第二節　生態平衡及其意義

一、生態平衡的概念

生態平衡（ecological balance）是指在一定時間內，生物與環境、生物與生物之間相互適應所維持著的一種協調狀態。它表現為生態系統中生物組成、種群數量、食物鏈營養結構的協調狀態，能量和物質的輸入與輸出基本相等，物質儲存量恒定，信息傳遞暢通，生物群落與環境之間或各對應量之間各自保持一定的狀態，達到正負相當、協調吻合。

二、生態平衡的破壞

（一）生態平衡破壞的標志

1．結構的改變

表現在缺損一個或幾個組分成分，使平衡失調，系統崩潰，如毀林、開荒等；也表現在某一組成成分發生變化，如生物群落結構的改變、非生物成分的組成和結構發生變化等。

2．功能的衰退

主要表現在能量流動受阻，如生產者數量減少；也表現在物質循環的中斷等。

（二）生態平衡破壞的因素

1．自然因素

首先是災難性的自然因素，如火山、地震和水旱災害等，它們會急劇破壞生態平衡；其次是自然界本來存在的有害因素，例如母巖風化放出有害元素，或者土壤缺乏必要的元素。

2．人為因素

主要是指人類活動造成的生態系統不平衡，如工業排放“三廢”、濫砍濫伐、圍湖造田、過度放牧等。

綜上所述，人類既可以破壞生態平衡，又可以改造環境，為使生態系統在良性循環下達到穩定平衡，必須順應自然規律，否則要受到自然的懲罰。

三、生態學及應用

（一）生態學的一般規律

1．相互依存和相互制約的規律

相互依存與相互制約規律，反映了生物間的協調關系，是構成生物群落的基礎。生物間的這種協調關系，主要分為兩類。

（1）以食物相互聯系與制約的協調關系　亦稱“相生相克”規律。在生態系統中，每一生物種都占據一定的位置，具有特定的作用。即每一種生物在食物鏈或食物網中都占據一定的位置，并具有特定的作用。各生物種之間相互依賴、彼此制約、協同進化。被食者為捕食者提供生存條件，同時又為捕食者控制；反過來，捕食者又受制于被食者，彼此相生相克，使生物保持數量上的相對穩定，使整個體系成為協調的整體。當向一個生物群落（或生態系統）引進其他群落的生物種時，往往會由于該群落缺乏能控制它的生物種存在，使該種種群暴發起來，從而造成災害。

（2）普遍的依存與制約關系　亦稱“物物相關”規律。有相同生理、生態特性的生物，占據與之相適宜的小生境，構成生物群落或生態系統。系統中同種生物、異種生物、不同群落或系統之間都存在相互依存、相互制約的關系，如地衣就是真菌和藻類的共生體，真菌吸收水分、無機鹽供給藻類光合作用所需的原料，并圍裹著藻類細胞使其不會干死；藻類進行光合作用，合成的有機質供給真菌利用。這種影響有些是直接的，有些是間接的，有些是立即表現出來的，有些需滯后一段時間才顯現出來。因此，在自然開發、工程建設中必須了解自然界諸事物之間的相互關系，統籌兼顧，做出全面安排。

2．物質循環轉化與再生的規律

生態系統中，植物、動物、微生物和非生物成分之間能量在不斷地流動，物質在不停地循環著。但是，通常在自然生態系統中，能量沿食物鏈轉移時，每經過一個級位或層次，就有一大部分轉化為熱而逸散，無法再回收利用；物質與能量則不同，它在生態系統中可以反復地進行循環，實現多級利用；其中有些物質如重金屬、農藥等還會通過食物鏈在生物體內發生富集。因此要實現生態系統的良性平衡，必須盡力使物質多級利用和提高能量利用率。

3．物質輸入與輸出動態平衡的規律

又稱“協調穩定”規律。生物與環境之間的輸入與輸出，是相互對立的關系，對生物體進行輸入時，環境必然進行輸出，只有各部分協調的、物質的輸入與輸出總是相平衡的生態系統才是穩定的。當生物體的輸入不足時，例如農田肥料不足，或雖然肥料（營養分）足夠，但未能分解而不可利用，或施肥的時間不當而不能很好地利用，結果作物必然生長不好，產量下降。另外，對環境系統而言，如果營養物質輸入過多，環境自身吸收不了，打破了原來的輸入與輸出平衡，就會出現富營養化現象。

4．相互適應與補償的協同進化規律

生物與環境之間，存在著作用與反作用的過程。植物從環境吸收水和營養元素與環境的特點如土壤的性質、可溶性營養元素的量以及環境可以提供的水量等緊密相關。同時生物以其排泄物和尸體的方式把相當數量的水和營養元素歸還給環境，最后獲得協同進化的結果。生物與環境就是如此反復地相互適應與補償。生物從無到有、從低級向高級發展，而環境也在演變。如果因為某種原因損害了生物與環境相互補償與適應的關系，例如某種生物過度繁殖，則環境就會由于物質供應不足而造成其他生物因饑餓死亡。

5．環境資源的有效極限規律

任何生態系統中作為生物賴以生存的各種環境資源，在質量、數量、空間、時間等方面，都有其一定的限度，不能無限制地供給，因而其生物生產力通常都有一個大致的上限。如放牧強度不應超過草場的允許承載量，采伐森林、捕魚狩獵和采集藥材時不應超過能使各種資源永續利用的產量。在生態環境保護中，一定要注意找限制生態平衡的因子。

（二）生態學在環境保護中的應用

1．樹立生態學觀點，管理環境和保護環境

環境問題的實質就是包括人類在內的生態學問題。對環境問題的解決，必須運用生態學的理論、方法和手段。人類的生存環境是一個完整的生態系統或若干個生態系統的組合。人類對環境的利用必須在注意遵循經濟規律的同時，也注意遵循生態規律。

運用生態學觀點管理和保護環境，必須把生態學的基本理論和基本觀點滲透到工農業生產之中。

在現代化的工業建設中，為了高效率地利用資源與能源，有效地保護環境質量，人們提出了要用生態工藝代替傳統工藝。生態工藝是指無廢料生產工藝。無廢料是相對而言，指不向環境排放對生物有毒有害的物質。這是對生態系統中能量流動與物質循環的模擬。

生態農業是以生態學理論為依據建立起來的一種理想的生產模式。它是一種農業生產形式，建立生態農業的目的是把無機物更多地轉化為有機物，最大限度地提高能量流、物質流在生態系統中運轉時的利用效率，實現高效生產，同時又能創建一個舒適而美好的生存環境。生態農業的重要意義就在于把經濟規律與生態規律結合起來，使現在的生態失調得到扭轉。

2．環境質量的生物監測

所謂生物監測（biological monitoring）就是利用生物在各種污染環境下所發出的各種信息來判斷環境污染狀況的一種手段。它們不僅可以反映出環境中各種污染物的綜合影響，而且也能反映出環境污染的歷史狀況，這種反映可以彌補化學與儀器監測的不足。

（1）利用生物對大氣污染進行監測和評價　比較普遍的是利用植物葉片受污染后的傷害癥狀來進行。不同的污染物引起植物葉片的傷害癥狀是不同的，如二氧化硫可使葉脈間出現白色煙斑或壞死組織，而氟化物則可使葉緣或葉尖出現淺褐色或褐紅色的壞死部分。利用這種受害癥狀可以判斷污染物的種類，進行定性分析。同時也可以根據受害程度的輕重、受害面積的大小，判斷污染的程度，進行定量分析。還可以根據葉片中污染物的含量、葉片解剖構造的變化、生理機能的改變、葉片和新梢生長量等，來監測大氣的污染發展狀況。

（2）水體污染可以利用水生生物進行監測和評價　采用的方法也很多，污水生物體系法就是被普遍采用的方法之一。由于各種生物對污染的忍耐力是不同的，在污染程度不同的水體中，就會出現某些不同的生物種群，構成不同的生物體系，根據各個水域中生物體系的組成，就可以判斷水體的污染程度。

3．為環境容量和環境標準的制定提供依據

要切實有效地加強環境保護工作，對已經污染的環境進行治理，就必須制定出國家和地區的環境標準和環境法規。環境標準的制定又必須以環境容量為主要依據。環境容量（environmental capacity）指的是環境對污染物的最大允許量，也就是保證人體健康和維護生態平衡的環境質量所允許的污染物濃度。為了確定允許的污染物濃度，要得到綜合研究污染物濃度與人體健康和生態系統關系的資料，并進行定量的相關分析。