1、浅谈环境生态学The Environmental Ecology王君仪，竺可桢学院人文社科实验班 1403，摘要 如今，在人为因素干扰下，生态系统中出现了环境污染、生态破坏等问题。环境生态学运用生态系统理论，利用生态系统的自在规律，使用生态手段治理、恢复、监测、预防生态环境问题；并立足于生态经济社会复合系统之上，进行生态经济规划，建立起整体、协调、再生的机制，从源头上促进生态、经济、社会的可持续发展。本文将浅谈环境生态学及其简单应用，向自然界“谦卑地学习她科学的可持续发展的方法” 。关键词 生态,环境,生态问题,治理,规划,人与自然Abstract: Nowadays, interfered
2、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 circumstances, human
3、 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 thesis, we ar
4、e 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：正如蕾切尔卡森在寂静的春天中说道：“生命新种人类具有了改造其周围大自然的异常能力。在过去的四分之一世纪里，这种力量
5、不仅在数量上增长到产生骚扰的程度，而且发生了质的变化。在人对环境的所有袭击中，最令人震惊的是空气、土地、河流和海洋受到了危险、甚至致命物质的污染。这种污染已经进入了我们赖以生存的世界内部。而这一邪恶的环链很大程度上是无法逆转的。 ” 现在，我们正站在两条道路的交叉口上，这两条道路迥然不同。一条，先蹂躏后治理，先践踏后修补；而另一条，转向自然界，谦卑地向她学习科学的可持续发展的方法“由于我们自己创造的这个世界变得过于复杂，我们不得不求助于自然世界以了解管理它的方法”让自然、人类社会、经济与技术和平相处。我们的未来是技术性的，但由于机械与生命体之间的重叠在一年年增加，我们的技术所引导的未来，朝向的
6、是一种新生物文明。其中，环境生态学，作为研究人为干扰下，生态系统内在的变化机理、规律和人类的反作用，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学，就是我们的出路之一。1.人为干扰下的生态环境问题环境是地球上生物赖以生存、繁衍和发展的基本条件。在人类的生产活动对环境影响甚小的古代，生物圈处于一个相对平稳的状态，使地球环境的自然变化保持在一定的范围之内。然而，近代工业革命的出现却打破了这种平衡。近几个世纪以来，随着世界人口激增、人类生活水平的提高、科学技术的巨大进步，人类在以前所未有的速度与效率改造地球环境的同时与生态环境之间的矛盾也日益突出。目前正在以及即将严重影响人类生产生活的全球性生态环境问题
7、主要包括：环境污染（如：越境污染、海洋污染） 、生态破坏（如：温室效应、臭氧层破坏、全球气候变化、酸雨、土地沙漠化、森林锐减、热带雨林减少、土壤侵蚀、物种灭绝、野生物种减少）等。1.1 环境污染当污染物进入水体中，其含量超过了水体的自然进化能力，使水体的水质和底质的物理化学性质或生物群落组成发生变化，从而造成水体污染。水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量，并且破坏生态，甚至直接危害人的健康。例如发生在日本的水俣病、骨痛病事件，美国墨西哥湾原油泄漏事件、瑞士莱茵河段“死亡”事件。随着工业及交通运输事业的发展，大量有害物质被排放到大气之中，当其浓度超过环境所能允许的极限并持续一段时间后
8、，就会应发大气污染。我国大气状况近几年每况愈下，尤其是大范围雾霾引起了全社会的广泛关注。仅在20002011年的 11年间我国工业废气排放量就增长了 2.39倍。它引发了全球性的全球变暖、臭氧层空洞问题，对人类健康造成直接威胁，与其密切相关的酸雨更是造成工农业生产上的巨大损失。土壤污染污染源复杂、污染物种类繁多。而土壤中的有害物质在土壤中逐渐积累通过“土壤植物人体” ，或通过“土壤水人体” 间接被人体吸收。污染物进入环境后，会发生空间位置的迁移和存在形态的转化，更造成恶性循环，加深了危害程度和治理难度。1.2 生态破坏由于人类的过度开发（例如乱砍滥伐、不合理放牧、毁林造田、过度垦荒、不合理地引
9、进物种）以及一定的自然因素，自然生态环境遭到破坏，从而导致人类、动物、植物的生存条件发生恶化。生态系统的结构和功能产生变化与障碍，生物多样性下降，系统稳定性和抗逆能力减弱，系统生产力下降。生态系统结构失衡，功能衰退，物质循环受阻。生物多样性包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性四个水平。正如歌德所言：“万物相形以生，众生互惠而成。 ”当作为地球上占绝对优势得到人类对自然事物横加干涉之时，大量野生物种走向灭绝，森林、荒漠、湿地生态系统破坏，生物多样性加速丧失。而当地球上众多物种永久消失后，人类也将走向万劫不复的境地。E.B.怀特说道：“我对人类感到悲观，因为他对于自己的利益太过精
10、明。我们对待自然的办法是打击并使之屈服。如果我们不是这样的多疑与专横，如果我们能调整好与这颗行星的关系，并深怀感激之心对待它，我们本可有更好的存活机会。 ”由此可见，环境生态学的大展手脚必不可少而迫在眉睫。2.生态环境问题的生态手段治理新的千纪，造化所生的自然王国和人类建造的人造国度正在融为一体。机器，正在生物化；而生物，正在工程化。生发于人类社会、作用于自然世界的生态环境问题最适合以生态手段治理恢复。生态手段应用生态系统中物种共生和物质循环再生原理、结构与功能协调原理，结合系统最优化方法，设计分层多级利用物质的生产工艺。生态方法与传统的物理化学方法相比，其优势相当明显。生物途径能够永久性地消
11、除污染；并且常以原位方式进行，使得对污染位点的干扰和破坏达到最小，减少了人类直接接触污染物的机会和运输费用；降解过程迅速。生态技术已经取得长足的进步，但由于受生物特性的限制，它还是存在许多的局限性。微生物等受温度和其他环境条件的影响；有些情况下，生物技术不能将某一地区的环境问题全部解决，将会造成污染物残留；而如何开展对寒冷地带、海洋等特殊地区的环境生物处理还尚待研究。生态环境问题还需使用生态手段治理，包括对于污染的治理以及生态环境的修复。2.1 点源污染治理污水生物处理技术以污水中含有的污染源作为污染源，利用微生物的代谢作用使污染物降解。活性污泥法是目前应用最为广泛的生物处理技术，利用人工培养
12、和驯化的微生物群体去分解废水中可供生物降解的有机物，通过生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从废水中分离出来，从而使废水得到净化。同时，还具备对水量、水质变动具有较强的适应性的生物膜法、污水处理塘生物塘法等。与废水的生物处理不同，在废气的生物净化过程中，气态污染物首先要从气相转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。大气污染的生物处理具有效果好、无二次污染、安全性好等优点，尤其在处理低浓度、生物可降解性好的气态污染物时生物处理显得更加经济可行。具体工艺包括生物滤滴塔、生物滤池、生物洗涤器等。同时绿色植物本身就是地球之肺，具有吸收有害气体、减尘杀菌、维持碳
13、氧平衡的作用。固体废弃物的生物处理主要包含厌氧消化处理和好氧堆肥处理。厌氧消化处理是有机物在无氧条件下被微生物分解、转化为甲烷和二氧化碳等，并合成自身细胞的生物学过程。资源化效果好，设施简单、易操作，有利于防止病毒传播。好氧处理即堆肥法，将可悲生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质物质。可增加土壤的保肥作用，改善土壤的物理性能，调节植物根部。2.2 修复生态环境的恢复生态学恢复生态学是研究如何修复由于人类活动引起的原生生态系统动态损害的一门学科，其内涵包括帮助恢复和管理原生生态系统完整性的过程。这种完整性包括生物多样性临界变化范围、生态系统结构和过程、区域和历史内容、可持续发展的文化实践。生态恢复
14、一般应在自然法则、社会经济技术原则、美学原则的协同调和下，使受损或退化生态统重构或再生。以达到实现基地稳定、恢复植被与土壤、提高生物多样性、增强生态系统功能、提高生态效益、构建合理景观的目的。2.2.1 恢复生态学的影响因素由于不同于希腊哲学家痴迷的链式的因果关系，研究如何沿因果链条追本溯源，直至找到最初原因。也不同于西方逻辑的基础，即线性逻辑。生态系统的相互关联所展示的是一种完全不同的逻辑一种网状的因果循环。在递归反射领域，事件并非由存在链所触发，而是由一系列业因如奇趣屋般地反射、弯曲、彼此互映所致。与其说因子和控制的影响是从其源头按直线发散，倒不如说它是水平扩展，如同涌动的潮水，曲折、弥散
15、地释放着影响力。因此，对于任何因素的研究都应该本着全面互相的原则，确立网状思维。恢复生态学的主要影响因素包括：自然中的气候因素与土壤因素以及人为因素。任何生态系统都存在于具有一定区域特性的气候环境中，因而，恢复生态学研究首先是要区域气候因子及其动态由基本的了解，对它作用于生态系统的响应进行生态研究。同时，诸如光照、热量、水分、风等气候因子是动态变化的，而且彼此之间又相互影响，其作用于生态系统的机制则更为复杂。土地因素包括土壤和地形两个方面。土壤理性性状的变化和生物群落的演化互为因果。地形主要通过高度、坡向与坡度影响生物区系、群落构成等。人类既是生态系统的利用者与破坏者，又是生态恢复工作中生态系
16、统的设计者与缔造者，因而，恢复生态学研究更关注人与自然的相互作用机制。人类通过一系列社会、经济、文化活动干扰生态系统动态的各个方面，引起种群的结构、大小的改变。而在生态恢复过程中，生态及工程技术又是人类对生态系统的贡献。2.2.2 生态恢复的程序与技术体系生态恢复是一个复杂的生态工程，但有其阶段性和程序性可言。生态恢复中的重要程序包括：确定系统边界，生态系统状况调查，生态系统退化诊断，确定方案，实施，示范与推广，和监测与评价。生态恢复的技术体系涉及很多领域。存在着涉及水、土、气等非生物或环境要素的恢复技术，又包括物种、种群、群落等生物因素的恢复技术，以及生态系统与景观的结构和功能的总体规划与组
17、装技术。2.2.3 生态恢复的评价生态恢复的成功与否可以通过比较恢复系统和参照系统的生物多样性、群落结构、生态系统功能、干扰体系以及非生物的生态服务功能来衡量。以动态的观点考察该生态系统的可持续性（自然更新） 、不可侵入性（与自然群落一样能抵制入侵） 、生产力、营养保持力、生物间的相互作用。辨识那些对生态系统恢复非常必要的因子，严格地检验实际的恢复行动，评价恢复的效果。总而言之，由人类不计较生态成本的经济发展造成的生态问题，应当又生态方法、生态技术解决。对于已经造成污染破坏的现有疑难，毫无疑义必须立即着手解决。然而， “先开发，后保护；先破坏，后治理”不仅成本高昂，浪费时间、人力、物力，更有可
18、能造成无可挽回的损失。我们所需要的发展模式，是一种开发利用与平衡维护同时进行的模式，是一种可持续的社会经济自然复合体系。这需要决策者以更高、更广阔、更全面、更长远的视角判断事物、规划部署。3.可持续的生态经济社会系统世界环境与发展委员会在我们共同的未来中 ，将可持续发展定义为：“在满足当代人需要的同时，不损害人类后代满足其自身需要和发展的能力。”并指出：“在不久之前，我们关心的是国家之间在经济方面相互联系的重要性，而现在我们则不能不关注国家之间生态学方面相互依赖的问题，生态与经济从来没有像今天这样紧密的联结为一个互为因果的网络里。 ”当今，高消耗追求经济数量增长和“先污染后治理”的传统发展模式
19、已不再适应社会要求，必须走出一条可持续发展道路。3.1 原理3.1.1 可持续发展的内涵可持续发展的实质是协调，经济、社会、生态各方面的协调发展。其内涵可以分为三个方面。第一层次是指资源、环境、经济和社会的协调发展。第二层次是既满足当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。第三层次是保持人和自然的共同协调进化，达到人和自然的共同繁荣。3.1.2 社会经济自然复合生态系统原理社会经济自然复合生态系统是实现可持续发展的研究途径。其中，社会亚系统以人为中心，以满足人的生活、交通、医疗等需求为目的，并为经济亚系统提供劳力和智力。经济亚系统以资源为核心，由工业、农业交通、建
20、筑、信息等子系统组成以物质从分散向集中运转，能量从低质向高质集聚，信息从低序向高序积累为特征。自然生态亚系统以生物结构和物理结构为主，以生物与环境的协同共生及环境对社会经济活动的支持、容纳、缓冲和净化为特征。可持续发展必须统筹这三个亚系统的关系，而笔者提倡利用生物工程，规划、建设环境生态。3.2 环境生态监测若要生态自然环境的和谐保持稳定状态，就必然首先需要加强环境监测工作。其中，生态监测是利用生命系统及其相互关系的变化反应做“仪器”来监测环境质量状况的手段。生态监测有物理化学监测所不具备的一些特点：能综合地反映环境质量状况；具有连续监测的功能；具有多功能性；监测灵敏度高；复杂性。同时，有别于
21、物化监测，生态监测要求样本容量应满足统计学要求，并需要定期定点的连续观测和综合分析。生态监测解释环境保护的方向；尤其更加侧重于研究人为干扰与生态环境变化的关系，可使人们搞清那些活动模式既满足经济规律又符合生态规律，从而为协调人与自然的关系提供科学依据。另外，通过生态监测还能掌握对生态环境变化构成影响的各种主要干扰因素及每种因素的贡献，从而可制定相应的环境保护计划增强环保工作的针对性和主动性。3.3 生态经济规划3.3.1 生态经济规划原理生态规划即以生态学原理和区域规划原理为指导，应用系统科学、环境科学等多学科的手段辨识、模拟和设计人工生态系统内的各种生态关系，确定资源开发利用与保护的生态适宜
22、度，探讨生态建设对策，促进人与自然、人与环境关系的持续共生的一种规划方法，以促进复合系统的良性循环。而在新的千纪，生态与发展本就密不可分。生态与经济规划应当同时进行。因此，生态经济规划应运而生。生态经济规划是指在自然综合体系的天然平衡不作重大变化，自然环境不遭破坏和一个部门的经济活动不给另一个部门造成损伤的情况下，计算并合理安排天然资源利用和组织地域利用的一种计划。它是一种具有预防目的的综合原则。生态经济规划应遵循几大原则。其一，整体优化原则。从生态系统的原理和方法出发，强调社会经济自然复合生态系统的一致性，注意各个亚系统之间的协调与补充。其二，平衡与共生原理。做到结构、功能、收支各自的动态平
23、衡。 “共同进化中的生命拥有非凡的生成稳定的能力。 ”其三，物质循环不息的再生原则。要使当代人的发展不影响到后代人并满足其发展就必须让我们的生态经济系统不仅消耗物质，更能够促使物质再生。只有使物质循环和能量流动正常进行，方能实现资源的合理利用和生态环境的良性循环。其四，遵循经济规律，符合国民经济总要求。发展的问题必须也只能在发展中解决，唯有符合经济规律才能获得所需的资源、人力、技术。其五，遵循生态规律的原则。其六，区域分异原则，结合当地实际，因地制宜。生态经济规划，具体说来，现今有如下几种运行较为成熟的类型。生态农业。生态农业是按照生态学原理和生态经济规律，因地制宜地设计、组装、调整和管理农业
24、生产和农村经济的系统工程体系。它一个农业生态经济复合系统，将农业生态系统同农业经济系统综合统一起来，以取得最大的生态经济整体效益。既是农、林、牧、副、渔各业综合起来的大农业，又是农业生产、加工、销售综合起来，适应市场经济发展的现代农业。例如我国南方的“猪-沼-果”生态模式、北方“四位一体”生态模式，均为目前较为成功的范例。3.3.2 生态经济规划实例生态工业，清洁生产。清洁生产从本质上来说，就是对生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。同时，以生物化工技术为支撑的生态工业本身就具有清洁节能的特点。例
25、如生物脱硫、生物冶金、生物制氢、生物制烷、生物燃料电池；微生物农药、肥料、饲料等。生态旅游。生态旅游是具有保护自然环境和维护当地人民生活双重责任的旅游活动。比起不计自然环境承载力的传统旅游业，生态旅游更强调的是对自然景观的保护，推动人们回归大自然，促进自然生态系统的良性运转，同时拉动地方经济发展。通过旅游规模的小型化，让旅游者亲自参与其中。生态城镇化。城市化是大势所趋。生态城镇化是指在城镇化进程中，统筹考虑城镇建设与人口、环境、资源、产业、文化、社会和谐等之间的关系，坚持以生态文明建设为主题，以城镇总体生态环境、产业结构、社区建设、消费方式的优化转型为出发点和归宿，全面建设绿色环境、绿色经济、
26、绿色社会、绿色人文、绿色消费的生态城镇，谋求新型城镇经济社会的健康可持续发展道路。简而言之，当机械与生物合二为一，我们将走向一个和谐统一的新生物时代。我们人类社会能够朝生态系统汲取经验，学习用生物手段更加高效永久地解决已存在的生态环境问题，实时监测现在的生态系统状况，预防可能出现的不稳定，合理规划经济生态结构。生态系统与人类社会组织之间不是简单的线性的获取资源、排放废物、治理问题的关系，而是相互存在于彼此之间，我中有你，你中有我。因此，我们思考问题时不能将自然与人类割裂为两个鲜有联系的独立系统来看待，而应革新观念，以生态谋经济，以生态谋发展。致谢衷心感谢吴敏和唐建军两位出色的老师，使我增添了对
27、原本就十分感兴趣的生命科学的了解，更加科学、真实地感悟生命！参考文献1卢升高、吕军.环境生态学.M.第1版.浙江:浙江大学出版社,2004 年:第214215页,第 264266页,第 285289页,第 297304页.2程胜、罗泽娇、曾克峰.环境生态学.M.第 1版.北京:化学工业出版社,2003 年:第 106117页,第 119128页,第 209221页.3胡荣桂.环境生态学.M.第 1版.湖北武汉:华中科技大学出版社,2010年:第 183193页,第 267272页,第 276299页.4杨传平、姜颖、郑国香、李永峰环境生物技术原理与应用.M.第1版.黑龙江:哈尔滨工业大学出版社,2010年:第 1335页,第 5258页,第5862页,第 95100页,第 107121页,第 125296页5万冬梅、王秋雨、金崑环境与生物进化.M.第 1版.北京:化学工业出版社,2006 年:第 185页6蕾切尔卡森、吕瑞兰、李长生寂静的春天.M.第 1版.上海:译文出版社,2014 年:第 113页7凯文凯利失控.M.第 1版.北京:新星出版社,2010 年: 第 27页,第 227231页,第 696697页,第102107页
