生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造的耦合關(guān)系研究

黃建軍

（陜西省地質(zhì)調(diào)查院，西安 710065）

doi：10.7515/JEE201504005

生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造的耦合關(guān)系研究

黃建軍

（陜西省地質(zhì)調(diào)查院，西安 710065）

本文以耗散構(gòu)造理論為基礎(chǔ)，探討了生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造之間的發(fā)生學(xué)聯(lián)系，對波浪鑲嵌構(gòu)造學(xué)說提出的構(gòu)造規(guī)律可能影響的生態(tài)環(huán)境整體性情況進(jìn)行了分析，初步提出了構(gòu)造波密帶、波疏帶對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境整體結(jié)構(gòu)、功能及表現(xiàn)特征和演替方向。通過對陜西典型區(qū)域的構(gòu)造與生態(tài)環(huán)境對比分析，驗證了生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造的耦合關(guān)系，由此提出秦嶺構(gòu)造結(jié)地區(qū)生態(tài)環(huán)境整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生態(tài)功能完善是形成秦嶺生物多樣性中心，陜甘寧地塊內(nèi)部生態(tài)環(huán)境整體功能衰退形成陜北嚴(yán)重水土流失和荒漠化的重要因素。

耗散結(jié)構(gòu)理論；生態(tài)環(huán)境；地質(zhì)構(gòu)造；波浪鑲嵌構(gòu)造；整體性；耦合關(guān)系；陜西

區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征及生態(tài)問題的形成，受多因素的影響，綜合的研究即生態(tài)環(huán)境整體性的研究是全面分析解決問題的關(guān)鍵，地質(zhì)構(gòu)造對生態(tài)環(huán)境整體性的影響十分深遠(yuǎn)，也是本文研究的重點。長期以來，有關(guān)生態(tài)環(huán)境因子與地質(zhì)構(gòu)造的研究不斷（Frakes and Kemp，1972；Lamb，1972；Bray，1974；Frank and McNaughton，1991），還有一些研究則進(jìn)行了地質(zhì)構(gòu)造與生態(tài)環(huán)境多因子的宏觀研究，認(rèn)為大陸漂移和伴隨的海底擴(kuò)張及原有大陸重新組合成新的陸塊（Strahler and Strahler，1978），無疑對海洋環(huán)流和大氣環(huán)流都產(chǎn)生重大的影響。構(gòu)造與地貌、構(gòu)造與水系發(fā)育、構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害等是中小尺度生態(tài)環(huán)境與構(gòu)造研究中較為成熟的成果（張伯聲，1984；李裕元和石輝，2001；劉護(hù)軍，2005），構(gòu)造運(yùn)動與環(huán)境變遷，特別是喜馬拉雅—青藏高原新構(gòu)造運(yùn)動與亞洲季風(fēng)的演變是大尺度地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域生態(tài)環(huán)境之間關(guān)系研究的突出成就（劉曉東，1999；劉秀銘等，2009）。一些學(xué)者關(guān)于波浪狀地貌環(huán)境論、構(gòu)造波與旱澇災(zāi)害、波浪鑲嵌學(xué)說的自然觀等的研究（王戰(zhàn)，1986；李成和王戰(zhàn)，2001；趙徐，2013），將構(gòu)造運(yùn)動規(guī)律運(yùn)用到生態(tài)環(huán)境分異規(guī)律研究之中。本文著重以耗散結(jié)構(gòu)理論來探究生態(tài)環(huán)境整體性與地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)生學(xué)聯(lián)系基礎(chǔ)，以波浪鑲嵌構(gòu)造理論所揭示的構(gòu)造分異規(guī)律來探尋各種生態(tài)環(huán)境地帶性分異規(guī)律的內(nèi)在形成機(jī)制，從而尋找生態(tài)環(huán)境整體性與地質(zhì)構(gòu)造的耦合規(guī)律，試圖為深入研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境及解決生態(tài)問題探索一種可行的思路。

1 生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)生學(xué)聯(lián)系

1.1 從“耗散結(jié)構(gòu)”理論看生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)生學(xué)聯(lián)系

比利時學(xué)者Prigogine（1978）提出了“耗散結(jié)構(gòu)”這門學(xué)科。耗散結(jié)構(gòu)從非平衡態(tài)熱力學(xué)的觀點解釋，系指當(dāng)體系處于非平衡狀態(tài)時，通過體系與外界進(jìn)行能量、物質(zhì)和信息的交換而形成和維持的一種穩(wěn)定化了的體系結(jié)構(gòu)。通常把平衡狀態(tài)下的穩(wěn)定有序結(jié)構(gòu)稱為平衡結(jié)構(gòu)，耗散狀態(tài)下的穩(wěn)定化有序結(jié)構(gòu)稱為耗散結(jié)構(gòu)。Prigogine 的布魯塞爾學(xué)派從對熱力學(xué)第二定律的分析中看出，高熵是對應(yīng)于無序化的增加，而低熵則對應(yīng)于有序化的增大。若是將平衡態(tài)對應(yīng)無序，則非平衡態(tài)就是有序的起源，即“非平衡態(tài)是有序之源”。

地球表層包括非生物界、生物界和人類社會，是個開放的有序結(jié)構(gòu)的巨系統(tǒng)，維持這樣一個復(fù)雜的有序結(jié)構(gòu)，必須輸入能量，即負(fù)熵流，這部分能量主要依賴太陽能的源源輸入，也有來自地球內(nèi)能的輸入，表現(xiàn)為各種形式和尺度的構(gòu)造運(yùn)動，因此地球表層是一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的具有耗散結(jié)構(gòu)特點的開放系統(tǒng)。地球上出現(xiàn)生物以后，生物改造環(huán)境，環(huán)境也改造生物，并終于在距今4億年前，生物從海洋登上陸地（景貴和等，1990），擴(kuò)大了其直接接受太陽能的范圍，在種類和數(shù)量上大幅度增長，促進(jìn)陸地和水域都更加充分地固定太陽能與引入負(fù)熵流，以至最后形成復(fù)雜完善的生物圈，這就是天然生態(tài)系統(tǒng)。

天然生態(tài)系統(tǒng)是在地球表層系統(tǒng)中孕育和發(fā)展起來的，地球表層系統(tǒng)是天然生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。由于有機(jī)體固定和轉(zhuǎn)化太陽能引入的負(fù)熵流，因此，天然生態(tài)系統(tǒng)較之地球表層系統(tǒng)更為有序，功能更強(qiáng)。按照這個推理，系統(tǒng)內(nèi)的各個成分彼此相互作用，這種作用越復(fù)雜，彼此的調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)，其物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化的功能也越強(qiáng)。

人類生態(tài)系統(tǒng)是以人類為中心的更為高級的系統(tǒng)，它同天然生態(tài)系統(tǒng)有本質(zhì)區(qū)別，早期的人類只是天然生態(tài)系統(tǒng)中的一個普通消費環(huán)節(jié)（鄭華等，2003），以后由于人類以社會生產(chǎn)的方式改變著能量和物質(zhì)的輸入輸出和流通轉(zhuǎn)換，形成獨立的具有耗散結(jié)構(gòu)的人類種群系統(tǒng)（鄭華等，2003）。

上述在發(fā)生學(xué)上有聯(lián)系的耗散結(jié)構(gòu)，它們的能量流通途徑是：宇宙系統(tǒng)→地球系統(tǒng)→地球表層系統(tǒng)→天然生態(tài)系統(tǒng)→人類生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)一個系統(tǒng)從另一個系統(tǒng)獲取負(fù)熵流時，必然使提供負(fù)熵流的系統(tǒng)的總熵增長。當(dāng)確定了一級系統(tǒng)為研究對象，即主體系統(tǒng)時，其下一級系統(tǒng)即成為該主體系統(tǒng)的客體環(huán)境，主體系統(tǒng)并不是游離于客體系統(tǒng)的超然成分，而是和客體環(huán)境具有耗散結(jié)構(gòu)式發(fā)生學(xué)聯(lián)系，包含于客體環(huán)境的有機(jī)組成部分，只是比客體環(huán)境結(jié)構(gòu)更為有序，功能更強(qiáng)。

1.2 生態(tài)環(huán)境整體性研究的必要性及判別依據(jù)

通過生態(tài)環(huán)境整體性研究而不僅僅是單因子分析，有助于系統(tǒng)全面地理解地質(zhì)構(gòu)造對生態(tài)環(huán)境的影響以及它們之間的關(guān)系。這里的生態(tài)環(huán)境整體性是指人類和天然生態(tài)系統(tǒng)組成的復(fù)合系統(tǒng)各組成部分相互作用形成的，而單獨各部分又不具備的統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)、功能和效應(yīng)，是這個物質(zhì)系統(tǒng)的整體性結(jié)構(gòu)和由此產(chǎn)生的整體性功能及其隨時間演化的規(guī)律性。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)反映的是系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分在空間和時間上的組合關(guān)系與聯(lián)系方式，各組成部分也只有通過一定的結(jié)構(gòu)才能組成有機(jī)整體，對外界表現(xiàn)出統(tǒng)一的總體特征和相應(yīng)的功能屬性。生態(tài)環(huán)境的整體結(jié)構(gòu)是時間上穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境各組成要素的分布格局。生態(tài)環(huán)境時間結(jié)構(gòu)是維持著空間結(jié)構(gòu)的生態(tài)環(huán)境在狀態(tài)上一系列變化的結(jié)局。生態(tài)環(huán)境的功能是生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及維持的生態(tài)環(huán)境條件與效用。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能是相互聯(lián)系的不可分割的兩個方面。對于生態(tài)環(huán)境整體性的研究必須從其結(jié)構(gòu)功能兩個方面入手。

（1）生態(tài)環(huán)境整體性結(jié)構(gòu)主要從其復(fù)雜性和層次性兩方面衡量。生態(tài)環(huán)境各個組分局部的統(tǒng)一性構(gòu)成了生態(tài)環(huán)境這個系統(tǒng)的整體性，局部的獨立性構(gòu)成系統(tǒng)的個性。整體和局部通過統(tǒng)一性與獨立性、共性與個性結(jié)合為一個有機(jī)的整體。復(fù)雜性就是系統(tǒng)的二維空間的不均勻程度和各向異性。生態(tài)環(huán)境整體性強(qiáng)的，其結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為組分復(fù)雜多樣，多樣性是系統(tǒng)穩(wěn)定性的必要條件（胡聃，1997；陳圣賓等，2010）。層次性就是生態(tài)環(huán)境各組分間聯(lián)系途徑的多樣性和聯(lián)系的緊密性，整體性強(qiáng)的表現(xiàn)為組分間聯(lián)系途徑多而又聯(lián)系緊密。

（2）衡量生態(tài)環(huán)境整體功能就要看其維持進(jìn)化、有序而又良性循環(huán)的自組織結(jié)構(gòu)的能力（于貴瑞，2001）。整體性強(qiáng)的表現(xiàn)為各組分的功能可充分發(fā)揮，物質(zhì)流和能量流通暢，流量大，輸入、輸出與儲存間的比例恰當(dāng)，系統(tǒng)遇到環(huán)境干擾后，能迅速從一個有序的亞穩(wěn)態(tài)躍遷到一個新的有序穩(wěn)態(tài)。

2 從波浪鑲嵌構(gòu)造看生態(tài)環(huán)境整體性與構(gòu)造的耦合規(guī)律

2.1 波浪鑲嵌構(gòu)造學(xué)說揭示的構(gòu)造運(yùn)動規(guī)律

按照波浪鑲嵌構(gòu)造學(xué)說，中國的地質(zhì)構(gòu)造特征主要表現(xiàn)為北東向的環(huán)太平洋構(gòu)造活動帶各分帶同北西向的特提斯構(gòu)造活動帶各分帶的交織，其結(jié)果編織成斜方網(wǎng)格狀的中國構(gòu)造網(wǎng)（張伯聲和湯錫元，1975）。構(gòu)造網(wǎng)上任何部位，均兼具環(huán)太平洋和特提斯構(gòu)造的雙重特性。構(gòu)造帶與構(gòu)造帶的交織形成構(gòu)造網(wǎng)結(jié)，稱為構(gòu)造結(jié)，是構(gòu)造活動強(qiáng)烈部位；地塊帶與地塊帶的交織，形成構(gòu)造網(wǎng)眼，稱為地塊，是構(gòu)造活動緩和部位；構(gòu)造帶與地塊帶的交織，則顯示出構(gòu)造帶的單一優(yōu)勢構(gòu)造方向，形成構(gòu)造網(wǎng)線，稱為構(gòu)造段，其構(gòu)造活動性介于地塊和構(gòu)造結(jié)之間。

同時，該學(xué)說將中國構(gòu)造網(wǎng)兩個方向的網(wǎng)線稱作“波密帶”，將構(gòu)造網(wǎng)線所夾峙的地塊帶稱作“波疏帶”，并指出，兩個相鄰的地塊帶（即波疏帶）在地史時期往往互為波峰帶和波谷帶，而構(gòu)造帶（即波密帶）則恰恰處于地殼波峰和地殼波谷的交接部位。在剖面上看，波密帶恰是正弦曲線的陡梯度轉(zhuǎn)化部位，應(yīng)力最易集中，早期地殼先在這些地方破裂，而以后屢屢在其附近形成波密帶。波密帶構(gòu)造波的振幅大、頻率高、波長小。波疏帶振幅小、頻率低、波長大。波密帶振幅越大、頻率越高，其所含勢能越多，于是構(gòu)造波震蕩釋放能量的距離也就越遠(yuǎn)。

2.2 構(gòu)造運(yùn)動與生態(tài)環(huán)境的耦合規(guī)律

從以上的分析可以看出，波浪構(gòu)造運(yùn)動的波密帶生態(tài)環(huán)境將獲得比波疏帶較多的地球內(nèi)能，對區(qū)域因太陽能而造成的水熱分布格局進(jìn)行了更加強(qiáng)烈的再分配，其趨勢是生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性、有序性以及非平衡性顯著增強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境整體結(jié)構(gòu)的層次更多，組分的聯(lián)系更緊密，因而就顯示出更強(qiáng)大的整體功能。根據(jù)波浪鑲嵌構(gòu)造學(xué)說提出的波浪運(yùn)動的普遍性、時—空等間距性以及不同波系主從地位的變更及其相互間的疊加與干涉等要義（王戰(zhàn)，2001），有以下推測（見表1）。

表1 波浪鑲嵌構(gòu)造與生態(tài)環(huán)境整體性耦合關(guān)系表Tab.1 Coupling relation between eco-environment and geotectonic

（1）波密帶生態(tài)系統(tǒng)的有序化程度高，脆弱性低，生態(tài)系統(tǒng)處于較低局域穩(wěn)定、極高全局穩(wěn)定狀態(tài)，遇到外來擾動后可能丟失一些物種或產(chǎn)生種類成分的變化，但總的結(jié)構(gòu)和總生物量變化很小，系統(tǒng)變化后可以很快建立新的平衡；而波疏帶生態(tài)系統(tǒng)有序化程度低，脆弱性強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)還可能保持一定程度的機(jī)械混沌穩(wěn)態(tài)，但維持生態(tài)環(huán)境有序結(jié)構(gòu)的整體功能處于一定局域穩(wěn)定而低全局穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）各生態(tài)環(huán)境因素及其整體性是沿波密帶走向延伸，而沿波密帶傾向而更替。由此可以看出，由于不同方向構(gòu)造波動形成的構(gòu)造網(wǎng)，有關(guān)研究提到的“過渡帶”不是單一方向的過渡，而是由波密帶向波疏帶過渡，過渡中也不是直線型變化，而是波浪狀變化趨勢，即總趨勢是越往穩(wěn)定地塊內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越單一，整體功能越弱，生態(tài)環(huán)境整體性越脆弱。但向穩(wěn)定地塊內(nèi)部變化中，由于次級和更次級波浪運(yùn)動的控制，而呈現(xiàn)出相對脆弱和相對良好的相間變化，理論上按照近等間距原理更替。

（3）波密帶振幅越大、頻率越高，其內(nèi)能輻射影響的波疏帶有序化結(jié)構(gòu)范圍越廣（Prigogine，1978；王戰(zhàn)，2010）。由于穩(wěn)定地塊周圍構(gòu)造帶運(yùn)動時間上的波動性（即不同地質(zhì)時期，不同方向的構(gòu)造強(qiáng)弱主次關(guān)系在更替），地塊內(nèi)的生態(tài)環(huán)境最脆弱區(qū)并不在地塊幾何中心，而是偏向構(gòu)造帶活動性相對較弱的一方。

（4）根據(jù)波浪鑲嵌構(gòu)造理論的波浪級級相套原理（王戰(zhàn)等，1996），即高級的構(gòu)造波浪控制低級構(gòu)造波浪的運(yùn)動趨勢，由構(gòu)造所控制的生態(tài)環(huán)境整體性也表現(xiàn)出類似的規(guī)律。全球構(gòu)造格局限定了中國所處的東亞地區(qū)是世界最大大洋和最大大陸的交接帶，形成了強(qiáng)大的季風(fēng)氣候。同時，青藏高原在新構(gòu)造運(yùn)動時期的劇烈隆起與向東北方向的擠壓位移所形成的“世界屋脊”構(gòu)造地貌，極大地改變了東亞地區(qū)的氣候布局，并影響了全球的大氣循環(huán)。因此，構(gòu)造控制陜西生態(tài)環(huán)境的總體趨勢就深受上述全球構(gòu)造引起的海陸對比性以及大陸尺度的構(gòu)造升降與位移的影響，還毫無疑問地疊加了全球熱量分帶性影響。

3 典型分析——以陜西為例

按照波浪鑲嵌構(gòu)造學(xué)說，陜西位于中國構(gòu)造網(wǎng)的中部（王戰(zhàn)，1996），為環(huán)太平洋構(gòu)造活動帶的三條分帶同特提斯構(gòu)造活動帶的三條分帶的交織部位。其結(jié)果，在本省中部形成秦嶺構(gòu)造結(jié)，它呈東西延長的菱形，橫亙于本省中南部；由秦嶺構(gòu)造結(jié)向東北延為沁汾構(gòu)造段，向西北延為隴山構(gòu)造段，但它們均只在本省邊部掠過；向西南延為龍門山構(gòu)造段，它在本省只占一個小三角形（勉略寧山塊）；向東南延伸形成的東秦嶺—大別構(gòu)造段，在本省的分量較大，占該構(gòu)造段的三分之一以上。上述5個構(gòu)造單元，形成一個壓扁了的X形構(gòu)造骨架，在其北有陜甘寧地塊，大部在本??；在其南有揚(yáng)子地塊，在本省只有該地塊的最北一角。

3.1 波浪鑲嵌構(gòu)造與植被區(qū)劃之間的耦合性

植被區(qū)劃是從植被現(xiàn)狀研究調(diào)查、區(qū)系分布和各主要生態(tài)因子綜合研究總結(jié)出來的成果。從對陜西省植被區(qū)劃（雷明德，1999）和陜西波浪鑲嵌構(gòu)造（王戰(zhàn)，1996）的對比分析中可以看出，兩者之間有一條耦合線是秦嶺構(gòu)造結(jié)及其相連的各構(gòu)造段和陜甘寧地塊的北部分界，基本是陜西典型森林植被帶的北界界線。這條界線以北只在局部如嶗山、子午嶺等侵蝕低山上發(fā)育有溫帶草原化森林植被，而緊挨此界線以南則為典型的暖溫帶落葉闊葉林植被帶。同時，陜西省暖溫帶落葉闊葉林帶和北亞熱帶常綠闊葉林帶的界線基本沿秦嶺構(gòu)造結(jié)南部邊界線展布。但是在構(gòu)造結(jié)的東段，影響陜西及其周邊地區(qū)降水的東南暖濕氣流首先遭受秦嶺構(gòu)造結(jié)東南翼東秦嶺—大別構(gòu)造段的抬升（王戰(zhàn)等，1993），在其迎風(fēng)坡河南魯山、欒川形成降水中心，接近1000mm，陜西東南部陜豫過渡的商州等地則由于山體相對西部較平緩（薛祥煦等，1996），且有低矮埡口使得南北氣流易于交流而難以形成鋒面，同時由于這里是夏季副熱帶高壓控制下我國華北反氣旋下沉氣流補(bǔ)償區(qū)，從而形成秦嶺主脊以南相對高溫少雨區(qū)，不過750mm，商洛干燥度比同緯度位置更偏西的安康和漢中略大而將植被界線略向南推。

3.2 秦嶺構(gòu)造結(jié)成為區(qū)域生物多樣性中心

秦嶺在晚第三紀(jì)以來強(qiáng)烈的構(gòu)造活動性，體現(xiàn)最明顯的地區(qū)是構(gòu)造結(jié)地區(qū)。強(qiáng)烈隆升的山體一方面使其成為我國南北重要的自然分界線，成為暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)與北亞熱帶濕潤氣候的分界線（宋佃星，2012），是落葉闊葉林植被帶與常綠闊葉和落葉闊葉混交林植被帶的分界線，是古北界動物區(qū)系與東洋界動物區(qū)系的分界線（李健超，2002），另一方面使西北風(fēng)不便南去，東南暖潤氣流被阻滯，使亞熱帶季風(fēng)氣候特征在陜西得以北延（齊增湘等，2011），是我國種子植物泛熱帶分布屬和熱帶分布屬的北界。由于秦嶺北仰南附以及形成的盆嶺相間的構(gòu)造格局，在山脊峰頂便于青藏高原和蒙、新以至于中亞的內(nèi)陸成分的納入，其內(nèi)部山谷低地可以保存若干古老南遷植物成分，北部由于山地而加大了大陸性，旱生及中旱生內(nèi)陸植物成分有可能就地繁衍。同時由于其是我國大陸中心部位的構(gòu)造結(jié)，如前分析的生態(tài)環(huán)境整體性沿波密帶（構(gòu)造活動帶）走向延伸，表現(xiàn)為水熱因子和物種的生態(tài)幅沿構(gòu)造帶長距離基本保持相同，因此物種和基因也多沿波密帶走向而遠(yuǎn)距離交流。由于秦嶺處于中國構(gòu)造網(wǎng)的腹心地帶，這就使其與我國西南、東南、華北、西北動植物區(qū)系分布產(chǎn)生了廣泛的發(fā)生學(xué)聯(lián)系。

渭河平原主體是秦嶺構(gòu)造結(jié)強(qiáng)烈下沉區(qū)，由于地處構(gòu)造結(jié)內(nèi)部，有效物流能流聚積，同時由于生態(tài)環(huán)境整體性強(qiáng)，水熱因子變差小，旱、澇等自然災(zāi)害相對較少，土地生產(chǎn)潛力高且穩(wěn)定，因而成為早期人類活動的理想之地。

3.3 穩(wěn)定地塊中心生態(tài)環(huán)境整體性脆弱

陜北黃土高原是我國水土流失強(qiáng)侵蝕區(qū)，且?guī)讉€最強(qiáng)烈的侵蝕中心即位于陜北北部，到了長城沿線則為沙質(zhì)荒漠化區(qū)。要研究這個區(qū)域脆弱性的原因，必須將研究視野放寬到整個陜甘寧地塊。

陜甘寧地塊分別被秦嶺構(gòu)造結(jié)、隴山構(gòu)造段、沁汾構(gòu)造段和林格爾構(gòu)造段、陰山構(gòu)造結(jié)、賀蘭山構(gòu)造段所圍限。由于陜甘寧地塊新生代的構(gòu)造波浪運(yùn)動以隆凹非常和緩的地殼彎曲為主，加之構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)面積較大，生態(tài)環(huán)境整體功能由地塊周圍波密帶向地塊中心波疏帶衰減的趨勢明顯，到地塊內(nèi)部時生態(tài)系統(tǒng)處于較高熵的狀態(tài)，有序性差，生態(tài)環(huán)境整體結(jié)構(gòu)十分單一，物質(zhì)流、能量流由于各組分的層次少而嚴(yán)重受阻，大量的有效物質(zhì)和能量不能利用，生產(chǎn)潛力極低，加之受到氣候的干旱化波動影響和一些不合理的人為破壞，從而使該地區(qū)生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)了極度脆弱的狀態(tài)。

仔細(xì)分析陜西植被區(qū)劃和現(xiàn)代鄂爾多斯地區(qū)地理環(huán)境（史培軍，1991）還可以發(fā)現(xiàn)，陜甘寧地塊的脆弱中心并不在地塊的幾何中心，而是偏向西北部。這是由于如前所述的秦嶺構(gòu)造帶的重要性，且降水主要靠夏半年來自東南的暖濕氣團(tuán)，而陜甘寧地塊中心地區(qū)離秦嶺構(gòu)造結(jié)、沁汾構(gòu)造段以及隴山構(gòu)造段遠(yuǎn)，受這三者構(gòu)造活動性輻射的生態(tài)環(huán)境有序化影響小，生態(tài)環(huán)境有序性由秦嶺構(gòu)造波密帶（包括秦嶺構(gòu)造結(jié)、隴山構(gòu)造段、沁汾構(gòu)造段）沿北西向和北東向向地塊內(nèi)部波疏帶衰減距離長，衰減了兩個半緯距，才由褐土森林生態(tài)系統(tǒng)、黑壚土、黃綿土溫帶森林草原、草原生態(tài)系統(tǒng)更替為干草原栗鈣土生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入該地區(qū)。有序性由地塊東北部的和林格爾構(gòu)造段向西南方向衰減的距離次之，表現(xiàn)為由中低山腳森林草原栗鈣土、暗栗鈣土生態(tài)系統(tǒng)依次更替為高丘陵灌叢草原黃綿土、栗鈣土生態(tài)系統(tǒng)、低丘陵灌叢草原栗鈣土、黃綿土生態(tài)系統(tǒng)、覆沙低丘陵典型草原栗鈣土、風(fēng)沙土生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入該地區(qū)。有序性由地塊北邊的陰山構(gòu)造結(jié)和西邊的賀蘭山構(gòu)造段這兩個方向衰減最快，表現(xiàn)為由河谷草甸黑鈣土生態(tài)系統(tǒng)、典型草原栗鈣土生態(tài)系統(tǒng)迅速更替為荒漠草原灰鈣土、棕鈣土、風(fēng)沙土生態(tài)系統(tǒng)。在地塊西北邊，即賀蘭山構(gòu)造段最北端（石炭井以北至蘇海圖）以及東北端（桌子山一帶），由于構(gòu)造帶相對較穩(wěn)定，多已剝蝕成平緩高原，加之離海最遠(yuǎn)，因此才在構(gòu)造段上發(fā)育了荒漠生態(tài)系統(tǒng)，由這些地帶再向地塊內(nèi)過渡，自然以最快的速度衰減，出現(xiàn)了斜方性的“毛烏素沙地”，成為陜甘寧地塊上最脆弱的地區(qū)。

4 結(jié)語

本文從理論與實踐結(jié)合上探討了生態(tài)環(huán)境與構(gòu)造的耦合關(guān)系。

（1）生態(tài)環(huán)境是發(fā)生學(xué)上相互聯(lián)系的多級耗散結(jié)構(gòu)的一個環(huán)節(jié)，生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造之間具有緊密的發(fā)生學(xué)聯(lián)系，從生態(tài)環(huán)境整體性入手是研究生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系的可行途徑。

（2）生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造之間存在一定的耦合關(guān)系，波浪鑲嵌構(gòu)造學(xué)說揭示的波浪運(yùn)動的普遍性、時—空等間距性、不同構(gòu)造波系主從地位的變更及其相互間的疊加與干涉規(guī)律對地表相應(yīng)地區(qū)生態(tài)環(huán)境整體性存在著影響和控制作用。

（3）由波浪鑲嵌構(gòu)造學(xué)說推導(dǎo)出的生態(tài)環(huán)境整體性分異規(guī)律，有助于對生態(tài)環(huán)境地帶性規(guī)律、生態(tài)環(huán)境脆弱性、區(qū)域生態(tài)問題形成機(jī)制等進(jìn)行深入研究。同時，這一推論的有效性需要通過構(gòu)造運(yùn)動影響地貌形勢進(jìn)而影響環(huán)流特征而改變降水分布等途徑進(jìn)一步證實。

（4）波浪鑲嵌構(gòu)造可能控制的生態(tài)環(huán)境整體性規(guī)律需要放到更大尺度、更深入的實際研究中去驗證，也需要更嚴(yán)密的方法和成熟的研究成果去完善。對于不同區(qū)域生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況進(jìn)行客觀認(rèn)識和評價。特別應(yīng)該加強(qiáng)構(gòu)造運(yùn)動能量輸出對于生態(tài)系統(tǒng)負(fù)熵流影響的定量估算。

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Study on the coupling relation between eco-environment and geotectonic

HUANG Jian-jun
（Shaanxi Geological Survey，Xi'an 710065，China)

Based on theory of Dissipative Structure，the genetic collection between ecological and geotectonic is discussed.The affection on the entirety of eco-environment is theoretically related to the Hypothesis of Wavy Mosaic Structure.The characteristics，such as structure，function，and succession，of the eco-environment in tectonic wave-dense belt and tectonic wave-scatted belt are discussed respectively.To some extent，the above derived rules are verif ed through the typical study in Shaanxi.As a result，it is pointed that complexing structure and powerful function of the eco-environment lead to the biodiversity center in Qinling Tectonic Knot.On the other hand，the degradation of ecological function leads to serious ecological problems in Shaanganning Block.

Theory of Dissipative Structure；eco-environment；geotectonic；Hypothesis of Wavy Mosaic Structure；entirety of eco-environment；coupling relation；Shaanxi

X171

A

1674-9901（2015)04-0231-07

2015-04-13

黃建軍，E-mail：shanxishengtai@sina.com