书城科普人类、自然与城市(青少年身边的环保丛书)
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第6章 自然生态系统的平衡与失调(1)

人类破坏自然界的天然平衡并不是新现象。人类从动物界分化出来是生态系统演化的飞跃发展,人类的产生本身就是冲破了旧有的平衡。人类社会从渔猎文明发展到农业文明、工业文明和当代信息文明,就是在日益深刻地改变着地球生态系统的面貌,不断地打破旧的平衡,建立新的平衡。

当今社会,随着生产力和科学技术的飞跃发展,人口数量急剧增加,人类的物质需要不断增长,人类活动引起自然界更加深刻的变化,原始的自然界已不复存在,处处以半人工生态系统和人工生态系统代替自然生态系统。由于人类对自然界的巨大冲击,自然生态平衡遭到严重破坏。自然生态的失调已经发展成为全球性的问题,直接威胁到人类的生存和发展。

自然生态平衡不仅是生态学上的重要理论问题,而且也是人类活动的重要实践问题。这是因为:

(一)社会经济生活只能在一定的生态平衡的条件下进行,生态平衡的破坏,将会阻碍社会经济的进一步发展;

(二)生态平衡的破坏,主要是由人类活动造成的。

因此,我们对生态平衡问题的讨论不能离开人的作用,而要从人、自然、社会这一大系统的相互关系中去认识、去探索。在一定的区域内,一般有多种类型的生态系统,如森林、草地、农田、水域等,它们代表着不同生态环境,并相互影响构成一个有机的整体。

在一个区域内根据不同生态条件合理配置不同生态系统,就可以相互促进,使其处于协调状态;否则,就会造成不利的影响。例如,在一个流域内,上游陡坡开荒,就会造成水土流失、土壤肥力减退、水库淤积、农田和道路被冲毁以及抗御水旱灾害的能力下降等后果。每一个生态系统的结构与功能的相对稳定又是生态平衡的基础。

自然生态系统的平衡

自然生态系统平衡是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间,生物各个种群之间,通过能量流动、物质循环和信息传递,使它们相互间达到高度适应、协调和统一的状态。

在自然生态系统中,生物与生物、生物与环境以及环境各要素之间,不停地进行着能量流动和物质循环。生态系统在不断地发展和进化,生物量由少到多,食物链由简单到复杂,群落由一种类型演替为另一种类型等,环境也在不断地变化。

因此,自然生态系统不是静止的,总会因系统中某一部分发生改变,引起不平衡,然后依靠生态系统的自我调节能力,使其进入新的平衡状态。正是这种从平衡到不平衡,从不平衡到平衡,这样反反复复,才推动了生态系统整体和各组成成分的发展与变化。

需要指出的是,自然界的生态平衡对人类来说不总是有利的,我们所需要的“生态平衡”是有利于人类的平衡。尽管有些自然生态系统达到了“生态平衡”,但它的净生产量都很低,不能满足人类的要求。因而,人类为了生存、发展,就要建立起各种各样的半人工生态系统和人工生态系统。与自然生态系统相比较,半人工的草原生态系统和人工生态系统,都是很不稳定的。它们的平衡和稳定需要靠人类来维持,但它们却能给人类提供更多的农畜产品。

然而,自然界原有的生态平衡系统也是人类所需要的,一方面是改善环境和美化环境的需要;另一方面则是保护珍贵动植物物种资源和科学研究的需要。从满足人类多方面的需要来看,生态平衡不只是某一个系统的稳定与平衡,还意味着多种生态系统类型的配合与协调。

自然生态系统的平衡首先是动态的、发展的,其主要标志是:

1.在生态系统中能量和物质的输入、输出必须相对平衡。输出多、输入也相应增多,否则能量和物质入不敷出,系统就会衰退。对于以不断增加生产量为目标的系统或处于发展中的生态系统,能量和物质的输入应大于输出,生态系统才能有物质和能量的积累。人类从不同的生态系统中获取能量和物质,应相应给予补偿,只有这样,才能使环境资源保持永续的再生能力。

2.从整体看,生产者、消费者、分解者应构成完整的营养结构。对于自然界一个完整的生态平衡系统来说,生产者、消费者、分解者是缺一不可的。没有生产者,消费者和分解者就得不到食物来源,系统就会崩溃;消费者与生产者在长期共同发展的过程中,已经形成了依存的关系,消费者是生态系统中能量转换和物质循环的连锁环节,没有消费者的生态系统是一个不稳定的系统,最终会导致该系统的衰退,甚至瓦解;分解者将有机物分解为简单的无机物,使之回归环境或进入再循环,如果没有分解者,物质循环就不能进行下去。同时,分解者还起到了净化环境的作用。

3.生物种类和数目要保持相对稳定。生物之间是通过食物链维持着自然协调关系,控制着物种间的数量和比例的。如果人类破坏了这种协调关系,就会使某些物种明显减少,而另一些物种却大量滋生,带来危害。人类通过捕猎、毁林开荒和环境污染等等,使许多有价值的生物种类锐减或灭绝。生物种类的减少不仅失去了宝贵的动植物资源,而且还削弱了生态系统的稳定性。

应该指出,自然界物种不能任其自然存在和消亡,应该增加对人类有利的物种,减少对人类有害的物种。对于濒危物种应积极拯救,大力保护。例如,消灭老鼠、蚊、蝇和一些有害的寄生虫等,以防止疾病的传播和发生;通过人工选育,创造新的品种或物种,以提高生物的繁殖等能力。这些是人类改造自然积极而有意义的措施。

上述标志包括了生态系统中的结构和功能的协调与平衡,能量和物质输出与输入数量上的平衡。

一个开放系统,在远离平衡的条件下,由于从外部输入能量,由原来无序混乱的状态转变为一种在时间、空间和功能上有序的状态,这种有序状态需要不断地与外界进行物质和能量交换来维持,并保持一定的稳定性,不因外界的微小干扰而消失。比利时科学家普里高津把这样的有序结构称为耗散结构。生态系统就是具有耗散结构的开放系统,物质和能量从系统外输入,也从系统内向外输出。只要不断有物质和能量输入与输出,便可以维持一种稳定状态。

自然生态系统的自我调节能力

自然生态系统作为具有耗散结构的开放系统,在系统内通过一系列的反馈作用,对外界的干扰进行内部结构与功能的调整,以保持系统的稳定与平衡能力,称为生态系统的自我调节能力。

自然生态系统之所以能保持动态平衡,主要是由于其内部具有自动调节的能力。生态系统的生物种类愈多,组成成分愈复杂,其能量流动和物质循环的途径也就愈复杂,营养物质贮备就愈多,其调节能力也愈强。一个物种的数量变动或消失,或有一部分能量流、物质流的途径发生障碍时,可以被其他部分所代替或补偿。

但是,一个生态系统的调节能力再强,也是有一定限度的,超过了这个限度,调节就不能再起作用,生态系统的平衡就会遭到破坏。即使最复杂的生态系统,其自我调节能力也是有限度的。例如,森林应有合理的采伐量,一旦采伐量超过生长量,必然引起森林的衰退;同样,草原也应有合理的载畜量,超过限度,草原将会退化;工业“三废”应有合理的排放标准,排放不能超过环境的容量,否则就会造成环境污染,产生公害危及人类。

由于人类是大自然演化的结果,是生态系统的一个成员,所以,人类对大自然所有的干预以及这种干预的深度和广度正由于现代科技日益增强,这必然反过来影响人类自身。如果人类只顾眼前利益或忽视生态规律,因而有意无意破坏了生态系统的协调与平衡,必然使人类自身失去生存和发展的物质基础。

如何保持生态平衡

1.影响生态平衡的因素

影响生态平衡的因素是十分复杂的,是各种因素的综合效应。一般将这些因素分为自然因素和人为因素。自然因素主要指自然界发生的异常变化。人为因素主要指人类对自然资源的不合理开发利用,以及当代工农业生产的发展所带来的环境问题等。如工业化的兴起,人类过高地追求经济增长,掠夺式地开发土地、森林、矿产、水资源、能源等自然资源;同时,工业“三废”中有毒、有害物质大量的排放,超出了自然生态系统固有的自我调节、自我修补、自我平衡能力和生长力极限,致使全球性自然生态平衡遭到严重破坏。

人类对生态平衡的破坏主要有以下三种情况:

(1)物种改变造成生态平衡的破坏