劉昌明

(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101)

0 引言

水是山水林田湖草生命共同體中最活躍、最關(guān)鍵的因素，是整個(gè)自然資源系統(tǒng)中聯(lián)系各種資源的橋梁和紐帶。降雨(雪)受植被蒸騰，土地、水面蒸發(fā)，冰川升華，大氣輻射及風(fēng)等因素影響； 植被蒸騰、地表蒸散受大氣風(fēng)、溫度控制，并影響大氣降水； 地面徑流、地下水和河流、湖泊受大氣降水影響，并影響植被蒸騰和地表蒸(散)發(fā)。貫穿地球各個(gè)圈層的水循環(huán)，由于自然和人文因素的交叉作用導(dǎo)致生物地球化學(xué)等過程發(fā)生變化； 生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生動態(tài)演變，水在生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)與退化治理中起著重要作用； 維持良性水循環(huán)是生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。解析自然資源各要素耦合作用機(jī)理、探究山水林田湖草生命共同體統(tǒng)一管理，需要注意到水這一能動要素對各要素和整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵紐帶連接作用。因此，在自然資源要素綜合觀測研究中，要加強(qiáng)水循環(huán)過程的系統(tǒng)觀測。本文從生態(tài)水文學(xué)視角出發(fā)，提供一些水與生態(tài)系統(tǒng)相互作用的理論與經(jīng)驗(yàn)供參考，希望有所啟發(fā)。

1 重視水在生態(tài)系統(tǒng)的紐帶作用，加強(qiáng)生態(tài)水文學(xué)研究

生態(tài)系統(tǒng)主要研究生物與環(huán)境、生物與生物之間的關(guān)系。生態(tài)水文學(xué)研究的是生物與水的關(guān)系，研究生態(tài)系統(tǒng)與水文的關(guān)系[1]。作為生態(tài)水文動力因素的流速(涉及影響流域、水系、河道水流動的多個(gè)生態(tài)水因子)，貫穿在生態(tài)水文學(xué)“從分子到流域尺度的整體”研究中，國際水文計(jì)劃(International Hydrological Program,IHP)提出“河流是水文過程調(diào)控的超級有機(jī)體”?；诖?，我們初步研發(fā)了考慮水流因素與生態(tài)需水關(guān)系的生態(tài)水力半徑法，以研究水生態(tài)流速與生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)的相互作用。生態(tài)水的流速研究有望進(jìn)一步擴(kuò)展，廣泛涉及生態(tài)、環(huán)境的方方面面，例如河湖水污染降解、河道水沙(鹽)調(diào)控以及生物多樣性維護(hù)等。生態(tài)水力半徑方法被應(yīng)用到相關(guān)方面研究中，取得了良好效果，例如流速對藻類生長影響的案例(大寧河三峽灣區(qū))，流速對魚類洄游活動的影響，流速對河流泥沙、河道沖淤平衡的復(fù)雜作用關(guān)系，流速對考慮污染物降解耦合水量水質(zhì)的生態(tài)需水的影響等。目前，生態(tài)水文學(xué)處于初創(chuàng)發(fā)展階段，重點(diǎn)考慮了水文要素中的流速對生態(tài)系統(tǒng)的影響，更多的要素(包括水深、水流、水化學(xué)等)與生物以及生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境的關(guān)系亟待進(jìn)一步探討，具有巨大的創(chuàng)新研發(fā)空間。另外，在全球氣候變化和人類活動變化背景下，水文要素對生態(tài)、環(huán)境的初階(直接)和高階(間接)影響如何進(jìn)行劃分、求解與模擬評價(jià)，是我們面臨的更大挑戰(zhàn)。

2 科學(xué)理解和準(zhǔn)確把握“生態(tài)平衡”“生態(tài)環(huán)境”“資源環(huán)境”3個(gè)術(shù)語的內(nèi)涵

“生態(tài)平衡”“生態(tài)環(huán)境”“資源環(huán)境”這3個(gè)術(shù)語不僅是學(xué)術(shù)內(nèi)涵問題，更是涉及具體工作層面的思維和內(nèi)容問題。因此，科學(xué)理解和準(zhǔn)確把握三者內(nèi)涵意義重大。已故中國科學(xué)院院士黃秉維先生在1980年全國人大討論憲法草案時(shí)，認(rèn)為草案中“保護(hù)生態(tài)平衡”這一說法不夠確切，建議改為“保護(hù)生態(tài)環(huán)境”，從此這一用語成為法定名詞。但后來黃先生發(fā)現(xiàn)這個(gè)提法不當(dāng)，在自己的文章中明確指出“顧名思義，生態(tài)環(huán)境就是環(huán)境，污染和其他的環(huán)境問題都應(yīng)包括在內(nèi)，不應(yīng)該分開，所以我這個(gè)提法是錯(cuò)誤的”[2]。為何黃先生認(rèn)為“生態(tài)環(huán)境”有誤？因?yàn)樗麖膰?yán)格的科學(xué)系統(tǒng)看，盡管生態(tài)學(xué)與環(huán)境學(xué)存在聯(lián)系與交叉，但它們是有區(qū)別的[3]。

據(jù)《中國大百科全書》(以下簡稱《大百》)，生態(tài)學(xué)是研究生物與環(huán)境及生物與生物之間相互關(guān)系的生物學(xué)分支學(xué)科，環(huán)境學(xué)是研究人類生存的環(huán)境質(zhì)量及其保護(hù)與改善的科學(xué)，環(huán)境是圍繞著人群的空間及其中可以直接、間接影響人類生活和發(fā)展的各種自然因素和社會因素的總體。按環(huán)境主體可分為以人作為主體的人類生存環(huán)境和以生物為主體(不把人以外的生物看成環(huán)境要素)的生物界生存環(huán)境，在環(huán)境科學(xué)中多數(shù)人采用前者，而在生態(tài)學(xué)中往往采用后者； 生態(tài)在《大百》中未列詞條； 生態(tài)環(huán)境是指環(huán)繞著人群的空間中可以影響到人類生活、生產(chǎn)的一切自然形成的物質(zhì)、能量的總體。

顯然《大百》中環(huán)境學(xué)和生態(tài)學(xué)的定義是有矛盾的，因此，在生態(tài)環(huán)境定義后加了一句，又稱自然環(huán)境。由以上可見，生態(tài)是與生物有關(guān)的各種相互關(guān)系的總和，不是一個(gè)客體； 環(huán)境則是一個(gè)客體，把環(huán)境與生態(tài)疊加使用不妥。從這個(gè)層面來看生態(tài)環(huán)境就是自然環(huán)境。因此，2003年由孫鴻烈院士等負(fù)責(zé)編制的《國家中長期科技規(guī)劃戰(zhàn)略研究(2020)(第十專題)》就沒有再沿用過去的“生態(tài)環(huán)境”提法。作者認(rèn)為： 環(huán)境與生態(tài)是有區(qū)別的[3]，不宜混用，環(huán)境監(jiān)測的核心就是環(huán)境與人類的相互關(guān)系，生態(tài)觀測-監(jiān)測則是以生物間-生物與環(huán)境間相互作用。

資源與環(huán)境兩者之間不僅存在非常密切的相互關(guān)系，而且存在“正、反”或“正、負(fù)增益”的響應(yīng)和效益。簡單而言，凡是可為人類服務(wù)或利用的環(huán)境要素都是資源，凡是環(huán)境要素的負(fù)面作用都是對人類生境不利的災(zāi)害，例如水少為旱災(zāi)，水多為洪災(zāi)等。資源之外的就是資源的賦存環(huán)境，資源的利用與人類環(huán)境和生態(tài)之間的關(guān)系，就是資源觀測-監(jiān)測的重點(diǎn)。