本文關(guān)鍵詞：森林環(huán)境學(xué)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

森林環(huán)境學(xué)

緒 論
第一節(jié) 森林與人類的生存環(huán)境 一、環(huán)境的基本概念
　　所謂環(huán)境是相對于某一中心事物而言的，與某一中心事物有關(guān)的周圍事 物，就是這個中心事物的環(huán)境。因此，環(huán)境因中心事物的不同而不同，隨中 心事物的變化而變化。
　　通常我們所說的環(huán)境，是指中心事物是人類，以人類為中心的并與之有 關(guān)的周圍事物或外部世界，即人類生存、繁衍所必需的，可以直接或間接影 響人類生活和發(fā)展的各種客觀存在的事物的綜合體。環(huán)境是人類生存發(fā)展的 基礎(chǔ)，同時又是人類開發(fā)利用的對象。1989 年 12 月 26 日起施行的《中華人 民共和國環(huán)境保護(hù)法》中所稱的環(huán)境是指“影響人類生存和發(fā)展的各種天然 的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、 森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、 城市和鄉(xiāng)村等”。
二、人類環(huán)境
　　人類環(huán)境是指人類賴以生存和發(fā)展的環(huán)境，它包括自然環(huán)境和社會環(huán) 境。
（一）社會環(huán)境
　　社會環(huán)境由社會的政治、經(jīng)濟(jì)、文化等要素組成。一定的社會有一定的 經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和相應(yīng)的上層建筑，形成多種多樣的社會環(huán)境。社會環(huán)境是由于人 類活動而形成的，屬于人工環(huán)境性質(zhì)。它包括人工形成的物質(zhì)、能量、信息 及各種精神產(chǎn)品，也包括人類活動形成的人與人之間的關(guān)系或稱為上層建 筑。社會環(huán)境對人的工作與生活、對社會的進(jìn)步影響極大。
（二）自然環(huán)境
　　自然環(huán)境是人類賴以生存、生活和生產(chǎn)所必需的自然條件和自然資源的 總稱，是直接或間接影響人類的一切自然形成物質(zhì)、能量、信息和自然現(xiàn)象 的總體。它包括：陽光、空氣、水、巖石、土壤、動物、植物、微生物、礦 物、氣候、溫度、地磁、地殼穩(wěn)定性、各種引力等自然因素。它們都是人類 賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。
自然環(huán)境亦可看作是由地球環(huán)境和外圍空間環(huán)境兩部分組成。據(jù)目前所
知，太陽系中的地球是唯一能適于人類生存的行星，而太陽是對地球表面自 然環(huán)境影響最大的天體，它是地球能量，特別是生命能量的主要來源。因此， 地球環(huán)境對人類具有特殊重要的意義。
　　人類居住的地球，自內(nèi)而外具有圈層結(jié)構(gòu)。與人類最密切的是地表幾個 圈層，它們包括：巖石土壤圈、水圈、大氣圈以及生物圈。它們共同組成了 人類的自然環(huán)境，為人類生存發(fā)展創(chuàng)造了條件。
　　環(huán)境科學(xué)中所研究的人類環(huán)境主要是指自然環(huán)境，同時也包括了一些人 工環(huán)境（如人工構(gòu)筑物、人工產(chǎn)品等）。
三、環(huán)境分類
　　環(huán)境通常從環(huán)境的范圍、環(huán)境要素、人類對環(huán)境的利用或環(huán)境的功能等 方面進(jìn)行分類。
按環(huán)境的空間范圍劃分，可分為居室環(huán)境、院落環(huán)境、村落環(huán)境、城市

環(huán)境、區(qū)域環(huán)境、全球環(huán)境和宇宙環(huán)境等。 按環(huán)境要素屬性劃分，可分為社會環(huán)境和自然環(huán)境。自然環(huán)境按其組成
要素又可分為：大氣環(huán)境、水環(huán)境（海洋、湖泊、河流等環(huán)境）、土壤環(huán)境、 地質(zhì)環(huán)境、生物環(huán)境（包括森林環(huán)境、草原環(huán)境等）等。
　　按人類對環(huán)境利用或環(huán)境功能劃分，可分為聚落環(huán)境（如村落環(huán)境、城 市環(huán)境）、生產(chǎn)環(huán)境（工廠環(huán)境、礦山環(huán)境、農(nóng)場環(huán)境等）、交通環(huán)境（機(jī) 場環(huán)境、港口環(huán)境、車站環(huán)境、道路環(huán)境等）、文化環(huán)境（學(xué)校及教育區(qū)環(huán) 境、文物古跡環(huán)境、風(fēng)景游覽區(qū)環(huán)境、自然保護(hù)區(qū)環(huán)境等）。
四、環(huán)境的基本特性
（一）整體性與區(qū)域性 整體性是環(huán)境的最基本特性。整體性是指環(huán)境的各個組成部分和要素之
間構(gòu)成了一個系統(tǒng)。也就是說，環(huán)境的各組成部分（包括大氣、水體、土壤、 植被、人工物等）以特定方式聯(lián)系在一起，具有特定的結(jié)構(gòu)，并通過穩(wěn)定的 物質(zhì)、能量、信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)動，從而在不同時刻呈現(xiàn)出不同狀態(tài)。環(huán)境系 統(tǒng)的整體雖由部分組成，但整體功能卻不是各組成部分功能的簡單之和，而 是要由各部分之間通過一定結(jié)構(gòu)形式所呈現(xiàn)出的狀態(tài)來決定。具體地說，環(huán) 境系統(tǒng)大多由氣、水、土、生物、陽光等主要環(huán)境要素組成。雖然它們的各 自特性和對人類社會生存發(fā)展的獨特作用不會發(fā)生變化，但它們組成的具體 環(huán)境則會因它們之間結(jié)構(gòu)方式、組織程度、物質(zhì)能量流動規(guī)模和途徑不同而 有不同的特性。例如，城市環(huán)境與農(nóng)村環(huán)境、水網(wǎng)地區(qū)環(huán)境與干旱地區(qū)環(huán)境 等就各有不同的具體特性。
環(huán)境的區(qū)域性是指環(huán)境整體特性的區(qū)域差異。具體說就是不同區(qū)域的環(huán)
境有不同的整體性。它與環(huán)境整體性一起是環(huán)境在空間域上的特性。
（二）變動性與穩(wěn)定性 變動性是指在自然的和人類社會行為的作用下，環(huán)境的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)始終
處于不斷變化之中。與變動性相對的是環(huán)境的穩(wěn)定性。所謂穩(wěn)定性是指環(huán)境
系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)功能。也就是說，當(dāng)在人類社會行為作用下，環(huán)境 結(jié)構(gòu)和狀態(tài)所發(fā)生的變化不超過一定限度時，環(huán)境系統(tǒng)可以借助于自身的調(diào) 節(jié)功能使這些變化逐漸消失，結(jié)構(gòu)和狀態(tài)得以恢復(fù)。
環(huán)境的變動性與穩(wěn)定性是環(huán)境在時間域上的特性。變動是絕對的，穩(wěn)定
是相對的，變化限度是決定環(huán)境系統(tǒng)能否穩(wěn)定的條件。環(huán)境的這一特性表明， 人類社會的行為將會影響環(huán)境的變化。因此，人類社會必須自覺地控制自己 的行為，使之與環(huán)境自身的變化規(guī)律相適配、相協(xié)調(diào)，以求得環(huán)境向著更加 有利于人類社會生存發(fā)展的方向變化。
（三）資源性與價值性 從實用性講，環(huán)境整體及其各組成要素都是人類生存發(fā)展所需的資源。
人類的繁衍、社會的發(fā)展都是環(huán)境對其不斷投入物質(zhì)、能量和狀態(tài)的結(jié)果。 過去，人們較多注意的是環(huán)境資源的物質(zhì)性方面，以及以物質(zhì)為載體的能量 性方面，，比如地球上的生物資源、土壤資源、水資源、礦產(chǎn)資源等。這些無 疑都是環(huán)境資源的重要組成部分，是人類社會生存發(fā)展所必需的。但近幾十 年來，通過環(huán)境科學(xué)的深入研究，人們進(jìn)一步認(rèn)識到，除物質(zhì)資源外，環(huán)境 資源的概念還應(yīng)包括非物質(zhì)性方面，即環(huán)境狀態(tài)也是一種資源。不同的環(huán)境 狀態(tài)，對人類社會的生存發(fā)展將會提供不同的支持。這里所說的不同支持， 既有方向的不同，也有大小的不同。比如說，同樣是海濱地區(qū)，有的有利于

發(fā)展灘涂養(yǎng)殖，有的則利于發(fā)展港口運(yùn)輸。同樣是內(nèi)陸地區(qū)，有的利于發(fā)展 旅游，有的則利于發(fā)展工業(yè)；有的利于發(fā)展市鎮(zhèn)，有的則利于發(fā)展療養(yǎng)地等。 總之，環(huán)境狀態(tài)因其對人類社會發(fā)展提供的條件不同，從而將影響到人類對 生存方式和發(fā)展方向的選擇，所以說它也是一種資源。
　　環(huán)境，包括其組成要素和整體狀態(tài)，都是人類社會生存發(fā)展不可脫離的 依托條件和限制條件。也就是說，環(huán)境和人類社會生存發(fā)展的需要之間客觀 存在著一定的特定關(guān)系。因此，環(huán)境是有價值的。環(huán)境的資源性和價值性是 環(huán)境在功能域上的特性。
　　環(huán)境價值可歸納為環(huán)境對人類的生存價值即滿足人類生存（衣、食、住、 行等）基本需要，由環(huán)境提供人類的生活資料和生產(chǎn)資料；發(fā)展價值是指在 滿足生活需要的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展生產(chǎn)力，不斷提高人類生活水平，環(huán)境所 滿足的程度；生態(tài)價值為人類健康生活、更好地生存與發(fā)展提供良好的生態(tài) 環(huán)境條件；文化價值滿足人類精神文明的需要。
　　環(huán)境具有的整體性與區(qū)域性、變動性與穩(wěn)定性、資源性與價值性特性， 都是由于環(huán)境是一個系統(tǒng)所決定的。環(huán)境是一個系統(tǒng)，是因為組成環(huán)境的各 個要素以及各個組成部分之間有著穩(wěn)定的有機(jī)聯(lián)系，并存在能流、物流和信 息流。環(huán)境結(jié)構(gòu)是環(huán)境系統(tǒng)的內(nèi)在表示，環(huán)境狀態(tài)是環(huán)境系統(tǒng)的外在表示。 環(huán)境結(jié)構(gòu)是指環(huán)境系統(tǒng)中各組成部分間數(shù)量的比例關(guān)系、空間位置的配置關(guān) 系以及聯(lián)系的內(nèi)容和方式。通俗地說，環(huán)境結(jié)構(gòu)表示的是環(huán)境要素是怎樣結(jié) 成一個整體的。所謂不同的環(huán)境，實質(zhì)上指的是它們有不同結(jié)構(gòu)。環(huán)境狀態(tài) 是環(huán)境結(jié)構(gòu)運(yùn)動和變化的外在表現(xiàn)。若環(huán)境結(jié)構(gòu)不同，環(huán)境狀態(tài)就不同；若 環(huán)境結(jié)構(gòu)運(yùn)動和變化，則環(huán)境狀態(tài)也會發(fā)生變化。
五、森林環(huán)境
　　森林環(huán)境是人類自然環(huán)境中生物環(huán)境的重要組成部分，是地球生物圈中 的重要成分，也是地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體。森林是由其組成成分——生物
（包括喬木、灌木、草本植物、地被植物及多種多樣動物和微生物等）與它
周圍環(huán)境（包括土壤、大氣、氣候、水分、巖石、陽光、溫度等各種非生物 環(huán)境條件）——相互作用形成的統(tǒng)一體。因此，森林是一個占據(jù)一定地域的、 生物與環(huán)境相互作用的、具有能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)循環(huán)代謝和信息傳遞功能的生 態(tài)系統(tǒng)。
作為人類環(huán)境的森林或森林生態(tài)系統(tǒng)，從環(huán)境學(xué)的角度，我們把它也稱
為森林環(huán)境。森林或森林環(huán)境既是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)、不可缺少的環(huán)境 條件，又是人類開發(fā)利用的對象。
　　森林環(huán)境是以森林生物為主體與一定地理條件結(jié)合而形成的具有一定特 性和發(fā)揮獨特作用的地域空間。森林環(huán)境除了具有環(huán)境的一般特性外，還具 有以下明顯特點：
（一）森林環(huán)境的整體性 組成森林環(huán)境的各要素都有自己的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，但它們作為森林環(huán)境
的有機(jī)組成部分而結(jié)合在一起時，就形成了相互依存，相互制約，密不可分 的整體。在整體中，一種要素的改變都必將引起其他要素的相應(yīng)變化，甚至 導(dǎo)致從一種生態(tài)環(huán)境過渡到另一種生態(tài)環(huán)境。
　　森林環(huán)境是一個多資源的整體系統(tǒng)，每種資源都與系統(tǒng)整體密切相關(guān)， 它通過能量流動、養(yǎng)分和水分循環(huán)、信息傳遞影響系統(tǒng)內(nèi)的其他構(gòu)成。因此， 對森林環(huán)境的研究、保護(hù)和開發(fā)利用都必須從其整體性出發(fā)。忽視森林環(huán)境
　　
的整體性特點，就會造成森林環(huán)境的破壞。
（二）森林環(huán)境的多樣性 森林環(huán)境具有多種生物（包括各種喬、灌、草本植物，多種動物，多種
昆蟲和微生物）。這些生物生長在不同氣候、土壤等地理環(huán)境條件下，形成 一個密不可分的綜合體。它蘊(yùn)育著多種資源，具有多種用途和多種功能。不 僅為林業(yè)，而且為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、旅游、交通、郵電等各個國民經(jīng) 濟(jì)部門服務(wù)，范圍極為廣泛。
　　森林環(huán)境具有生物多樣性、景觀多樣性、環(huán)境多樣性、人文多樣性和生 產(chǎn)利用多樣性。森林環(huán)境結(jié)構(gòu)復(fù)雜、層次繁多，生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)功能強(qiáng)大， 從多方面多角度顯示了它的多宜性。人類活動只有掌握這種特性，通過多因 素、多變量的系統(tǒng)分析，進(jìn)行最佳的保護(hù)和利用選擇，才可高效地發(fā)揮森林 環(huán)境的潛力。
（三）森林環(huán)境的時空性 森林環(huán)境是特定的時空產(chǎn)物。不同時間和空間結(jié)合形成不同功能、不同
結(jié)構(gòu)和類型的森林環(huán)境。森林環(huán)境的時空變化極為明顯。不同的地理位置和 條件會形成不同的森林環(huán)境；同一地理位置的不同海拔高度、不同土壤立地 條件也會形成不同的森林環(huán)境。在森林環(huán)境形成和發(fā)展過程中，不同的時間， 森林環(huán)境也會有差異。因此，必須根據(jù)森林環(huán)境的時空性特點對其保護(hù)和利 用，否則就會造成失誤。
（四）森林環(huán)境的有限性
　　森林環(huán)境是在一定的光、熱、水、氣條件下形成的。在地球上它的分布 地區(qū)是有限制的，例如南北兩極、高山和雪原、干旱和荒漠地區(qū)以及一切不 具備森林生長的地區(qū)都不可能有森林。因此，在地球上森林環(huán)境是有限的。 從古至今，由于人類的破壞，使現(xiàn)存于地球上的森林已經(jīng)很少了。森林資源 既是可再生資源，也是可耗竭資源，其負(fù)荷能力是有一定限度的。人類對森 林資源的開發(fā)利用，如果超過了它所能負(fù)荷的極限，必然會破壞它原有系統(tǒng) 的平衡，甚至可能導(dǎo)致資源因消耗過度而枯竭，造成森林環(huán)境的破壞和消失。 森林環(huán)境的有限性要求我們科學(xué)地認(rèn)識森林環(huán)境破壞和耗竭的條件，掌
握它的負(fù)荷極限，只有這樣，才能對其有效地保護(hù)和持續(xù)利用。
（五）森林環(huán)境的可塑性 森林環(huán)境受到有利因素影響時，它的發(fā)展及其效益性能都會改善；反之
則否。森林環(huán)境有一定可塑性，它像其他生態(tài)系統(tǒng)一樣，有一定彈性，有一
定閾值，有一系列反饋作用，對外部干擾能進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的調(diào)整，以 保持系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡，這就是生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。我們把森林這個 復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力稱之為森林環(huán)境的可塑性。森林環(huán)境的可塑 性是有一定限度的，超過了它的閾值，可塑性就失去了，就會導(dǎo)致森林環(huán)境 的破壞。人類利用森林環(huán)境的可塑性，就是要對森林環(huán)境進(jìn)行定向改造和培 育，使其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能更佳，更有利于人類。
（六）森林環(huán)境的公益性 森林環(huán)境是自然界最重要的生物庫、能源庫、基因庫、二氧化碳儲存庫、
氧氣生成庫、綠色水庫、天然抗污染的凈化器，對自然環(huán)境的大氣圈、水圈、 土壤巖石圈和生物圈都具有極其重要的良好作用。因此，著名的德國學(xué)者蓋 格爾（R.Gei-ger）把森林對人類及人類環(huán)境的良好作用稱為森林的福利作 用，它造福人類，具有公益性特點。森林環(huán)境是人類生存環(huán)境不可缺少的組

成部分，也是建設(shè)人類更加美好生存環(huán)境中最積極、最可塑、最活躍的公益 性因素。
六、人類與森林環(huán)境
（一）森林環(huán)境在人類發(fā)展中的地位 森林或森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體。它不僅占有近 30％的陸地
面積，占有地球 60％以上的生物量，而且存在巨大的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益； 它不僅影響生物圈中各種各樣生物的生存和發(fā)展，也影響和作用于非生物圈 即土壤巖石圈、水圈、大氣圈，對它們產(chǎn)生一定的調(diào)控，起著維持地球生態(tài) 平衡的重要作用。因此，通過間接影響和作用于人類生物的、非生物的環(huán)境， 森林或森林環(huán)境對人類及人類生存環(huán)境有著巨大的影響。同時，森林也直接 對人類的生存和發(fā)展有著巨大的影響。人類產(chǎn)生于森林中，依托森林而發(fā)展， 也創(chuàng)造了巨大的生產(chǎn)力和燦爛文化。森林是國家強(qiáng)盛人民富裕的象征。沒有 森林，就沒有人類，更沒有人類文明。由此可見，森林或森林環(huán)境是人類不 可缺少的，與人類關(guān)系極其密切的，也是非常重要的。
（二）森林環(huán)境在人類發(fā)展中的功能 森林或森林環(huán)境對人類及其生存環(huán)境的影響和作用，主要表現(xiàn)在以下方
面：
　　1.森林的經(jīng)濟(jì)功能。森林不僅是人類的重要環(huán)境條件，也是人類可利用 的再生資源，它對人類有著重要的經(jīng)濟(jì)價值。森林的經(jīng)濟(jì)功能主要是可為人 類提供多種林產(chǎn)品，滿足人類物質(zhì)需要。例如，為人類提供多種用途的木材， 包括用于燃料、飼料等；提供多種食物，包括干鮮水果、森林蔬菜、食用菌、 木本糧油、飲料、食用動物等；提供多種工業(yè)原料，如烤膠、紫膠、香料、 染料、松香、毛皮等；提供多種藥材，如人參、杜仲、黃柏等；提供多種工 藝品、藝術(shù)品加工所需的原材料，如根雕、盆景、木制藝術(shù)品及藝術(shù)畫等。 總之，人類的衣、食、住、行、生產(chǎn)和生活都離不開森林及其提供的多種林 產(chǎn)品。有些林產(chǎn)品甚至對人類生活及生產(chǎn)資源，具有不可替代性。全世界森
林每年提供的林產(chǎn)品多種多樣，僅提供木材一項就超過（23×108）m3。因此， 森林是人類重要的生活和生產(chǎn)資源。
2.森林的生態(tài)功能。森林作為人類環(huán)境條件之一，除了直接影響人類的
生產(chǎn)和生活外，也能通過影響人類的其他環(huán)境條件（這里主要是指自然環(huán)境 條件）來影響人類。森林的生態(tài)功能，實際上是指森林對人類環(huán)境的功能。 主要有以下幾方面：
第一，森林對大氣圈的影響。森林植物通過光合作用吸收大氣中的二氧
化碳（CO2），放出氧氣（O2）；通過呼吸作用放出 CO2，吸收 O2。一晝夜中
吸收與放出 CO2 之比為 3∶2，因而使 CO2 中所含碳素在植物體內(nèi)聚集而形成
生物量的積累。據(jù)資料報導(dǎo)，1hm2 森林每天可吸收 1tCO2，放出 0.73tO2。全
球森林每年能使約（550×108）tCO2 轉(zhuǎn)變成木材，同時大約可放出（400×108） tO2。全世界森林吸收 CO2 并放出的 O2 超過世界人口呼吸所需 O2 的近 10 倍。 通過吸收 CO2，放出 O2，森林植物可影響大氣中 O2、CO2 的循環(huán)和平衡。沒有 綠色植物和森林的造氧作用和匯集 CO2 的作用，大氣圈的組成成分不可能保 持穩(wěn)定，而是越來越不適宜人類和其他生物的生存與繁衍，從而使人類和其 他生物從地球上消失。因此，作為大氣圈 CO2 之匯和 O2 的制造者，森林對維

持大氣圈的平衡有著重要作用。實踐證明，森林對 CO2 的影響，可使溫室效 應(yīng)減緩，對防止地球氣候變暖能起一定的遏制作用。
地球上各種類型的森林植物，還能對人工排放到大氣圈的各種污染物，
起到一定的過濾和凈化作用。森林能分泌一些殺菌素、負(fù)離子和芳香化合物， 對大氣進(jìn)行消毒，使空氣清新，從而改善人類的大氣生活環(huán)境質(zhì)量。
　　森林對大氣圈的影響，還表現(xiàn)在森林能在一定范圍內(nèi)起到調(diào)節(jié)局地或區(qū) 域氣候的作用。森林的存在可形成一種比較濕潤、舒適、變化較緩和的與海 洋性氣候類似的森林氣候特征。當(dāng)森林破壞后，氣候則變得嚴(yán)酷，帶有更重 的大陸性氣候的色彩。
　　森林還能減輕來自大氣圈的災(zāi)害，如森林可減低風(fēng)速，防止風(fēng)害和干旱 風(fēng)的形成，預(yù)防冷害及霜凍，減少雹災(zāi)形成，阻擋沙塵暴等。
　　第二，森林對水圈的影響。水是地球上包括人類在內(nèi)的一切生命所不可 缺少的。森林通過對水分循環(huán)、水質(zhì)和防止水旱災(zāi)害等作用來影響水圈，從 而對人類及其環(huán)境產(chǎn)生影響。
　　森林通過森林植物蒸騰、林地蒸發(fā)和森林植物截持降水的蒸發(fā)等將水分 大量地蒸散到大氣中。森林蒸散比無林地的蒸發(fā)量要大得多，一般要大 20
％～30％。由于林區(qū)森林蒸散量大，使其上空空氣濕度增大，對陸地水分循 環(huán)會產(chǎn)生一些影響。以熱帶雨林為例，每公頃熱帶雨林每年大約蒸騰 7 500t
水。據(jù)估計，全球森林的蒸騰量每年約為（48×1012）t 水，并消耗熱量 1023J。 這些水對陸地水分循環(huán)可產(chǎn)生作用，并會使陸地降水量有所增加。
森林具有涵養(yǎng)水源的功能。大量水文資料證明：當(dāng)森林遭到破壞后，河
川水的枯洪變幅便會增大。以四川大邑縣斜江河為例，1957 年前上游森林茂 密，洪峰期最大流量為 295m3/s，枯水最小流量為 0.83m3/s；1958 年后森林 遭破壞；1979 年洪峰最大流量為 763m3/s，枯水期最小流量為 0.25m3/s�？�
見，森林能減低洪峰流量，增加枯水期流量，并調(diào)節(jié)河川流量，起到既能防
止洪澇災(zāi)害，又可減輕旱災(zāi)的雙重作用。森林之所以能起涵養(yǎng)水源的作用， 主要是因為林地具有大量枯枝落葉和腐殖質(zhì)，以及林地土壤疏松、吸水和保 水能力強(qiáng)。降雨時，尤其是降暴雨時林地能夠大量吸水。據(jù)在重慶對常綠闊 葉林下土壤吸水力的測定，一般可持日最大降水量為 140～230mm 以上。林地 土壤對多余水分的排出歷時平均比非林地延長 5～10 倍。據(jù)黃河水利委員會 對甘肅子午嶺林區(qū)的觀測，森林能攔蓄暴雨徑流平均達(dá) 70％，最高達(dá) 90％， 削減洪峰流量在 60％以上，基本能消除猛漲猛落的洪水災(zāi)害。
森林還能起到凈化水質(zhì)的作用。由于森林中物種復(fù)雜，林地土壤疏松，
形成了多層結(jié)構(gòu)，從森林中流出的水，經(jīng)過多層次篩漏和吸附過濾，可以起 到凈化水質(zhì)的作用。因而從林中流出的水，如無嚴(yán)重污染物的侵害，水質(zhì)應(yīng) 是比較好的。
　　第三，森林對土壤巖石圈的影響。森林對土壤巖石圈的影響，主要表現(xiàn) 在森林具有改良土壤、固土、防治荒漠化，保護(hù)耕地，防止水蝕和風(fēng)蝕等方 面的作用。
　　土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類環(huán)境的基本要素，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的最基本資源。我國是世界上水土流失最嚴(yán)重的國家之一，土壤侵蝕遍布全 國，而且成因復(fù)雜，強(qiáng)度高，危害嚴(yán)重。土壤侵蝕按其成因主要有水蝕、風(fēng) 蝕、凍融侵蝕等。據(jù)水利部遙感中心 1990 年調(diào)查統(tǒng)計，全國土壤侵蝕面積達(dá)
（492×104）km2，占國土面積的 51％，其中，水蝕面積占（179×104）km2，

風(fēng)蝕占（188×104）km2，凍融蝕占（125×104）km2。土壤侵蝕雖然是多種因 素綜合作用的結(jié)果，但人為地破壞森林和植被是造成水蝕和風(fēng)蝕的重要原因 之一。
　　森林和植被以其地上多層次結(jié)構(gòu)和地下發(fā)達(dá)的根系，可以大大減少降雨 勢能對土壤的沖刷，并起固土作用，防止風(fēng)蝕和水蝕。
　　森林和植被有著明顯的防風(fēng)固沙，防止荒漠化的作用。此外，森林還能 在一定程度上起改良土壤的作用。這是因為森林能使土壤理化性質(zhì)改善，如 增加土壤有機(jī)質(zhì)，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤孔隙度，提高土壤滲透能力和吸 附能力，提高土壤中氮（N）、磷（P）、鉀（K）含量及各種微量元素含量。 第四，森林對生物圈的影響。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最豐富的類型，在 生物圈中占有重要的位置。森林生態(tài)系統(tǒng)具有最復(fù)雜的時空結(jié)構(gòu)，既有較強(qiáng) 的反饋調(diào)節(jié)能力，又有較強(qiáng)的彈性和穩(wěn)定性，還是巨大的陸地生物基因庫。 全世界 500 萬～1000 萬種生物中有半數(shù)以上的生物都棲息或生長在森林之 中，僅熱帶雨林中就有 200 萬～400 萬個物種。森林生態(tài)系統(tǒng)還具有最高的 生物量和生物生長量，是陸地生物光合產(chǎn)量的主體。森林平均單位面積的生 物量約高于草原的 20 倍，年凈生產(chǎn)量高于草原的 2～3 倍。森林年凈生產(chǎn)量 占陸地生物的 60％。因此，森林是支撐陸地生物圈生存的主體，是人類除農(nóng)
田、草原以外賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。
　　陸地森林面積經(jīng)過人類長期活動，已在逐漸減少，其中主要是熱帶林的 減少。由此引起世界物種多樣性也急劇降低。進(jìn)入 20 世紀(jì)以來，平均每天滅 絕一個物種，而一個物種的滅絕，常常導(dǎo)致 10～30 種生物的生存危機(jī)。目前， 全球瀕危滅絕的有花植物約為 1 萬種，動物為 1000 余種，大部分分布于熱帶。 預(yù)計到 21 世紀(jì)初，現(xiàn)有的熱帶雨林將有一半要消失，估計將有 50 萬～100 萬個物種會滅絕。因此，保護(hù)森林就是保護(hù)生物多樣性，就是維持生物圈的 平衡；破壞森林生態(tài)系統(tǒng)，就會使生物圈的存在受到威脅，從而影響人類的 生存。
第五，森林對全球生態(tài)平衡的影響。森林是全球陸地最大的生態(tài)系統(tǒng)，
在生物圈中扮演著重要的角色，它對生物圈中水分循環(huán)、碳氧及其他氣體的 循環(huán)、土壤中各種元素的生物地球化學(xué)循環(huán)以及太陽能的光合利用等都有著 影響，起著重要的作用。森林的減少，必將影響地球生物圈及生物圈的環(huán)境
（包括大氣圈、水圈和土壤巖石圈），從而影響著地球的生態(tài)平衡，影響到
人類的生存。森林是全球環(huán)境問題的核心。
　　3.森林的社會文化功能。以森林為原料，在社會上形成了各種產(chǎn)業(yè)，為 人們提供了大量的就業(yè)機(jī)會，同時對發(fā)展經(jīng)濟(jì)，滿足人們的多種需要，推動 社會的發(fā)展和進(jìn)步也起著一定的作用。
　　森林對人類的衛(wèi)生保健也有作用。由森林所形成的森林小氣候條件對人 的身體有著良好的影響，例如森林里的光線柔和，空氣濕潤，溫度變化小， 平靜無風(fēng)，以及花、果的芳香和鳥鳴的悅耳，不僅直接作用于人的視覺、聽 覺、嗅覺，而且使人精神放松，增進(jìn)人體健康。
　　森林具有吸塵作用。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，樹葉表面不平，多絨毛，有的能分 泌粘性油脂及汁液，森林能吸附大量飄塵。據(jù)測定，每公頃松林每年可滯留
36.4t 灰塵，云杉則為 32t。綠化地的吸塵效果非常明顯，減塵率可達(dá) 37％～
60％。有些樹木還具有吸毒、減低空氣污染的作用。據(jù)測定，松林每天可從
1m3 空氣中吸收 20mg 二氧化硫（SO2），1hm2 柳杉林每年可吸收 720kgSO2。橘

樹葉可含氟 1.38×10-4 而不受害，泡桐、女貞、大葉黃楊、梧桐等樹種吸氟 和抗氟能力較強(qiáng)。
　　許多森林植物能放出大量殺菌素。殺菌素不僅能消滅單細(xì)胞微生物、細(xì) 菌、真菌和原生動物，而且對多細(xì)胞動物（如昆蟲、壁虱等）有毒害作用。 例如 0.1g 磨碎的稠李冬芽，能在 1s 內(nèi)殺死蒼蠅。松屬、圓柏屬、云杉屬、
樺木、山楊、橡樹、稠李、桉樹等都能分泌殺菌素。有人計算過 1hm2 柏樹林 一晝夜可分泌 50kg 植物殺菌素，可殺死各種疾�。ㄈ缃Y(jié)核、霍亂、痢疾、傷
寒、白喉等）的病原菌。有人統(tǒng)計過，森林內(nèi) 1m3 空氣中只有 300～400 個細(xì) 菌，而林外則有 3 萬～4 萬個細(xì)菌，在城市的空氣中則更多。此外，森林里 空氣中負(fù)離子含量較多，對人體健康有益。
　　森林能減低噪聲，一般 40m 寬的林帶，可減低噪聲 10～15dB。長期處于 嚴(yán)重噪聲污染的環(huán)境下，會使人煩燥不安，工作能力下降，甚至影響人的聽 力。因此，建造林帶可以隔音，抗噪聲污染。森林還具有抗輻射、阻礙污染 光的傳播的作用。
　　森林還具有文化功能。森林是一本天然的百科全書。進(jìn)入森林，我們可 以學(xué)習(xí)自然，了解自然，增長自然方面的知識，欣賞各種天然景觀，提高文 化素養(yǎng)，熱愛大自然。森林也是人們旅游、爬山、遠(yuǎn)足，甚至探險的場所。 總之，森林具有多種功能、多種效益，是保障地球環(huán)境安全和人類生存
的重要因素。
七、森林環(huán)境面臨的主要問題
　　森林環(huán)境對人類生存環(huán)境有重要的作用。但是，由于長期以來對環(huán)境工 作的忽視，對森林環(huán)境重要性認(rèn)識不足，加之經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長的影響， 全球森林環(huán)境問題已十分嚴(yán)峻。森林環(huán)境面臨的主要問題可概括為：
（一）森林面積銳減
　　全球森林面積從人類文明初期的（80×108） hm2，已減少到（28×108） hm2�，F(xiàn)在，世界森林正以每年減少（15～20）×106hm2 速度進(jìn)行著，而造林 面積不到毀林面積的 1/10。美國政府在《2000 年的地球》一書預(yù)測，到 2000 年森林面積將下降到陸地面積的 1/6，2020 年則降為 1/7。據(jù)《1990—1991 年世界資源》介紹，部分熱帶國家的郁閉林因濫伐造成年消失率為 0.8%～
7.6%，比過去加快了一倍以上。 造成森林面積銳減的主要原因是農(nóng)用地開墾、森林資源大規(guī)模開發(fā)利用
（含木材和薪材）、森林災(zāi)害（尤其是火災(zāi)）和工業(yè)污染所造成的森林死亡。
（二）森林質(zhì)量下降 全球不僅森林面積減少，而且質(zhì)量在下降。目前，全球郁閉林的立木總
蓄積量為（3040×108）m3，年生長量為 1010m3 左右。生長量與消耗量之差， 年森林赤字達(dá)（10～15）×108m3，成熟林、過熟林的蓄積量逐年下降。世界
林地面積中僅有 10%的立木生長飽滿，可以獲得相當(dāng)于它們潛在生產(chǎn)能力一
半的木材。由于立木蓄積量的耗竭，林地侵蝕和立地條件退化，致使世界林 地的收獲量不足其最大生產(chǎn)潛力的 20%。加之林地減少，可采資源減少，大 徑木減少，珍貴樹種減少，進(jìn)一步加速了森林和森林環(huán)境質(zhì)量的下降。
（三）森林生物多樣性減少 森林生物多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。物種
多樣性是生物多樣性的基礎(chǔ)�，F(xiàn)在每天滅絕一個物種，到 20 世紀(jì)末和 21 世 紀(jì)初將每小時滅絕一個物種。由于熱帶雨林的大量減少，造成了物種迅速消

失。因為，只占有陸地面積 7%的熱帶雨林，卻擁有世界 50%以上的物種。物 種多樣性的減少，使森林的遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性隨之減少。
（四）森林的生態(tài)環(huán)境功能減退 森林面積減少、質(zhì)量下降、物種消失以及其他環(huán)境問題對森林的侵害，
導(dǎo)致了森林功能的全面降低，特別是使森林的生態(tài)環(huán)境功能降低，如 CO2 固
定量減少，有害氣體吸收能力降低，大氣質(zhì)量下降，土壤侵蝕和退化加劇， 水旱災(zāi)害頻繁，水資源緊缺、荒漠化進(jìn)程加快，溫室效應(yīng)更加明顯等。

第二節(jié) 森林環(huán)境學(xué)的概念

一、環(huán)境科學(xué)
　　環(huán)境科學(xué)是一門新興學(xué)科。環(huán)境科學(xué)是研究人類與環(huán)境關(guān)系的科學(xué)，是 集自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和社會科學(xué)為一體的綜合性科學(xué)。
　　人類與環(huán)境的關(guān)系是辯證統(tǒng)一的。首先，人類要生存發(fā)展，就要從環(huán)境 中不斷索取各種物質(zhì)資源、能量和信息；其次，人類通過消費(fèi)活動將不同形 式的廢物排入環(huán)境。在這一過程中，人類自身不斷增殖和發(fā)展（包括社會的 生產(chǎn)、科技、文化藝術(shù)等），反過來又要強(qiáng)化對環(huán)境的影響。而這種影響最 終改變著環(huán)境，反過來又作用于人類。人類為了謀求持續(xù)的生存和發(fā)展，就 必須研究這些影響，以便提出對策，使環(huán)境處于良好狀態(tài)，供人類永恒地生 息和發(fā)展。這就是環(huán)境科學(xué)的任務(wù)。在環(huán)境科學(xué)中，人和社會因素占有主導(dǎo) 地位。決定環(huán)境狀況的因素是人而不是物，人是矛盾的主要方面。因此，環(huán) 境科學(xué)不僅要研究和認(rèn)識環(huán)境中自然因素及其變化規(guī)律，而且要認(rèn)識和了解 社會經(jīng)濟(jì)因素、技術(shù)因素與規(guī)律以及人和環(huán)境的關(guān)系。由此，我們也可將環(huán) 境學(xué)定義為研究人類社會發(fā)展活動與環(huán)境演化規(guī)律之間相互作用關(guān)系的學(xué) 科，并通過調(diào)整人類的思想、觀念繼而控制人類的社會行為，尋求人類社會 與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展和持續(xù)發(fā)展。它以研究環(huán)境建設(shè)，尋求社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境 協(xié)調(diào)發(fā)展途徑為中心，以爭取人類社會與自然界的和諧為目標(biāo)。
二、森林環(huán)境學(xué)
（一）森林環(huán)境學(xué)的概念 森林環(huán)境學(xué)是環(huán)境科學(xué)的分支學(xué)科，屬于基礎(chǔ)環(huán)境學(xué)中環(huán)境生態(tài)學(xué)的范
疇，是環(huán)境林學(xué)的重要組成部分。森林環(huán)境學(xué)是以人類與森林環(huán)境的特殊矛
盾為研究對象，應(yīng)用環(huán)境學(xué)、林學(xué)、生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、土壤學(xué)、氣象學(xué)、生 物學(xué)、工程學(xué)等多學(xué)科理論，研究森林環(huán)境的發(fā)生、發(fā)展和演替規(guī)律，人類 活動對森林環(huán)境的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能的影響及對森林環(huán)境質(zhì)量的影響， 為預(yù)測、調(diào)控、管理、利用和改造森林環(huán)境服務(wù)，為使人類與森林環(huán)境協(xié)調(diào) 發(fā)展服務(wù)。
（二）森林環(huán)境學(xué)的研究內(nèi)容
1.森林環(huán)境與人類的關(guān)系。
2.森林環(huán)境要素及其變化規(guī)律。
3.各種森林環(huán)境問題的發(fā)生、發(fā)展及演變規(guī)律。
4.森林環(huán)境問題的預(yù)防和防治措施。
5.森林環(huán)境的保護(hù)與開發(fā)利用。
6.森林環(huán)境監(jiān)測與評價。
7.森林環(huán)境的規(guī)劃。
8.森林環(huán)境的管理。
9.森林環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

第三節(jié) 森林環(huán)境學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系


　　森林環(huán)境學(xué)是環(huán)境科學(xué)的分支學(xué)科，是在環(huán)境科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展中逐步形 成的。由于環(huán)境科學(xué)的產(chǎn)生以生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)，因此森林環(huán)境學(xué)與生態(tài)學(xué)特別 是森林生態(tài)學(xué)有著非常密切的關(guān)系。我們知道，環(huán)境學(xué)是以人類為中心，以 研究人與環(huán)境矛盾為對象，是研究人類與環(huán)境關(guān)系的科學(xué)；生態(tài)學(xué)是以生物 為中心，以研究生物與環(huán)境矛盾為對象，是研究生物與環(huán)境關(guān)系的科學(xué)。因 此，環(huán)境學(xué)也可稱為人類社會生態(tài)學(xué)，生態(tài)學(xué)也可稱為生物生態(tài)學(xué)。只是前 者比后者的范圍更加廣泛，它不僅涉及自然因素，也在一定程度上涉及經(jīng)濟(jì)、 技術(shù)和社會因素。所以生態(tài)學(xué)對環(huán)境學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展起著基礎(chǔ)和極其重要的 作用。森林環(huán)境學(xué)與森林生態(tài)學(xué)的關(guān)系也是如此。森林生態(tài)學(xué)是森林環(huán)境學(xué) 的基礎(chǔ)，它們之間有著密切的關(guān)系。環(huán)境學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、森林環(huán)境學(xué)的關(guān) 系可用圖 0—1 說明。
由圖 0—1 可見，森林作為人類環(huán)境的組成部分可直接影響人類，其他環(huán) 境除直接影響人類外，也可通過影響森林環(huán)境而間接影響人類；反之，人類 除可直接影響森林環(huán)境外，也可通過影響其他環(huán)境間接地影響森林環(huán)境。因 此，森林環(huán)境學(xué)除研究森林環(huán)境與人類直接的關(guān)系外，也要研究它們之間的 間接關(guān)系，這樣，森林生態(tài)學(xué)在森林環(huán)境學(xué)中占有的地位就是十分明顯了， 它是森林環(huán)境學(xué)的重要基礎(chǔ)。













　　此外，由于森林環(huán)境是一個系統(tǒng)，它與系統(tǒng)理論、物理學(xué)、化學(xué)、土壤 學(xué)、氣象學(xué)、生物學(xué)等許多學(xué)科都發(fā)生交叉。由于森林環(huán)境問題具有綜合性， 它除與自然科學(xué)有關(guān)系外，還與社會科學(xué)（包括政治、經(jīng)濟(jì)、法律、管理等） 相關(guān)，同時還涉及各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等技術(shù)學(xué)科，甚至涉及文化和藝術(shù)。 學(xué)習(xí)森林環(huán)境學(xué)，也如同學(xué)習(xí)環(huán)境學(xué)一樣，需要有多學(xué)科的知識，在學(xué)
科綜合和交叉中，掌握森林環(huán)境學(xué)。

第四節(jié) 森林環(huán)境學(xué)的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)


　　生態(tài)學(xué)是研究生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)，而環(huán)境學(xué)則以人類為中 心，把人類生活與環(huán)境的相互影響作為一個整體來研究，從而和社會科學(xué)發(fā) 生密切關(guān)系。由此可見，生態(tài)學(xué)與環(huán)境學(xué)有很多共同之處。生態(tài)學(xué)的基本原 理同樣可以應(yīng)用于環(huán)境學(xué)，并作為環(huán)境學(xué)的基本理論來研究人類生存、發(fā)展 與環(huán)境的相互關(guān)系。森林生態(tài)學(xué)與森林環(huán)境學(xué)二者之間的關(guān)系亦是如此。
一、生態(tài)系統(tǒng)
　　一個生物物種在一定地域內(nèi)所有個體的總和在生態(tài)學(xué)中稱為種群；在一 定自然區(qū)域中許多不同種的生物總和稱為群落；任何一個群落與其周圍環(huán)境 的統(tǒng)一體就是生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)就是指一定地域內(nèi)生存的一個生物群落與 環(huán)境相互作用的，具有能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)循環(huán)代謝和信息傳遞功能的統(tǒng)一體。 例如，森林就是一個具有統(tǒng)一功能的綜合體。森林中有喬木、灌木、草本植 物、地被植物，還有多種多樣的動物和微生物，它的環(huán)境條件包括陽光、空 氣、水分、土壤、溫度等。它們之間相互作用，這樣，由許多物種組成的森 林生物群落與環(huán)境構(gòu)成的森林，就是生態(tài)系統(tǒng)。因此，生態(tài)系統(tǒng)就是生命系 統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合。人是生物圈中生命系統(tǒng)的一員，人與生態(tài) 系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)的范圍可大可小，大至整個生物圈（因此生 物圈又稱為生態(tài)圈，整個海洋、大陸也可以是一個生態(tài)系統(tǒng)），小至一個池 塘、一片農(nóng)田。在一個復(fù)雜的大生態(tài)系統(tǒng)中又包含無數(shù)小的生態(tài)系統(tǒng)。目前 人類所生活的生物圈內(nèi)有無數(shù)大小不同的生態(tài)系統(tǒng)。從廣義上說，城市、礦 山、工廠等也是一種人為的生態(tài)系統(tǒng)。一個生態(tài)系統(tǒng)可以和周圍的其他生態(tài) 系統(tǒng)組成一個更大的生態(tài)系統(tǒng)，成為較高一級系統(tǒng)的組成部分，而它本身還 可分為許多子系統(tǒng)。例如：某個森林生態(tài)系統(tǒng)，它的土壤中生物與其土壤環(huán) 境就是一個子系統(tǒng)。這個子系統(tǒng)中還可分為更下一級的系統(tǒng)，例如其中某類 型土壤與其土壤生物就可以作為一個更小的子系統(tǒng)。
任何一個生態(tài)系統(tǒng)都由生物和非生物環(huán)境兩大部分組成。生物部分又可
分為生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，這三者構(gòu)成生物群落。生態(tài)系統(tǒng)各組成成分 之間相互關(guān)系如圖 0—2 所示。




















　　生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者主要是指綠色植物和少數(shù)自營生活的菌類。綠色植物 通過光合作用合成有機(jī)物質(zhì)，并把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存在有機(jī)物質(zhì)中。
　　
這些有機(jī)物質(zhì)是生態(tài)系統(tǒng)中其他生物生命活動的食物和能源。生產(chǎn)者是生態(tài) 系統(tǒng)中營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，決定著生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)的高低，是生態(tài)系統(tǒng)中最主要 的組成成分。
　　生態(tài)系統(tǒng)的消費(fèi)者是直接或間接利用綠色植物所制造的有機(jī)物質(zhì)作為食 物和能源的異養(yǎng)生物，包括各種動物、寄生和腐生的菌類，也包括人類本身。 根據(jù)食性不同，有草食動物、肉食動物、寄生動物和腐食動植物等。它們在 生態(tài)系統(tǒng)中只能消費(fèi)不能生產(chǎn)。人類是以許多動植物為取食對象的，是最高 級的消費(fèi)者，同時人類又是不同于自養(yǎng)生物進(jìn)行生產(chǎn)的最高級生產(chǎn)者。
　　生態(tài)系統(tǒng)中的分解者主要是指微生物（包括部分真菌和細(xì)菌）。它使生 物體分解成無機(jī)物質(zhì)。轉(zhuǎn)變者也是細(xì)菌，它將分解后的無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┲?物利用的養(yǎng)分。分解者和轉(zhuǎn)變者又稱還原者，它們對環(huán)境凈化起著十分重要 的作用。
　　生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境包括陽光、空氣、水分、溫度、土壤等自然因素。 它們?yōu)樯锏纳嫣峁┍匾目臻g、能量和物質(zhì)條件，是生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn) 的物質(zhì)和能量基礎(chǔ)。
　　生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)其形成的原動力和影響力，可分為自然生態(tài)系統(tǒng)、半自然 生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)。自然生態(tài)系統(tǒng)很少受人為干預(yù)。它依靠生物和環(huán) 境自身的調(diào)節(jié)能力來維持其相對的穩(wěn)定，如原始森林。人工生態(tài)系統(tǒng)是受人 類強(qiáng)烈干預(yù)的或是人工建造的生態(tài)系統(tǒng)，如城市、工廠、宇宙飛船等。介于 二者之間的為半自然生態(tài)系統(tǒng)，如人工森林、農(nóng)田、養(yǎng)殖湖泊等。根據(jù)其環(huán) 境性質(zhì)，可將生態(tài)系統(tǒng)分為陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)。陸地生態(tài)系統(tǒng)又 可分為森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)等。水生生態(tài)系統(tǒng)可分 為淡水生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)。
二、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能
（一）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是指生態(tài)系統(tǒng)中各組成部分之間數(shù)量的比例關(guān)系、空間
位置的配置關(guān)系以及相互聯(lián)系的內(nèi)容和方式。這就是說，生態(tài)系統(tǒng)中各個組
成部分之間絕不是毫無關(guān)系的堆積，而是組成相互關(guān)系和相互聯(lián)系的統(tǒng)一整 體。這些聯(lián)系和關(guān)系的總和或這些聯(lián)系和關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)便構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)。任何生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都可分為：
1.時空結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)中各組成部分之間在空間上的規(guī)模、尺度、分布、
排列以及相位關(guān)系的總和，便構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)。例如：在森林生 態(tài)系統(tǒng)中，喬木占據(jù)上層空間，灌木占據(jù)下層空間；鳥類在林冠上層，獸類 在林地上；昆蟲有的在林上，有的在林下，有的則在土壤中。不同生物占據(jù) 不同的空間，這就是空間結(jié)構(gòu)。時間結(jié)構(gòu)是指由于時間變化而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)波 動。例如：隨著時間的變化，森林在幼年、中年及老年期的結(jié)構(gòu)是有變化的。 又如，一年四季中森林的結(jié)構(gòu)也有波動，春季發(fā)芽，冬季落葉，昆蟲和鳥類 遷移等。
　　2.數(shù)量關(guān)系結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)中組成成分之間存在一定的數(shù)量關(guān)系，如排 列組合關(guān)系、數(shù)量比例關(guān)系等。例如：森林生態(tài)系統(tǒng)中喬木、灌木和草本植 物都有不同的數(shù)量和比例關(guān)系，若無喬木則成為灌木林，單一樹種為單純林， 多樹種為混交林等。
　　3.組成成分之間相互作用的形成與結(jié)構(gòu)。時空結(jié)構(gòu)和數(shù)量結(jié)構(gòu)，都是從 質(zhì)上抽掉相互作用來看的結(jié)構(gòu)，但在生態(tài)系統(tǒng)中最根本的卻是組成成分間相
　　
互作用的結(jié)構(gòu)。例如：森林中上層喬木如果數(shù)量多，形成郁閉度大，那么下 層灌木就少；而下層灌木多，上層喬木就稀疏。由此可見森林生態(tài)系統(tǒng)中， 喬木與灌木的相互作用發(fā)生著密切聯(lián)系。實際上生態(tài)系統(tǒng)中各組成成分間都 有著密切相互聯(lián)系和相互作用和互相影響，這是造成生態(tài)系統(tǒng)成為整體的重 要原因。
　　生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定了它的性狀和功能。一定的結(jié)構(gòu)是一定性狀與功能 的內(nèi)在基礎(chǔ)，而一定的性狀和功能是一定結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)。這就是結(jié)構(gòu)功能 統(tǒng)一律，是一切物質(zhì)系統(tǒng)包括生態(tài)系統(tǒng)的基本規(guī)律。
（二）生態(tài)系統(tǒng)的功能 生態(tài)系統(tǒng)的功能主要有能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞三種。
　　1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能之一。沒有能 量流動就沒有生命，就沒有生態(tài)系統(tǒng)。能量是生態(tài)系統(tǒng)的動力，是一切生命 活動的基礎(chǔ)。
　　生態(tài)系統(tǒng)最初的能量來源于太陽，綠色植物通過光合作用吸收和固定太 陽能，將太陽能變?yōu)榛瘜W(xué)能，這一方面滿足自身生命活動的需要，另一方面 供給異養(yǎng)生物生命活動的需要。太陽能進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，并作為化學(xué)能，沿著 生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者流動，這種生物與生物間、生物與環(huán)境 間能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。
生態(tài)系統(tǒng)中能量流動服從于熱力學(xué)第一定律和第二定律。
　　熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律，即能量不能自生自滅，它只能以嚴(yán)格 的當(dāng)量比例，由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。生態(tài)系統(tǒng)中能量形式的變換完 全符合這一定律。例如，綠色植物吸收太陽能后，即將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能， 而當(dāng)綠色植物被草食動物采食后，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為草食動物活動的機(jī)械能或 其他形式的能量，包括轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃康暮纳ⅲ芰靠偭渴遣蛔兊摹?br>熱力學(xué)第二定律是一切過程都伴隨能量的改變，在能量傳遞和轉(zhuǎn)換過程
中，除一部分可以繼續(xù)傳遞和作功的能量外（自由能），總有一部分不能繼 續(xù)傳遞和作功，而以熱的形式耗散，這部分能量使熵和無序性增加。在生態(tài) 系統(tǒng)中，當(dāng)能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時，轉(zhuǎn)換效率絕不可能是 100
％。這是因為綠色植物對太陽光能的利用率很低，一般僅有 1％左右；綠色
植物所固定的能量也不可能全部被草食動物所利用，因為植物的根、枯落物 等不能被草食動物全部采食，即使在采食的食物中，也還有部分不被消化而 作為糞便排出體外。由于這一系列原因，草食動物一般僅能利用綠色植物所 含能量的 5%～20%。同樣道理，肉食動物利用的能量也要小于草食動物的能 量。
　　由此可見，生態(tài)系統(tǒng)中能量流動有兩個特點，一是能量流動沿生產(chǎn)者和 各級消費(fèi)者順序逐步被減少（圖 0—3）。二是能量流動是單一方向，不可逆 的。
　　

　　由圖 0—3 可見，能量在流動過程中，一部分用于維持新陳代謝活動而被 消耗，一部分在呼吸中以熱的形式散發(fā)到環(huán)境中，只有一小部分作功，用于 形成新組織或作為潛能貯存。由此可知，在生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率是較低 的，能流愈流愈細(xì)。一般來說，能量沿綠色植物向草食動物再向肉食動物逐 級流動，通常后者獲得的能量大約只為前者所含能量的 10%即 1/10，故稱為 “十分之一定律”。這種能量的逐級遞減是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的一個顯著 特點。
　　上面曾提到，能量流動是單一方向，不可逆的。能量以光能狀態(tài)進(jìn)入生 態(tài)系統(tǒng)后，就不再以光能形式而是以熱能形式逸散于環(huán)境中。被綠色植物截 取的光能，決不可能再返回到太陽中去；草食動物從綠色植物中所獲得的能 量，也決不能再返回給綠色植物。所以，能量流動是單程的，非循環(huán)的，是 不可逆的。
生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是以“食物鏈”和“食物網(wǎng)”為渠道來實現(xiàn)的。食
物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)中以食物營養(yǎng)為中心的生物之間食與被食的鏈索關(guān)系。食物 鏈上每一個環(huán)節(jié)，稱為一個營養(yǎng)級。我們常說的“大魚吃小魚、小魚吃蝦米， 蝦米吃河泥”就是這種食與被食的鏈索關(guān)系，而其中“大魚”、“小魚”、 “蝦米”則是這個食物鏈上的不同環(huán)節(jié)，也稱為營養(yǎng)級。在生態(tài)系統(tǒng)中，能 量是通過生物成分之間的食物關(guān)系，在食物鏈上從一個營養(yǎng)級到下一個營養(yǎng) 級逐漸向前流動著。不同的生態(tài)系統(tǒng)，食物鏈的長短不同，營養(yǎng)級數(shù)目也不 一樣。一般海洋生態(tài)系統(tǒng)食物鏈較長，有 6～7 個營養(yǎng)級，陸地生態(tài)系統(tǒng)不超
過 4～5 級。人類干預(yù)下的生態(tài)系統(tǒng)如農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)食物鏈只有 2～3 級（如
各類作物一人類是兩個營養(yǎng)級的生態(tài)系統(tǒng)）。 我們可以利用食物鏈原理來保護(hù)植物，如以鳥治蟲，以蟲治蟲，以菌治
蟲。
　　生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈往往不是單一的，而是由許多食物鏈錯綜復(fù)雜地交錯 在一起。一種植物可被不同種動物食用，家畜采食牧草，野鼠、野兔也吃牧 草；同一種動物可食不同種食物，如棕熊既吃動物也吃植物。所以在生態(tài)系 統(tǒng)中，各種生物取食關(guān)系錯綜復(fù)雜，使生態(tài)系統(tǒng)中各種食物鏈相互交叉、相 互聯(lián)接，形成網(wǎng)絡(luò)，稱為“食物網(wǎng)”。
　　食物網(wǎng)使生態(tài)系統(tǒng)中各種生物成分有著直接或間接的聯(lián)系，因而增加了 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。食物網(wǎng)中某一條食物鏈發(fā)生障礙，便可能通過其他食物 鏈來調(diào)節(jié)或補(bǔ)償。例如，草原上流行鼠疫而使野鼠大量死亡，以捕鼠為食的 貓頭鷹并不因鼠類減少而發(fā)生食物危機(jī)。這是因為鼠類減少后，使草類生長 茂盛，從而為野兔的生長和繁育提供了良好條件，野兔數(shù)量開始增多，于是 貓頭鷹把捕食目標(biāo)轉(zhuǎn)移到野兔身上了。
生態(tài)系統(tǒng)中，我們把食物鏈和食物網(wǎng)中每個營養(yǎng)級的有機(jī)體個體的數(shù)

量、能量及生物量，按營養(yǎng)級的順序排列起來并繪成結(jié)構(gòu)圖，因所繪圖形和 埃及金字塔相似，故把食物鏈和食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖稱為“生態(tài)金字塔”（圖 0
—4）。生態(tài)金字塔的形成是由于生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是沿營養(yǎng)級逐級減少， 愈來愈細(xì)，這就導(dǎo)致前一個營養(yǎng)級的能量只能滿足后一個營養(yǎng)級少數(shù)生物需 要。營養(yǎng)級愈高，生物數(shù)量愈少。由于生態(tài)系統(tǒng)中能量隨營養(yǎng)級呈現(xiàn)金字塔 形，生物量和生物個體數(shù)量也必然呈金字塔形。因此，生態(tài)金字塔有三種類 別，即能量金字塔、數(shù)量金字塔和生物量金字塔。









　　2.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中，生物為了生存不僅需要能量，也 需要物質(zhì)，沒有物質(zhì)滿足有機(jī)體的生長發(fā)育需要，生命就會停止。
　　生物有機(jī)體需要的化學(xué)元素有 40 多種，其中的氧（O）、氫（H）、碳（C）、 氮（N）為基本元素，占生物體全部原生質(zhì)的 97％，它們與鈣（ Ca）、鎂（ Mg）、 磷（P）、鉀（K）、硫（S）、鈉（Na）等被稱為大量元素，生物需要量較大。 銅（Cu）、鋅（Zn）、硼（B）、錳（Mn）、鉬（Mo）、鈷（Co）、鐵（Fe） 等被稱為微量元素，這些元素在生命過程中需量雖小，但不可缺少。不論生 物需要量多或少，這些元素都是生命活動所必需的，是不可代替的。生物從 大氣圈、水圈和土壤巖石圈中獲得這些營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)沿著生物周 圍環(huán)境進(jìn)入生物體，又通過生物體被分解后回到周圍環(huán)境之中，這樣的途徑 反復(fù)運(yùn)動著，這種循環(huán)過程稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。
在生態(tài)系統(tǒng)中，各種化學(xué)元素在生物與非生物成分之中的滯留稱為庫，
這些元素在庫與庫之間的轉(zhuǎn)移稱為流。若干個庫和流形成了生物地球化學(xué)循 環(huán)，也就是物質(zhì)循環(huán)。根據(jù)物質(zhì)循環(huán)路線和周期長短的不同，可將循環(huán)分為 生物小循環(huán)和地球化學(xué)大循環(huán)。
生物小循環(huán)是在一定地域內(nèi)生物與周圍環(huán)境（氣、水、土等）之間進(jìn)行
的物質(zhì)周期性循環(huán)。主要通過生物對營養(yǎng)元素的吸收、留存和歸還來實現(xiàn)。 這種循環(huán)是在一個具體范圍內(nèi)快速短周期的循環(huán)，是開放式的循環(huán)，它受地 球化學(xué)大循環(huán)所制約。
地球化學(xué)大循環(huán)是指環(huán)境中的元素經(jīng)生物吸收進(jìn)入有機(jī)體，然后以排泄
物或殘體等形式返回環(huán)境，進(jìn)入大氣圈、水圈、土壤巖石圈及生物圈的循環(huán)。 它的范圍大，周期長，影響面廣。小循環(huán)與大循環(huán)相互聯(lián)系，互相制約。小 循環(huán)置于大循環(huán)之中，大循環(huán)不能離開小循環(huán)，兩者成為統(tǒng)一體并構(gòu)成了生 物地球化學(xué)循環(huán)。
　　生物地球化學(xué)循環(huán)是地球表面自然界物質(zhì)運(yùn)動的一種形式。有了這種物 質(zhì)循環(huán)運(yùn)動，資源才能更新，生命才能維持，系統(tǒng)才能發(fā)展。例如：生物呼 吸要消耗大量氧氣，而空氣中的氧氣含量并無大的改變；動物每天要排泄大 量糞便，動植物死亡的殘體也要留在地面，然而經(jīng)過漫長的歲月后，這些糞 便、殘體并未堆積如山。這正是由于生態(tài)系統(tǒng)存在著永續(xù)不斷的物質(zhì)循環(huán)， 人類才有良好的生存環(huán)境。
根據(jù)循環(huán)物質(zhì)形態(tài)和貯存庫不同又可分為氣相循環(huán)和沉積循環(huán)。

　�。�1）氣相循環(huán)氣相循環(huán)的貯存庫主要是大氣圈和水圈。O2、CO2、H2O 等 都屬于氣相循環(huán)類型。參與循環(huán)的物質(zhì)以氣體形態(tài)通過大氣進(jìn)行擴(kuò)散，然后 又被植物重新吸收利用。氣相循環(huán)把大氣和海洋聯(lián)系起來，具有明顯的全球 性循環(huán)的特點（圖 0-5）。


對地球上的生命而言，水循環(huán)的意義巨大。因為一切生命都依賴于水而 存在，水是最好的溶劑。絕大多數(shù)物質(zhì)都溶于水，然后隨水進(jìn)行流動，實現(xiàn) 了物質(zhì)循環(huán)。另外，氮循環(huán)也屬于氣相循環(huán)（圖 0－6）。























（2）沉積循環(huán)沉積循環(huán)的貯存庫是土壤巖石圈。磷、鈣、鉀、鈉等都屬 于沉積循環(huán)類型。沉積循環(huán)主要經(jīng)過巖石風(fēng)化作用及沉積物本身的分解作 用，將貯存的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成生態(tài)系統(tǒng)的生物成分，變?yōu)榭衫玫臓I養(yǎng)物質(zhì)。這 種轉(zhuǎn)變是很緩慢的。因此，它具有非全球性循環(huán)的特點（圖 0－7）。

















　　必須指出，物質(zhì)循環(huán)與能量流動是在生物取食過程中同時發(fā)生的，二者 密不可分，相互伴隨。食物是由各種元素組成的有機(jī)分子所構(gòu)成的，而能量 就貯藏在食物的有機(jī)分子鍵內(nèi)。當(dāng)綠色植物進(jìn)行光合作用時，能量與物質(zhì)以 光合產(chǎn)物形式同時進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)。各級消費(fèi)者在取食過程中，能量和物質(zhì)一 起在食物鏈上逐級轉(zhuǎn)移。當(dāng)食物中能量通過呼吸作用釋放出來時，食物中有 機(jī)化合物就被分解，并以簡單的物質(zhì)形式釋放到環(huán)境中。能量是單程的，而
　　
物流則是循環(huán)的，可以反復(fù)利用的。
　　3.生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞。在溝通生物群落內(nèi)各種生物種群之間關(guān)系、生 物種群和環(huán)境之間關(guān)系方面，生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞起著重要作用。生態(tài)系統(tǒng) 的信息傳遞主要有營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息傳遞等。
　�。�1）營養(yǎng)信息傳遞 是生態(tài)系統(tǒng)中以食物鏈和食物網(wǎng)為代表的一種信息 傳遞。通過營養(yǎng)交換把信息從一個種群傳到另一個種群。最簡單的例子是， 在草原上羊與草這兩個生物種群之間，當(dāng)羊多時，草就相對少了；草少了反 過來又使羊減少。因此，從草的多少可以得到羊的飼料是否豐富的信息，以 及羊群數(shù)量的信息。
　�。�2）化學(xué)信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中，有些生物的代謝產(chǎn)物（如性激素、生 長素等化學(xué)物質(zhì)）進(jìn)行的信息傳遞，也能影響生物種內(nèi)及種間關(guān)系。有的相 互制約，有的則相互促進(jìn)，有的相互吸引，有的則相互排斥。例如：螞蟻爬 行留下的化學(xué)痕跡，是為了讓其他螞蟻跟隨；許多哺乳動物（虎、狗、貓等） 以尿標(biāo)記它們的領(lǐng)域；許多動物的雌性個體釋放體外性激素招引種內(nèi)雄性個 體等。
　�。�3）物理信息傳遞如鳥鳴、蟲叫都可以傳達(dá)安全、驚慌、恐嚇、警告、 求偶、尋食等各種信息。
（4）行為信息傳遞有的動物在兩個個體相遇時，常表現(xiàn)出有趣的行為方
式。這些方式可能是識別、威嚇、挑戰(zhàn)、優(yōu)勢或從屬信號，或者是配對的預(yù) 兆等。這種信息表現(xiàn)在種內(nèi)，但也可能為其他物種提供某種信息。
生態(tài)系統(tǒng)中能流、物流和信息流的傳遞，使生態(tài)系統(tǒng)生物和非生物成分
相互依賴、相互制約、環(huán)環(huán)相扣、相生相克形成網(wǎng)絡(luò)狀復(fù)雜關(guān)系的統(tǒng)一體， 從而使生態(tài)系統(tǒng)具一定適應(yīng)性和相對穩(wěn)定性。如果生態(tài)系統(tǒng)能流、物流和信 息流傳遞中任何一個環(huán)節(jié)出了問題，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就要受到影響。
三、生態(tài)平衡
（一）生態(tài)平衡的含義 在一定時間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)中生物與環(huán)境之間，生物各種群之間，通過能
流、物流、信息流的傳遞，達(dá)到了互相適應(yīng)、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的狀態(tài)，處于動態(tài)
的平衡之中，這種動態(tài)平衡稱為生態(tài)平衡。生態(tài)系統(tǒng)中的各組成成分內(nèi)部及 它們之間都處于不斷運(yùn)動和變化之中，使生態(tài)系統(tǒng)不斷發(fā)展和變化，生物量 由少到多，食物鏈由簡單到復(fù)雜，群落由一種演替為另一種類型等。因此， 生態(tài)系統(tǒng)不是靜止的，總會因系統(tǒng)中某一部分發(fā)生改變而引起不平衡，然后 依靠生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，使其進(jìn)入新的平衡狀態(tài)。正是這種從平衡到 不平衡，再從不平衡到平衡，循環(huán)往復(fù)，才推動了生態(tài)系統(tǒng)整體和各組成成 分的發(fā)展和變化。生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的大小，與生態(tài)系統(tǒng)組成成分的多樣性 有關(guān)。成分越多樣，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，調(diào)節(jié)能力則越強(qiáng)。但是，生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 能力再強(qiáng)，也有一定限度，超出了這個限度也就是生態(tài)學(xué)上所稱的閾值，調(diào) 節(jié)就不起作用，生態(tài)平衡就會遭到破壞。如果現(xiàn)代人類的活動使自然環(huán)境劇 烈變化，或進(jìn)入自然生態(tài)系統(tǒng)中的有害物質(zhì)數(shù)量過多，超過自然生態(tài)系統(tǒng)調(diào) 節(jié)功能或生物與人類能夠忍受的程度，那么就會破壞自然生態(tài)平衡，使人類 和生物都受到損害。
　　在自然界有些生態(tài)系統(tǒng)雖然已處于生態(tài)平衡狀態(tài)，但它的凈生產(chǎn)量很 低，不能滿足人類需要，這對人類來說并不總是有利的。因此，為了人類生 存和發(fā)展，就要改造這種不符合人類要求的生態(tài)系統(tǒng)，建立半人工生態(tài)系統(tǒng)
　　
或人工生態(tài)系統(tǒng)。例如：與某些低產(chǎn)自然原始林生態(tài)系統(tǒng)相比，人工林生態(tài) 系統(tǒng)是很不穩(wěn)定的，它們的平衡需要人類來維持，但卻能比某種低質(zhì)低產(chǎn)的 原始林提供更多的林產(chǎn)品。應(yīng)該指出的是，生態(tài)平衡不只是某一個系統(tǒng)的穩(wěn) 定與平衡，而是意味著多種生態(tài)系統(tǒng)的配合、協(xié)調(diào)和平衡，甚至是指全球各 種生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、協(xié)調(diào)和平衡。
（二）生態(tài)系統(tǒng)平衡的主要標(biāo)志
　　1.在生態(tài)系統(tǒng)中能量和物質(zhì)的輸入、輸出必須相對平衡。輸出多，輸入 也相應(yīng)增多，如果入不敷出，系統(tǒng)就會衰退。若輸入多，輸出少，則生態(tài)系 統(tǒng)有積累。人類從不同的生態(tài)系統(tǒng)中獲取能量和物質(zhì)，應(yīng)給以相應(yīng)的補(bǔ)償， 只有這樣才能使環(huán)境資源保持永續(xù)再生產(chǎn)。
　　2.在整體上，生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者應(yīng)構(gòu)成完整的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，否則食 物鏈斷裂，就可導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)衰退或破壞。
　　3.生物種類和數(shù)目保持相對穩(wěn)定。生物種類和數(shù)目減少，不僅失去了寶 貴的資源，而且削弱了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　比利時科學(xué)家普里高津稱生態(tài)系統(tǒng)是具有有序結(jié)構(gòu)的耗散結(jié)構(gòu)。這種結(jié) 構(gòu)是開放系統(tǒng)，在遠(yuǎn)離平衡的條件下，由于從外部輸入能量，由原來無序混 亂狀態(tài)變?yōu)橐环N在時間、空間和功能上有序的狀態(tài)，這種有序狀態(tài)需要不斷 地與外界進(jìn)行物質(zhì)和能量交換來維持，并保持一定的穩(wěn)定性，不因外界的微 小干擾而消失。生態(tài)系統(tǒng)就是具有耗散結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)，它有物質(zhì)和能量從 外界輸入，也從系統(tǒng)內(nèi)向外輸出物質(zhì)和能量，只要不斷有物質(zhì)和能量的輸入 和輸出，仍可維持一種穩(wěn)定狀態(tài)。
保持生態(tài)平衡，促進(jìn)人類與自然界協(xié)調(diào)發(fā)展，已成為當(dāng)代亟待解決的重
要課題。
（三）生態(tài)系統(tǒng)的失衡原因 當(dāng)今社會，隨著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人口急劇增加，人類的
需求不斷增長，人類活動引起自然界更加深刻的變化，造成巨大沖擊，使自
然生態(tài)平衡遭到嚴(yán)重破壞。自然生態(tài)失調(diào)已成為全球性問題，直接威脅到人 類的生存和發(fā)展。生態(tài)平衡遭破壞的原因有自然因素也有人為因素。自然因 素主要是指自然界發(fā)生的異常變化如火山爆發(fā)、山崩海嘯、水旱災(zāi)害、臺風(fēng) 等。人為因素主要是指人類對自然資源不合理開發(fā)利用以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所帶 來的環(huán)境污染等。生態(tài)系統(tǒng)失衡的原因主要有：
1.物種改變造成生態(tài)平衡的破壞。人類在改造自然的過程中，有意或無
意地使生態(tài)系統(tǒng)中某一物種消失或盲目向某一地區(qū)引進(jìn)某一生物，結(jié)果造成 整個生態(tài)系統(tǒng)的破壞。例如：澳大利亞本沒有兔，后來從歐洲引進(jìn)了這一物 種作為肉用及生產(chǎn)皮毛。引進(jìn)后由于當(dāng)?shù)責(zé)o它的天敵，致使兔大量繁殖，繁
殖數(shù)量驚人，遍布田野。以 113km2/a 的速度擴(kuò)展，該地區(qū)原來長滿的青草和 灌木全被吃光，再不能放牧牛羊，田野一片光禿，土壤遭雨水侵蝕，生態(tài)平 衡遭破壞。澳大利亞政府曾鼓勵人們大量捕殺，但不見效果，最后不得不引 進(jìn)一種兔傳染病，使兔大量死亡。這雖然一度控制了兔造成的生態(tài)危機(jī)，但 好景不長，一些兔因產(chǎn)生了抗體而幸存下來，導(dǎo)致兔繼續(xù)大量繁殖。
　　2.環(huán)境因子改變導(dǎo)致生態(tài)平衡的破壞。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，有意或 無意地使大量污染物進(jìn)入環(huán)境，從而改變了生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境因素，影響整個 生態(tài)系統(tǒng)，甚至破壞生態(tài)平衡。例如化學(xué)和金屬冶煉工業(yè)的發(fā)展，向大氣中
排放大量 SO2、CO2、氮氧化物（NOx）及煙塵等有害物質(zhì)，產(chǎn)生酸雨，危害森

林生態(tài)系統(tǒng)。歐洲有 50％的森林受到它的危害。又如由于制冷業(yè)發(fā)展，制冷 劑進(jìn)入大氣，造成臭氧層破壞。由于向大氣中排放污染物氣體 CO2、甲烷（CH4） 等，大氣的溫室效應(yīng)增強(qiáng)，使地球氣候變暖。所有這些環(huán)境因素的改變都會 造成生態(tài)系統(tǒng)的平衡改變，甚至破壞生態(tài)平衡。
　　3.信息系統(tǒng)改變引起生態(tài)平衡破壞。生態(tài)系統(tǒng)信息通道堵塞，信息傳遞 受阻，就會引起生態(tài)系統(tǒng)改變，破壞生態(tài)平衡。例如某些昆蟲的雌性個體能 分泌性激素以引誘雄蟲交配。如果人類排放到環(huán)境中的污染物與這些性激素 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使性激素失去引誘雄蟲的作用，昆蟲的繁殖就會受到影響， 種群數(shù)量就會減少，甚至消失�？傊�，只要污染物質(zhì)破壞了生態(tài)系統(tǒng)中的信 息傳遞，就會破壞生態(tài)平衡。
　　當(dāng)今全球自然生態(tài)平衡的破壞，主要表現(xiàn)為森林銳減、草原退化、土地 荒漠化、水土流失嚴(yán)重、動植物資源及生物多樣性減少等。
四、生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律
　　生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律對于掌握森林環(huán)境學(xué)，做好環(huán)境保護(hù)工作，促進(jìn)工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)，搞好各項建設(shè)及完成各種大型工程任務(wù)都具有指導(dǎo)意義。生態(tài)學(xué)的 一般規(guī)律可歸納為：
（一）相互依存與相互制約規(guī)律 生態(tài)系統(tǒng)中生物與生物、生物和環(huán)境相互依存、相互制約，具有和諧協(xié)
調(diào)關(guān)系，是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)或生物群落的基礎(chǔ)。這種協(xié)調(diào)關(guān)系主要分為兩類：
　　1.普遍的依存與制約關(guān)系，亦稱“物物相關(guān)規(guī)律”。有相同生理生態(tài)特 征的生物，占據(jù)與之相適應(yīng)的小生境，構(gòu)成生物群落或生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)中不 僅同種生物，而且異種生物即系統(tǒng)內(nèi)不同種生物都是相互依存、相互制約的； 不同群落或系統(tǒng)之間，也同樣存在相互依存和制約的關(guān)系，也可以說是彼此 影響。這種影響有的是直接的，有的是間接的，有的是立即表現(xiàn)出來的，有 的則需滯后一段時間再表現(xiàn)出來。總之，生物間相互依存與相互制約的關(guān)系， 無論是在動物、植物、微生物中，或在它們之間，都是普遍存在的。因此， 在生產(chǎn)建設(shè)中，特別是排放廢棄物、施用化肥農(nóng)藥、采伐森林、開墾荒地、 獵捕動物、修建大型水利工程及其他重要建設(shè)項目時，務(wù)必注意調(diào)查研究， 注意諸事物間及其與環(huán)境的關(guān)系，統(tǒng)籌兼顧，通盤考慮，做出科學(xué)、合理、 不破壞環(huán)境的部署和安排。
2.通過“食物”而相互聯(lián)系與制約的協(xié)調(diào)關(guān)系，亦稱“相生相克規(guī)律”。
具體的形式是通過食物鏈和食物網(wǎng)。每種生物在食物鏈和食物網(wǎng)中都占有一 定位置，并有特定的作用。各生物種之間相互依賴、彼此制約、協(xié)同進(jìn)化。 被捕食者為捕食者提供生存條件，又為捕食者所控制，而捕食者同時也受制 于被食者，彼此相生相克，使整個系統(tǒng)處于協(xié)調(diào)狀態(tài)，成為一體�；蛘哒f， 系統(tǒng)中各種生物個體都保持一定數(shù)量，它們的大小、數(shù)量都存在一定的比例 關(guān)系。生物間的相生相克作用，使生物保持?jǐn)?shù)量上的相對穩(wěn)定，這是生態(tài)平 衡的重要方面。
（二）物質(zhì)循環(huán)與再生規(guī)律 生態(tài)系統(tǒng)中植物、動物、微生物和非生物成分，借助能流，不斷從自然
界攝入物質(zhì)并合成新物質(zhì)，另一方面又隨時分解成為原來的簡單物質(zhì)（即所 謂“再生”），重新被植物吸收，進(jìn)行著不停的物質(zhì)循環(huán)。因此，要嚴(yán)禁有 毒物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，以免有毒物質(zhì)經(jīng)過多次循環(huán)后富集到危害人類的程 度。由于流經(jīng)自然生態(tài)系統(tǒng)中的能量是單向的，不可逆的，也是無法回收利

用的，為充分利用能量，必須設(shè)計出能量利用率高的人工系統(tǒng)或半人工系統(tǒng)， 這在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中是有實際意義的。
（三）物質(zhì)輸入與輸出動態(tài)平衡規(guī)律 物質(zhì)輸入與輸出平衡又稱協(xié)調(diào)穩(wěn)定規(guī)律。它涉及生物、環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)
三個方面。一個不受人類干擾的生態(tài)系統(tǒng)，生物與環(huán)境間的輸入與輸出是相 互對立的，生物個體進(jìn)行輸入時，環(huán)境必然進(jìn)行輸出，反之亦然。
　　生物體一方面從周圍環(huán)境攝取物質(zhì)，另一方面又向環(huán)境排放物質(zhì)，以補(bǔ) 償環(huán)境損失。對于一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，無論對生物、對環(huán)境、對生態(tài)系統(tǒng)， 物質(zhì)輸入與輸出總是相平衡的。當(dāng)生物體的輸入不足時，例如農(nóng)田肥料不足， 農(nóng)作物生長就不好，產(chǎn)量下降。同樣，如果輸入污染物，如重金屬、難降解 的農(nóng)藥及塑料等，生物吸收雖然少，暫時看不出影響，但它也會因積累而危 害農(nóng)作物。
　　另外，對環(huán)境而言，如果營養(yǎng)物質(zhì)輸入過多環(huán)境自身吸收不了，就會打 破原來輸入輸出的平衡，出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象，最終勢必破壞原來的生態(tài)系統(tǒng)。
（四）相互適應(yīng)與補(bǔ)償?shù)膮f(xié)同進(jìn)化規(guī)律 生物與環(huán)境之間存在作用與反作用過程。生物給環(huán)境以影響，反過來環(huán)
境也會影響生物。例如：最初生長在巖石表面的地衣，由于沒有土壤可供著 “根”，獲得的水分和營養(yǎng)元素就十分少。但是地衣生長過程中的分泌物和 地衣殘體的分解，不但把水和營養(yǎng)元素歸還給環(huán)境，而且還生成不同性質(zhì)的 物質(zhì)，促進(jìn)了巖石風(fēng)化。這樣，環(huán)境保存水分的能力增強(qiáng)，可提供的營養(yǎng)元 素也多了，為高一級植物苔蘚生長創(chuàng)造了條件。如此下去，以后在這一環(huán)境 中便逐漸出現(xiàn)了草本植物、灌木和喬木。這就是生物與環(huán)境相互適應(yīng)和補(bǔ)償 的結(jié)果，形成了協(xié)同進(jìn)化。協(xié)同進(jìn)化規(guī)律使生物從無到有，從低級到高級發(fā) 展，而環(huán)境由光禿禿的巖石，向有相當(dāng)厚度的土壤變化，并向適于高等植物 和各種動物生存的環(huán)境演變。如果因某種原因破壞了生物與環(huán)境相互適應(yīng)與 補(bǔ)償?shù)年P(guān)系，例如某種生物過度繁殖，環(huán)境就會因物質(zhì)供應(yīng)不及而造成生物 的饑餓死亡，反之亦然。
（五）環(huán)境資源的有效極限規(guī)律
　　生態(tài)系統(tǒng)中，生物賴以生存的各種環(huán)境資源在質(zhì)量、數(shù)量、空間和時間 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(chǎn)力通常都 有一個大致的上限，也因此，每個生態(tài)系統(tǒng)都有對任何外來干擾的一定的忍 耐極限。當(dāng)外來干擾超過此極限時，生態(tài)系統(tǒng)就會被損傷、破壞，甚至瓦解。 所以，放牧不能超過草場承載量；采伐森林、捕魚、狩獵、采集藥材等都不 應(yīng)超過使資源永續(xù)利用的產(chǎn)量；保護(hù)某一物種就必須有足夠供它生存和繁殖 的空間。
　　以上討論的五條生態(tài)學(xué)規(guī)律，也是生態(tài)平衡的基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與 功能以及生態(tài)平衡，與人類當(dāng)今面臨的人口、食物、能源、自然資源和環(huán)境 保護(hù)五大環(huán)境問題緊密相關(guān)（圖 0—8）。
五、生態(tài)平衡的保持
保護(hù)生態(tài)平衡，促進(jìn)人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，已成為全世界各國的共識。


　　人類與自然界及生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系是一種平衡和協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。人類是 一個受自然約束的生物種，也是一個獨一無二的種，與自然環(huán)境有密切關(guān)系。 人類的生存和繁衍也必須受自然資源和生物量的限制，受環(huán)境的約束。一切 自然規(guī)律和生態(tài)規(guī)律對人類與對其他生物一樣起著作用。要使人類與自然協(xié) 調(diào)發(fā)展，保持生態(tài)平衡，人類的一切活動，首先是各種生產(chǎn)活動都必須遵守 自然規(guī)律，按生態(tài)規(guī)律辦事。否則，人類就會遭受自然的無情懲罰。事實證 明，人類也只有在保持生態(tài)平衡的前提下，才能求得生存和發(fā)展。
當(dāng)今生態(tài)學(xué)和生態(tài)平衡規(guī)律已經(jīng)成為指導(dǎo)人類生產(chǎn)實踐的普遍原則。要
解決世界五大環(huán)境問題（即人口、糧食、能源、自然資源和環(huán)境保護(hù)），必 須以生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，并按生態(tài)規(guī)律辦事。
對環(huán)境問題（包括森林環(huán)境問題）的認(rèn)識和處理，必須運(yùn)用生態(tài)學(xué)的理
論和觀點來分析。環(huán)境質(zhì)量的保持與改善以及生態(tài)平衡的恢復(fù)和再建，都要 依靠人們對于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的了解，及生態(tài)學(xué)原理在環(huán)保工作中的 應(yīng)用。
要做到人類與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，人類應(yīng)特別注意的是：
　　第一，合理開發(fā)與利用自然資源，保持生態(tài)平衡。人們在開發(fā)自然資源 時，要遵循生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能相互協(xié)調(diào)原則，這既可保持生態(tài)平衡，又可 開發(fā)自然或改造環(huán)境。只有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相互協(xié)調(diào)，才能使自然生態(tài) 系統(tǒng)適應(yīng)外界變化，并不斷發(fā)展。只有重視結(jié)構(gòu)和功能的適應(yīng)，才能避免因 結(jié)構(gòu)和功能的過度損害而導(dǎo)致環(huán)境退化的連鎖反應(yīng)。例如：采伐樹木，必須 在保持森林生態(tài)系統(tǒng)平衡的條件下進(jìn)行。不能大面積掠奪式采伐、不能采伐 水源林等，否則會造成水土流失或環(huán)境破壞、森林不能恢復(fù)的嚴(yán)重后果。
　　利用生物資源時，必須保持其一定的數(shù)量和一定的年齡比例和性別比 例，以保證生物資源的不斷恢復(fù)和增殖，否則資源就會枯竭，使生態(tài)系統(tǒng)遭 破壞。這是森林采伐、草原放牧、漁業(yè)捕澇等各種資源利用生產(chǎn)活動必須遵 循的生態(tài)原則。
　　第二，興建大的工程項目時，必須考慮生態(tài)效益。興建大的工程項目， 必須從全局出發(fā)，既要考慮眼前利益，又要顧及長遠(yuǎn)影響；既要考慮經(jīng)濟(jì)效 益，又要維護(hù)生態(tài)平衡。因為生態(tài)平衡遭破壞的后果往往是全局性的、長期 的，難以消除和重建。因此，對一些重大工程必須審慎從事，事前應(yīng)充分考
　　
慮到可能造成生態(tài)平衡被破壞的后果，并盡可能制定相應(yīng)的預(yù)防措施。例如： 我國葛洲壩長江水利工程，在開始設(shè)計時忽視了魚蟹等的洄游生殖規(guī)律，后 經(jīng)生態(tài)專家建議，采用人工投放魚苗、蟹苗，并輔以其他相應(yīng)措施，才保證 了長江流域的漁業(yè)生產(chǎn)。
　　第三，大力開展綜合利用，實現(xiàn)自然生態(tài)平衡。運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循 環(huán)的規(guī)律，在綜合開發(fā)利用自然資源時，將生產(chǎn)過程中的廢物資源化并進(jìn)一 步利用。例如：鉛廠生產(chǎn) 1t 氧化鉛便排出 0.6～2.0t 赤泥。赤泥不僅占用農(nóng) 田，也污染水和大氣。山東鉛廠在生產(chǎn)鉛的同時投資興建了水泥廠，用赤泥 生產(chǎn)水泥，這就為赤泥的利用創(chuàng)出了新路。既減少了環(huán)境污染，又充分利用 了資源，把改造自然與保護(hù)自然結(jié)合了起來。
復(fù)習(xí)思考題
1.什么是森林環(huán)境，它的特性是什么？
2.森林環(huán)境與人類的關(guān)系如何？簡述森林環(huán)境的功能。
3.森林環(huán)境面臨哪些主要問題？
4.何謂森林環(huán)境學(xué)？簡述它與環(huán)境學(xué)、林學(xué)的關(guān)系。
5.為什么說生態(tài)學(xué)是森林環(huán)境學(xué)的基礎(chǔ)？
6.簡述生態(tài)系統(tǒng)與其結(jié)構(gòu)及功能的關(guān)系。
　　7.什么是生態(tài)平衡，生態(tài)平衡的標(biāo)志是什么？如何維護(hù)生態(tài)平衡？8.簡 述生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律與生態(tài)平衡的關(guān)系。
參考文獻(xiàn)
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5 賀慶棠主編.氣象學(xué).北京：中國林業(yè)出版社，1991

第一章 森林環(huán)境要素

  本文關(guān)鍵詞：森林環(huán)境學(xué)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。