浅谈生物资源平衡与生态平衡

阎 宪 连亚东 马江雅 郑怀礼

（1.重庆生产力促进中心，重庆 401147，2.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆 400045 ）

引言

在人类社会初期，人类仅是进行小规模的农业生产活动，其资源交换是在较小的区域内进行的，而且肥料都来源于当地的动物和植物，在当地形成了一个循环生态圈。虽然从小系统看有不平衡存在，但在较大的系统来看，整个生态是平衡的。换言之，生物资源在较大的系统中得到了有效的补充。现在，随着全球物流的大流通和城市化进程的加剧，使得生态系统在较小的范围内已经无法实现平衡了，会趋向于更大的系统去建立新的生态平衡。而我们目前所关注的问题和采取的措施，都集中在小系统或较浅的层面，没有从大范围内生物链的稳定和生物资源的平衡来认识对地球污染的治理和综合保护，从而使我们对保护地球生态平衡的认识具有一定的局限性。

1.通过对城市化的思考提出问题

论及生态平衡就不得不提到城市化。总体而言，目前的城市化进程对生态平衡带来了很大的破坏作用。对于一个城市而言，要满足其日常的生产生活需要，农业生态系统所产生的生物资源相当大一部分都会聚集到城市，然后经人类使用过后产生垃圾，最后进行收集处理。绝大部分垃圾本来应该进入到下一个生物链循环，成为出产地的输入资源，大部分被人为采用物理、化学、生物的方法将其转换成了其他非生物资源，使其不能继续进行生物链循环，出现了生物资源的阻断和流动逆差。伴随着城市化进程的加剧，大量的人口向城市迁移，城市人口不断增多，城市对生物资源的需求也会越来越大。如果现行垃圾处理不合理的现状得不到改善，这种生物资源阻断和流动逆差现象就会越来越严重。久而久之，将导致农业生态系统生物资源的输出和输入的严重不平衡，最终会使得土壤贫瘠，该系统的生物资源产出能力会逐渐降低。而且，对于城市而言，随着城市的规模不断扩大，其所能承受垃圾的能力也趋于极限，进入城市的生物资源量和排出城市的生物资源量也会逐渐趋于不平衡。如此发展，无论是农业生态系统还是城市生态系统，它们的生态平衡必然遭到不可逆转的破坏。

然而，集约化农业虽然推动了农业生产率和作物产量的大幅度提高, 但长期大量施用化肥和化学农药,使土壤微生物多样性下降, 严重影响了作物品质和产量[1]。数量上没有减少是因为人们使用了化肥，但大量使用化肥会带来负面效应。有资料显示，一方面，大量使用化肥会带来土壤污染，即在施化肥的同时会带进土壤一些重金属元素或有毒元素，比如镉、汞、砷、氟等。另一方面，以现在的化肥使用现状来看，主要是氮、磷肥施用量大，造成土壤板结，结构变差，养分失调，综合肥力下降，这些都会导致生物资源质量的降低。另外，随着时间的推移这些负面效应还有可能导致数量的降低，只是在短时期内没有显现出来。反过来想，如果产地的生物资源能够得到有效地补充，不仅能够实现数量不减少的目标，而且能够实现质量不降低的目标。所以，质量上的降低也可以归结为生物资源上的逐渐缺失，最后造成的生物资源的输出和输入的不平衡。

解决生物资源不平衡的问题，自然要联系到利用循环经济理论。循环经济理论，它是按照自然生态系统物质循环和能量流动规律重构经济系统，要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动，是在可持续发展的思想指导下，按照清洁生产的方式，对能源及其废弃物实行综合利用的生产活动过程。它要求在生产和消费过程中形成一个“资源——产品——再生资源”的物质循环过程，实现“低开采，高利用，低排放”的效果[2]。这个理论是和经济结合起来的，不是单纯的从生态的角度来阐述的,只能在理论上给垃圾分类回收提供大的方向。受这个理论的启发，再联系生态系统本身的一些特点，我们提出了解决问题的办法：通过保持一定系统内的生物资源平衡，来维持该系统内生物链的稳定性，最终实现较大范围的生态平衡。

2.生物资源平衡理论

2.1 生态平衡的内涵

生态平衡是指在一定时间和相对稳定的条件下，生态系统内各部分（生物、环境和人类）通过能量流动、物质循环和信息传递，使它们的结构和功能处于相互适应与协调的动态平衡中[3]。也就是说当生态系统处于平衡状态时，系统内各组成成分之间保持一定的比例关系，能量、物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定状态，在受到外来干扰时，能通过自我调节恢复到新的稳定状态。在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境之间，在一定时间内保持能量与物质输入、输出动态的相对稳定状态。它的意义在于：生态平衡是整个生物圈保持正常的生命维持系统的重要条件，也是保持生物多样化的必备条件。同时也为人类提供适宜的生存环境条件和稳定的生物质资源。

生态平衡不是某个固定的状态，而是一种动态平衡。在生物进化和群落演替过程中就包含不断打破旧的平衡，建立新的平衡的过程。任何生态系统都不是孤立存在的，它与外界有着直接或间接的联系，会经常受到外界的干扰和破坏。当这种干扰和破坏的程度超过生态系统的承受能力时，生态系统的平衡便随即被打破，生态系统的结构和功能就可能发生变化，如有些物种可能会因此而消失，而被破坏了的生态系统在短时间内很难再建立起新的生态平衡。所以，人类应从自然界中受到启示，不是消极地去看待生态平衡，而是发挥主观能动性，打破不符合自身要求的旧平衡，建立适合人类需要的生态平衡，在生态系统限定的界限内，不断提高人类的生活质量。

2.2 维护生物链的稳定性的重要意义

生物链存在于各种生态系统中，它是由动物、植物和微生物相互提供食物而形成的相互依存而且能够实现物质和能量的获得和传递的链条关系，也可以理解为自然界中的食物链，它形成了大自然中“一物降一物”的现象，维系着物种间天然的数量平衡。生物链的稳定性则是指在一定时期一定区域内，生物链中动物、植物和微生物保持相互比例上的稳定，使它们之间由于相互捕食而形成的相互依存的关系能够得到延续，也能够使物质和能量的传递得到延续。

1906年美国亚利桑那洲的卡巴森林为保护鹿群，捕杀肉食动物，导致鹿群大量繁殖最后没有食物，濒临灭绝；新疆伊犁则在20世纪50年代末，引入意大利黑蜂进行人工驯养。40年后，虽然适宜高密度驯养的意大利黑蜂为本地带来了一定的经济效益，但当地的野生伊犁黑蜂因此遭遇“灭顶之灾”，当地众多依赖伊犁黑蜂传粉的植物也受到影响……这样的例子不胜枚举。这些告诉我们一个道理, 人类只是生物链中的一个链条上的一个节点，人类对大自然的认识还很不够，大量的人类活动常常会对生物链造成破坏，这样会对生态平衡带来巨大的危害。究其原因，生物链的稳定性是和生态平衡紧密联系起来的。

一般来说,生物种类愈多, 即物种多样性程度越高，生物链关系愈复杂,那么生物链越稳定，则调节生态平衡的能力就愈完整有效, 生态系统就越趋近平衡状态。生物链是联系生物的纽带, 是生态系统中能量流动和物质循环的渠道。如果这一纽带和渠道的某一环节出现障碍,就会引起生态平衡的失调。而且，一旦有些生物链被破坏得很严重，就会很难恢复，那将会对生态平衡带来巨大危害。所以，维持生物链的稳定性是保护生态平衡的重要手段，具有十分重要的意义。

2.3 保持生物资源平衡以维持生物链的稳定性

怎样才能更好地维持生物链的稳定性？对此，我们提出了生物资源平衡理论。

所谓生物资源，它是自然资源的有机组成部分，对于人类来讲，是指生物圈中，对人类具有一定价值的动物、植物、微生物以及它们所组成的生物群落；对于生物来讲，就是指生物可以利用的有机或无机肥料等一些营养物质。生物资源又称为生物遗传资源，包括地球上所有植物遗传资源、动物遗传资源和微生物遗传资源，是自然资源的重要组成部分[4]。联系生态系统平衡理论，生物资源平衡是指一定区域范围内的生态系统，在通过生物链产生可供人类使用的资源的同时，所消耗的生物资源量和人类通过各种渠道返还该生态系统的生物资源量，在一定时间内趋于相对稳定的状态，从而使该生态系统的结构和功能也能处于相对稳定的状态。

生物资源平衡对于生物链的稳定性具有重要作用。生物链上有很多生物，它们既是生产者，也是消费者，它们是通过捕食关系联系起来的。其中，生产者可以利用生物资源中的无机营养合成有机物，分解者的生存是依靠分解生物资源中的有机成分来维持的。如果缺乏了这些生物资源，生产者和分解者将无法得以生存。时间长了，就会导致一些物种的灭绝，该系统内生物的多样性必然会受到破坏。另外，人类也是这个大生物链中的一个环节，它是很重要的一个生物加工厂。人体以各种生物资源为食物，经过消化后排出废弃物，再返回生产环境，这组成了大生物链的一部分。如果人体排出的废弃物不通过自然回收的方式返回到生产环境去，这个生物链就会遭到阻隔，就会给整个系统内的生物多样性带来破坏。

生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次[5]，它具有非常广阔的利用空间。它给人类带来的直接使用价值，比如食物、纤维、建筑和家具材料及其他生活、生产原料，还能为人类提供医药资源等等[6]；也能带来其间接价值和潜在价值，比如野生生物，野生生物之间具有相互依存和相互制约的关系，它们共同维系着生态系统的结构和功能。生物多样性与生物链的稳定性紧密联系在一起，它是维持生态系统平衡和生产力持续发展的重要条件，是人类赖于生存和发展的物质基础。一般来说，生物链上的物种越丰富，生物的多样性水平就越高，那么生物链就越稳定。当生物多样性受到破坏的时候，自然就会影响到生物链的稳定性。所以，要想维持生物链循环运作、保持生物链的稳定性，就应该保持维持有生物资源输入到该生态系统，而且是和输出量相等或近似相等。从这里可以看出，生物链的稳定性联系着生物资源的平衡和生态平衡，只有生物资源平衡了，才能保证系统内的生物多样性，也才能保证生物链的稳定，进一步建立新的生态平衡。

3.建立生物资源平衡的措施

生物资源的不平衡，主要原因在于资源产出地的生物资源得不到有效地补充。所以，要在保护好生物资源产出地的产出能力方面做出努力，建立起生物资源平衡，才能实现生物资源可持续的输入输出。目前，各国也都已经采取了一系列相应的措施，比如：循环经济、自然保护区、生态农业等等。综观这些方法，很多都集中在对局部区域和具体对象的治理与处理上，很难实现大范围内的生态平衡，存在一定的局限性。对此，可以通过以下的一些措施来改善和推行。

1）建立生物资源补充机制，促进生物资源平衡。随着城市间或是地区、国家间交流进程的加速推进，它们之间会产生更多的物质产品贸易。这些贸易产品都离不开生物资源，它们的生产都是以生物资源作为原材料的。那么伴随交易就会导致生物资源的迁移，一方有输入，另一方就会有输出，就会有生物资源的分布失衡现象。特别是发达国家在自然资源上比较依赖于发展中国家，通过交易就会出现生物资源不平衡的状态，相比之下长期来看，发展中国家就会处在不可持续发展的状态[7]。为此，我们就要建立生物资源补充机制，来调节这种失衡，使其达到平衡或近似平衡。

具体做法是：通过立法或国际协商，要求消费地（国家、地区）在消耗生物资源的同时，应该保证向外提供与所消耗生物资源产品等量或近似等量的生物资源产品。如果不能足量提供，可以向减碳目标一样，向富裕地购买这一指标。这样，除了保证地球生态平衡外，也起到了对农业和养殖业发达地区的保护和促进经济发展的积极作用。在国际贸易快速增长和全球一体化的大趋势下，可以像哥本哈根会议对减碳的约束和京都协议对减排的要求一样，建立全球生物资源平衡机制。而且，这种方法就使在较大范围乃至全球范围内实现大的生态平衡成为可能。

2）转变城市垃圾和污水的处理方式，提高生物资源回收利用率。随着城市化的加剧，生物资源会从产地源源不断地输入到城市生态系统中去，经过人类的加工和使用最终变成垃圾和污水。目前，人们处理垃圾有各种不同的方法。

对于生活垃圾，处理方式有填埋、焚烧、堆肥等方法，但堆肥处理是少数，没有得到广泛应用。据统计，城市生活垃圾中，约有70%为厨余垃圾、果皮等有机垃圾，由此可见，生活垃圾中有机垃圾占的比重很大，如果在进行处理后作为生物资源而利用，利用价值是相当大的；对于污水的处理，主要是通过物理、化学、生物的方法处理之后直接排放到水体了，而且很多有机物也转变成了无机物，失去了较大的利用价值。特别是我们忽略了城市粪便污水的循环利用问题,由于这一理论和实践上的空白，不仅使得人与土地之间的物质循环链条难以修复，而且破坏了水体中的物质循环。一个城市的粪便污水产生量是巨大的，利用价值也是非常高的。所以，应该把粪便污水当作是很好的有机资源来利用，重新补充到生物资源的产出地，使人类在消耗生物资源的同时，也为生物资源的平衡做出贡献。

从上可以看出，转变对垃圾和污水的处理方式，这种只是在管理方式上的转变，可以给我们带来很多好处。首先，可以实现废物的资源化利用。将这些有机部分收集起来可以做成有机肥料，返施到农田生态系统或其他具备产出生物资源的生态系统中，可以增加土壤肥力和有机质含量，改善土壤结构。其次，如果能够设计一个比较科学而且经济的工艺，通过加工生产出有机肥料，能够通过商业交易带来一定的经济收入。如果能够以低于市场上化肥的价格出售给农民，企业不仅可以实现自己的盈利，维持工厂运行，也能在减轻老百姓负担、增加农民收入等方面做出了贡献。最后，还可以减少碳排放量。在氮肥生产过程中，要利用到大量天然气或液化石油等作为原材料，高温催化反应过程中不可避免要产生碳排放，包括一氧化碳、二氧化碳等。如果我们避免这一阶段，直接将城市垃圾和污水通过处理直接转变为可用的生物有机肥（生物资源），那么就会减少生产化肥所带来的碳排放，这还为国家实现减碳做出贡献。

因此，应该科学的转变对这些垃圾和污水的处理方法。比如建立大型有机垃圾加工厂，采用生物技术将城市有机固体垃圾和粪便污水等加工成为有机肥料，返回农田、森林和草场。在这个加工过程中，不需要对城市垃圾和粪便污水实行堆肥等一些发酵处理，考虑到其含水率高、可能含有致病菌等因素，只需要进行干化处理和无害化处理，保持其高度的有机性。进行干化处理是为了便于生物资源在各个区域之间运输，快捷实现生物资源补充；进行无害化处理是为了杀灭原有垃圾和粪便污水中的致病菌，防止疾病的传播。只有这样才能真正实现资源的高效再利用，保持在较大系统内的生物链平衡。为了实现这一目标，就需要加强有机垃圾生物加工技术的研发和产业化应用。另外，也要对城市垃圾分类以及城市污水的收集工作提出很高要求，尤其是要进行城市污水管的分设，把粪便污水单独收集起来。

结语

本文探索了从维持生物链稳定的角度，通过维持生物资源平衡来实现生态平衡。虽然本文所提到的解决思路实施起来有较大的难度，但对于在全球视野来审视地球的保护，却提供了新的角度和方法。如果我们对与生物资源平衡的机制加以更深的定量分析，找到一种方法衡量生物多样性和生态效益，以此建立一种量化指标，就能使此理论的实现成为可能[8]。当然，可能还有从其他角度去建生态平衡的理论，也许会比本文提到的理论产生的效果更好。所以，我们希望有更多的专家和学者关注这个理论，提出不同的建议，来共同面对来自生态环境的挑战，建设美好家园。

[1] 胡可，李华兴等.生物有机肥对土壤微生物活性的影响[J].中国生态农业学报，2010,18（2）：303-306.

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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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