生物资源与生态环境

5.1.4　生物资源与生态环境

生物有机体不能离开生态环境而存在，同时生物又是构成环境的最基本要素之一。保护和合理利用生物资源对于协调和恢复生态系统的平衡、改善生态环境、提高生态系统的生产力等方面均具有极为重要的意义和作用。

1）生物资源与生态平衡的协调

生物系统由生产者（绿色植物）、消费者（动物）和分解者（微生物）三大类生物的个体和群体所构成，按它们的生物学特征和生命活动规律，既有其自身生长发育的时间顺序，又占有相应的空间位置，并依它们的营养级序、个体数量、生产率和生物量，排列成从大到小的“能级”——营养金字塔，形成个体和个体、种群和种群之间的相互依存、物能流动的体系。

环境系统是由非生物的生态因子综合而成的生态环境，光、热、水、气和矿质营养等主要生态因子，一方面表现其自身特有的变化规律，另一方面它们之间相互补偿、协调和限制，在不同程度上影响生态环境的性质，从而影响到生物系统的组成结构和生命活动。

生态系统则是含有生命活动的开放性系统，是由生物系统和非生物环境系统组成。当生态系统处于相对稳定状态时，生物系统内生物之间，生物与环境系统之间出现高度的相互适应，并相互联系、相互制约，维持某种协调，使能量流动、物质循环和信息传达达到某种相对平衡的状态，通常称为生态平衡或自然界的平衡。显然，这种平衡是一种动态的平衡，即各自的能量和物质输入和输出基本上保持在平衡的水平上。生态系统作为一种自然资源，由于它在一定压力下具有自我调节和更新能力，因而它是一种可更新的自然资源。但如果超出了一定的压力范围，就会破坏生态系统的自我调节和更新能力，打破生态平衡。

2）森林资源的生态环境效益

森林生态系统组成复杂、生产力高，为人类最大的生物资源金库之一。它不仅提供各种木材和林副产品，更重要的是其覆盖面积大、稳定性高，对维持生态平衡、提高环境质量等起着巨大的作用。

森林资源是生物圈中最大的陆地生态系统，具有最高的光能利用率和最高的单位面积生物量和生产量。生物圈的平均光能利用率为0.2%～0.5%，森林则为0.5%～1.5%，而热带森林达到3.5%。全部陆地的生物量（干重）约为18 370亿t，占全球总生物量的99%以上，而森林的生物总量约为16 500亿t，占全部陆地生物量的90%以上。每年陆地生态系统提供的净生产量约为1 175亿t，其中森林所提供的占65%左右。森林有如此巨大的净生产量和高的光能利用率，必将对生物圈的能量循环和生态环境的调节和改善产生重大影响。

森林具有调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙、防治和减少自然灾害、净化环境、卫生疗养、风景旅游、消除噪音等多种生态环境功能。森林和林带能降低风速、减少蒸发、提高空气湿度，使热量交换趋于稳定、减少温差等。森林能吸收大量的太阳短波辐射和林地的长波辐射，对降低温差效果尤为显著，春秋季节日温差的降低，可延长无霜期、减少冻害，有利于作物生长。森林上方乱流加强，所吸收、储存的能量大，有助于降水的增加。一亩林地和一亩裸地相比可以至少多储水20m³，因此森林是积聚和储存水分的中心，有“绿色水库”之称。据估计，全球得到的森林降水价值为26 897亿美元，是全球每年林业总产值的20余倍。日本全国森林覆盖率64%，森林土壤年储水量达到3 200亿t，森林防治流失泥沙57亿m³，栖息鸟类8 100万只，提供氧5 200万t，吸收二氧化碳6 900万t，仅这六项森林生态环境效益的价值就达128 320亿日元，相当于日本国民生产总值的10%以上。大兴安岭作为我国最大的国有林区，2005年率先启动森林资源价值核算。经初步测算，大兴安岭林区的森林环境效益约为每年780亿元，其中森林固碳供氧、保育土壤和涵养水源所占比重较大，分别占森林环境效益的33.7%、25.9%和24.8%。有关专家建议，为保障大兴安岭在维护区域生态平衡和国家生态安全中发挥重要作用，应尽快将森林资源价值纳入绿色国民经济核算体系。

3）遗传资源与环境污染治理

利用动植物遗传资源的基因，随着生物科学技术的发展，正在扩大应用于环境污染的防治中。氢气是无污染的优良燃料，单位质量的氢气燃烧产生的能量是天然气的3.5倍、石油的4.3倍、木材的9.3倍，而且燃烧后的产物是水，不产生污染。但目前难以推广的原因在于氢气的规模生产十分困难。日本科学家应用基因工程，把大肠杆菌的氢气生产能力提高3倍以上，还将霉菌的淀粉基因转入大肠杆菌，进一步转化为酵母菌，实现了直接利用淀粉生产乙醇，节能60%。每年全球绿色植物生产的碳水化合物高达2 000亿t，若将其中一小部分转化为乙醇，可以大大缓解能源短缺以及由于传统能源工业带来的环境污染问题。

通过遗传工程，还可以创造分解污染物的“超级生物”，从而克服天然微生物分解效率较低的缺陷。比如美国科学家已经找到可以分解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的细菌，并把这些细菌的基因连接起来转移到一个细菌，可创造可以同时分解四种石油烃的“超级细菌”。此外，现在已经创造出能分解剧毒甲基汞的细菌，并正在努力创造能分解塑料、尼龙等物质的“超级生物”，这都有可能极大地改变环境污染防治的技术和手段。