第二节　生态平衡及其意义

一、生态平衡的概念

生态平衡（ecological balance）是指在一定时间内，生物与环境、生物与生物之间相互适应所维持着的一种协调状态。它表现为生态系统中生物组成、种群数量、食物链营养结构的协调状态，能量和物质的输入与输出基本相等，物质储存量恒定，信息传递畅通，生物群落与环境之间或各对应量之间各自保持一定的状态，达到正负相当、协调吻合。

二、生态平衡的破坏

（一）生态平衡破坏的标志

1．结构的改变

表现在缺损一个或几个组分成分，使平衡失调，系统崩溃，如毁林、开荒等；也表现在某一组成成分发生变化，如生物群落结构的改变、非生物成分的组成和结构发生变化等。

2．功能的衰退

主要表现在能量流动受阻，如生产者数量减少；也表现在物质循环的中断等。

（二）生态平衡破坏的因素

1．自然因素

首先是灾难性的自然因素，如火山、地震和水旱灾害等，它们会急剧破坏生态平衡；其次是自然界本来存在的有害因素，例如母岩风化放出有害元素，或者土壤缺乏必要的元素。

2．人为因素

主要是指人类活动造成的生态系统不平衡，如工业排放“三废”、滥砍滥伐、围湖造田、过度放牧等。

综上所述，人类既可以破坏生态平衡，又可以改造环境，为使生态系统在良性循环下达到稳定平衡，必须顺应自然规律，否则要受到自然的惩罚。

三、生态学及应用

（一）生态学的一般规律

1．相互依存和相互制约的规律

相互依存与相互制约规律，反映了生物间的协调关系，是构成生物群落的基础。生物间的这种协调关系，主要分为两类。

（1）以食物相互联系与制约的协调关系　亦称“相生相克”规律。在生态系统中，每一生物种都占据一定的位置，具有特定的作用。即每一种生物在食物链或食物网中都占据一定的位置，并具有特定的作用。各生物种之间相互依赖、彼此制约、协同进化。被食者为捕食者提供生存条件，同时又为捕食者控制；反过来，捕食者又受制于被食者，彼此相生相克，使生物保持数量上的相对稳定，使整个体系成为协调的整体。当向一个生物群落（或生态系统）引进其他群落的生物种时，往往会由于该群落缺乏能控制它的生物种存在，使该种种群暴发起来，从而造成灾害。

（2）普遍的依存与制约关系　亦称“物物相关”规律。有相同生理、生态特性的生物，占据与之相适宜的小生境，构成生物群落或生态系统。系统中同种生物、异种生物、不同群落或系统之间都存在相互依存、相互制约的关系，如地衣就是真菌和藻类的共生体，真菌吸收水分、无机盐供给藻类光合作用所需的原料，并围裹着藻类细胞使其不会干死；藻类进行光合作用，合成的有机质供给真菌利用。这种影响有些是直接的，有些是间接的，有些是立即表现出来的，有些需滞后一段时间才显现出来。因此，在自然开发、工程建设中必须了解自然界诸事物之间的相互关系，统筹兼顾，做出全面安排。

2．物质循环转化与再生的规律

生态系统中，植物、动物、微生物和非生物成分之间能量在不断地流动，物质在不停地循环着。但是，通常在自然生态系统中，能量沿食物链转移时，每经过一个级位或层次，就有一大部分转化为热而逸散，无法再回收利用；物质与能量则不同，它在生态系统中可以反复地进行循环，实现多级利用；其中有些物质如重金属、农药等还会通过食物链在生物体内发生富集。因此要实现生态系统的良性平衡，必须尽力使物质多级利用和提高能量利用率。

3．物质输入与输出动态平衡的规律

又称“协调稳定”规律。生物与环境之间的输入与输出，是相互对立的关系，对生物体进行输入时，环境必然进行输出，只有各部分协调的、物质的输入与输出总是相平衡的生态系统才是稳定的。当生物体的输入不足时，例如农田肥料不足，或虽然肥料（营养分）足够，但未能分解而不可利用，或施肥的时间不当而不能很好地利用，结果作物必然生长不好，产量下降。另外，对环境系统而言，如果营养物质输入过多，环境自身吸收不了，打破了原来的输入与输出平衡，就会出现富营养化现象。

4．相互适应与补偿的协同进化规律

生物与环境之间，存在着作用与反作用的过程。植物从环境吸收水和营养元素与环境的特点如土壤的性质、可溶性营养元素的量以及环境可以提供的水量等紧密相关。同时生物以其排泄物和尸体的方式把相当数量的水和营养元素归还给环境，最后获得协同进化的结果。生物与环境就是如此反复地相互适应与补偿。生物从无到有、从低级向高级发展，而环境也在演变。如果因为某种原因损害了生物与环境相互补偿与适应的关系，例如某种生物过度繁殖，则环境就会由于物质供应不足而造成其他生物因饥饿死亡。

5．环境资源的有效极限规律

任何生态系统中作为生物赖以生存的各种环境资源，在质量、数量、空间、时间等方面，都有其一定的限度，不能无限制地供给，因而其生物生产力通常都有一个大致的上限。如放牧强度不应超过草场的允许承载量，采伐森林、捕鱼狩猎和采集药材时不应超过能使各种资源永续利用的产量。在生态环境保护中，一定要注意找限制生态平衡的因子。

（二）生态学在环境保护中的应用

1．树立生态学观点，管理环境和保护环境

环境问题的实质就是包括人类在内的生态学问题。对环境问题的解决，必须运用生态学的理论、方法和手段。人类的生存环境是一个完整的生态系统或若干个生态系统的组合。人类对环境的利用必须在注意遵循经济规律的同时，也注意遵循生态规律。

运用生态学观点管理和保护环境，必须把生态学的基本理论和基本观点渗透到工农业生产之中。

在现代化的工业建设中，为了高效率地利用资源与能源，有效地保护环境质量，人们提出了要用生态工艺代替传统工艺。生态工艺是指无废料生产工艺。无废料是相对而言，指不向环境排放对生物有毒有害的物质。这是对生态系统中能量流动与物质循环的模拟。

生态农业是以生态学理论为依据建立起来的一种理想的生产模式。它是一种农业生产形式，建立生态农业的目的是把无机物更多地转化为有机物，最大限度地提高能量流、物质流在生态系统中运转时的利用效率，实现高效生产，同时又能创建一个舒适而美好的生存环境。生态农业的重要意义就在于把经济规律与生态规律结合起来，使现在的生态失调得到扭转。

2．环境质量的生物监测

所谓生物监测（biological monitoring）就是利用生物在各种污染环境下所发出的各种信息来判断环境污染状况的一种手段。它们不仅可以反映出环境中各种污染物的综合影响，而且也能反映出环境污染的历史状况，这种反映可以弥补化学与仪器监测的不足。

（1）利用生物对大气污染进行监测和评价　比较普遍的是利用植物叶片受污染后的伤害症状来进行。不同的污染物引起植物叶片的伤害症状是不同的，如二氧化硫可使叶脉间出现白色烟斑或坏死组织，而氟化物则可使叶缘或叶尖出现浅褐色或褐红色的坏死部分。利用这种受害症状可以判断污染物的种类，进行定性分析。同时也可以根据受害程度的轻重、受害面积的大小，判断污染的程度，进行定量分析。还可以根据叶片中污染物的含量、叶片解剖构造的变化、生理机能的改变、叶片和新梢生长量等，来监测大气的污染发展状况。

（2）水体污染可以利用水生生物进行监测和评价　采用的方法也很多，污水生物体系法就是被普遍采用的方法之一。由于各种生物对污染的忍耐力是不同的，在污染程度不同的水体中，就会出现某些不同的生物种群，构成不同的生物体系，根据各个水域中生物体系的组成，就可以判断水体的污染程度。

3．为环境容量和环境标准的制定提供依据

要切实有效地加强环境保护工作，对已经污染的环境进行治理，就必须制定出国家和地区的环境标准和环境法规。环境标准的制定又必须以环境容量为主要依据。环境容量（environmental capacity）指的是环境对污染物的最大允许量，也就是保证人体健康和维护生态平衡的环境质量所允许的污染物浓度。为了确定允许的污染物浓度，要得到综合研究污染物浓度与人体健康和生态系统关系的资料，并进行定量的相关分析。