淺談生物資源平衡與生態(tài)平衡

閻 憲 連亞東 馬江雅 鄭懷禮

（1.重慶生產(chǎn)力促進(jìn)中心，重慶 401147，2.重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400045 ）

引言

在人類社會初期，人類僅是進(jìn)行小規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，其資源交換是在較小的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的，而且肥料都來源于當(dāng)?shù)氐膭游锖椭参?，在?dāng)?shù)匦纬闪艘粋€循環(huán)生態(tài)圈。雖然從小系統(tǒng)看有不平衡存在，但在較大的系統(tǒng)來看，整個生態(tài)是平衡的。換言之，生物資源在較大的系統(tǒng)中得到了有效的補(bǔ)充?，F(xiàn)在，隨著全球物流的大流通和城市化進(jìn)程的加劇，使得生態(tài)系統(tǒng)在較小的范圍內(nèi)已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)平衡了，會趨向于更大的系統(tǒng)去建立新的生態(tài)平衡。而我們目前所關(guān)注的問題和采取的措施，都集中在小系統(tǒng)或較淺的層面，沒有從大范圍內(nèi)生物鏈的穩(wěn)定和生物資源的平衡來認(rèn)識對地球污染的治理和綜合保護(hù)，從而使我們對保護(hù)地球生態(tài)平衡的認(rèn)識具有一定的局限性。

1.通過對城市化的思考提出問題

論及生態(tài)平衡就不得不提到城市化。總體而言，目前的城市化進(jìn)程對生態(tài)平衡帶來了很大的破壞作用。對于一個城市而言，要滿足其日常的生產(chǎn)生活需要，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的生物資源相當(dāng)大一部分都會聚集到城市，然后經(jīng)人類使用過后產(chǎn)生垃圾，最后進(jìn)行收集處理。絕大部分垃圾本來應(yīng)該進(jìn)入到下一個生物鏈循環(huán)，成為出產(chǎn)地的輸入資源，大部分被人為采用物理、化學(xué)、生物的方法將其轉(zhuǎn)換成了其他非生物資源，使其不能繼續(xù)進(jìn)行生物鏈循環(huán)，出現(xiàn)了生物資源的阻斷和流動逆差。伴隨著城市化進(jìn)程的加劇，大量的人口向城市遷移，城市人口不斷增多，城市對生物資源的需求也會越來越大。如果現(xiàn)行垃圾處理不合理的現(xiàn)狀得不到改善，這種生物資源阻斷和流動逆差現(xiàn)象就會越來越嚴(yán)重。久而久之，將導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物資源的輸出和輸入的嚴(yán)重不平衡，最終會使得土壤貧瘠，該系統(tǒng)的生物資源產(chǎn)出能力會逐漸降低。而且，對于城市而言，隨著城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其所能承受垃圾的能力也趨于極限，進(jìn)入城市的生物資源量和排出城市的生物資源量也會逐漸趨于不平衡。如此發(fā)展，無論是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)還是城市生態(tài)系統(tǒng)，它們的生態(tài)平衡必然遭到不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

然而，集約化農(nóng)業(yè)雖然推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率和作物產(chǎn)量的大幅度提高, 但長期大量施用化肥和化學(xué)農(nóng)藥,使土壤微生物多樣性下降, 嚴(yán)重影響了作物品質(zhì)和產(chǎn)量[1]。數(shù)量上沒有減少是因?yàn)槿藗兪褂昧嘶剩罅渴褂没蕰碡?fù)面效應(yīng)。有資料顯示，一方面，大量使用化肥會帶來土壤污染，即在施化肥的同時會帶進(jìn)土壤一些重金屬元素或有毒元素，比如鎘、汞、砷、氟等。另一方面，以現(xiàn)在的化肥使用現(xiàn)狀來看，主要是氮、磷肥施用量大，造成土壤板結(jié)，結(jié)構(gòu)變差，養(yǎng)分失調(diào)，綜合肥力下降，這些都會導(dǎo)致生物資源質(zhì)量的降低。另外，隨著時間的推移這些負(fù)面效應(yīng)還有可能導(dǎo)致數(shù)量的降低，只是在短時期內(nèi)沒有顯現(xiàn)出來。反過來想，如果產(chǎn)地的生物資源能夠得到有效地補(bǔ)充，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)量不減少的目標(biāo)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量不降低的目標(biāo)。所以，質(zhì)量上的降低也可以歸結(jié)為生物資源上的逐漸缺失，最后造成的生物資源的輸出和輸入的不平衡。

解決生物資源不平衡的問題，自然要聯(lián)系到利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論。循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論，它是按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，要求運(yùn)用生態(tài)學(xué)規(guī)律來指導(dǎo)人類社會的經(jīng)濟(jì)活動，是在可持續(xù)發(fā)展的思想指導(dǎo)下，按照清潔生產(chǎn)的方式，對能源及其廢棄物實(shí)行綜合利用的生產(chǎn)活動過程。它要求在生產(chǎn)和消費(fèi)過程中形成一個“資源——產(chǎn)品——再生資源”的物質(zhì)循環(huán)過程，實(shí)現(xiàn)“低開采，高利用，低排放”的效果[2]。這個理論是和經(jīng)濟(jì)結(jié)合起來的，不是單純的從生態(tài)的角度來闡述的,只能在理論上給垃圾分類回收提供大的方向。受這個理論的啟發(fā)，再聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)本身的一些特點(diǎn)，我們提出了解決問題的辦法：通過保持一定系統(tǒng)內(nèi)的生物資源平衡，來維持該系統(tǒng)內(nèi)生物鏈的穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)較大范圍的生態(tài)平衡。

2.生物資源平衡理論

2.1 生態(tài)平衡的內(nèi)涵

生態(tài)平衡是指在一定時間和相對穩(wěn)定的條件下，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各部分（生物、環(huán)境和人類）通過能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞，使它們的結(jié)構(gòu)和功能處于相互適應(yīng)與協(xié)調(diào)的動態(tài)平衡中[3]。也就是說當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，系統(tǒng)內(nèi)各組成成分之間保持一定的比例關(guān)系，能量、物質(zhì)的輸入與輸出在較長時間內(nèi)趨于相等，結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，在受到外來干擾時，能通過自我調(diào)節(jié)恢復(fù)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和非生物環(huán)境之間，在一定時間內(nèi)保持能量與物質(zhì)輸入、輸出動態(tài)的相對穩(wěn)定狀態(tài)。它的意義在于：生態(tài)平衡是整個生物圈保持正常的生命維持系統(tǒng)的重要條件，也是保持生物多樣化的必備條件。同時也為人類提供適宜的生存環(huán)境條件和穩(wěn)定的生物質(zhì)資源。

生態(tài)平衡不是某個固定的狀態(tài)，而是一種動態(tài)平衡。在生物進(jìn)化和群落演替過程中就包含不斷打破舊的平衡，建立新的平衡的過程。任何生態(tài)系統(tǒng)都不是孤立存在的，它與外界有著直接或間接的聯(lián)系，會經(jīng)常受到外界的干擾和破壞。當(dāng)這種干擾和破壞的程度超過生態(tài)系統(tǒng)的承受能力時，生態(tài)系統(tǒng)的平衡便隨即被打破，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能就可能發(fā)生變化，如有些物種可能會因此而消失，而被破壞了的生態(tài)系統(tǒng)在短時間內(nèi)很難再建立起新的生態(tài)平衡。所以，人類應(yīng)從自然界中受到啟示，不是消極地去看待生態(tài)平衡，而是發(fā)揮主觀能動性，打破不符合自身要求的舊平衡，建立適合人類需要的生態(tài)平衡，在生態(tài)系統(tǒng)限定的界限內(nèi)，不斷提高人類的生活質(zhì)量。

2.2 維護(hù)生物鏈的穩(wěn)定性的重要意義

生物鏈存在于各種生態(tài)系統(tǒng)中，它是由動物、植物和微生物相互提供食物而形成的相互依存而且能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)和能量的獲得和傳遞的鏈條關(guān)系，也可以理解為自然界中的食物鏈，它形成了大自然中“一物降一物”的現(xiàn)象，維系著物種間天然的數(shù)量平衡。生物鏈的穩(wěn)定性則是指在一定時期一定區(qū)域內(nèi)，生物鏈中動物、植物和微生物保持相互比例上的穩(wěn)定，使它們之間由于相互捕食而形成的相互依存的關(guān)系能夠得到延續(xù)，也能夠使物質(zhì)和能量的傳遞得到延續(xù)。

1906年美國亞利桑那洲的卡巴森林為保護(hù)鹿群，捕殺肉食動物，導(dǎo)致鹿群大量繁殖最后沒有食物，瀕臨滅絕；新疆伊犁則在20世紀(jì)50年代末，引入意大利黑蜂進(jìn)行人工馴養(yǎng)。40年后，雖然適宜高密度馴養(yǎng)的意大利黑蜂為本地帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益，但當(dāng)?shù)氐囊吧晾绾诜湟虼嗽庥觥皽珥斨疄?zāi)”，當(dāng)?shù)乇姸嘁蕾囈晾绾诜鋫鞣鄣闹参镆彩艿接绊憽@樣的例子不勝枚舉。這些告訴我們一個道理, 人類只是生物鏈中的一個鏈條上的一個節(jié)點(diǎn)，人類對大自然的認(rèn)識還很不夠，大量的人類活動常常會對生物鏈造成破壞，這樣會對生態(tài)平衡帶來巨大的危害。究其原因，生物鏈的穩(wěn)定性是和生態(tài)平衡緊密聯(lián)系起來的。

一般來說,生物種類愈多, 即物種多樣性程度越高，生物鏈關(guān)系愈復(fù)雜,那么生物鏈越穩(wěn)定，則調(diào)節(jié)生態(tài)平衡的能力就愈完整有效, 生態(tài)系統(tǒng)就越趨近平衡狀態(tài)。生物鏈?zhǔn)锹?lián)系生物的紐帶, 是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質(zhì)循環(huán)的渠道。如果這一紐帶和渠道的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)障礙,就會引起生態(tài)平衡的失調(diào)。而且，一旦有些生物鏈被破壞得很嚴(yán)重，就會很難恢復(fù)，那將會對生態(tài)平衡帶來巨大危害。所以，維持生物鏈的穩(wěn)定性是保護(hù)生態(tài)平衡的重要手段，具有十分重要的意義。

2.3 保持生物資源平衡以維持生物鏈的穩(wěn)定性

怎樣才能更好地維持生物鏈的穩(wěn)定性？對此，我們提出了生物資源平衡理論。

所謂生物資源，它是自然資源的有機(jī)組成部分，對于人類來講，是指生物圈中，對人類具有一定價值的動物、植物、微生物以及它們所組成的生物群落；對于生物來講，就是指生物可以利用的有機(jī)或無機(jī)肥料等一些營養(yǎng)物質(zhì)。生物資源又稱為生物遺傳資源，包括地球上所有植物遺傳資源、動物遺傳資源和微生物遺傳資源，是自然資源的重要組成部分[4]。聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)平衡理論，生物資源平衡是指一定區(qū)域范圍內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)，在通過生物鏈產(chǎn)生可供人類使用的資源的同時，所消耗的生物資源量和人類通過各種渠道返還該生態(tài)系統(tǒng)的生物資源量，在一定時間內(nèi)趨于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，從而使該生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能也能處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

生物資源平衡對于生物鏈的穩(wěn)定性具有重要作用。生物鏈上有很多生物，它們既是生產(chǎn)者，也是消費(fèi)者，它們是通過捕食關(guān)系聯(lián)系起來的。其中，生產(chǎn)者可以利用生物資源中的無機(jī)營養(yǎng)合成有機(jī)物，分解者的生存是依靠分解生物資源中的有機(jī)成分來維持的。如果缺乏了這些生物資源，生產(chǎn)者和分解者將無法得以生存。時間長了，就會導(dǎo)致一些物種的滅絕，該系統(tǒng)內(nèi)生物的多樣性必然會受到破壞。另外，人類也是這個大生物鏈中的一個環(huán)節(jié)，它是很重要的一個生物加工廠。人體以各種生物資源為食物，經(jīng)過消化后排出廢棄物，再返回生產(chǎn)環(huán)境，這組成了大生物鏈的一部分。如果人體排出的廢棄物不通過自然回收的方式返回到生產(chǎn)環(huán)境去，這個生物鏈就會遭到阻隔，就會給整個系統(tǒng)內(nèi)的生物多樣性帶來破壞。

生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次[5]，它具有非常廣闊的利用空間。它給人類帶來的直接使用價值，比如食物、纖維、建筑和家具材料及其他生活、生產(chǎn)原料，還能為人類提供醫(yī)藥資源等等[6]；也能帶來其間接價值和潛在價值，比如野生生物，野生生物之間具有相互依存和相互制約的關(guān)系，它們共同維系著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。生物多樣性與生物鏈的穩(wěn)定性緊密聯(lián)系在一起，它是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡和生產(chǎn)力持續(xù)發(fā)展的重要條件，是人類賴于生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。一般來說，生物鏈上的物種越豐富，生物的多樣性水平就越高，那么生物鏈就越穩(wěn)定。當(dāng)生物多樣性受到破壞的時候，自然就會影響到生物鏈的穩(wěn)定性。所以，要想維持生物鏈循環(huán)運(yùn)作、保持生物鏈的穩(wěn)定性，就應(yīng)該保持維持有生物資源輸入到該生態(tài)系統(tǒng)，而且是和輸出量相等或近似相等。從這里可以看出，生物鏈的穩(wěn)定性聯(lián)系著生物資源的平衡和生態(tài)平衡，只有生物資源平衡了，才能保證系統(tǒng)內(nèi)的生物多樣性，也才能保證生物鏈的穩(wěn)定，進(jìn)一步建立新的生態(tài)平衡。

3.建立生物資源平衡的措施

生物資源的不平衡，主要原因在于資源產(chǎn)出地的生物資源得不到有效地補(bǔ)充。所以，要在保護(hù)好生物資源產(chǎn)出地的產(chǎn)出能力方面做出努力，建立起生物資源平衡，才能實(shí)現(xiàn)生物資源可持續(xù)的輸入輸出。目前，各國也都已經(jīng)采取了一系列相應(yīng)的措施，比如：循環(huán)經(jīng)濟(jì)、自然保護(hù)區(qū)、生態(tài)農(nóng)業(yè)等等。綜觀這些方法，很多都集中在對局部區(qū)域和具體對象的治理與處理上，很難實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的生態(tài)平衡，存在一定的局限性。對此，可以通過以下的一些措施來改善和推行。

1）建立生物資源補(bǔ)充機(jī)制，促進(jìn)生物資源平衡。隨著城市間或是地區(qū)、國家間交流進(jìn)程的加速推進(jìn)，它們之間會產(chǎn)生更多的物質(zhì)產(chǎn)品貿(mào)易。這些貿(mào)易產(chǎn)品都離不開生物資源，它們的生產(chǎn)都是以生物資源作為原材料的。那么伴隨交易就會導(dǎo)致生物資源的遷移，一方有輸入，另一方就會有輸出，就會有生物資源的分布失衡現(xiàn)象。特別是發(fā)達(dá)國家在自然資源上比較依賴于發(fā)展中國家，通過交易就會出現(xiàn)生物資源不平衡的狀態(tài)，相比之下長期來看，發(fā)展中國家就會處在不可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)[7]。為此，我們就要建立生物資源補(bǔ)充機(jī)制，來調(diào)節(jié)這種失衡，使其達(dá)到平衡或近似平衡。

具體做法是：通過立法或國際協(xié)商，要求消費(fèi)地（國家、地區(qū)）在消耗生物資源的同時，應(yīng)該保證向外提供與所消耗生物資源產(chǎn)品等量或近似等量的生物資源產(chǎn)品。如果不能足量提供，可以向減碳目標(biāo)一樣，向富裕地購買這一指標(biāo)。這樣，除了保證地球生態(tài)平衡外，也起到了對農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的保護(hù)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的積極作用。在國際貿(mào)易快速增長和全球一體化的大趨勢下，可以像哥本哈根會議對減碳的約束和京都協(xié)議對減排的要求一樣，建立全球生物資源平衡機(jī)制。而且，這種方法就使在較大范圍乃至全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大的生態(tài)平衡成為可能。

2）轉(zhuǎn)變城市垃圾和污水的處理方式，提高生物資源回收利用率。隨著城市化的加劇，生物資源會從產(chǎn)地源源不斷地輸入到城市生態(tài)系統(tǒng)中去，經(jīng)過人類的加工和使用最終變成垃圾和污水。目前，人們處理垃圾有各種不同的方法。

對于生活垃圾，處理方式有填埋、焚燒、堆肥等方法，但堆肥處理是少數(shù)，沒有得到廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，城市生活垃圾中，約有70%為廚余垃圾、果皮等有機(jī)垃圾，由此可見，生活垃圾中有機(jī)垃圾占的比重很大，如果在進(jìn)行處理后作為生物資源而利用，利用價值是相當(dāng)大的；對于污水的處理，主要是通過物理、化學(xué)、生物的方法處理之后直接排放到水體了，而且很多有機(jī)物也轉(zhuǎn)變成了無機(jī)物，失去了較大的利用價值。特別是我們忽略了城市糞便污水的循環(huán)利用問題,由于這一理論和實(shí)踐上的空白，不僅使得人與土地之間的物質(zhì)循環(huán)鏈條難以修復(fù)，而且破壞了水體中的物質(zhì)循環(huán)。一個城市的糞便污水產(chǎn)生量是巨大的，利用價值也是非常高的。所以，應(yīng)該把糞便污水當(dāng)作是很好的有機(jī)資源來利用，重新補(bǔ)充到生物資源的產(chǎn)出地，使人類在消耗生物資源的同時，也為生物資源的平衡做出貢獻(xiàn)。

從上可以看出，轉(zhuǎn)變對垃圾和污水的處理方式，這種只是在管理方式上的轉(zhuǎn)變，可以給我們帶來很多好處。首先，可以實(shí)現(xiàn)廢物的資源化利用。將這些有機(jī)部分收集起來可以做成有機(jī)肥料，返施到農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)或其他具備產(chǎn)出生物資源的生態(tài)系統(tǒng)中，可以增加土壤肥力和有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)。其次，如果能夠設(shè)計一個比較科學(xué)而且經(jīng)濟(jì)的工藝，通過加工生產(chǎn)出有機(jī)肥料，能夠通過商業(yè)交易帶來一定的經(jīng)濟(jì)收入。如果能夠以低于市場上化肥的價格出售給農(nóng)民，企業(yè)不僅可以實(shí)現(xiàn)自己的盈利，維持工廠運(yùn)行，也能在減輕老百姓負(fù)擔(dān)、增加農(nóng)民收入等方面做出了貢獻(xiàn)。最后，還可以減少碳排放量。在氮肥生產(chǎn)過程中，要利用到大量天然氣或液化石油等作為原材料，高溫催化反應(yīng)過程中不可避免要產(chǎn)生碳排放，包括一氧化碳、二氧化碳等。如果我們避免這一階段，直接將城市垃圾和污水通過處理直接轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎玫纳镉袡C(jī)肥（生物資源），那么就會減少生產(chǎn)化肥所帶來的碳排放，這還為國家實(shí)現(xiàn)減碳做出貢獻(xiàn)。

因此，應(yīng)該科學(xué)的轉(zhuǎn)變對這些垃圾和污水的處理方法。比如建立大型有機(jī)垃圾加工廠，采用生物技術(shù)將城市有機(jī)固體垃圾和糞便污水等加工成為有機(jī)肥料，返回農(nóng)田、森林和草場。在這個加工過程中，不需要對城市垃圾和糞便污水實(shí)行堆肥等一些發(fā)酵處理，考慮到其含水率高、可能含有致病菌等因素，只需要進(jìn)行干化處理和無害化處理，保持其高度的有機(jī)性。進(jìn)行干化處理是為了便于生物資源在各個區(qū)域之間運(yùn)輸，快捷實(shí)現(xiàn)生物資源補(bǔ)充；進(jìn)行無害化處理是為了殺滅原有垃圾和糞便污水中的致病菌，防止疾病的傳播。只有這樣才能真正實(shí)現(xiàn)資源的高效再利用，保持在較大系統(tǒng)內(nèi)的生物鏈平衡。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要加強(qiáng)有機(jī)垃圾生物加工技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。另外，也要對城市垃圾分類以及城市污水的收集工作提出很高要求，尤其是要進(jìn)行城市污水管的分設(shè)，把糞便污水單獨(dú)收集起來。

結(jié)語

本文探索了從維持生物鏈穩(wěn)定的角度，通過維持生物資源平衡來實(shí)現(xiàn)生態(tài)平衡。雖然本文所提到的解決思路實(shí)施起來有較大的難度，但對于在全球視野來審視地球的保護(hù)，卻提供了新的角度和方法。如果我們對與生物資源平衡的機(jī)制加以更深的定量分析，找到一種方法衡量生物多樣性和生態(tài)效益，以此建立一種量化指標(biāo)，就能使此理論的實(shí)現(xiàn)成為可能[8]。當(dāng)然，可能還有從其他角度去建生態(tài)平衡的理論，也許會比本文提到的理論產(chǎn)生的效果更好。所以，我們希望有更多的專家和學(xué)者關(guān)注這個理論，提出不同的建議，來共同面對來自生態(tài)環(huán)境的挑戰(zhàn)，建設(shè)美好家園。

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