自然世界生態系統

       自然生態系統最重要的是支撐人與地球其他生物生存，生物多樣性的存續是其價值的體現。身處社會中的人們大多並不理解這樣的「留存價值」，因此，讓人們理解和認識這個價值，將其保留並延續下去是我們肩負的重要任務。 

自然世界生態系統 

主講專家： 北京林業大學教授 朱永傑

        可持續發展是一個關於人類社會與自然生態系統關係的領域。人們從研究多生物組成的單一生態系統，到今天繼續考察包括人在內的諸多生態系統組合成的生態世界，生態科學從純自然科學的視角走出來，肩負起如何讓以徵服和改造自然為己任的社會認識自然世界、善待生態系統的艱巨任務。

非洲坦尚尼亞塞倫蓋蒂國家公園內的角馬大遷徙

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       涉及生物多樣性的生態系統

        1935年，英國生態學家首次用生態系統這個詞來描述「物質在生物和非生物的環境間流動的重要性」的時候，「生態系統」這個詞彙便問世，然而，迄今為止，科學界對於生態系統還沒有形成公認的定義。

        在閱讀大量文獻以後，我們發現有幾個關於生態系統的共同點：首先，這是關於生命及其在自然狀態存續的概念。其次，這是多種生命形態和非生命物質間關係的概念。最後，這是一個運動和變化的動態概念。其中有幾個關鍵詞是特別重要的，多樣、聯繫、動態、生命、存續。

        生態是生命延續的狀態，是生命與環境作用的結果。儘管研究生態的學者首先應是生物學家，但升級到生態學者，觀察和研究的內容一定不是生物個體。

        生態系統管理所關注的問題，遠遠寬於對於單個物種或生命體的生物學研究。核心詞彙叫做「生物多樣性」。生物多樣性是生命和多樣化的複合詞，通常指的是地球上生命的多樣性和可變性。根據聯合國環境規劃署(UNEP)的提法，生物多樣性是用來描述生命的遺傳、物種和生態系統的變化程度。

        在2016年5月，科學研究報告估計，目前，地球上有1萬億個物種，只有千分之一的物種被描述。估計地球現有物種的數量從1000萬到1400萬不等，其中約120萬被記錄在案，超過86%的物種還沒有被描述。

        在我們生活的這個地球上，熱帶森林生態系統覆蓋不到陸地表面的10%，卻包含了世界上90%的物種。澳大利亞大堡礁、美國太平洋沿岸的海洋裡，海洋生物多樣性是最高的。

        生物多樣性的很多方面對於人類社會的可持續發展具有積極意義，聯合國確定2011-2020年為聯合國生物多樣性10年，號召全球保護生物多樣性。

        我們可以將自然生態系統簡單理解為，在自然狀態下生命與客觀事物間的相互關係。因此，生態學本身就是一門「自然世界關係學」。而近年來的趨勢是將人類社會的影響也納入生態科學，研究人與自然的關係，這就使有關生態的事情變得異常複雜。

        可以確定的是，迄今為止的人類經濟活動對於自然生態系統及其生物多樣性造成了負面影響。因此，當今世界的優秀生態學家都十分關心人類活動對自然的影響，關心那些屬於社會領域的法律法規和國家政策，並努力參與政策制定和社會活動，實現保護自然生態系統的目的。

 地球上那些可愛的生物

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       生態系統的不同類型

        因為世界各地的水、熱、氣候狀況存在差異，維度高低各有不同，世界各地的植物生長環境不同，以植物、苔蘚和微生物為生的各種動物就有所差異，環境的不同造就了不同的次級生態系統。

        海洋佔地球面積的71%，90%的海洋生物生活在僅佔海洋7.5%的大陸架範圍內，剩餘那些十分寬廣無垠的海洋，相當於地球上的荒漠地區，那裡的生命延續是非常艱難的。

        地球上的森林佔地球表面的31%，（圖中）也包括一些平原地區，在生態分類中，降水豐富的平原和丘陵，在原來也長滿森林。只不過，隨著人類文明的發展，溫帶平坦區域的森林已經採伐完畢，變成了城市、鄉村和農田等。現在的天然森林主要為環繞北極的泰加森林和南美亞馬孫河、非洲剛果、東南亞的熱帶雨林。

        地球上那些缺水少林的乾旱半乾旱貧瘠之地，佔陸地表面的69%，通常會被稱為「Rangeland」，是一種與森林和水體相對應的概念，也因為直接翻譯為草原，引起了很多誤解。其基本意思應是荒地，指的是那些初級生產力較低的自然土地，主要包括草地、沙漠、山地、灌木、稀樹草原、苔蘚和冰原等在內。雖然「Rangeland」在詞典中被翻譯為草原和牧場，但並不都是長著草的地方，大多數是不毛之地，例如中國西部的戈壁和沙漠，都屬於這類生態系統。所以，對於草原這個詞的使用應更加慎重一些，在這個範疇裡，其生態系統保護意義遠大於經濟利用。

        事實上，在我們的生態環境保護領域，還存在很多這樣內涵模糊的詞彙，例如山區、溼地等。相關的主管部門通常會用那個體量最大的數據，但還是需要用更加嚴謹的定義作為依據。

        由於部分陸地終年被冰雪覆蓋，例如南極大陸和格陵蘭島，雖然儲存了地球絕大部分的淡水，但要用起來還是不容易。陸地上遍布了很多溼地，它們是不穩定的土地和生態系統，有時幹，有時溼，一會兒這裡，一會兒那裡，一會兒大，一會兒小，隨時都在變化。所以說，大自然的生態系統是動態的、複雜的。

地球生態分區圖

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       自然的生態系統

        在陽光照耀下，碳與水在綠色植物體內通過光合作用結合在一起，合成了碳水化合物，所吸收的能量支持了各種生命形態。這個過程被生態學稱為初級生產，生態系統中所有植物的光合作用稱為總初級生產(GPP)，約48%-60%的GPP在植物呼吸中消耗，剩下的部分被稱為淨初級生產，這是可以被生態系統利用的，但大部分淨初級生產或被動物吃掉，或腐爛在土壤中，留給人類利用的份額不多。

        氮元素加入有機反應過程，地球有了簡單生命，光合作用提高了氧氣濃度，才有了更高級的生命形態，生命過程中發生的營養、能量、水、碳、氮等多種物質的循環運動使地球的生命過程延續了數十億年。

        在自然生態系統中物質不生不滅，只是另外一種形態的存在，從陽光、水、礦物質在植物-食草動物-食肉動物-微生物間的營養、熱量轉換過程，到水、碳、氮、氧以及其他元素在生物體內和體外的循環運動來看，物質不滅，不多不少，時聚時散，適地適時，按照自然規律變成另外一種形態。

        按照自然生態系統中的能量轉換與守恆定律，太陽供給地球的熱量就那麼多，太陽能按照自然規律在不同的生命過程中被消耗和儲存。生態系統並不創造能量，僅僅是將太陽能轉換為化學能，適當的環境創造了地球生命形態，地球生命系統利用太陽能和轉換的化學能創造了豐富的生物多樣性奇蹟。

        在自然界中「存在即是合理的」，每一個自然存在的個體或生態系統的出現和延續都是多種自然環境相互作用的結果。生態系統還用最潔淨和成本最低的方式完成各種能量、營養、水等的循環過程。自然生態的分布並不是按照人的意願安排的，自然規律也並不是僅僅為服務人類社會安排的。

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       「不自然」的社會

        按科學界的說法，自然是包括人類（這裡的人類僅僅指的是人類的肉身）在內的所有物質事物。自然科學必須是客觀的，因為自然世界的運動規律億萬年不變，人類需要用客觀的觀察來描述和解釋。

        如果一定要找到一個與其相對的詞彙，那就是「社會」，就是那些由人想像和創造出來的一切事物的集合。在數十萬年時間裡，人類從一般生物群體中脫穎而出，成為智慧生物。智慧的人類建立了「社會」這個概念。而社會科學則要建立在「以人為本」基礎上。

        正因為自然的安排並不完全以人的意志為轉移，自然的安排在很多地方並不如意。因此，人類社會就要改造自然，以便更好地生活，這樣就在人類文明史上產生了很多「不自然」的認識和想法，在很多時候還會利用自己的科學技術付諸實踐。

        在18世紀以前，北美大平原上估計有1億頭以上的北美野牛在北美大草原上生活，還有棕熊、森林狼以及大量的鹿類等食草動物。北美洲的土著印第安人也會捕殺野牛，但數量很少。

        歐洲殖民者來到北美便開始使用槍枝獵殺野牛。在西部開發的過程中，美國聯邦政府為了發展農業，甚至動用軍隊圍捕、獵殺野牛。野牛的肉被隨意丟棄，野牛的皮被當作皮革在集市上交易，野牛的骨頭被集中起來，成車地運往加工廠粉碎，製作肥料撒到土地中，用於發展農業。西部開發的過程中，僅僅用了不到100年的時間，原來在北美大平原上狂奔的成群野牛不見了蹤跡，僅北部的部分自然保護區還能見到少量的野牛在遊蕩。

        在大自然不同生態系統的安排中，溫帶森林被分布在最適合人類生存的平坦、溼潤、土地肥沃的區域，這種類型的土地資源初級生產力是最高的，也成為人類社會發展農業的最佳區域。其次是優質草原，在那裡綠草如茵，天蒼蒼，草茫茫。智慧的人類利用強大的科技工具，繼續向那些生態環境比較惡劣的貧瘠區域擴展。

        很多人堅定地相信，科學技術能夠改造自然，人類可以按照自己的意願安排一切。而實際情況是，如果一定要在原來長草的地方種上樹，不是不可以，但要花很多錢和人力物力，小心呵護。一棵樹可以長大，但這些樹很難形成森林生態系統，自我延續下去。

        強行按照人類自己的意願所做的事情，很多都難以如願。在美國曾經進行過的生物圈2號實驗就是例證。生物圈2號在物質上與地球生態系統隔離，通過工程手段禁止它與外界大氣和地下土壤進行物質變換。

        實驗證明，人類試圖在一個完全封閉的狀態下，脫離地球生態系統長期生活是做不到的。即使在未來，人能在實驗室模擬這些過程，用科技手段創造出生命形態，也要付出巨大成本，很難自然延續下去。保護自然形成的生態系統，是科學的需要也是經濟和社會可持續發展的需要。

  1870年美國西部農民收集的北美野牛骨頭老照片

 生物圈2號實驗站

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       讓大眾認識自然世界

        隨著社會對於環境保護問題的關注，汙染問題日益受到重視，在很多有關環境保護的議題中，汙染問題一般能夠達成共識。但生態系統保護問題往往很難解決，關鍵的問題在於，我們對於一個區域、山地、湖泊、河流、草地等的生態系統狀況並不了解。大多缺乏本地資料，汙染治理的理念解決不了生態環境和生態系統的問題。

        我們需要認真探討大自然中的生物個體、生態系統以及相互關係，需要用嚴謹的科學論文證明某些從未發現的生物個體。我們的確需要用複雜和周密的數據來更加精確地描述自然生態系統。

        但更重要的是，要讓老百姓、政治和經濟的決策者們了解生態環境保護的意義。在當今世界可持續發展的大勢下，在生物、生態相關領域工作的科學工作者需要讓社會大眾了解自然和珍愛生態系統，這樣的工作更加重要而富有意義。

        主講專家簡介

        朱永傑：

        北京林業大學管理學教授，博士生導師；1986年留學美國，學習商業管理，有很強的英語交流能力；完成《中國溼地保護行動計劃》《大小興安嶺林區管理體制改革》等課題的研究；參與了全球環境基金、世界銀行等涉外項目管理專家諮詢工作；參與了天然林保護、京津風沙源治理、退耕還林等林業重點工程和國有林區改革及國有林場、自然保護區管理等諮詢工作和課題研究工作；著有《世界林業簡史》等。