林业生态工程学课件

林業生態工程學的理論基礎

第一節現代生態學和景觀生態學理論一、現代生態學理論（一）生態系統的平衡與發育觀

1、生態平衡（ecologicalbalance）是指在一定時間內，生態系統的結構與功能處於相對穩定狀態，其物質和能量的輸入、輸出接近相等，在外來干擾下，能通過自我調節（或人為控制）恢復到原來的穩定狀態。返回導航

生態平衡是動態的，維持生態平衡不只是保持其原初狀態，而是在人為有益的影響下，建立新的平衡，達到更合理的結構、更高效的功能和更好的生態效益。 生態系統的穩定是有時間性的，是生態系統發展到一定狀態才出現的。作為生態系統中有生命的成分，有一個發生發展過程，即生物群落的演替過程。

生態失調或生態平衡的破壞：當外來干擾超越生態系統自我調節能力，而不能恢復到原初狀態。（1）概念：指由生物群落及其所在的環境共同組成的生態系統的發展。

2、生態系統的發育

群落的演替從生態系統角度來認識就是生態系統的發育，當裸岩上的地衣逐步演替到森林的時候，它的環境也從岩石發展成肥沃的土壤，生物群落發展到了頂極群落，這時生態系統發育到穩定狀態。生態系統的結構和功能相對穩定，生態系統中生物量最大，生物種間關係最為複雜。

E、P、Odum總結如下：

①生態能量學特徵：幼年期生態系統總生產量P／群落吸收量R大於1，而成熟穩定的生態系統P／R接近1。可見，P／R比率是表示生態系統相對成熟的最好的功能性指標。在發育早期P﹥R，稱為自養演替，R﹥P為異養演替。從理論上講，上述兩種演替中P／R比率都隨著演替的發展而接近於1。換言之，在成熟或“頂極”生態系統中，固定與消耗的能量趨於平衡。（2）生態系統發育過程中最重要的規律生態系統中的能量流動

幼年期生態系統的食物鏈結構簡單。到成熟期，食物網結構十分複雜，大部分通過腐食食物鏈途徑。成熟系統複雜的營養結構，使它對於自然環境的干擾具有較大的抵抗能力。這也是處在平衡的動態系統自我調節能力的表現。②食物網特徵

③營養物質迴圈上的特徵

在生態系統發展過程中，隨生物地球化學迴圈向著更加穩定的方向發展，成熟生態系統具有更大的網路和保持營養物質的功能，營養物質喪失量少，輸入量和輸出量接近平衡。磷迴圈氮迴圈大興安嶺北部針葉林的垂直結構小興安嶺北部針葉林的垂直結構

在演替過程中，一般認為物種多樣性趨於增加，某一物種或少數類群佔優勢的情形減少，即均勻性有增加的趨勢。但到頂極時期，物種多樣性增加，營養結構複雜化，種間競爭更為激烈，導致生態分化，物種生活史更為複雜化。④群落結構特徵ABCDA草被層；B灌木層；C下木層；D林冠層群落的垂直結構植物群落的分層現象陸地群落的分層與光的利用有關，群落層次主要是由植物的生長型和生活型所決定。動物群落的分層現象陸地動物群落的分層主要與食物有關，其次與不同層次的微氣候條件有關。水生群落的分層現象與陽光、溫度、食物和溶氧等因素有關。群落結構特徵

島嶼生態學研究證明，在生物移植早期，物種數少，而不擁擠，具有高增殖潛力的物種有較大生存的可能性。相反，在系統接近平衡的晚期，生態環境條件有利於低增殖潛力且具有較強競爭力的物種。因此，量的生產是幼年期生態系統特徵，而質的生產和回饋控制則是成熟期生態系統的標誌。

⑥穩態成熟期的生態系統的穩態，主要表現在系統內部的生物間相互聯繫或內部共生發達，保持營養物質的能力高，對外界干擾抵抗力較大。⑤選擇壓力（物種對適應環境變化的能力）（二）生態系統的回饋調節

系統論認為系統存在的空間是有限的，開放系統必然存在有外界環境，系統與環境的相互作用是經常發生的，環境對系統的干擾是隨機的，開放系統要保持其功能的穩定性，必須具備對環境的適應能力和自我調節能力。圖2－1（a）表示一個開放系統，虛線表示系統的邊界，周圍是系統的環境，系統具有一定的功能，有能量和物質的輸入和輸出。

圖2－1（b）表示最簡單的回饋系統，所謂回饋，指該系統的輸出變成了決定系統未來功能的輸入。開放系統具有某種回饋機制後，一定程度上能控制系統的功能，這種系統稱為控制系統。

要使回饋系統能起控制作用，系統必須是有某種理想的狀態或位置點，系統就圍繞著位置點進行調節（圖2－1（c））。

正回饋（positivefeedback）能使偏離加劇，系統不可能保持穩定，如生物生態過程中個體越來越大；種群在持續增長過程中，個體數量不斷上升等。

負回饋（negativefeedback）也叫反偏離回饋，要使系統維持穩態，只有通過負回饋控制。回饋可分佈正負回饋兩種：1、生態系統的穩定性和複雜性 生態系統是一個控制論系統，通過回饋調節，維持系統的穩定狀態，系統的穩定性與結構的複雜性密切相關，一般認為系統的複雜性導致系統的穩定性。（三）生態系統的穩定性熱帶雨林結構複雜，物種多樣性高，種間關係多而密切，進化歷史長，環境條件相對穩定，可預測性強；而極地苔原群落結構簡單，物種多樣性低，種間相互作用少，進化歷史短，環境多變，難以預測。一般認為，熱帶雨林抵抗干擾和保持系統穩定性的能力比極地苔原群落強。但是一旦熱帶雨林在經受一次性嚴重破壞（如人工砍伐）後，其恢復所需要的時間更長，而極地苔原群落雖然抗干擾能力差，但受到破壞以後，其恢復所需要的時間短。

越來越多的證據表明，穩定性所包含的兩種能力，即抵抗力和恢復力，二者並非正相關，而是相互排斥的。

Odum用圖2－2表示穩定性中兩種能力的相互關係，兩條虛線之間代表生態系統功能正常的範圍。

當一個擾動引起系統功能偏離正常範圍時，其偏離的大小可作為抵抗力的定量指標，而恢復所需要的時間可作為恢復力的定量指標。曲線與正常範圍之所夾的面積則可用作總穩定性定量指標（TS）。2、生態系統穩定性閾值任何一個系統對外界干擾的抵抗都有一定的限度——閾值，就是說，生態系統存在一個穩定性閾值。生態系統穩定性閾值，取決於生態系統的成熟程度，與抵抗力相一致，抵抗力越高，閾值也越高；反之，抵抗力越低，穩定閾值也就越低。自然生態系統各成分之間的關係是錯綜複雜的，其穩定性有自身的調節機制。當干擾超過生態系統穩定性閾值，將會造成生態系統的崩潰，表面上看，企圖幫助或寵愛某一些生物，其結果必然傷害到另一些生物，結果是適得其反。二、生態環境脆弱帶理論 生態環境脆弱帶（ecotone）：在生態系統中，凡處於兩種或兩種以上的物質體系、能量體系、結構體系、功能體系之間所形成的介面，以及圍繞該介面向外延伸的空間域。 生態環境脆弱帶的形狀、面積、結構等屬於空間範疇的內容；生態脆弱的變化速率及過程演替，屬於時間範疇的內容；生態環境脆弱帶的脆弱程度以及發生頻率，則屬於生態環境品質評價的範疇。生態環境均表現為廣義的非均衡性。其直接結果必然是梯度的產生。梯度導致了力和流，從而使得整個生態系統處於不停的動態變化之中。介面應視為相對均衡要素之間的“突發轉換”或“異常空間鄰接”。（一）介面的脆弱性介面脆弱的基本特徵，可以表達如下：①可被代替的概率大，競爭的程度高；②可以恢復原狀的機會小；③抗干擾能力弱，對於改變介面狀態的外力，具有相對低的阻抗；④介面變化速度快，空間移動能力強；⑤非線性的集中表達區，非連續性集中顯示區，突變的產生區，生物多樣性的出現區。（二）生態環境脆弱帶的空間歸納 從宏觀角度認識生態環境脆弱帶，可歸納為以下的空間表達。1、城鄉交接帶 從城市向農村的過度帶。由於人口數量和品質，經濟形態、供需關係、物質能量交換水準、生活水準、社會心理等因素，使得該交接帶的時空變化，表現出十分迅速和不穩定的特徵。2、幹濕交潛帶 從比較濕潤向比較乾燥變化的過渡帶。由於氣候條件的差異，熱量和水分平衡的狀況產生了不同程度的生態效果，與此相適應的植被類型、地表景觀、生產方式等，均有脆弱程度較高的特點。3、農牧交錯帶由於生產條件、生產方式以及生產目標的不同，在農業地區和牧業地區的銜接處，形成了一個過度的交界帶。在這個過度帶中，由於人類的生產活動，形成了生態環境脆弱的基本前提。4、水陸交界帶由於液相物質和固相物質的互相交接，出現了一個既不同於水體，也不同於土體特殊過渡帶，其受力方式及強度，以及頻繁的侵蝕與堆積等，使得這一交界帶出現不穩定的特徵。5、森林邊緣帶森林邊緣所承受的環境應力和社會經濟應力，不同於森林內部，亦不同於非林地的自然環境，因此，該邊緣帶的形態及演化，常常成為生態環境評定的指示者。6、沙漠邊緣帶由於物質組成、外營力以及地表景觀的顯著差異，沙漠內部與非沙漠的農牧區之間，同樣形成了明顯的生態環境脆弱帶，它的移動和變換，反映了各種綜合作用的共同結果。7、梯度聯結帶由於重力梯度（高度）、濃度梯度、硬度梯度（抗侵蝕能力）等的明顯存在，產生了侵蝕速度、污染程度、坡面變化等的過渡區，它們在生態環境的系統穩定性上，顯然是脆弱的。8、板塊接觸帶各大板塊相互聯結的空間域，形成了表現脆弱特徵十分明顯的各類地質地貌狀況。此外，只要具備上述特徵的空間域，均可劃歸為生態環境脆弱帶。喜馬拉雅山脈地區印度洋板塊與亞歐板塊碰撞的結果，生態環境脆弱。必須注意：生態環境脆弱帶本身，並不等同於生態環境品質最差的地區，也不等同於自然生產力最低的地區，只是在生態環境的改變速度上，在抵抗外部干擾的能力上，在生態系統的穩定性上，在對全球變化反應的敏感性上，包括在資源競爭、空間競爭的程度上，表現出可以明確表達的脆弱。（一）景觀生態學景觀生態學是由生態學和地理學相互滲透、交叉而形成的一個學科。景觀生態學是用生態學的概念理論和方法考研究景觀，景觀是一個相當大的區域內，由許多不同生態系統所組成的整體。景觀生態學是在此生態系統更高層次上的概括，包括景觀的空間結構、不同生態系統間的關係和作用、系統間功能的協調以及它們的動態變化。三、景觀生態學理論天臺山景觀九寨溝景觀景觀生態學是一門應用性強的學科。它不僅包括自然景觀、人文景觀、物種的保護與管理、環境資源的經營和管理、以及人類對景觀的影響、瀕及到城市景觀、農業景觀、森林景觀和草地景觀等。華山景觀張家界森林公園景觀1、景觀異質性（1）景觀異質的來源：除了本身基質的地球化學背景外，主要來自然干擾、人類活動、植被的內源演替以及不同特定景觀的發展歷史，也表現在時間上動態變化，也就是已經被廣泛研究的演替。（2）景觀異質性包括三個方面內容①空間組成：指某區域內生態系統的類型、種類、數量及其面積所占的比例。②空間構型：各生態系統的空間分佈、斑塊的形狀、大小以及景觀對比度和連接度。③空間相關：各生態系統的空間關聯程度、整體或參數的關聯程度、空間梯度和趨勢度以及空間尺度。（二）景觀生態的屬性2、景觀格局（1）景觀格局的含義：

景觀格局指大小和形狀不同的斑塊（patch）在空間上的排列。它是景觀異質性的表現，同時又是各種生態過程在不同程度上作用的結果。研究景觀格局的目的是在無序的景觀斑塊鑲鉗中，發現其潛在的規律性，確定產生和控制空間格局的因數和機制，比較不同的空間格局和效應。（2）景觀空間格局的分類①點格局：指研究對象相對它們之間距離要小的多，可把這些研究對象看成點。例如，交通圖中城市，相對於城市之間距離要小的多，這種分佈格局叫點格局。②線格局：指研究線路的變化和移動。例如河道的歷史變遷對景觀的影響。③網格局：即點格局和線格局的複合。研究點和線的連線，點和點之間的連線代表點與點之間的空間關聯程度。④平面格局：主要研究景觀斑塊大小、形狀、邊界以及分佈。⑤立體格局：研究生態系統在景觀三維空間的分佈。3、干擾：干擾在景觀生態學中有特殊的重要性，Turner將干擾定義為：破壞生態系統、群落或種群結構，並改變資源、基質的可利用性，或自然資源在時間上相對不連續的事件。（1）一般認為干擾是造成景觀異質性和改變景觀格局的重要原因。雖然景觀隨時間而改變，但並不整個過程都是同步的，由於景觀的各個生態系統在不同時間內遭受不同類型、不同強度的干擾，而且不同生態系統對相同干擾的反應也不相同。這些因素都是構成異質性的原因。（2）干擾在異質景觀如何擴散？許多學者認為，在較為同質的景觀上干擾容易擴散。但不少研究表明，異質性景觀能阻滯干擾的擴散程度和速率，也能加速擴散的速度或增加擴散的程度。（3）景觀同生態系統一樣對干擾有一定抗性。4、尺度：尺度包括空間和時間尺度，在景觀生態學研究中，必須充分考慮這兩種尺度的影響，景觀的結構、功能和變化都受尺度所制約，空間格局和異質性的測量是取決可測量尺度，一個景觀在某一尺度上可能是異質性的，但在另一尺度上又可能是同質性的。一個動態的景觀可能在一種空間尺度上顯示為穩定的鑲嵌，而在另一尺度上則為不穩定。因此，未經研究絕不可把在一種尺度上得到的結論推廣到另一種尺度上，離開尺度討論景觀的異質性、格局、干擾都是沒有意義的。1、景觀結構與功能原理在景觀尺度上，每一個獨立的生態系統（或景觀單元）可看作是一個斑塊、狹窄的廊道或本底（背景基質）。生態學對象如動物、植物、生物量、熱能、水和礦質營養等在景觀單元間是異質性分佈的，景觀單元在大小、形狀、數目、類型和結構方面又是反復變化的，決定這些空間分佈的景觀結構。在斑塊、廊道、和本底中物質、能量和物種的分佈方面，景觀是異質的，並具有不同的結構。生態對象在景觀單元間的連續運動或流動，即物種、能量和物質流動的不同表現為景觀功能的不同。（三）景觀生態學的一般原理2、生物多樣性原理景觀異質性程度高會引起大鑲嵌體減少，因而需要大鑲嵌體內部環境的物種相對減少，另一方面這樣的景觀帶有邊緣物種的邊緣生境數目大，有利於需要兩個或多個生態系統生境的物種的繁殖和生存。因此，景觀異質性減少了稀有內部種的豐度，增加了邊緣種及要求兩個以上景觀單元的物種的豐富度，同時提高了潛在的總物種的共存性。3、物種流原理不同生境之間的異質性，是引起物種的移動的基本原因，在景觀中物種的擴張和收縮，既對景觀異質性有重要影響，又受景觀異質性的控制。生物多樣性層次示意圖4、養分再分配原理礦質養分可以在一個景觀中流入和流出，或者被風、水及動物從景觀的一個生態系統到另一個生態系統重新分配。5、能量流動原理隨著空間異質性的增加，會有更多能量流過一個景觀中各單元的邊界。熱能和生物量越過景觀的鑲嵌體、廊道和本底邊界之間的流動速率是隨景觀異質性增加而增加。6、景觀變化原理景觀水準結構把物種、能量和物流同斑塊、廊道和基質的範圍、形狀、數量、類型和結構聯繫起來。干擾後，植物的移植、生長、土壤變化及動物遷移等均帶來了均質化的效應。但是由於新的干擾的介入及每一個景觀單元變化速率不同，一個同性質性景觀永遠也達不到。在景觀中適度干擾常常可建立更多的斑塊或廊道。7、景觀穩定性原理景觀的穩定性包括景觀對干擾的抗性和干擾後復原能力。每個景觀單元（生態系統）有自己的穩定度，因而景觀總的穩定性反映景觀單元中每一種類型的比例。由於人類活動範圍與能力的日趨擴大，使自然形成的物質迴圈和能量交換受到不同程度的干擾和破壞，這不僅影響到生物圈和生態系統的物質迴圈代謝，而且危害著生態系統的正常功能。這種影響涉及到大氣、水域、陸生態系統及至整個生物圈。日益受到國際社會及各國的關注。人與生物圈計畫徽標

聯合國教科文組織“人與生物圈計畫”（MAB）的中心議題，就是運用生態學方法，研究人與生態環境的相關關係，特別是研究人類活動對生態系統的影響，以及在人類影響下資源的管理、利用和恢復。四、生態系統的恢復與重建理論（一）干擾和受害生態系統

自然景觀是由共同的地貌起源和共同的干擾體系綜合作用的結果。1、干擾體系明顯的地貌自然景觀單元如沿海平原、平行山脊、山谷、沼澤、江河三角洲、熔岩臺地、森林、草原和湖泊，在缺乏人為活動的情況下，這些自然單元存在著各種各樣的自然干擾，如火災、洪水、鹽漬化，颶風和蟲災等。從這種意義講，不同的自然景觀不僅具有各自的自然地理特性，而且具有各自不同干擾體系。

干擾體系：指所有干擾類型、干擾頻率和干擾強度在某段時間過程中的總和。

干擾是生態系統變化的主要原因，它不僅在群落種類多樣性的發生和維持中起重要作用，而且在生物進化過程中也是重要的因素。干擾分為自然干擾和人為干擾。人為干擾包括有毒化學物質的施放、森林破壞、草原開墾、過渡放牧、露天採礦、築壩等。大部分人為干擾和自然干擾結果明顯不同，自然干擾對環境的影響是局部和偶然發生的，而人為干擾的影響涉及到從種群至整個生物圈，如全球CO2濃度的增加，N、P、S迴圈中的不平衡現象等，這些都構成了對人類生存的嚴重挑戰。人為干擾和自然干擾對自然景觀的影響不同，人為干擾體系是附加在自然干擾體系和地貌特徵之上的。2、受害生態系統

正常的生態系統是生物群落與自然環境取得平衡的自我維持系統，各種組分的發展變化是按照一定的規律並在某平衡位置作一定範圍的波動，從而達到一種動態平衡狀態。

受害生態系統：當生態系統的結構和功能在自然干擾和人為干擾的作用下發生位移，位移的結果打破了原有生態系統的平衡狀態，使系統結構和功能發生變化和障礙，形成了破壞性波動或惡性循環。這一定義僅適合於受害嚴重或比較嚴重的生態系統。（二）干擾作用和生態演替

1、自然干擾與生態演替對受害生態系統恢復過程的關鍵性理解之一，就是干擾後演替的最終結果和它們與正常演替的關係。

自然干擾作用總是使生態系統返回到生態演替的早期狀態。一些週期性的自然干擾使生態系統呈週期性演替，成為生態演替不可缺少的動因。生態演替過程中一系列變化所產生的正負回饋作用，使演替趨於一種穩定狀態。同時，生物種類總是不斷地使自然環境發生變化，從而使環境條件變得有利於其他種群，這樣就導致了物種的不斷取代，直到生物與非生物因素之間達到動態平衡為止。2、人為干擾與生態演替

在人為干預下，生態演替可能加速、延緩或改變方向，以至向相反方向進行。草原過渡放牧超出草場生態系統的調節能力，常常引起植被的“逆行演替”。(1)偏中生植物和不耐踐踏的叢生禾草在草群中消失，種類減少，而有些耐旱、耐踐踏的植物比例不斷增加;(2)高度、蓋度和產量有規律的減少，最後只能保持稀疏植被，形成低而脆弱的生態系統。在一些自然條件惡劣的地區，人為干擾將引起環境的不可逆變化，如嚴重的水土流失、土地沙漠化和鹽鹼化等。在乾旱半乾旱地區，情況更加嚴重，要恢復到原來的頂極狀態是不可能的。

人為干擾對生態系統的作用常常會產生生態衝擊或生態報復現象，即環境改變後產生預料的有害結果。這種環境變化抵消了原計畫想得到的效益，甚至造成更多需要解決的問題。水土流失鹽鹼化土地沙漠化3、干擾後環境異質性與生態演替的關係

受害生態系統的恢復和重建最重要的理論基礎是生態演替。過去大量的工作集中在生態演替過程中、種類替代順序、生物量的變化、多樣性和穩定性等方面，很少涉及生態在一個受干擾的地區，環境異質性取決於環境範圍的大小、干擾的類型和強度。強烈而嚴重的干擾比輕微而溫和的干擾產生更小的異質性。受干擾的異質性水準是動態變化的，入侵種受異質性影響，同時也改變著環境。在多樣性較低的落葉林中，物種常常交換地點，A種代替B種，或者B種代替A種。在多樣性高的森林中替代更是隨機的，再一次的干擾使異質性變化重新開始下個迴圈（圖2－3）。

在受干擾區內，異質性的水準和大小直接受植物生活史、生活型和種群特性的影響，各種草食者、捕食者、傳粉者、擴散者和病原物種都可吸引到不同的班塊中去，它們與植物相互作用，改變著干擾區的異質性水準，使生態系統得到不同程度的恢復。

由於生態演替的作用，生態系統也可以從自然干擾和人為干擾所產生的位移狀態得到恢復，生態系統的結構和功能得以逐步協調。在人類參與下，一些生態系統可以加速恢復，還可得以改建和重建。1、受害生態系統經過管理恢復結果（1）恢復到它原來的狀態（2）重新獲得一個既包括原有特性，又包括對人類有益的新特性狀態。（3）由於管理技術的使用，形成一種改進的和原來不同的狀態。（4）因適宜條件不斷受損的結果，保持受害狀態。（三）受害生態系統的恢復與重建初始狀態現狀態恢復改建重建進一步惡化自然生態系統管理中的幾種策略選擇（Magnuson等，1980）

美國在恢復和改建五大湖生態系統時，將管理後生態系統的變化結果歸為以下幾種：恢復—將受害生態系統從遠離初始狀態的方向返回到初始狀態；

惡化—使受害生態系統受到更大破壞。

重建—將受害生態系統的現有狀態進行改善，增加人類所期望的人造特點，減少不希望的自然特點，使生態系統進一步遠離它的初始狀態。

改建（修復）—將恢復和重建措施有機結合起來，將非惡化狀態得到改造。（1）一種是當生態系統受害沒有超過負荷且在可逆情況下，壓力和干擾被移去後，恢復可在自然過程中發生。如對退化草場進行圍欄保護，幾年後草場即可恢復。（2）另一種是生態系統的受害超過負荷，併發生不可逆變化，只依靠自然進程並不能使生態系統恢復到初始狀態，必須依靠人的幫助，必要時，還需用非常特別的方法，至少使受害狀態得到控制。

2、受害生態系統恢復的兩個途徑生態系統不超負荷受害（可逆的）消除壓力自然恢復過程恢復超負荷受害（不可逆的）消除壓力人的幫助和自然恢復過程恢復3、生態系統恢復的觀點（1）確認恢復到可用程度。（2）恢復到初始的結構和功能條件，儘管組成這個結構種類可能與初始狀態明顯不同。（3）恢復到具有初始種類存在的結構和功能的初始狀態。一個良好的生態系統恢復和重建計畫應該綜合這些觀點，根據受害程度、生態系統的類型、干擾種類不同而有所側重。4、生態系統恢復過程的研究工作（1）研究干擾對生態系統的作用及生態演替規律；（2）研究生態系統的受害機理和受害過程。這是受害生態系統恢復最核心的問題，如果不了解受害生態系統本身的一些規律，不了解生物對脅迫因素的適應機理，不了解演替、競爭以及生物與環境的相互作用的的基本生態過程，就不能制定有效的恢復措施。（3）對有代表性的生態系統進行綜合研究，並對其結構和功能進行評價。（4）研究恢復和重建生態系統的綜合措施。

在恢復和重建受害生態系統的過程中，必須重視各種干擾對生態系統的作用及生態演替規律的研究，在此基礎上，對研究結果、技術對策及社會經濟學等問題進行綜合評判，從而提出合乎自然規律並益於人類生活的治理措施，使受害生態系統在自然和人類的共同作用下真正得到恢復、改建和重建。

一、生態經濟學與生態經濟系統1、生態經濟學：是研究社會再生產過程中，經濟系統與生態系統之間物質迴圈、能量轉化和價值增殖規律及其應用的科學。2、生態經濟系統：是由生態系統和經濟系統通過技術仲介以及人類勞動過程所構成的物質迴圈、能量轉化、價值增殖和資訊傳遞的結構單元。生態系統與經濟系統不能自動耦合，必須在人的勞動過程中通過技術仲介才能相互耦合為整體。第二節生態經濟學理論返回導航（一）生態經濟系統的特性及其演替

1、生態經濟系統的特性（1）概念系統與實體系統的融合性二、生態經濟系統的基本理論1）概念系統指無形要素（軟要素）所構成的系統，如概念、原理、法則、方法、體系、程式等，經濟系統就屬於這一系統。2）實體系統（有形系統）是指由物質、能量等要素構成的系統，如礦物、能源、生物群落等，生態系統屬於這一類。3）概念—實體複合系統：生態系統的能流物流的轉化、迴圈、增殖和積累過程與經濟系統的價值、價格、利率、交換等軟要素融合在一起形成了概念—實體複合系統。生態經濟系統的實體特徵使經濟系統具有客觀實體特徵。這一客觀實體又是開放系統，它與周圍的自然與社會環境有著物質、能量、價值與資訊輸入輸出關係，這是控制其穩定、協調發展的依據。

（2）生態經濟系統的協調有序性

生態經濟系統的有序性，實質上生態系統有序性與經濟系統有序性的融合。首先，生態系統有序性是生態經濟系統有序性的基礎。經濟系統也遵循經濟有序運動規律性，不斷地同生態系統進行物質、能量、資訊等交換活動，以維持一定水準的社會經濟系統的有序穩定性。其次，這兩個基本層次有序性必須相互協調，並共同融合為統一生態經濟系統有序性。生態經濟系統協調有序性，還表現為生態系統的自然增長與經濟目標的人工導向協調。但人工導向的作用力一定要和生態系統相協調，而不能超越生態經濟圈的限度。否則，人工導向不僅不能引起生態經濟系統協調有序性的發展，而且很容易導致系統的逆向演替。（3）生態系統與經濟系統雙向耦合生態經濟系統中的生態迴圈與經濟迴圈，都離不開生產過程這個耦合環節，然而，一旦經濟產品產出，生態迴圈和經濟迴圈便分道楊鑣，直到下次生產中再次耦合。二者耦合過程即是相互作用、相互交換以改變自身原有的形態和結構共同耦合為一體的過程。經濟系統把物質、能量、資訊輸入生態系統後，改變了生態系統各要素的比例關係，使生態系統發生新的變化，同時，經濟系統利用生態系統的新變化從其中吸取對自己非平衡結構有用的東西，來維持系統正常的迴圈運動，一方面生態自然物質、能量、效益提高，另一方面經濟過熱的增長趨於穩定，從兩個方面使二者達到協調目標。

生態經濟系統演替是社會經濟系統演替與自然生態系統演替的統一，它表現為社會經濟主導下的急速多變的演替過程。生態經濟系統的演替不僅與一定的歷史發展階段相聯系，而且還與同一歷史階段經濟發展的不同時期以及同一時期的不同經濟活動相聯系。從生態經濟結構進展演替次序看，大致經歷了原始型的生態經濟結構、掠奪型的生態經濟結構和協調型的生態經濟結構3大階段。2、生態經濟系統的動態演替性（1）原始生態經濟系統演替原始型的生態經濟系統演替，是生產力發展水準極低條件下的產物。它主要存在於自然經濟和半自然經濟條件下的農業和以生物產品為原料的家庭手工業中。在這種社會經濟條件下，經濟系統和生態系統只能形成比較簡單的生態經濟結構。

主要表現在以化石能源利用為主的發展階段，它是指經濟系統通過技術手段，以掠奪的方式，同生態系統進行結合的一種演替方式，其特點為：

①具有經濟主導的特徵，生態基礎要素的定向演替要靠經濟、技術要素的變動來實現；

②使生態資源產生耗竭的趨勢；

③由於嚴重的環境污染，使環境品質惡化。掠奪型的生態經濟系統演替，具有脫離生態環境約束傾向的經濟增長性的演替。這種演替雖然在一定時期內能使經濟迅速增長，但由於這種增長是以破壞資源和環境為代價的，所以當環境和資源損傷到一定程度出現嚴重衰退時，便會成為制約經濟增長的嚴重障礙。（2）掠奪型的生態系統演替

主要發生在生態文化反思的發展階段，它是指經濟系統通過科技手段與生態系統結合成物能高效、高產、低耗、優質、多品種輸出，多層次互相協調進化發展的生態經濟系統的演替方式，也就是經濟社會持續發展階段的生態經濟特徵。

①互補互促的要素協調關係：協調型的生態經濟系統演替特點，表現為經濟系統與生態系統各要素是互補互促的協調關係，單一生態系統因其營養再迴圈的複合效率、生產率和生物產量都較低，人們為了滿足需要，運用經濟力量來干預生態系統中營養迴圈和維持平衡的機制，以獲得高的轉化率和產量。這種干預引起生態系統向更加有序的結構變化，從而生產出比自然狀態迴圈多的物質產品。較多的物質產品輸入社會經濟系統後，又會引起經濟有序關係的一系列變化。（3）協調型的生態經濟演替②高輸入高輸出的投入產出關係：演替必然包含一部分對維持現狀多餘的物質和能量，這部分物質和能量一是系統的自身產物，二是自然經濟和社會環境的投入。協調型演替正是利用這些多餘的物質和能量，在技術手段上作用下，使原來有序的生態經濟結構關係發生新的變化，從而產生更加有序結構的演替變化。三是協調型生態經濟演替具有不危及生態環境的特徵；經濟系統和生態系統的關係不總是協調的，特別是經濟迅速發展時期，常常出現經濟系統與生態系統相矛盾的現象，協調型的演替正是在於能夠找出恰當的方法解決二者之間的矛盾。地球上最大的生態經濟系統是生態經濟圈,依據不同的經濟特徵，可分為農村生態經濟系統、城市生態經濟系統、城郊生態經濟系統和流域生態經濟系統四大類。（1）農村生態經濟系統我國農村人口占全國總人口的80％以上，耕地1－1.4億hm2，農業在整個國民經濟中是有十分重要的基礎地位和作用。隨著農村經濟的發展，農村生態經濟也在日益向多樣化方向發展，農村生態經濟系統大致分為以下幾種類型。3、生態經濟系統的分類①農業（種植業）生態經濟系統：這是屬於第一性生產系統，其主要特點是利用作物的光合作用，將太陽能轉化為化學潛能和將無機物質轉化為有機物質，農業（種植業）生態經濟系統是農村生態經濟系統的基礎。②林業生態經濟系統：指以經營木本植物為主的林業生產系統。可分為自然森林生態經濟系統和人工營林生態經濟系統兩大類。林業生態經濟系統在農村生態經濟系統中地位十分重要，對於保障農業和畜牧業生產，對於水土保持、涵養水源、調節氣候、淨化大氣和生產林產品等方面，都具有不可代替的作用，是衡量生態系統的主要標準之一。③牧業生態經濟系統：以牧草和農、林等植物產品為基礎，再轉化二級生產系統。④漁業生態經濟系統：是指以水生生物生產為主的生態經濟系統，它包括海洋漁業和內陸水域生態經濟系統兩大類。⑤農村工業生態系統：隨著農村經濟的發展，農村工業生產已逐步成為農村生態經濟的一個重要組成部分，可單獨劃為一個系統。⑥農村庭院生態經濟系統：隨著農村經濟發展，農村庭院也由自給型的自留經濟向商品經濟、集約經營和多樣化經營發展，有的庭院成為家庭收入來源的支柱，如院內工廠，旅館和商店，向第二、第三產業發展。（2）城市生態經濟系統城市是一個典型的經濟――生態有機系統，可細分為三個級別的亞系統，即工業經濟生產系統、高密度的人工消費系統和維護城市生態平衡的分解還原系統。這三個系統有著內在的特殊有機聯繫，經濟生產系統是城市存在的經濟基礎，也是城市人口生存的物質條件，經濟生產系統與人口生存不可避免地排泄廢棄物，這又是還原系統存在的前提；即要有生態分解還原系統來處理這次廢棄物。（3）城郊生態經濟系統；它是不同於城市和農村的一種特殊生態經濟類型，其最大特徵就是以城市為主要服務對象，建立起來的農村生態經濟系統。為城市服務，不僅包括通過商品交換為城市提供蔬菜、食品等生活消費品，更重要的是包括非商品交換所接納和處理城市排放的廢棄物。流域生態經濟系統視研究的範圍而定，小的系統可指小流域，流域內既可是單一的某種生態經濟系統，或農、林、牧、漁等經濟生產內容的農林生態經濟系統。大系統存在很大範圍既包括農村經濟生產，又包括城市和城郊經濟生產的綜合性生態經濟系統。如長江流域和黃河流域等。研究流域生態經濟系統，可為國土整治和制定經濟總體發展規劃提供理論依據。（4）流域生態經濟系統1、生態經濟亞系統的地位（1）生態系統是生態經濟系統的基礎生態經濟系統進行生產和再生產所需要的物質和能量，直接或間接來源於生態系統。農業生態經濟系統的生產離不開空氣、土壤、水和肥料，這些都直接取之於生態系統，而其他原料、能源、設備等，也都是由生態系統中的物質轉化而來。作為生態經濟系統主體的人，其生產和再生產也同樣離不開生態系統。因此，生態系統是生態經濟系統賴以存在和發展的基礎。（二）生態經濟亞系統地位及其耦合經濟系統在生態經濟系統中具有主體結構的地位，這主要表現在經濟系統的主導作用。人作為經濟活動的主體，通過各種形式的調節控制，使得經濟系統的再生產過程成為一種具有一定目的的社會活動。並通過技術系統的仲介影響和改造生態系統，強化或改變生態系統結構和功能，使之為自己的目的服務，當然經濟系統這種主體結構是有條件的，相對的，作為基礎結構的生態系統並非完全被動地接受經濟系統所施加影響的程度和方式，否則就有可能破壞生態系統基礎結構。生態系統這個基礎一旦遭到破壞，經濟系統的主導作用也就隨之喪失。（2）經濟系統是生態經濟系統的主體

技術是人類利用、開發和改造自然界的物質手段、精神手段和資訊手段的總和。在生態經濟系統中，技術是聯繫經濟系統和生態系統並使二者融為一體的媒介。在一定程度上說，沒有技術這個仲介環節，也就沒有生態經濟系統。（3）技術系統是生態經濟系統的仲介（1）人類經濟活動與自然生態系統的關係人類經濟活動同自然生態系統的關係是生態經濟系統結構的最基本關係。人類為了滿足自己的需要，就要不斷地同自然進行物質交換。在同自然界進行物質交換時，又把人類社會一些有用經濟物質或一些廢棄物給予自然界，人類活動對自然的影響正是通過這種基本作用，在自然生態系統中深深打上自己活動干預的印記，並徹底改變生態系統的純自然性質。

2、生態經濟系統的內在聯繫從人類活動對自然的影響結果看，分為兩種基本類型：一是適度利用改造型，就是說人類對自然的影響，一直保持在維持生態平衡的限度內，無論是人類生存利用，享受需求，還是創新發展，都不損害生態平衡這個根本。二是破壞性改造型，這主要是人類對自然界的作用超出了生態系統的耐受度或生態閾值而發生系統失衡或瓦解的情況，如森林過度採伐或亂墾山林，可引起整個生態系統失調；不合理的採礦，可引起資源枯褐。人類活動主體與所採用的技術手段的關係是生態經濟系統總體結構關係中最重要的組成部分，沒有人與技術手段的關係也就不可能產生人工生態系統和生態經濟系統。技術手段是人的創造物，是人類勞動的結晶。技術手段對人類活動的限制，推動了人類對工具的一次次改進，然而工具改進程度又受到人的能力的限制。人類活動與技術手段的辯證統一關係，正是上述矛盾不斷解決過程中形成的。（2）人類經濟活動與技術手段的關係一切技術要素（物質技術、非物質技術）要附著在人的勞動過程中，要麼就存儲在人的大腦（智力）和體力中，要麼作為傳導手段，被人掌握。技術手段就其本質而言，是人類勞動的產物，它體現了人們的社會勞動；技術手段就其物質內容而言，還具有自然屬性。如鐵制工具，既體現社會勞動，又含著鐵的自然性質。因此，從某種程度上講，任何一種技術手段本身又體現著一定的主體與客體的具體化關係。（3）人類經濟活動中技術與生態關係技術手段在與自然生態系統客體的作用過程中，其自然性方面和生態系統生產力相互結合，從質和量兩方面都大大加強了原來系統的自然力；技術手段的勞動社會性方面，則在作用過程中力圖地把自然力強化趨勢引向人類採用技術手段達到一定的目的。生態系統對技術手段也有很強的限制作用。一是生態系統的規模和特殊自然規律性，必然要求與之相適應的技術手段；同一水準不同的發展時期，都要求不同性質的技術手段與之相適應；同一個生態系統在特定的時間內，由於系統內在的變化，同樣地要求一定的技術手段與之相適應。生態系統對技術手段的限制作用，主要表現其對技術手段的選擇性。如應用森林生態系統手段不適用於農田生態系統，農田生態系統技術手段也不適用於水域生態系統等。一個良性迴圈的生態經濟系統，其生態系統和經濟系統必須互為因果關係，也就是實現生態、經濟、技術耦合。如果單純追求暫時的經濟利益，而選擇一種掠奪式的技術和經濟手段，這樣的耦合雖符合經濟機制，但卻不符合生態機制，不利於生態生產力持續穩定增長，不利於生態資源的更新，必然出現環境污染、資源枯竭等生態危機。這樣的耦合是暫時的，不穩定的。3、生態系統與經濟系統的耦合經濟系統對生態系統作用的直接手段是技術系統。在此過程中，往往要動員整個技術系統，但在不同的階段要有先有後，有主有次地分別施用不同的技術手段。但無論使用何種技術，都必須符合生態系統回饋機制的客觀要求。經濟系統對生態系統的間接手段是各種生態經濟措施及政策、方針、計畫、法令等，它們構成一個相互耦合的體系，如價格與生態經濟有間接的關係，提高價格可以刺激生產，不斷改進技術，擴大從生態系統獲取某種資源的生產規模，如果這種規模是在生態回饋限度以內，生產可持續得到某種資源的最大持續生產量；如果超過生態系統回饋機制的限度，就要調整價格，減少生產量。實際上，提高價格是某種資源生產量的正回饋，但對於生態系統來說卻是負回饋（某種資源減少），然而降低價格對於經濟系統是負回饋，對生態系統是正回饋（給某種資源的再生更新的機會）。第三節系統科學與系統工程學理論一、系統與系統論（一）系統：是由兩個或兩個以上的相互聯繫、相互依賴、相互制約、相互作用的元素（事物或過程）組成的，具有某種特定功能朝著某個特定目標運動發展的有機整體（集合）。（二）系統論的基本原則1、系統的整體性原則系統論的一個基本原則是整體大於部分之和。各要素一旦被有機地組織起來，就不再作為單個要素而存在，要素變成系統，系統就有了新的功能。

返回導航

研究任何系統都要研究其要素與要素、要素與系統、系統與環境之間的相互關係。相關性原則首先體現在系統要素之間有不可分割的聯繫。在系統整體中，各要素也不是獨立存在的。它們由系統的結構聯結在一起，互相影響、互相依存。像一棵樹一樣，各部分器官是相互聯繫的，葉片發育不好，影響枝條、樹幹和根系的生長和發育。

2、系統的相關性原則相關性還體現在系統整體發生改變，系統要素也必然發生變化。相關性也在系統與環境的關係方面體現出來。破壞森林，影響環境；環境惡化，也影響森林的恢復與重建。這就是系統創造自己的環境，環境又規定著自己的系統。（1）自組織性原則系統具有能夠自動調節自身組織、活動的特性，就構成了系統論的自組織原則。所謂組織是指系統不是根據外部的指令，而是根據系統內部各要素之間的相互作用而自發地形成有序結構的現象。但自組織現象只存在開放系統，即在系統與環境不斷進行資訊、能量和物質的交換中才能發生。所以自組織實際上是系統與環境發生相互作用的結果。

3、系統的自組織性原則與動態性原則系統的自組織性原則來源於兩個方面：一是有機性（各元素之間相互協調），生物體最明顯。二是生物體內部保持的恒定狀態又是一種能量和物質的動態平衡狀態，它通過回饋功能，即通過系統對環境發生作用，並回饋到生物體本身，調節自身的結構和功能，以保持和環境的一致和系統的穩定。（2）動態性原則由於具有自組織性，系統通過內部活動來不斷調整內部組織，以協調與環境的關係。因此，系統不可能保持靜態，系統是處於動態之中，這就形成系統的動態性原則。系統與環境，或者要素與系統之間動態關係有一定規律，這就是系統參量，它給系統（或要素）一定的作用，如果使系統參量發生變化，就會導致一定的結果。所以，要掌握系統參量及其變化規律。

系統的目的性是指系統活動最終趨向於有序性和穩態，即達到的結果或意願。系統活動的方向性、目的性是系統自組織性的結果。系統具有自組織調節能力，通過回饋，適應環境，保持穩態，表現某種目的性。4、系統的目的性原則人類活動的目的性可以根據現實環境，創造性設計未來，帶有明確的自覺性、超前性。因此社會系統帶有最高水準的目的性。掌握這個原則可以通過系統的組織等級，使自組織能力加強來實現系統的目的。優化原則指系統通過自組織、自調節活動，在一定環境下達到最佳的結構，發揮最好的功能。優化原則又是和目的性原則聯繫在一起的，人類能夠自覺地進行系統優化，而自然系統的優化就是不自覺的，是通過自然選擇。優化技術也是系統工程十分重要的內容，它是根據需要和可能，給系統定量地確定出最優目標，利用電子電腦等手段進行運算，確定系統內不同層次等級的要求和設計目標，使部分功能和目標服從總體的目標，達到總體功能最佳之目的。5、系統的優化原則此外，還有系統轉化原則，系統綜合性原則，層次性原則，分別從不同角度進一步闡述系統思想與系統方法。總之，系統論按照事物本身的系統性，把對象放在系統中加以考察。它以全局出發，著重整體與部分，在整體與外部環境的相互聯繫、相互制約作用中，綜合精確地考察對象，在定性指導下，用定量來處理它們之間的關係，以達到優化處理的目的。系統論最顯著的特點是整體性、綜合性、最優化。

系統工程是在系統思想指導下，用近代數學方法和工具來研究一般系統的分析、規劃、開發、設計、組織、管理、調整、控制、評價等問題，使系統整體最佳地實現預期目標的一門管理工程技術。二、系統工程的方法（一）系統工程系統工程反映了7個方面的內容：①系統工程的研究對象是系統；②以系統思想為指導；③解決一般系統從規劃、研究、設計、建造和運行的整個過程中的管理工程技術問題，具體說來，包括對系統的分析，規劃、開發、設計、組織、管理、調整、控制、評價等。④系統工程是一門管理工程技術；⑤用近代數學方法來研究，如運籌學、控制論、資訊理論、演變論、耗散結構論、協同論、模糊數學、灰色系統理論、概率論與數理統計等；⑥運用近代計算工具――電子電腦來進行計算和資訊處理；⑦使系統整體最佳地實現預期目標。系統工程工作程式又稱為系統工程方法論。通過這種程式把解決問題的觀念（指導思想）和手段（理論、方法、工具）聯繫起來，以指導問題的解決。（二）系統工程的基本程式系統工程的三維結構：（1）時間維：表明了系統工程的全過程，可分為規劃、擬訂方案、系統研製、生產階段、安裝、運行和更新7個階段。（2）邏輯維：指明了完成每個階段工作的步驟，包括擺明問題、目標設計、系統綜合、系統分析、系統優化、系統決策和實施。

（3）知識維：指完成上述整個階段和步驟所必須的各種專業知識，如運籌學、控制論工程技術、電腦科學以及有關的專業知識。1．時間維：（1）規劃階段：明確系統的目標，提出系統的環境條件、約束條件，規定系統期限和投資標準，制定系統開發的計畫，提出總體的設想和構思。（2）擬定方案：提出系統概略設計和各種可能的備選方案，然後進行系統分析，確定系統設計方案，並進行詳細設計。（3）系統研究：對系統中關鍵專案進行試驗和試製，擬定生產計畫。（4）生產階段：制定各項技術操作規程，提出實施方案。（5）安裝階段：將系統進行安裝、調試和運行。如森林資源清查後建立森林資訊管理系統，進行調試和運行。（6）運行階段：使系統正常運轉，產生效益。如一個良好的森林資源管理系統應當使森林資源連續清查――連續經營――連續管理結合起來，發揮森林資源的各種效益和作用。（7）更新階段：進行改進和更新系統，使其更可行。（1）擺明問題：通過全面系統的調查和收集資料，掌握所要解決問題的歷史、現狀和發展趨勢。以問題為導向，弄清問題的範圍和來龍去脈，明確面臨的問題是什麼？解決問題的目的是什麼？任務是什麼？過去林業調查只注重森林資源本身的調查，對社會、經濟、生態相聯系的調查不夠。2．邏輯步驟（2）指標設計：調查後，針對問題對已有的系統進行評價，確定評價指標體系。精心選擇和確定評價系統功能的具體指標，然後提出各項目標，並對其必要性、可行性進行論證。（3）系統綜合：根據已確定的目標，通過綜合運用各方面的知識、經驗和技術，提出實現系統目標的幾種備選方案，並對各方案進行比較分析，做到壞中求好，好中求優。（4）系統分析：對各個方案通過構建子系統模型模擬，從定性到定量，甚至到定位，進行分析比較，最後通過綜合――分析――綜合，對方案進行精選。通過運籌學和各種系統方法，利用電子電腦對各方案進行模擬和分析，從而對方案進行科學的抉擇。（5）系統優化：通過綜合分析、評價和比較，精心選擇參數和係數，使之達到或接近系統目標，並對不同參數下出現的各種方案，按照環境條件和實施目標進行優劣排序，以確定實施方案的可能性和所能達到最佳的程度。（6）系統決策：系統工程設計人員向主管領導提供多種可供選擇的優化方案，最後由領導吸收專家、群眾的意見，從更全面的角度決定某一方案。在設計和決策過程中，領導者和設計人員要經常溝通思想，進行討論，保證決策具有科學性。（7）實施：決策一旦確定就要付之實施，根據選定的方向提出實施方案。如果在實施過程中發現問題，可根據情況，返回其中的某一步，重新進行分析。解題過程包括系統設計和系統管理兩大部分。1、系統設計是狹義的解決問題的過程，是設計的解決問題方案的工作本身，按照辯證邏輯的工作過程，採用若干具體方法技術，如運籌學和電子電腦技術，資訊獲取與預測技術、制定目標和評價決策技術、系統分析方法等。（三）系統工程解題過程（2）系統管理：工程的系統管理指在解決問題過程中，還需要對工程專案採取計畫、監督、協調等管理措施。它的內容是給參加工程專案的人員或小組分配任務、職權和責任，組織決策過程，執行已採納的決定。主要工作有：①工程專案管理的部署，包括制定工程專案規劃，組織工程專案的實施和進行工程專案的調度；②建立工程專案的組織機構；③建立工程專案的資訊系統。實際上系統設計和系統管理是系統方式解決問題的具體化，二者密切相關。一、可持續發展

可持續發展的定義：滿足當代發展需求，應以不損害和掠奪後代的發展需求作為前提。它意味著在空間上應遵守互利互補的原則，不能以鄰為壑；在時間上應遵守理性分配的原則，不能在“赤字”狀況下進行發展運行；在倫理上應遵守“只有一個地球”、“人與自然平衡和諧”、“平等發展”、“互惠互濟”、“共建共用”等原則，承認世界各地“發展多樣化”，以體現高效和諧、迴圈再生、協調有序、運行平穩的良性狀態，並且可望在不同的空間尺度和不同的時間尺度，作為一種標準去診斷、檢查、監測、仲裁“自然－社會－經濟”複合系統的健康程度。第四節可持續發展理論返回導航1、資源的承載能力 又稱為“基礎支持系統”。這是一個國家或地區按人平均資源數量和品質，以及它對於該空間內人口的基本生存和發展的支撐能力，如果可以滿足當代與後代，則具備了持續發展條件；如不能滿足，應依靠科技進步挖掘替代資源，使“基礎支持系統”保持在區域人口需求的範圍之中。2、區域的生產能力通常也稱之為“動力支持系統”或“福利支持系統”。這是一個國家或地區在資源、人力、技術和資本的總體水準上，可以轉化為產品和服務的能力。可持續發展要求此種生產能力在不危及其他子系統的前提下，應當與人的需求同步增長。（二）衡量可持續發展的五個基本要素3、環境的緩衝能力通常也被稱為“容量支持系統”。人對區域的開發、資源的利用、生產的發展和廢物的處理等，均應維持在環境的允許容量之內，否則，可持續發展將不可能繼續。4、進程的穩定能力通常也被稱為“過程支持系統”。在整個發展過程中，不希望出現由於自然波動（特大自然災害）和經濟、社會波動（戰爭干擾或重大決策失誤所引起的不可挽回的損失等）所帶來的災難性後果。有兩條途徑可以選擇：其一，培植系統的抗干擾能力；其二，增加系統的彈性，一旦受到干擾後，恢復能力應當是強的，即有迅速的系統重建能力。5、管理調節能力通常也被稱之為“智力支持系統”。它要求人的認識能力、行動能力、決策能力和調整能力，應適應總體發展水準。即人的智力開發和對於“自然－社會－經濟”複合系統的駕馭能力，要適應可持續發展水準的需求。“自然-社會-經濟”負荷系統的基本框架1、評價內容（1）區域空間的準確劃分：指在研究的範圍內，結合自然區劃、經濟區劃與管理區劃，準確地劃分區域空間。與此同時，該區劃所涉及的各種要素的類型圖和統計圖，也要比較完整予以標識。通過正確的取捨、篩選、歸納，去最終擬定區域的持續發展劃分。與這些圖件相配套的，要建立起自然系列、人文系列、生態環境系列、經濟社會系列、歷史過程資訊系列、系統輸入、輸出資訊系列和內部關係緊密程度系列等。二、可持續發展評價的內容與原則（2）區域可持續發展的戰略目標：

在區域空間正確劃分的基礎上，根據區域內（包括各亞區）的資源、人口、生態環境、社會經濟等存在數、消耗數、滿足度、可代替性、科技轉化率等基本制約條件，再根據本區內的供需狀況，人口素質、社會結構、開放程度等的動態演變，確立該區（或各亞區）的持續發展戰略目標。並在這個戰略目標的實施方面，提出較詳細的、較精確的行動步驟。特別要考慮在資源短缺、人口增加、生態環境脅迫以及諸多社會經濟矛盾情況下，如何協調區域內或區域間的功能，求取區域的整體效益最優，達到和諧、互補與流暢之目的。（3）制定區域可持續發展的評價指標體系在區域可持續發展的評價中，一般需要3套指標體系，即規劃指標體系、執行指標體系和預警指標體系。

①執行指標體系：是對於規劃指標體系的調節和修正。

②規劃指標體系：主要根據資源承載力、人口淨增率、生態環境緩衝力及區域的生產力等，去尋求一個最適或最優的整體發展水準，為達到這一最優的發展水準，擬定出一整套臨界閾值和相互的評判標準，即為規劃指標體系。在實施過程中順應各類隨機因數的干擾進行調整。③預警指標體系：是在區域的發展即將越出警戒狀態，能超前地提供預先警告，以便有較多的時間去控制區域系統保持在正常的狀態之下。（4）進行區域可持續發展潛力的評估首先在區域原始的各類本底值的基礎上，依據發展目標和實施步驟，權衡區域內與區域間的多重協調，加上科技進步後提供的生產能力，去全面地評估區域的可持續發展潛力。要評定其中的利弊和優劣，總結出一個能夠接受的方案。（5）對各類利益集團之間的協調與互補在區域可持續發展評價中，經常遭到各個不同利益集團之間的相對要求。這種非一致的、有時互為對立的利益要求，時常把區域可持續發展的規劃者與管理者，陷於十分矛盾的兩難境地。在實際工作中，既不能憑行政命令硬性地加以解決，也不能無節制地聽之任之，最終損失區域的整體效益。這樣，在區域持續發展的評價中，在不損害區域整體效益的前提下，以共用互補、損益有序及合理調控的原則去處理各類對立的利益要求。（6）區域內外重大自然改造工程專門評估

其目的是對一些具有長期生態環境影響的巨大工程要有清醒的認識。這些巨大的自然改造工程，一方面影響當代，一方面又是區域長期變化的發源地。尤其對區域的生態平衡和自然資源的重新分配，有著不可忽視的作用，這些巨大的改造工程可能對於現期、近期、中期、長期、超長期各個時段的發展，施加重要影響，對此必須進行專門評估。退耕還林（7）估計區域可持續發展的綜合效益在區域可持續發展的評價中，整體效益和綜合效益確切的估計是衡量持續發展戰略是否成功的基本評判。在一般評價中，效益估算在3個層次上作同步比較，即對於區域“實施戰略前、中、後的經濟、社會、生態效益和綜合效益進行比較和評價，以便認真考慮實施戰略目標的有效程度。（8）進行區域內部結構設計

所謂結構設計，就是對區域本身實施某種框架式和骨骼式的格局規劃。它將對於土地利用、資源配置、能流物流的流向與流速、骨幹企業的空間排布，生態環境工程的配套設施、社會福利的同步演進、城市鄉村和工礦道路的最佳區位等，在統一基礎上和持續發展指導下進行全局考慮。（9）建立區域可持續發展管理的監控系統在上述各項得到滿足的前提下，區域持續發展評價最終要求建立一個高度智能的、有模擬預測能力的，能進行有效比較的監控系統。該系統的運行將能執行區域持續發展的實況跟蹤、仿真模擬和方案的比較，同時可以對已實施的規劃進行鑒別、測試、評分，並引入風險評價，以便決定規劃的繼續進行，適時中止，重新擬定等命令。從而為區域的管理者提供決策支持和諮詢。（1）區域系統的整體性原則 在區域系統的結構與功能的調整上，必須很好地體現“整體大於部分之和”的基本要求；使區域的持續發展發揮出較好的整體效益，與此同時，還應當很好地表現出“等級有序”和“自組織能力”的水準。（2）要素貢獻的最小限制原則 就是將組成區域的各要素對系統整體效益的貢獻率排序，根據這個排序去確定區域生產力與區域生產潛力的臨界條件和閾值，進而去確定區域載荷能力與可持續發展能力。2、評價原則（3）系統在空間分佈上的連續過渡原則

這常常被視為空間的“背景原則”，有助於認識地理空間的分界和分佈格局及其網路。（4）區域相似性與差異性互補原則

兩個事件相似性越高，差異性就越小。該原則構成了一切區域比較，類型比較的分析基礎。（5）區域系統演進趨勢的趨穩性原則化

它特指區域系統的動態演化過程中，是有某種自發趨穩的特性，只要外部輸入的“擾動”不超出允許的閾值範圍，該穩定態在系統自我調節下能得以保持。因此，系統的不穩定性只是一種過渡的形式，它總是追尋自己的穩定態。（6）區域過程的振盪節律原則

區域過程隨時間變化是一種動態的隨機行為，但隨機行為的進一步分解，常常是某種節律、某種週期的疊加體。保證了進行區域預測與模擬的現實性與可能性。（7）要素功能的雙向遞減原則

任何一個作用於區域系統整體的要素，在某一點存在著某種最優值或最大（最小）值。離開這一點向上或向下、向左或向右，向前或向後方向上，均表現出功能遞減的特性。此原則的存在和應用，為力求系統整體優化提供了可行性。一、環境及其特徵（一）環境的概念

環境指影響人類生存和發展的各種因素的總和，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、微生物、自然保護區、風景名勝區、城市和鄉村等。第五節環境科學理論返回導航1、整體性和區域性環境的整體性指環境的各個組成部分和要素之間構成了一個完整的系統，故又稱系統性。整體性雖然是由部分組成的，但整體的功能都不是各組成部分的功能之和，而是由組成整體的各部分之間通過一定的聯繫方式所形成的結構以及所呈現出的狀態決定的。一般來說，氣、水、土、生物和陽光是構成環境的5個主要成分，這5部分所構成的某個具體環境，則會由這5部分之間的結構方式、組織程度、物質能量流的規模等不同而有不同的具體特性。比如，城市環境和農村環境，水網地區環境與乾旱地區的環境，海濱地區環境與內陸地區環境等，分別有不同的整體特性和功能。（二）環境的基本特性濕潤與乾旱海濱與內陸

環境的區域性指的是環境（整體）特性的區域差異，具體來講，不同（面積大小或地理位置不同）區域的環境有不同的整體特性。因此，環境區域性和環境整體性是同一環境特性在兩個不同側面上的表現。 環境的整體性與區域性使人類在不同的環境中利用了不同生存方式和發展模式，並進而形成了不同的文化。2、變動性和穩定性①環境的變動性是指在自然和人類行為共同作用下，環境的內部結構和外在狀態始終處於不斷的變化之中。實際上人類社會的發展史就是人類與自然界不斷相互作用的歷史，也就是環境的結構與狀態不斷變化的歷史。②穩定性是指環境系統是有一定的自我調節能力的特性，也就是說，在人類社會行為的作用下，環境結構與狀態所發生的變化不超過一定的限度時，環境自身的調節功能使結構和狀態得以恢復。③二者的關係變動性與穩定性是共生的，是相輔相成的。變動是絕對的，穩定是相對的，前述的限度是決定能否穩定的條件。環境這一特性表明：人類社會的行為會影響環境的變化，因此，人類社會必須自覺地調控自己的行為，使之與環境自身的變化規律相適應、相協調，以求得環境向著更加有利於人類社會生存發展的方向變化。3資源性和價值性人類的生存和繁衍、社會的發展都是環境對它不斷提供物質和能量的結果。環境是人類社會生存發展的必不可少的物質基礎，因此說環境就是資源。沒有環境就沒有人類的生存，更談不上人類社會的發展，可見環境具有不可估量的價值。

近幾十年來，通過對環境科學的深入研究，資源的概念除物質性部分以外，還應包括非物質性部分。具體到環境而言，狀態也是一種資源，不同的環境狀態，對人類社會生存發展將會提供不同的條件。所謂狀態既有所處方位上的不同，也有範圍大小的不同。比如說，同樣是海濱地區，有的環境狀態有利於發展港口碼頭，有的則有利於發展灘地養殖；同樣是內陸地區有的環境狀態有利於發展旅遊業，有的則有利於發展工業；有的環境狀態有利於發展城市，有的有利於發展療養地等等。因此說環境是一種資源，這就是環境的資源性。港口度假休閒海水養殖海濱地區的不同的發展狀況（一）環境系統環境是一個系統，而且是開放式系統。環境系統可分成不同層次。如環境系統可以有子系統（環境要素）：包括大氣環境、土壤環境、生物環境、水環境等等。而這些子系統還可以再往下一個層次上分成若干二級子系統。如水環境系統可再分為流域環境系統，海洋環境系統和湖泊環境系統等。 環境要素是環境系統的獨立基本單元，一般主要指大氣、水、土壤、生物等。

二、環境系統河流湖泊海洋環境系統和環境要素是不可分割地聯繫在一起。一方面當環境系統處於穩定狀態時，它的整體性作用就決定並制約著各環境要素在環境系統中地位、作用、以及各要素之間的數量比例關係；另一方面，各環境要素間聯繫方式和相互作用關係又決定了環境系統的總體性質和功能。比如，各環境要素之間處於一種協調、和諧和適配關係時，環境系統就處於穩定狀態。反之，環境系統就處於不穩定狀態。（二）環境系統的結構與狀態環境結構與環境狀態分別是環境系統特徵的內在和外在表現。

1、環境結構：指環境整體（系統）中各獨立組成部分（要素）間的數量比例關係、空間位置的配置關係以及聯繫的內容與形式。環境結構表示的是環境要素是怎樣結合成一個整體的，比如，海濱地區與內陸地區的環境結構是不同的，因為後者至少比前者缺少海洋以及棲息於海洋的動植物等環境要素；即使同為內陸地區，林草茂密的林區和乾旱的沙漠地區環境結構也是不同的，因為後者至少缺少了森林以及棲息在森林中野生動物這些環境要素，這說明，所謂不同的環境，實際上指的是它們具有不同的結構。海洋與內陸森林與草原2、環境狀態環境狀態是環境結構的運動和變化的外在表現形態。不同的環境結構是具有不同的環境狀態，同樣結構的環境，在其運動和變化的不同階段也可能表現出不同的環境狀態。如一個環境系統，若其任一環境要素中的污染物含量發生了大的變化，該環境系統的狀態就發生了改變。但這時，此環境系統的結構並沒有因此而變化。大氣污染固體廢物污染水污染環境汙染（三）環境的組成和結構自然環境工程環境（農業、工業、能源、交通、通訊、資訊）社會環境（政治、經濟和文化）（四）環境系統的功能特性環境在不受或未受污染影響的情況下，各要素的化學元素的正常含量和環境中能量分佈的正常值，稱為環境背景值。在人類生存和自然環境不致受害的前提下，環境可能容納污染物的最大負荷量，稱為環境容量。由於環境的時空、量、序的變化，導致物質和能量的不同分佈和組合，使環境容量發生變化，這種變化幅度的大小則稱為環境的可塑性或適應性。污染物或污染因素進入環境後將引起一系列物理的、化學的、生物的作用，環境自身的逐步清除污染物，達到自然淨化的目的，這種作用稱為環境的自淨。人類發展活動產生的污染物或污染因素，進入環境的量，超越環境容量或自淨能力，導致環境品質惡化的現象，就是環境污染。1、整體性 人與地球環境是一個整體。地球的任何一部分都是人類環境的組成成分。各部分之間存在緊密的相互聯繫、相互制約關係。局部地區的環境污染或破壞總會對其他地區造成影響和危害，所以人類生存環境及其保護從整體看是沒有地區界線、省界和國界的。2、有限性 指地球在宇宙中獨一無二，而且其空間也有限，這也意味著環境的穩定性有限、資源有限、容納污染能力有限，或對污染物的自淨能力有限。3、不可逆性 人類的環境系統在其運轉過程中，存在兩個過程，能量流動和物質迴圈。後一過程是可逆的，但前一過程不可逆，因此，根據熱力學理論，整個過程是不可逆的。所以環境一旦遭到破壞，利用物質迴圈規律，可以實現局部的恢復，但不能徹底回恢到原來狀態。4、隱顯性 除了事故性的污染與破壞可直接觀其後果外，日常的環境污染與環境破壞對人類的影響，其後果的顯現，要有一個過程，需要經過一段時間。5、持續反應性 大量的事實告訴我們，環境污染不但影響當代人的健康，而且還會造成世世代代的遺傳隱患。歷史上黃河流域生態的破壞，至今仍給炎黃子孫帶來無盡的水旱災害。6、災害放大性 實踐證明，某方面不引人注目的環境污染與破壞，經過環境的作用以後，其危害性或災害性，無論從深度和廣度都會明顯放大。例如：（1）我國四川省森林嚴重破壞，1981、1988年特大山洪爆發，造成嚴重的水災。（2）大氣中CO2增加，產生溫室效應，使氣溫升高，冰山融化，海水上漲，淹沒良田和城市。（3）目前大量使用氟氯碳化物，破壞了臭氧層，結果不僅人類皮膚癌患者增加，而且太陽光中能量較高的紫外線將殺死地球上浮遊生物和幼小生物，切斷了大量食物鏈的始端，有可能毀掉整個生物圈。災害放大性（一）環境品質的定義 環境品質是環境系統客觀存在的一種本質屬性，並能用定性和定量的方法加以描述的環境系統所處的狀態。（二）環境品質的變異規律 環境系統作為環境的整體表示，始終處於不停的運動和變化之中；環境品質，作為環境系統所處狀態的表示，也始終處於不停的運動變化之中。環境品質的運動變化所遵循的客觀規律，稱之為環境品質的變異規律。 環境品質的變異通常都是自然力和人類行為共同作用引起的，一般來說，這兩種作用是不可分割的。三、環境品質1、人類行為導致環境品質變異 這類變異是指通過人類的活動、整治農田、興修水利、建造工廠、開挖礦山、興辦學校、架設橋樑等等，都是環境品質發生了很大的變異，這些變異使人類的生存條件、生活條件、生產條件得到了很大的改善，對人類社會的發展和進步起了很大的促進作用。與此同時，人們若無選擇無節制的毀林開荒，毀草開荒，圍湖造田，以及向環境中大量排放有害毒物質，則又會使環境品質發生許多對人類生存發展極為不利甚至十分有害的變異。

建設、發展與希望人類行為引起的