生态学基础pdf 再论循环经济的生态学基础



摘要:循环经济本质上是一种生态经济,生态学是其重要的学科基础。已有文献论述了循环经济的若干生态学原理,本文从以下几个方面予以补充。1)循环再生原理:从有限到无限的生命法则;2)进化与演替:发展循环经济必须以文化、社会的深刻变革为依托;3)主导性与多样性原理:主导性和多样性的合理匹配才能维持系统的稳定和持续;4)自生原理:合理利用和维护自然系统的自生机制,保证经济与社会发展的可持续性。

关键词:循环经济,生态学基础,循环再生,进化与演替,主导性与多样性,自生

[中图分类号]  F062.2  [文献标志码]    A    [文章编号]

 

循环经济的本质是一种生态经济,是实现可持续发展的理想经济模式,也是我国在战略上寻求突破可持续发展瓶颈的最佳选择。中共十六届四中全会决议提出:大力发展循环经济,建设节约型社会。[1]大力发展循环经济,建设节约型社会已经上升为执政党的意志,为中国未来经济的发展指明了方向。2004年9月28-29日,国家发展与改革委员会在全国循环经济工作会议上要求,要把发展循环经济作为编制“十一五”规划的重要指导原则,用循环经济理念指导编制各类规划。[2]这意味着,循环经济已经正式成为我国经济与社会发展的战略选择。在中国,循环经济正在从理想转变为大规模的社会实践。

循环经济是经济生态化表现形式,生态学是其最重要的学科基础。运用生态学基本原理指导循环经济的理论与实践,已经成为学术界的共识。已有文献对循环经济的若干生态学原理进行了论述,[3]本文从以下几个方面予以补充。

一、循环再生原理:从有限到无限的生命法则

物质循环、再生利用是基本的生态学原理。在自然生态系统中,植物从环境中吸收无机物,利用太阳能,通过光合作用合成有机物,为其自身及其它生物的生存提供食物,它们是生态系统中的生产者。动物等异养生物不能进行光合作用,只能直接、间接地以生产者为食,它们构成了生态系统中的消费者。地球上曾经生活过不计其数的生产者和消费者,而这些生物的枯枝落叶、尸体、排泄物等并没有在地球上大量积累,这得益于生态系统中的另一类生物——分解者,分解者包括大量的微小生物(细菌、真菌等),它们将有机物分解成小分子的无机物,归还自然界,供生产者循环利用。

经过长期的自然演化,自然生态系统形成了完整的生产者、消费者、分解者结构,可以自我完成以“生产——消费——分解——再生产”为特征的物质循环,能量和信息流动畅通,系统对其自身状态能够进行有效地调控,生态系统处于良性发展状态。平衡状态的自然生态系统是一个稳定高效的循环体系。在这个循环体系中没有真正的废物,每一种生物的废弃物都可以成为另外生物的食物。这样,通过复杂的“食物链”和“食物网”,循环体系中一切可利用的物质和能量都能得到充分的利用。

除上述的生物循环外,自然循环还包括水文循环、地质循环、大气循环、土壤再生等方面。在亿万年的地球历史进化过程中,地球上有限的资源通过自然循环、再生利用为生物的繁衍和发展提供了(时间积累意义上)近乎无限的生存资源和有利的环境,孕育、并保障了地球生命的生生不息和持续、有序发展。

物质循环、再生利用是自然系统中资源与环境从有限到无限的生命法则。

从资源利用和环境保护的层面分析,传统工业经济一方面掠夺式地从环境中获取资源,另一方面又将生产、消费过程产生的废弃物排放到环境中。这种典型线性经济的发展,必然一方面导致资源日益减少,甚至最终枯竭,另一方面导致环境污染日益严重。这两者都直接威胁人类的可持续发展。传统工业经济过分强调增长,而不顾及生态成本与环境危害。从本质上讲,传统工业经济违背了物质循环利用的生命法则,使有限的资源、环境变得更加有限,具有明显的反环境本质,是一种不可持续发展的经济模式。

从人类社会—经济—自然复合生态系统结构和功能关系的角度分析。在自给自足的自然经济条件下,规模有限的食品生产在本地进行、本地消费,养分很自然地以人畜排泄物、秸秆等方式返还土壤,农田生态系统物质循环的结构完整,功能稳定。随着工业化、城市化、市场化以及农业耕作方式的转变(传统农业转向化石农业),农业资源和产品(粮食等)在更广阔的空间范围内流动,人畜排泄物和秸秆中的养分很难再完全返还到土壤中去。人类生活系统与自然生态系统(主要是农业生产系统)之间的营养循环链被打断。生态系统中的物质循环遭到严重破坏,一方面,导致土壤有机质含量降低,土地生产潜力下降;农民不得不依赖施用大量化肥来补充土壤营养素的损失,以维持土壤生产力,加大了生产成本;农药、化肥的大量施用进一步导致土壤面源污染,危及食品安全和人类健康;……等等一系列问题,致使农业生产系统的安全性和可持续性受到日益严峻的挑战。另一方面,城市又必须修建大规模的污染处理设施、不断投入大量资金对各种污染物(其中部分可作为土壤营养物质)进行处理,给城市造成了沉重的财政负担,城市在垃圾包围、环境退化的困境中艰难前行。

在传统工业经济条件下,地球生态系统的一部分转变为单纯的初级生产者(如农田),而另外的部分转变为单纯的消费者(如城市)和分解者(如垃圾处理场、污水处理厂等)。这种分工打破了生态系统原有的生产者、消费者、分解者结构和以“生产—消费—分解—再生产”的物质循环的功能联系,改变了生态系统中物流、能流和信息流的对称状态,产生了结构和功能上的破缺,导致复合生态系统稳态的破坏和功能的衰退。

传统工业经济发展模式和社会生活方式,不仅对生态系统的物质循环造成了严重的影响,而且人类不合理的经济与社会活动还严重影响了自然系统的水文循环、地质循环、大气循环和土壤再生等过程,导致日益严重的生态退化、环境污染、水土流失、气候变暖、环境灾害、食品安全、生物多样性丧失等全球性的生态环境问题。传统工业文明将人类引向一个共同的文明衰退的命运面前。

发展以闭环物质循环为特征的循环经济,提高物质资源在人类生产、生活系统中循环利用的比例(某些资源甚至达到100%),减轻人类对进一步开采利用自然资源的依赖程度(某些资源甚至降低到零),既有利于可再生资源的恢复,也有利于不可再生资源更长期的利用。循环经济通过建立以自然资源为依托,以社会调节为轴心和纽带,以家庭构成的社区为生活单位、以企业通过共生构成的工业园区为生产单位,通过降低资源消耗、提高资源循环利用效率、最大限度地减轻对环境的污染和压力,从根本上促进人类和谐地融入自然,才能实现人类与自然的共生共荣。比如,在城市建设规划中,规划人员应该将来自居民区、工业区的废水分开[1]。由于不含工业污染物,居民区的生活废水可以重复利用,高浓度的有机物可以通过加工制成有机肥,返还农业生态系统,进而将居民消费系统与农业生产系统有机地联系起来,建立相对完善的循环路径。而把降水与生产、生活废水分开,通过收集降水直接用于园林绿化、工农业生产,同样也可以减少城市通、排水以及污水处理设施的压力。又如:我们所倡导的生态工业园区建设只是建设循环型社会和循环经济中的一个重要环节,只有建立区域或国家循环体系,进而构建全球循环体系,最终才能真正实现人类可持续发展的目标。

二、进化与演替:发展循环经济必须以文化、社会的深刻变革为依托

进化和演替是复杂系统的动态属性,也是生态学研究的核心内容。进化是系统在大的时空尺度上的演替,而演替则是在小的时空尺度上对进化历史的重演。进化是趋势、是必然,演替是振荡、是重复。所以,系统在不同干扰条件下可以反复地发生不同性质的演替(正向、逆向演替),改变系统的结构、功能和演化的方向,而这些现象都可以从进化的视角理解、解释和调控。当前人类所面临的全球生态环境恶化问题,实际上是由于人类活动的过度干扰,所导致的全球生态系统的逆向演替。显然,这种逆向演替的趋势如果得不到有效地遏制,最终必然导致系统的崩溃。

生物与环境之间,以及生物与生物之间存在着协同进化的关系,彼此互为生存、进化与发展的条件。例如,狼和兔子之间的捕食关系,狼具有锐利的犬牙和快速运动能力,能够有效地捕食兔子;而兔子通过发展快速逃跑的能力和敏锐的听觉,来逃避狼的追捕。狼和兔子在进化过程中,互为选择的条件,协同进化。如果单独把狼或兔子隔离开来,比如人工饲养,只是保护了它的一个种群,并没有能够保存物种之间存在的协同进化关系和物种进化的潜力,容易导致物种的衰退。从这个角度上讲,保护生态环境和生物多样性最理想的方法,并不是建立大量的人工种群,而是在大自然中保存。其最大的优势在于,它有效地保护了物种之间以及生物与环境之间的协同进化关系,保障了生物进化和环境发展的潜力。

在经济系统进化中也存在同样的问题,实现传统经济向循环经济的转型,是多层面协同进化的过程,也必须建立相应协同机制。比如,按照发展循环经济的原则,企业必须实现污染排放最小化。如果有些企业投入大量的资金用于技术改造和污染处理,必然增加产品的生产成本和售价;而不遵守这个游戏规则的企业,其产品生产成本必然就要低(把产品的环境成本转嫁给了社会);这两家企业同时在市场上竞争,如果没有调节机制发挥作用(污染收费、税收、补偿等),保护环境的企业必然遭遇灭顶之灾。如果与循环经济相适应的协同机制(或制度)不能很好地跟进,建设和发展循环经济的道路不但曲折,甚至会出现反复。

经济系统和生命系统都属于复杂系统,它们都具有进化、演替、自适应、非线性等一系列共同的特征。所以,经济系统的进化与生物进化在某种程度遵循着共同的规律。自达尔文创立进化论以来,自然选择一直处于进化理论的核心地位。与生物进化不同,人类经济系统的进化,同时受自然(因素)选择(或自然限制)和人为(因素)选择(包括政治、经济、文化等社会因素)的双重影响。自然选择只是为经济转型提供了客观的必要性和可能性,而制度、观念等人为选择因素则决定了自然选择的可能性能否,以及在何种程度上能够转变为现实。

从传统经济向循环经济的转型,不仅仅意味着生产方式、经济形态的转变,更是一场深刻的文化与社会变革。必须从大文化建设的视角,客观地认识我国循环经济转型的社会条件,正视、并采取措施,努力消除制度、观念等因素对发展循环经济的制约作用。我们必须从大文化进化的不同层面(技术、制度和观念)入手,协同构建循环经济体系,才能保证经济转型的顺利实现。

无论从自然生态系统、社会系统,还是经济系统的进化史来看,系统的进化都表现出了复杂性增强、自组织升级的趋势。[4]而自组织、自调节作用的发挥,通常是在外界不利干扰较弱的条件下发生的,当外界干扰超过系统的抗干扰能力时,自组织和自调节失灵,系统走向混乱、无序和低效率。所以,在循环经济发展过程中,尽可能地减少过度干预,保证其按照自身的规律,沿着自组织的进化之路,发展成为一个高效率的经济系统。

三、主导性与多样性原理:主导性和多样性合理匹配才能维持系统的稳定和持续

生态因子的作用并不是等价的,在诸多生态因子中一般只有一到几个个起主要作用的因子,称为主导因子。主导因子的改变常常会引起其他生态因子发生相应的改变,进而对系统的生长、发育、演替等方面产生明显的影响。比如:优势种对生物群落结构和内部环境的形成具有明显控制作用,去除优势种就会导致群落性质和环境的改变。因此,优势种是生物群落中的主导因子,保护优势种对于维护群落的稳定具有十分重要的意义。

生物是全球生态系统中主要的调节者和主导因素。全球生态系统是一个远离平衡态、巨大的开放系统,需要依靠生物捕获太阳能、转换、贮存和释放能量来维持,需要依靠生物的生命活动驱动、完成物质循环,需要依靠生物的生命活动调节、控制和保持其内部理化性状的相对稳定。这实际上是全球生态系统的内稳态。内稳态机制使地球环境总体上保持相对稳定,并且随着全球生命系统的发育而进化。如果,地球上的生物消失,地球环境也会发生巨大变化,最终变成与其他没有生命的行星类似的状态。[5]因此,人类利用地球生物资源的同时,必须对其进行有效地保护。保护地球生物资源这个地球生态系统的主导因子,才能维持全球生态系统的稳定和人类的持续发展。

社会—经济—自然复合生态系统是以人为中心的社会、经济、生态协同进化产物,是有人类参与其中的特殊的复杂巨系统。人虽然只是复合系统中众多构成要素中的一种,但却与其他要素有着本质的区别,他不是被动的,而是积极主动的。尤其是工业革命以来,人类逐渐成为显著影响和控制地球表层系统中能流、物流、信息流和系统演变的主导因素。在建设循环经济过程中,人类必须清醒地意识到,自身作为地球复合生态系统的主导因素,其行为对整个地球以及人类命运可能产生的影响。

人是社会—经济—自然复合生态系统中的主导因素,而对于通过一定的组织形式建构起来的人类社会而言,管理者或者说政府又成为人的主导因素。在人类社会中,管理者或者政府是社会公共权力的掌控者,它可以通过法律、道德、教育、科学、文化等制度和非制度的手段调节人们的行为,引导文化、社会和经济发展的方向。在构建循环型社会过程中,政府可以通过教育、道德、法律等方式引导消费者的消费观念、价值观念,促进消费者消费取向、消费方式的生态化转变;进一步通过消费、以及法律、经济手段,引导企业生产技术的生态化,资源利用的高效化和循环化。这样就可以在“生产、消费、再生产”之间形成良性的协同进化关系,并在整个社会范围内建立高效的循环体系。反之,就可能形成恶性的、协同退化(退行性正反馈)关系。

在系统中,主导因素对系统的影响巨大。但是,主导因子正常发挥作用的前提是以多样性构成的复杂系统。多样性的物种组合能更好地利用资源,提高资源效率。生态系统中物种越单一,其稳定性就越差。例如,天然林或混交林可以为更多种天敌生物提供生态位,抑制病虫灾害的发生,其稳定性和生态效益都远远大于人工纯林。在生态系统中,即使是最弱的物种对系统的稳定性都是有贡献的。Ives和 Cardinale的研究表明,即使是“最弱”物种的灭绝,也会促使原来有抵抗力的物种突然对环境退化变得敏感起来。[6]这种连环式的物种加速灭绝效应让人们始料不及,有人粗略估计,现在物种灭绝的速度至少是其自然进化速度的1000倍。当前,人类面临的生物多样性危机程度可能远远超过了我们现有的认识水平,而生物多样性正是构成人类复合生态系统的主导因素,也是人类生存的基础资源。

系统多样性的降低可能会造成破坏性影响。根据系统自组织理论,强化某一组分在系统中的优势地位会降低系统的复杂性和稳定性。在生态尺度上,优势种明显的生态系统,其中的多样性会受到抑制,优势种的优势度越大,抑制作用越强;而无明显优势种的热带雨林中的生物多样性和复杂性最高,生产力也最大。人类对生态系统的干预意味着加强系统中某个因子的作用,使多样性的系统简单化。[5]。因此,发展循环经济、建设循环型社会必须以多元化的生产模式、组织结构和多样性的产品为基础,才能分散风险,增强稳定性。

主导性和多样性的合理匹配是实现社会经济可持续发展前提。

四、自生原理:合理利用和维护自然系统的自生机制,保证经济与社会发展的可持续性

自组织、自优化、自调节等统称为自生作用,它是以生物为主要和最活跃组成成分的生态系统(包括人类复合生态系统)与机械系统的主要区别之一。自生作用也是自然生态系统在长期演化过程中形成的内在的生态规律,是生态系统的自为目的、价值。它制约着生态系统各要素,也是人和人的活动包括经济活动必须遵循的规律。

自组织或自设计,是系统不借助外力而自然形成具有充分组织性有序结构的性质,也是生态系统通过反馈作用,建立内部结构和生态过程,使之发展和进化的行为。自优化是指具有自组织能力的生态系统,在发育过程中,向能耗最小、功率最大、资源分配和反馈作用最佳的方向进化的过程。自调节是指,当系统受到干扰时,可以通过自身的反馈机制,自动调节内部结构和功能,维护系统的相对稳定性和有序性。生态系统虽然具有自我调节能力,但只能在一定范围内、一定条件下起作用,如果干扰过大,超出了生态系统本身的调节能力,生态平衡就会被破坏,这个临界限度称为生态阈限。

 生态学基础pdf 再论循环经济的生态学基础

在经营管理社会—经济—自然复合生态系统时,我们必须严格地注意生态阈限,使具有自生能力的生物资源得到最好的恢复和发展。Odum(1989)认为,生态工程设计与建设中,人类干预仅是提供系统一些组分间匹配的机会,其它过程则由自然通过选择和协同进化来完成。假如要建立一个特定结构和功能的生态协调系统,人们在一定时期对自组织过程的干涉或管理必须保证其演替的方向,以便使设计的生态系统和它的结构与功能维持可持续性。[7]人类的社会经济活动不能破坏生态系统的这种自生机制,要充分利用这种机制,因势利导进行人类的经济活动。

比如,朝鲜半岛38°线两侧生态系统的恢复,就是在无意中很好地利用了生态系统自生功能实现的。1953年朝鲜战争结束后,南、北朝鲜以北纬38°线划线而治。并在38°线两侧形成了一个长约270公里,宽约19公里的无人区。1978年,一些南韩科学家进入这个无人区,发现这里河水清澈,森林茂密,物种繁多,一片欣欣向荣的原始景象。科学家们在那里不仅发现了数十种本地稀有的动植物,而且还发现了14种从未在朝鲜半岛出现过的动物,包括东北虎和西伯利亚熊。正是在这个地方,三千年多年的农耕突然中止,原始物种可以在没有人类干扰下条件下自由发展,并恢复了完全的自然状态。无独有偶,据报导最近又发现了一处生机盎然的自然生态区:前柬埔寨共产党游击队根据地。那片地雷密布的森林至今人迹罕至,成了各种濒危物种的天堂。考察者在前游击队员的带领下沿着神秘的小径前往,终于发现了这个在地雷严密护卫下的世外桃源。

要实现复合生态系统可持续发展,人类在进行生产实践过程中应尊重生态系统的自生机制,不能随意开发和破坏。对于已经遭到破坏的生态系统,也只能在适当的人为扶助下,主要借助于自然的自生机制恢复其生机。比如采用飞播造林、封山育林、封海禁渔等手段,通过减少人为干预,恢复自然生机。总之,人类应在自然规律允许的范围内进行生产活动,尤其是对社会发展进行战略规划时,特别是对区域发展进行规划时,应确实利用和维护好生态系统的自生机制,以保证区域发展的可持续性,进而促进整体发展的可持续性。

  

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