淺談生物資源平衡與生態平衡

閻 憲 連亞東 馬江雅 鄭懷禮

（1.重慶生產力促進中心，重慶 401147，2.重慶大學城市建設與環境工程學院，重慶大學三峽庫區生態環境教育部重點實驗室，重慶 400045 ）

引言

在人類社會初期，人類僅是進行小規模的農業生產活動，其資源交換是在較小的區域內進行的，而且肥料都來源于當地的動物和植物，在當地形成了一個循環生態圈。雖然從小系統看有不平衡存在，但在較大的系統來看，整個生態是平衡的。換言之，生物資源在較大的系統中得到了有效的補充。現在，隨著全球物流的大流通和城市化進程的加劇，使得生態系統在較小的范圍內已經無法實現平衡了，會趨向于更大的系統去建立新的生態平衡。而我們目前所關注的問題和采取的措施，都集中在小系統或較淺的層面，沒有從大范圍內生物鏈的穩定和生物資源的平衡來認識對地球污染的治理和綜合保護，從而使我們對保護地球生態平衡的認識具有一定的局限性。

1.通過對城市化的思考提出問題

論及生態平衡就不得不提到城市化。總體而言，目前的城市化進程對生態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生活需要，農業生態系統所產生的生物資源相當大一部分都會聚集到城市，然后經人類使用過后產生垃圾，最后進行收集處理。絕大部分垃圾本來應該進入到下一個生物鏈循環，成為出產地的輸入資源，大部分被人為采用物理、化學、生物的方法將其轉換成了其他非生物資源，使其不能繼續進行生物鏈循環，出現了生物資源的阻斷和流動逆差。伴隨著城市化進程的加劇，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。如果現行垃圾處理不合理的現狀得不到改善，這種生物資源阻斷和流動逆差現象就會越來越嚴重。久而久之，將導致農業生態系統生物資源的輸出和輸入的嚴重不平衡，最終會使得土壤貧瘠，該系統的生物資源產出能力會逐漸降低。而且，對于城市而言，隨著城市的規模不斷擴大，其所能承受垃圾的能力也趨于極限，進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。如此發展，無論是農業生態系統還是城市生態系統，它們的生態平衡必然遭到不可逆轉的破壞。

然而，集約化農業雖然推動了農業生產率和作物產量的大幅度提高, 但長期大量施用化肥和化學農藥,使土壤微生物多樣性下降, 嚴重影響了作物品質和產量[1]。數量上沒有減少是因為人們使用了化肥，但大量使用化肥會帶來負面效應。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，以現在的化肥使用現狀來看，主要是氮、磷肥施用量大，造成土壤板結，結構變差，養分失調，綜合肥力下降，這些都會導致生物資源質量的降低。另外，隨著時間的推移這些負面效應還有可能導致數量的降低，只是在短時期內沒有顯現出來。反過來想，如果產地的生物資源能夠得到有效地補充，不僅能夠實現數量不減少的目標，而且能夠實現質量不降低的目標。所以，質量上的降低也可以歸結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，自然要聯系到利用循環經濟理論。循環經濟理論，它是按照自然生態系統物質循環和能量流動規律重構經濟系統，要求運用生態學規律來指導人類社會的經濟活動，是在可持續發展的思想指導下，按照清潔生產的方式，對能源及其廢棄物實行綜合利用的生產活動過程。它要求在生產和消費過程中形成一個“資源——產品——再生資源”的物質循環過程，實現“低開采，高利用，低排放”的效果[2]。這個理論是和經濟結合起來的，不是單純的從生態的角度來闡述的,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，再聯系生態系統本身的一些特點，我們提出了解決問題的辦法：通過保持一定系統內的生物資源平衡，來維持該系統內生物鏈的穩定性，最終實現較大范圍的生態平衡。

2.生物資源平衡理論

2.1 生態平衡的內涵

生態平衡是指在一定時間和相對穩定的條件下，生態系統內各部分（生物、環境和人類）通過能量流動、物質循環和信息傳遞，使它們的結構和功能處于相互適應與協調的動態平衡中[3]。也就是說當生態系統處于平衡狀態時，系統內各組成成分之間保持一定的比例關系，能量、物質的輸入與輸出在較長時間內趨于相等，結構和功能處于相對穩定狀態，在受到外來干擾時，能通過自我調節恢復到新的穩定狀態。在生態系統內部，生產者、消費者、分解者和非生物環境之間，在一定時間內保持能量與物質輸入、輸出動態的相對穩定狀態。它的意義在于：生態平衡是整個生物圈保持正常的生命維持系統的重要條件，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境條件和穩定的生物質資源。

生態平衡不是某個固定的狀態，而是一種動態平衡。在生物進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。任何生態系統都不是孤立存在的，它與外界有著直接或間接的聯系，會經常受到外界的干擾和破壞。當這種干擾和破壞的程度超過生態系統的承受能力時，生態系統的平衡便隨即被打破，生態系統的結構和功能就可能發生變化，如有些物種可能會因此而消失，而被破壞了的生態系統在短時間內很難再建立起新的生態平衡。所以，人類應從自然界中受到啟示，不是消極地去看待生態平衡，而是發揮主觀能動性，打破不符合自身要求的舊平衡，建立適合人類需要的生態平衡，在生態系統限定的界限內，不斷提高人類的生活質量。

2.2 維護生物鏈的穩定性的重要意義

生物鏈存在于各種生態系統中，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實現物質和能量的獲得和傳遞的鏈條關系，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”的現象，維系著物種間天然的數量平衡。生物鏈的穩定性則是指在一定時期一定區域內，生物鏈中動物、植物和微生物保持相互比例上的穩定，使它們之間由于相互捕食而形成的相互依存的關系能夠得到延續，也能夠使物質和能量的傳遞得到延續。

1906年美國亞利桑那洲的卡巴森林為保護鹿群，捕殺肉食動物，導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50年代末，引入意大利黑蜂進行人工馴養。40年后，雖然適宜高密度馴養的意大利黑蜂為本地帶來了一定的經濟效益，但當地的野生伊犁黑蜂因此遭遇“滅頂之災”，當地眾多依賴伊犁黑蜂傳粉的植物也受到影響……這樣的例子不勝枚舉。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點，人類對大自然的認識還很不夠，大量的人類活動常常會對生物鏈造成破壞，這樣會對生態平衡帶來巨大的危害。究其原因，生物鏈的穩定性是和生態平衡緊密聯系起來的。

一般來說,生物種類愈多, 即物種多樣性程度越高，生物鏈關系愈復雜,那么生物鏈越穩定，則調節生態平衡的能力就愈完整有效, 生態系統就越趨近平衡狀態。生物鏈是聯系生物的紐帶, 是生態系統中能量流動和物質循環的渠道。如果這一紐帶和渠道的某一環節出現障礙,就會引起生態平衡的失調。而且，一旦有些生物鏈被破壞得很嚴重，就會很難恢復，那將會對生態平衡帶來巨大危害。所以，維持生物鏈的穩定性是保護生態平衡的重要手段，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定性

怎樣才能更好地維持生物鏈的穩定性？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或無機肥料等一些營養物質。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]。聯系生態系統平衡理論，生物資源平衡是指一定區域范圍內的生態系統，在通過生物鏈產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系統的生物資源量，在一定時間內趨于相對穩定的狀態，從而使該生態系統的結構和功能也能處于相對穩定的狀態。

生物資源平衡對于生物鏈的穩定性具有重要作用。生物鏈上有很多生物，它們既是生產者，也是消費者，它們是通過捕食關系聯系起來的。其中，生產者可以利用生物資源中的無機營養合成有機物，分解者的生存是依靠分解生物資源中的有機成分來維持的。如果缺乏了這些生物資源，生產者和分解者將無法得以生存。時間長了，就會導致一些物種的滅絕，該系統內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節，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，經過消化后排出廢棄物，再返回生產環境，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環境去，這個生物鏈就會遭到阻隔，就會給整個系統內的生物多樣性帶來破壞。

生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性三個層次[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、生產原料，還能為人類提供醫藥資源等等[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系，它們共同維系著生態系統的結構和功能。生物多樣性與生物鏈的穩定性緊密聯系在一起，它是維持生態系統平衡和生產力持續發展的重要條件，是人類賴于生存和發展的物質基礎。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，那么生物鏈就越穩定。當生物多樣性受到破壞的時候，自然就會影響到生物鏈的穩定性。所以，要想維持生物鏈循環運作、保持生物鏈的穩定性，就應該保持維持有生物資源輸入到該生態系統，而且是和輸出量相等或近似相等。從這里可以看出，生物鏈的穩定性聯系著生物資源的平衡和生態平衡，只有生物資源平衡了，才能保證系統內的生物多樣性，也才能保證生物鏈的穩定，進一步建立新的生態平衡。

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出地的生物資源得不到有效地補充。所以，要在保護好生物資源產出地的產出能力方面做出努力，建立起生物資源平衡，才能實現生物資源可持續的輸入輸出。目前，各國也都已經采取了一系列相應的措施，比如：循環經濟、自然保護區、生態農業等等。綜觀這些方法，很多都集中在對局部區域和具體對象的治理與處理上，很難實現大范圍內的生態平衡，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）建立生物資源補充機制，促進生物資源平衡。隨著城市間或是地區、國家間交流進程的加速推進，它們之間會產生更多的物質產品貿易。這些貿易產品都離不開生物資源，它們的生產都是以生物資源作為原材料的。那么伴隨交易就會導致生物資源的遷移，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象。特別是發達國家在自然資源上比較依賴于發展中國家，通過交易就會出現生物資源不平衡的狀態，相比之下長期來看，發展中國家就會處在不可持續發展的狀態[7]。為此，我們就要建立生物資源補充機制，來調節這種失衡，使其達到平衡或近似平衡。

具體做法是：通過立法或國際協商，要求消費地（國家、地區）在消耗生物資源的同時，應該保證向外提供與所消耗生物資源產品等量或近似等量的生物資源產品。如果不能足量提供，可以向減碳目標一樣，向富裕地購買這一指標。這樣，除了保證地球生態平衡外，也起到了對農業和養殖業發達地區的保護和促進經濟發展的積極作用。在國際貿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議對減排的要求一樣，建立全球生物資源平衡機制。而且，這種方法就使在較大范圍乃至全球范圍內實現大的生態平衡成為可能。

2）轉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，生物資源會從產地源源不斷地輸入到城市生態系統中去，經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，沒有得到廣泛應用。據統計，城市生活垃圾中，約有70%為廚余垃圾、果皮等有機垃圾，由此可見，生活垃圾中有機垃圾占的比重很大，如果在進行處理后作為生物資源而利用，利用價值是相當大的；對于污水的處理，主要是通過物理、化學、生物的方法處理之后直接排放到水體了，而且很多有機物也轉變成了無機物，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利用問題,由于這一理論和實踐上的空白，不僅使得人與土地之間的物質循環鏈條難以修復，而且破壞了水體中的物質循環。一個城市的糞便污水產生量是巨大的，利用價值也是非常高的。所以，應該把糞便污水當作是很好的有機資源來利用，重新補充到生物資源的產出地，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。

從上可以看出，轉變對垃圾和污水的處理方式，這種只是在管理方式上的轉變，可以給我們帶來很多好處。首先，可以實現廢物的資源化利用。將這些有機部分收集起來可以做成有機肥料，返施到農田生態系統或其他具備產出生物資源的生態系統中，可以增加土壤肥力和有機質含量，改善土壤結構。其次，如果能夠設計一個比較科學而且經濟的工藝，通過加工生產出有機肥料，能夠通過商業交易帶來一定的經濟收入。如果能夠以低于市場上化肥的價格出售給農民，企業不僅可以實現自己的盈利，維持工廠運行，也能在減輕老百姓負擔、增加農民收入等方面做出了貢獻。最后，還可以減少碳排放量。在氮肥生產過程中，要利用到大量天然氣或液化石油等作為原材料，高溫催化反應過程中不可避免要產生碳排放，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變為可用的生物有機肥（生物資源），那么就會減少生產化肥所帶來的碳排放，這還為國家實現減碳做出貢獻。

因此，應該科學的轉變對這些垃圾和污水的處理方法。比如建立大型有機垃圾加工廠，采用生物技術將城市有機固體垃圾和糞便污水等加工成為有機肥料，返回農田、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行堆肥等一些發酵處理，考慮到其含水率高、可能含有致病菌等因素，只需要進行干化處理和無害化處理，保持其高度的有機性。進行干化處理是為了便于生物資源在各個區域之間運輸，快捷實現生物資源補充；進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現資源的高效再利用，保持在較大系統內的生物鏈平衡。為了實現這一目標，就需要加強有機垃圾生物加工技術的研發和產業化應用。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，尤其是要進行城市污水管的分設，把糞便污水單獨收集起來。

結語

本文探索了從維持生物鏈穩定的角度，通過維持生物資源平衡來實現生態平衡。雖然本文所提到的解決思路實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，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效益，以此建立一種量化指標，就能使此理論的實現成為可能[8]。當然，可能還有從其他角度去建生態平衡的理論，也許會比本文提到的理論產生的效果更好。所以，我們希望有更多的專家和學者關注這個理論，提出不同的建議，來共同面對來自生態環境的挑戰，建設美好家園。

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[7] G.Atkinson, K.Hamilton.International trade and the‘ecological balance of payments’ [J].Resources Policy, 2002,28:27-37.

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