第六章 生态平衡

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1、第六章 生态平衡生态平衡是随着现代生态学的发展而提出来的。当前的诸如现象，如森林缩小、沙漠扩大，草原退化、水土流 失、风沙肆虐，洪水泛滥、环境污染，人口膨胀等，都是生态平衡失调的表现。调整、恢复和维护生态平衡，已是 当务之急。第一节 概述生态平衡：指在一定时间内，生态系统的结构和功能相对稳定，能量流动和物质循环在生产者、消费者、分解 者与无生命物质之间长时期处于动态平衡的状态（广义来说是指生物圈的平衡关系，狭义的是指研究对象的各种具 体生态因子的平衡）。在一个平衡的生态系统中，生物组成，种群数量，营养结构彼此协调，能量和物质的输入与输出基本相等，物 质贮存量相对恒定，信息传递畅通，环境质量保持

2、良好，环境部分与生物群落部分达到高度适应、协调和统一的状 态。一个保持相对平衡的生态系统，具有一定的稳定性，在外来干扰下，能通过自我调节（或人为控制）恢复到原 来的稳定状态。因此，可以认为，环境系统和生物结构组成的稳定性是生态平衡的基础，能流和物流的收支接近相 等是生态平衡的前提，通过内在信息进行自我修复和自我调节是生态平衡必不可少的条件。生态系统的平衡是动态平衡，是相对的。在生态系统中某些网结上，局部地打破平衡是经常的，绝对的。虽然 生态系统可通过反馈调节保持平衡状态，但生态系统的自动调节能力是有限的，超过了生态阈值，生态平衡失调， 整个系统湖慢慢崩溃。因此，在开发和改造生态系统之前，必须深

3、入研究生态平衡规律，掌握影响生态平衡的因素 确定生态阈限。这样才能保证获得高额的生物量的同时，使其结构和功能保持在相对平衡的状态。第二节 生态失衡的标志我们知道任何一个生态系统都有自我调节的能力，以适应环境的变化，维持自身的平衡状态。但是生态系统的 自我调节能力是有限度的，如果外部压力超过了生态系统自我调节的阈值，就会破坏生态系统的平衡，引起生态系 统结构和功能的改变，甚至使其结构解体，功能丧失。也就是说生态平衡的失调必然要从其结构和功能这两方面表 现出来。因此，生态系统的结构和功能便是我们研究和监测生态平衡失调的基本标志。一、生态系统失衡在结构上的标志（一）一级标志（结构缺损）结构缺损：指生

4、态系统缺损了一个或几个组成成分，使生态平衡破坏，系统崩溃。结构缺损是生态平衡严重失 调的标志。例如，大面积的草原开垦，使原有生产者从生态系统中消失，食物来源枯竭，各级消费者被迫转移或消失，分 解者也会被雨水或山洪冲走，必然导致岩石裸露或土地沙化，生态系统随之崩溃。据科学家估计，生态系统中每消 失一种植物，会导致2030种动物随之消失。（二）二级标志（结构变化）结构变化：指生态系统某一成分发生变化（如生物种类减少，种群数量下降，层次结构变化等）而引起生态平 衡失调。表现在以下四个方面：1生产者（植物群落结构）植物群落的种属成分减少，结构简化，引起生态平衡失调。例如，草原过度放牧，优质草不断减少，

5、禾本科和 豆科牧草逐渐被带钩刺等劣质草所代替，高草群落逐步演替成矮草群落，生物生产力就显著下降。2消费者（动物群落结构）动物的种群结构发生变化，某些动物种群的数量突然锐减或猛增，引起生态平衡失调。例如，大量的捕杀草原 上的猛禽（鹰）和肉食兽（狐狸），会导致鼠类的迅速增加，这是草原退化的重要原因之一。3分解者（微生物结构） 土壤微生物和土壤动物的种群数量以及它们之间的比例关系如发生变化，同样会 引起生态平衡的失调。我们知道大约 90的陆地初级生产产品需要经过分解者的分解归还于环境。残留在土壤中的 农药，会毒害和抑制土壤细菌和真菌的活动，降低有机残落物的分解速率，也就阻碍了生态系统的物质循环，进而

6、 影响第一性生产。4非生物环境（各种非生物成分的组成和结构） 生态系统中非生物成分的组成和结构如果发生变化，生物 的生存环境就会发生变化，生态平衡也会失衡。例如，工业生产产生的大量有毒污水如不经处理直接排入江、河、 湖、海中，会造成藻类和浮游动物的大批死亡，鱼类的饵料供应不足，产量会大幅度下降。 人类吃了这些鱼类会深受其害。二、生态系统失衡在功能上的标志 我们知道生态系统的基本功能是能量流动和物质循环，具有生产、调节、防御三大功能。当生态系统失调时， 系统的功能就随之衰退。（一）能量流动受阻表现在以下两个方面：1初级生产者营养级上的阻碍 如过度放牧、频繁割草，就会使草原生态系统中的绿色植物的数

7、量减少，使 能量在生产者这一营养级上流动时 受到阻碍，第一性生产力下降，进而影响到各级消费者获得能量，使生态平衡失调。2消费者营养级上的阻碍 改变生态环境或直接捕杀或毒害某一级消费者，均会使食物链遭到破坏，就导致能量在某一消费者营养级上受 阻，生态平衡失调。例如，过去在河北省北部地区的麦田里，每亩有青蛙50100只，1只青蛙一天可食50200只 害虫，后来人们大量捕捉青蛙来喂养肉鸡，不到几年这一地区的蛙类就濒于绝灭，麦田粘虫因无天敌而得以大量繁 殖，造成了巨大的经济损失。（二）物质循环平衡失调 参加物质循环的各种营养物质，在自然状态下应该是平衡的。如果物质循环在生产者，消费者和分解者之中某 一

8、环节中断，或者输出量与输入量之间的比例失调，就会破坏生态平衡。例如，在草原生态系统中，植物残落物和 家畜排泄物是草原上土壤有机质的两大来源。但是，在牧区拾粪做燃料十分严重。这样下去，有些地区将导致营养 物质循环中断，使土壤肥力下降，植被萎缩，出现生态平衡失调。再如华北地区平原上打井过密，并用电力大规模 提水，是造成水分循环失调的重要原因。生态平衡的失调会给自然界和人类社会带来严重后果。那么，造成生态系统失衡的主要原因又有什么呢？第三节 生态平衡失调的主要原因造成生态平衡失调的主要原因，可归纳为两大因素：即自然因素和人为因素。在自然因素中，如火山爆发、地 震、山洪、海啸、泥石流、雷电、火烧和干旱

9、等。但自然因素 发生频率不高，地理分布有一定局限性，所以对生态 系统的危害并不太大；而人为因素往往和自然因素相结合，对生态平衡的失调起主导作用。因此，这里我们主要从 人为因素上分析影响生态平衡的原因。一、盲目开荒古往今来，人们为了满足眼前的生产和生活需要，大肆砍伐森林，开垦草原，破坏植被，不仅减少了初级生产 能力，造成水土流失，气候旱化，水源干涸，土地沙化，水旱灾频繁发生。这方面的例子举不胜举。西亚幼拉底河和底格里斯河流域曾是世界最古老的农业发祥地之一，这里土地肥沃，有灌溉便利，早在7000多 年前即开始了农业生产，哺育了古代巴比伦文明。但由于上游小亚西亚南缘和伊朗高原森林及草原的毁坏，水土流

10、 失加剧，风沙进逼，沙漠逐渐向两河中下游扩展。河水变浊，加速河道的淤塞，两岸地下水位提高，土壤盐碱化， 农业频临绝境，成为巴比伦衰落和迁移的原因之一。西非撒哈拉地区，19 世纪中叶以来才变得干旱。乍得的巴塔河 原是一条常流河，供养了当地渔民。印度和巴基斯坦之间的塔尔平原，在公元前2500 多年前是印度河流域的农业文 明地区。由于森林被砍光，草原被开垦，土地裸露，气候恶化，终于变成浩瀚的沙漠。现在的塔尔沙漠及其周围的 荒漠地带面积达65万km2，是世界比较大的沙漠之一。我国的黄土高原，原本是森林草原带。在13世纪以后，经过 几百年封建王朝掠夺式的开发，最后成为一片荒山秃岭，水土流失严重，大量泥沙

11、被河水带到华北平原。据统计， 每年平均流沙量为500亿m3,在洪水期的含沙量达50%以上，每年经由三门峡下泄的泥沙平均达16亿t。致使河床 逐年升高，已成为世界上罕见的“悬河”。 1998 年的洪水就是人类破坏生态平衡的惩罚。二、资源利用不合理我们知道生物资源有自我更新的功能，但这种更新是有限度的，即生态系统中的收支应相等。如果索取量大大 超过生物的生产量，就会导致生态平衡失调。人类对自然资源的不合理利用主要体现在以下几方面：（一）森林过伐森林有调节气候，涵养水源，净化环境等多种功能，对保持生态平衡起核心的作用。由于人口不断增加，现在每年对森林的砍伐量都超过了生产量。致使沙漠面积不断扩大，河水

12、含沙量增加，水 库淤积加速，砍伐森林的区域降雨量下降，气候不断恶化，为沙尘暴和洪灾、旱灾的发生提供了可能。大兴安岭林区从60年代开发以来，森林覆盖率已从76%降至57%。近年来大兴安岭地区降雨量从600多毫米 减到 380 多毫米，嫩江水系含沙量明显增加。四川和云南两省森林资源消耗皆为年生产量的 2 倍。江西山林，南方 热带森林也都遭到不同程度的破坏。福建的森林资源原来比较丰富，但在19731978的5年间，面积减少21%，木 材蓄积量减了 52%。西北地区风沙干旱比较严重，森林就是生命线。在这里本来已很稀少的森林，也受到了不同程 度的破坏。新疆塔克拉玛干大沙漠，天然胡杨林面积原有12万ha,

13、现在只剩下不足2万ha。（二）草原过牧草原生态系统虽然自动调节的功能较弱，但对生态平衡同样会起到重要作用。我国草地绝大多数载蓄量超过产 草量。由于长期过度放牧，优质草的茎叶大部分被啃食，来不及蓄积养分。宿根营养不足，来年萌发力减弱，加之 没有机会结实，繁殖受到抑制，草地优质草逐渐减少，草原逐渐退化，产草量普遍下降，严重威胁着草原的生态平 衡。（三）农田利用不合理农田生态系统是个比草原还要脆弱的生态系统，必须维持其能量和物质的收支相等。但在实践中，由有种植制 度不合理，农田水利建设不配套，种地不施肥或施肥不足，水分和无机肥的效应急剧下降，引起地力不断下降，出 现大面积的盐碱化，直至撩荒，严重影响

14、了农田生态系统的平衡。（四）围湖造田天然湖泊是重要的自然资源，也是保持生态平衡的重要组成部分，是稳定大自然水循环的重要环节。水蒸气的 热容量比干燥空气高出 1 倍。因此水体具有调节气候作用。据测定，安徽巢湖的存在，可使周围地区每年无霜期延 长2040天。湖泊还可以为农业灌溉和城市供水提供水源。如利用得当，还可建立起生产力较高的水产生态系统。 对改善人民生活，增进人民健康，补充粮食不足均有重要作用。但是我国长期以来有 向湖要粮的传统。曾有过围湖 造田之风。造成水面不断缩小，减弱了湖泊的调节作用，增加了洪水灾害。三、环境污染工业生产排放出的“三废”（废渣、废气，废水），生活污水，垃圾，汽车和飞机尾

15、气、轮船失油、放射性物质 以及大量农药、化肥和除草剂等含有大量有毒物质。不仅导致人类生存环境的急剧恶化，还污染了农畜产品和水产 品，对人体健康造成了巨大危害。（一）二氧化硫、二氧化碳和氟利昂生产和生活所用的煤、石油、天然气等能源，燃烧时释放出大量的碳、硫、氮等的氧化物，其中二氧化硫是主 要的物质。它不仅污染空气，对人畜的结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激作用，进入环境后还发生一系列转化，以硫 酸雾（毒性比二氧化硫大 10 倍）、酸雨（亚硫酸）的形式危害人类。酸雨对植物有直接的灼伤作用，可使整片森林 草原和农田变成一片荒芜，还会引起鱼虾减产和死亡。二氧化碳能阻碍地球热量返回太空，能引起“温室效应”。氟

16、 利昂是现在人类使用的一种危险化合物，其中常使用的CFCl和CFC1。氟利昂逸散之后，在紫外线照射下，分解出 322氯原子（C1），它可和臭氧发生反应，从而减少臭氧量，致使达到地面的紫外线会增加2%,癌症发病率上升。（二）重金属和放射性元素重金属中铅，镉和汞对环境影响较大，它们可转移到植物中富积和浓缩，进而危害人畜健康。 镉侵入骨质，可 引起的一种极为痛苦的骨痛污染病。重金属汞有挥发性，可直接逸入大气，也可在水中形成氢氧化汞或硫化汞。而 这些化合物极容易被藻类吸收而逐级富集危害人体。汞在人体内丈量积累，当脑中含量达 20ppm 即可能发病，出现 中枢神经破坏的水俣病状。各种含汞的化合物，可经微

17、生物作用转为甲基汞或二甲基汞，这是毒牲更强的汞化合物 不仅能引起中枢神经破坏的水俣病，而且可损及染色体，造成遗传性损害。放射元素是核裂变的产物，主要有锶90，铯137、铈144 等。其中锶90在动物体内多集中于骨髓中的造血组织 内，可长期停留，半衰退期为 28年，危害极大。（三）农药和化肥农药和化肥在现代农业生产中使用量很大。农药在防治农业病虫害，消除杂草、灭鼠，灭蝇等方面应用相当广 泛。化学肥料使用面更广，用量也更大。大量喷撒农药，可直接接触农药引起急性中毒。农药还可引起慢性中毒。 一些不易分解的农药残留在农作物、土壤，牧草和水体中，沿着食物链转移、浓缩和富集，即使残留量很少，也会 危害生态

18、系统中各种生物，家畜吃了富集有毒物质的农副产品和牧草，又给人体健康带来危害。向草原或森林喷撒农药，不仅杀死了害虫和有害动物，也毒死了它们的天敌。 向草原投放残留性强的农药和灭鼠毒饵，在杀死害虫和鼠类的同时，也造成天敌一鸟类，狐狸，鼬和鹰等食肉动物 的死亡。农药回抑制土壤细菌和真菌的活动，降低生态系统吩解者对有机残落物的分解速率，阻碍生态系统的物质 循环，进而影响第一性生产，使草原生态系统受到严重危害。第四节 保持生态平衡的基本措施一、控制人口增长人口问题是个社会问题，必须遵循社会科学规律，同时人口的增长也象其他生物种群增长一样，对生态平衡影 响极大。全世界将在每lm2达到1人之前，就会出现自然

19、资源枯竭，废物堆积如山的情况。因此，必须控制人口增长。 所以，我国将计划生育作为一项基本国策，要求“一对夫妇只生一个孩子”。二、组建优质高产的生态系统 人类在过去征服自然中虽然取得了很大的胜利，但由于生态学知识的缺乏限制，还不能彻底揭示生态系统的奥秘。在向生态系统索取时，往往带有很大的盲目性，严重破坏了生态平衡。（一）保护森林资源 森林生态系统是生物圈中最复杂的生态系统，是地球上生产力最高的生态系统，是生物圈的能量基地。据计算，每公顷森林年生产干物质为12.9t，农田是6.5t，草原是6.3t森林生态系统每年固定的总能：量占陆地生态系统每年 固定总能量的 63%。其生态效益远远超过经济效益。为

20、了保护生态平衡，必须停止对森林乱砍滥伐；有计划地进行 植树造林。（二）合理利用和建设草地 我国人均耕地面积少，饲料用粮不足，是发展耗粮型畜牧业的限制因素。合理利用和建设草原，发展草食家畜，不仅可以减轻农业压力，改善人民生活，而且有较高的生态学价值。今后应当停止滥垦不适于开荒的草地，采取措 施恢复草地自然生产力，加强草地建设。按正常放牧利用的经验数字（即按草食家畜可消耗净生量的 13）计算，则可供草食家畜消费的干物质有2200 亿，这是一项很大的能量来源。如能合理利用，按20kg干物质生产1.01kg牛羊肉计算，一年可生产110亿kg肉。 这些畜产品既不与农业争地，又不与人争粮，可谓不占耕地的粮

21、食。实践证明，只要对草地稍加投入，进行管理， 便可产生显著效果。（三）组建优质高产的农田生态系统 农业是基础，不仅供应人民食粮，也是农区发展畜牧业的主要饲料来源。我国人多地少，适宜开垦的荒地有限，耕地面积不可能大量增加。在这种条件下，提高单位面积太阳能固定率，组建优质高产的农田生态结构；保持良性 循环，是我国农业现代化必经之路。我国农田生态系统固定太阳能的效率，按粮食单产计算，黄河以北是 0.22，长江以南为 0.52，某些高产区 可达到2，平均为0.34，平均数与最高值相差5 倍多。如果能将平均效率提高1 倍，达到0.68，则等于全国耕 地面积扩大 1 倍；粮食产量就可以翻一番。为了持续提高

22、农田单位面积产量，保持良性循环，应当采取农林牧结合，建立生态农业。我国有的地区农民总 结出：“要想富，农林牧，先养畜，后植树”，意思就是要搞农，林、牧结合的生态农业。三、保护生态环境 人类和家畜都离不开自然环境，环境的好坏直接或间接地关系着人畜的生活和健康。近年来环境污染越来越引起人们关注。我国对环境保护十分重视，并制订了环境保护法。（一）治理“三废”生态系统对污染物有一定净化和降解作用。但是当污染物的数量和强度超过生态系统的降解和净化能力时，就 会出现污染症状。因此，防止环境污染，首先要治理污染源。工业生产中“三废”是环境污染的主要根源。我国是排放废气最多的国家之一，排放的污水量也很惊人。我

23、国 治理“三废”已积累了很多经验，例如，大搞工艺改革，缩短工艺流程，把“三废”尽量消灭在生产过程之中，尽 可能采用无毒原料代替有毒材料，开展综合利用，变废为宝。如利用废渣代替水泥，沙砾等建筑材料，处理污水， 制定合理的排放标准等，这些都是行之有效的好方法。（二）发挥生态系统的净化作用要加强绿化，建立完整的绿化系统，充分发挥生态系统的净化作用和降解能力。植物是二氧化碳的主要消耗者， lha阔叶林在生长期，每天吸收It二氧化碳，同时放出0.73t氧气。生长良好的草坪，lm21h吸收二氧化碳1.5g。植物通过吸收作用可把污染物暂时“固定”起来，使它脱离物质循环。植物还可通过化学吸收作用，把有毒物 质

24、吸收到体内，如对二氧化硫，氟化氢，氯气，以及重金属和放射性物质，经过一系列生物化学过程，转化为无毒 物质。据测定，lha柳杉林每月可吸收4060kg二氧化硫，1ha刺槐可吸收氟化氢3.4kg, 1kg核桃树叶可吸收320.8mg 的铅和6.44mg镉，山a刺柏能吸收39.8mg铅和2.1mg镉。含有氟化氢的气流通过一条阔叶林带时，氟化氢浓度降解 的速度要比空旷地快40%。森林还有净化污水的作用，如地表径流经过3040m宽的林带，可使氨的含量减少1 / 2 23。茂密的树冠能使风速降低，削弱风的搬运能力，加速空气中的粉尘沉降。植物叶面凹凸不平，或有绒毛，或 分泌油脂和粘液，能将空气中的粉尘粘滞在

25、叶面上；因此植物是空气粉尘的天然过滤器。为了发挥生态系统的净化作用和降解能力，在城市和工矿区应加强绿化。为提高调节能力，绿化应采用以多树 种混交，阴阳性搭配，草，灌、乔相结合的复层配置。（三）加强生物防治1 使用农药杀虫不仅要消耗大量能源，污染环境，而且不能从根本上解决问题。农药在杀死害虫和有害动物 的同时，也会杀死它们的天敌，这反而使它们因失去天敌控制而爆发成灾。2反复长期使用农药，还会使一些害虫产生抗药性。目前产生抗药性的昆虫已有200300种，特效药也无效 了。3特别是用一些残毒性大的农药，严重污染环境，对人畜造成很大威胁。目前有些国家已下令禁止使用或控 制使用一些残毒性大的农药，其中DDT列为首位。4对害虫和有害动物，利用生物防治是一项根本措施。例如一只燕子一个夏季捕食50100万只苍蝇及其它 害虫，一队椁鸟在营巢期间的一个月内就可以消灭100r蝗虫，一只蜘蛛在其生存的18个月中，可消灭2000个昆虫。 澳大利亚引入牛羊等家畜，带入了在牛粪上产卵和繁殖后代的蝇子，对草原和牛群危害很大。后来从中国引入和繁 殖金龟子（俗称屎壳郎），不仅直接处理了牛粪，解决了牛粪遮压牧草问题，也间接控制了蝇子的危害。