范圍之內。然而，近代工業革命的出現卻打破了這種平衡。近幾個世紀以來，隨著世界人口激增、人類生活水平的提高、科學技術的巨大進步，人類在以前所未有的速度與效率改造地球環境的同時與生態環境之間的矛盾也日益突出。目前正在以及即將嚴重影響人類生產生活的全球

7、性生態環境問題主要包括：環境污染（如：越境污染、海洋污染）、生態破壞（如：溫室效應、臭氧層破壞、全球氣候變化、酸雨、土地沙漠化、森林銳減、熱帶雨林減少、土壤侵蝕、物種滅絕、野生物種減少）等。1.1 環境污染當污染物進入水體中，其含量超過了水體的自然進化能力，使水體的水質和底質的物理化學性質或生物群落組成發生變化，從而造成水體污染。水體污染影響工業生產、增大設備腐蝕、影響產品質量，并且破壞生態，甚至直接危害人的健康。例如發生在日本的水俁病、骨痛病事件，美國墨西哥灣原油泄漏事件、瑞士萊茵河段“死亡”事件。隨著工業及交通運輸事業的發展，大量有害物質被排放到大氣之中，當其濃度超過環境所能允許的極限并持

8、續一段時間后，就會應發大氣污染。我國大氣狀況近幾年每況愈下，尤其是大范圍霧霾引起了全社會的廣泛關注。僅在20002011年的11年間我國工業廢氣排放量就增長了2.39倍。它引發了全球性的全球變暖、臭氧層空洞問題，對人類健康造成直接威脅，與其密切相關的酸雨更是造成工農業生產上的巨大損失。土壤污染污染源復雜、污染物種類繁多。而土壤中的有害物質在土壤中逐漸積累通過“土壤植物人體”，或通過“土壤水人體” 間接被人體吸收。污染物進入環境后，會發生空間位置的遷移和存在形態的轉化，更造成惡性循環，加深了危害程度和治理難度。1.2 生態破壞由于人類的過度開發（例如亂砍濫伐、不合理放牧、毀林造田、過度墾荒、不合

9、理地引進物種）以及一定的自然因素，自然生態環境遭到破壞，從而導致人類、動物、植物的生存條件發生惡化。生態系統的結構和功能產生變化與障礙，生物多樣性下降，系統穩定性和抗逆能力減弱，系統生產力下降。生態系統結構失衡，功能衰退，物質循環受阻。生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性和景觀多樣性四個水平。正如歌德所言：“萬物相形以生，眾生互惠而成。”當作為地球上占絕對優勢得到人類對自然事物橫加干涉之時，大量野生物種走向滅絕，森林、荒漠、濕地生態系統破壞，生物多樣性加速喪失。而當地球上眾多物種永久消失后，人類也將走向萬劫不復的境地。E.B.懷特說道：“我對人類感到悲觀，因為他對于自己的利益太

10、過精明。我們對待自然的辦法是打擊并使之屈服。如果我們不是這樣的多疑與專橫，如果我們能調整好與這顆行星的關系，并深懷感激之心對待它，我們本可有更好的存活機會。”由此可見，環境生態學的大展手腳必不可少而迫在眉睫。2.生態環境問題的生態手段治理新的千紀，造化所生的自然王國和人類建造的人造國度正在融為一體。機器，正在生物化；而生物，正在工程化。生發于人類社會、作用于自然世界的生態環境問題最適合以生態手段治理恢復。生態手段應用生態系統中物種共生和物質循環再生原理、結構與功能協調原理，結合系統最優化方法，設計分層多級利用物質的生產工藝。生態方法與傳統的物理化學方法相比，其優勢相當明顯。生物途徑能夠永久性地

11、消除污染；并且常以原位方式進行，使得對污染位點的干擾和破壞達到最小，減少了人類直接接觸污染物的機會和運輸費用；降解過程迅速。生態技術已經取得長足的進步，但由于受生物特性的限制，它還是存在許多的局限性。微生物等受溫度和其他環境條件的影響；有些情況下，生物技術不能將某一地區的環境問題全部解決，將會造成污染物殘留；而如何開展對寒冷地帶、海洋等特殊地區的環境生物處理還尚待研究。生態環境問題還需使用生態手段治理，包括對于污染的治理以及生態環境的修復。2.1 點源污染治理污水生物處理技術以污水中含有的污染源作為污染源，利用微生物的代謝作用使污染物降解。活性污泥法是目前應用最為廣泛的生物處理技術，利用人工培

12、養和馴化的微生物群體去分解廢水中可供生物降解的有機物，通過生物化學反應，改變這些有機物的性質，再把它們從廢水中分離出來，從而使廢水得到凈化。同時，還具備對水量、水質變動具有較強的適應性的生物膜法、污水處理塘生物塘法等。與廢水的生物處理不同，在廢氣的生物凈化過程中，氣態污染物首先要從氣相轉移到液相或固相表面的液膜中，然后才能被液相或固相表面的微生物吸附并降解。大氣污染的生物處理具有效果好、無二次污染、安全性好等優點，尤其在處理低濃度、生物可降解性好的氣態污染物時生物處理顯得更加經濟可行。具體工藝包括生物濾滴塔、生物濾池、生物洗滌器等。同時綠色植物本身就是地球之肺，具有吸收有害氣體、減塵殺菌、維持

13、碳氧平衡的作用。固體廢棄物的生物處理主要包含厭氧消化處理和好氧堆肥處理。厭氧消化處理是有機物在無氧條件下被微生物分解、轉化為甲烷和二氧化碳等，并合成自身細胞的生物學過程。資源化效果好，設施簡單、易操作，有利于防止病毒傳播。好氧處理即堆肥法，將可悲生物降解的有機物轉化為穩定的腐殖質物質。可增加土壤的保肥作用，改善土壤的物理性能，調節植物根部。2.2 修復生態環境的恢復生態學恢復生態學是研究如何修復由于人類活動引起的原生生態系統動態損害的一門學科，其內涵包括幫助恢復和管理原生生態系統完整性的過程。這種完整性包括生物多樣性臨界變化范圍、生態系統結構和過程、區域和歷史內容、可持續發展的文化實踐。生態恢

14、復一般應在自然法則、社會經濟技術原則、美學原則的協同調和下，使受損或退化生態統重構或再生。以達到實現基地穩定、恢復植被與土壤、提高生物多樣性、增強生態系統功能、提高生態效益、構建合理景觀的目的。2.2.1 恢復生態學的影響因素由于不同于希臘哲學家癡迷的鏈式的因果關系，研究如何沿因果鏈條追本溯源，直至找到最初原因。也不同于西方邏輯的基礎，即線性邏輯。生態系統的相互關聯所展示的是一種完全不同的邏輯一種網狀的因果循環。在遞歸反射領域，事件并非由存在鏈所觸發，而是由一系列業因如奇趣屋般地反射、彎曲、彼此互映所致。與其說因子和控制的影響是從其源頭按直線發散，倒不如說它是水平擴展，如同涌動的潮水，曲折、彌

15、散地釋放著影響力。因此，對于任何因素的研究都應該本著全面互相的原則，確立網狀思維。恢復生態學的主要影響因素包括：自然中的氣候因素與土壤因素以及人為因素。任何生態系統都存在于具有一定區域特性的氣候環境中，因而，恢復生態學研究首先是要區域氣候因子及其動態由基本的了解，對它作用于生態系統的響應進行生態研究。同時，諸如光照、熱量、水分、風等氣候因子是動態變化的，而且彼此之間又相互影響，其作用于生態系統的機制則更為復雜。土地因素包括土壤和地形兩個方面。土壤理性性狀的變化和生物群落的演化互為因果。地形主要通過高度、坡向與坡度影響生物區系、群落構成等。人類既是生態系統的利用者與破壞者，又是生態恢復工作中生態

16、系統的設計者與締造者，因而，恢復生態學研究更關注人與自然的相互作用機制。人類通過一系列社會、經濟、文化活動干擾生態系統動態的各個方面，引起種群的結構、大小的改變。而在生態恢復過程中，生態及工程技術又是人類對生態系統的貢獻。2.2.2 生態恢復的程序與技術體系生態恢復是一個復雜的生態工程，但有其階段性和程序性可言。生態恢復中的重要程序包括：確定系統邊界，生態系統狀況調查，生態系統退化診斷，確定方案，實施，示范與推廣，和監測與評價。生態恢復的技術體系涉及很多領域。存在著涉及水、土、氣等非生物或環境要素的恢復技術，又包括物種、種群、群落等生物因素的恢復技術，以及生態系統與景觀的結構和功能的總體規劃與

17、組裝技術。 2.2.3 生態恢復的評價生態恢復的成功與否可以通過比較恢復系統和參照系統的生物多樣性、群落結構、生態系統功能、干擾體系以及非生物的生態服務功能來衡量。以動態的觀點考察該生態系統的可持續性（自然更新）、不可侵入性（與自然群落一樣能抵制入侵）、生產力、營養保持力、生物間的相互作用。辨識那些對生態系統恢復非常必要的因子，嚴格地檢驗實際的恢復行動，評價恢復的效果。總而言之，由人類不計較生態成本的經濟發展造成的生態問題，應當又生態方法、生態技術解決。對于已經造成污染破壞的現有疑難，毫無疑義必須立即著手解決。然而，“先開發，后保護；先破壞，后治理”不僅成本高昂，浪費時間、人力、物力，更有可能

18、造成無可挽回的損失。我們所需要的發展模式，是一種開發利用與平衡維護同時進行的模式，是一種可持續的社會經濟自然復合體系。這需要決策者以更高、更廣闊、更全面、更長遠的視角判斷事物、規劃部署。3.可持續的生態經濟社會系統世界環境與發展委員會在我們共同的未來中，將可持續發展定義為：“在滿足當代人需要的同時，不損害人類后代滿足其自身需要和發展的能力。”并指出：“在不久之前，我們關心的是國家之間在經濟方面相互聯系的重要性，而現在我們則不能不關注國家之間生態學方面相互依賴的問題，生態與經濟從來沒有像今天這樣緊密的聯結為一個互為因果的網絡里。”當今，高消耗追求經濟數量增長和“先污染后治理”的傳統發展模式已不再

19、適應社會要求，必須走出一條可持續發展道路。3.1 原理3.1.1 可持續發展的內涵可持續發展的實質是協調，經濟、社會、生態各方面的協調發展。其內涵可以分為三個方面。第一層次是指資源、環境、經濟和社會的協調發展。第二層次是既滿足當代人需求又不危及后代人需求能力，既符合局部人口利益又符合全球人口利益。第三層次是保持人和自然的共同協調進化，達到人和自然的共同繁榮。3.1.2 社會經濟自然復合生態系統原理社會經濟自然復合生態系統是實現可持續發展的研究途徑。其中，社會亞系統以人為中心，以滿足人的生活、交通、醫療等需求為目的，并為經濟亞系統提供勞力和智力。經濟亞系統以資源為核心，由工業、農業交通、建筑、信

20、息等子系統組成以物質從分散向集中運轉，能量從低質向高質集聚，信息從低序向高序積累為特征。自然生態亞系統以生物結構和物理結構為主，以生物與環境的協同共生及環境對社會經濟活動的支持、容納、緩沖和凈化為特征。可持續發展必須統籌這三個亞系統的關系，而筆者提倡利用生物工程，規劃、建設環境生態。3.2 環境生態監測若要生態自然環境的和諧保持穩定狀態，就必然首先需要加強環境監測工作。其中，生態監測是利用生命系統及其相互關系的變化反應做“儀器”來監測環境質量狀況的手段。生態監測有物理化學監測所不具備的一些特點：能綜合地反映環境質量狀況；具有連續監測的功能；具有多功能性；監測靈敏度高；復雜性。同時，有別于物化監

21、測，生態監測要求樣本容量應滿足統計學要求，并需要定期定點的連續觀測和綜合分析。生態監測解釋環境保護的方向；尤其更加側重于研究人為干擾與生態環境變化的關系，可使人們搞清那些活動模式既滿足經濟規律又符合生態規律，從而為協調人與自然的關系提供科學依據。另外，通過生態監測還能掌握對生態環境變化構成影響的各種主要干擾因素及每種因素的貢獻，從而可制定相應的環境保護計劃增強環保工作的針對性和主動性。3.3 生態經濟規劃3.3.1 生態經濟規劃原理生態規劃即以生態學原理和區域規劃原理為指導，應用系統科學、環境科學等多學科的手段辨識、模擬和設計人工生態系統內的各種生態關系，確定資源開發利用與保護的生態適宜度，探

22、討生態建設對策，促進人與自然、人與環境關系的持續共生的一種規劃方法，以促進復合系統的良性循環。而在新的千紀，生態與發展本就密不可分。生態與經濟規劃應當同時進行。因此，生態經濟規劃應運而生。生態經濟規劃是指在自然綜合體系的天然平衡不作重大變化，自然環境不遭破壞和一個部門的經濟活動不給另一個部門造成損傷的情況下，計算并合理安排天然資源利用和組織地域利用的一種計劃。它是一種具有預防目的的綜合原則。生態經濟規劃應遵循幾大原則。其一，整體優化原則。從生態系統的原理和方法出發，強調社會經濟自然復合生態系統的一致性，注意各個亞系統之間的協調與補充。其二，平衡與共生原理。做到結構、功能、收支各自的動態平衡。“

23、共同進化中的生命擁有非凡的生成穩定的能力。”其三，物質循環不息的再生原則。要使當代人的發展不影響到后代人并滿足其發展就必須讓我們的生態經濟系統不僅消耗物質，更能夠促使物質再生。只有使物質循環和能量流動正常進行，方能實現資源的合理利用和生態環境的良性循環。其四，遵循經濟規律，符合國民經濟總要求。發展的問題必須也只能在發展中解決，唯有符合經濟規律才能獲得所需的資源、人力、技術。其五，遵循生態規律的原則。其六，區域分異原則，結合當地實際，因地制宜。生態經濟規劃，具體說來，現今有如下幾種運行較為成熟的類型。生態農業。生態農業是按照生態學原理和生態經濟規律，因地制宜地設計、組裝、調整和管理農業生產和農村

24、經濟的系統工程體系。它一個農業生態經濟復合系統，將農業生態系統同農業經濟系統綜合統一起來，以取得最大的生態經濟整體效益。既是農、林、牧、副、漁各業綜合起來的大農業，又是農業生產、加工、銷售綜合起來，適應市場經濟發展的現代農業。例如我國南方的“豬-沼-果”生態模式、北方“四位一體”生態模式，均為目前較為成功的范例。3.3.2 生態經濟規劃實例生態工業，清潔生產。清潔生產從本質上來說，就是對生產過程與產品采取整體預防的環境策略，減少或者消除它們對人類及環境的可能危害，同時充分滿足人類需要，使社會經濟效益最大化的一種生產模式。同時，以生物化工技術為支撐的生態工業本身就具有清潔節能的特點。例如生物脫硫、生物冶金、生物制氫、生物制烷、生物燃料電池；微生物農藥、肥料、飼料等。生態旅游。生態旅游是具有保護自然環境和維護當地人民生活雙重責任的旅游活動。比起不計自然環境承載力的傳統旅游業，生態旅游更強調的是對自然景觀的保護，推動人們回歸大自然，促進自然生態系統的良性運轉，同時拉動地方經濟發展。通過旅游規模的小型化，讓旅游者親自參與其中。生態城鎮化。城市化是大勢所趨。生態城鎮化是指在城鎮化進程中，統籌考慮城鎮建設與人口、環境、資源、產業、文化、社會和諧等之間的關系，堅持以生態文明建設為主題，以城鎮總體生態環境、產業結構、社區建設、消費方式的優化