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第5章 地球上的自然资源(1)

《辞海》对自然资源的定义为:指天然存在的自然物(不包括人类加工制造的原材料)并有利用价值的自然物,如土地、矿藏、水利、生物、气候、海洋等资源,是生产的原料来源和布局场所。联合国环境规划署的定义为:在一定的时间和技术条件下,能够产生经济价值,提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称。凡是自然物质经过人类的发现,被输入生产过程,或直接进入消耗过程,变成有用途的,或能给人以舒适感,从而产生有价值的东西都是自然资源。狭义的自然资源只包括实物性资源,即在一定社会经济技术条件下能够产生生态价值或经济价值,从而提高人类当前或可预见未来生存质量的天然物质和自然能量的总和。广义的自然资源则包括实物性自然资源和舒适性自然资源的总和。

自然环境与生态环境的关系

生态环境是指由生物群落及非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的整体,主要或完全由自然因素形成,并间接地、潜在地、长远地对人类的生存和发展产生影响。生态环境的破坏,最终会导致人类生活环境的恶化。

自然环境是人类生存、繁衍的物质基础;保护和改善自然环境,是人类维护自身生存和发展的前提。这是人类与自然环境关系的两个方面,缺少一个就会给人类带来灾难。

我们生活的自然环境,是地球的表层,由空气、水和岩石(包括土壤)构成大气圈、水圈、岩石圈,在这3个圈的交汇处是生物生存的生物圈。这四个圈在太阳能的作用下,进行着物质循环和能量流动,使人类(生物)得以生存和发展。

据科学测定,人体血液中的60多种化学元素的含量比例,同地壳各种化学元素的含量比例十分相似。这表明人是环境的产物。人类与环境的关系,还表现在人体的物质和环境中的物质进行着交换的关系。比如,人体通过新陈代谢,吸入氧气,呼出二氧化碳;喝清洁的水,吃丰富的食物,来维持人体的发育、生长和遗传,这就使人体的物质和环境中的物质进行着交换。如果这种平衡关系破坏了,将会危害人体健康。

人类为了生存、发展,要向环境索取资源。早期,由于人口稀少,人类对环境没有什么明显影响和损害。在相当长的一段时间里,自然条件主宰着人类的命运。到了“刀耕火种”时代,人类为了养活自己并生存、发展下去,开始毁林开荒,这就在一定程度上破坏了环境。于是,出现了人为因素造成的环境问题。但因当时生产力水平低,对环境的影响还不大。到了产业革命时期,人类学会使用机器以后,生产力大大提高,对环境的影响也就增大了。到21世纪,人类利用、改造环境的能力空前提高,规模逐渐扩大,创造了巨大的物质财富。据估算,现代农业获得的农产品可供养50亿人口,而原始土地上光合作用产生的绿色植物及其供养的动物,只能供给1000万人的食物。由此可见,人类已在环境中逐渐处于主导地位。但是,严重的环境污染和生态破坏也随着出现在人类面前。大气严重污染,水的资源空前短缺,森林惨遭毁灭,可耕土地不断减少,大批物种濒临灭绝,人类赖以生存的自然环境正处在危机之中。日益恶化的环境向人类提出:保护大自然,维持生态平衡是当今最紧迫的问题。

美丽和谐的自然环境自然界的生态系统有大有小。小的如一滴水、一片草地、一个池塘等;大的有湖泊、海洋、森林、草原,等等。池塘是一个典型的生态系统:池塘里有各种水生植物、水生动物和细菌、真菌以及这些生物生存所必需的水、底泥、阳光、温度等非生物环境。水生植物利用太阳能进行光合作用,把水和底泥中的营养物质和大气中的二氧化碳转化为有机物,贮存在植物体内;小型浮游动物以浮游植物为食;浮游动物和有根植物又被鱼类作食物;水生植物和水生动物的残体最终被水和底泥中的细菌、真菌及腐食性动物分解成无机物,释放到环境中,供植物重新利用。这就构成了一个完整的生态系统,成为自然界的基本活动单元,它的功能就是物质循环和能量流动。

要保护和改善生活环境,就必须保护和改善生态环境。我国环境保护法把保护和改善生态环境作为其主要任务之一,正是基于生态环境与生活环境的这一密切关系。

生态环境与自然环境是两个在含义上十分相近的概念,有时人们将其混用,但严格说来,生态环境并不等同于自然环境。自然环境的外延比较广,各种天然因素的总体都可以说是自然环境,但只有具有一定生态关系构成的系统整体才能称为生态环境。仅有非生物因素组成的整体,虽然可以称为自然环境,但并不能叫做生态环境。从这个意义上说,生态环境仅是自然环境的一种,二者具有包含关系。

知识点能量流动

能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。能量流动的渠道是食物链和食物网。流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的能量。如羊吃草,不能说草中的能量都流入了羊体内,流入羊体内的能量应是指草被羊消化吸收后转变成羊自身的组成物质中所含的能量,而未被消化吸收的食物残渣的能量则未进入羊体内,不能算流入羊体内的能量。一个营养级的生物所同化着的能量一般用于4个方面:一是呼吸消耗;二是用于生长、发育和繁殖,也就是贮存在构成有机体的有机物中;三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉;四是流入下一个营养级的生物体内。在生态系统内,能量流动与碳循环是紧密联系在一起的。

丰富的自然资源

在环绕地球的近地表,存在一个自然资源集中分布带,我们可以称之为自然资源圈。

按照目前的认识,自然资源圈的范围上限以对流层顶层为界,下限以莫霍面(地壳和地幔的分界面)为限。其间包含了一系列不同物化性质的物质圈层——大气圈、水圈、生物圈、岩石圈等。自然资源圈的核心要素是自然资源。

对自然资源这一概念,有很多种定义。如自然资源是“指天然存在的自然物,不包括人类加工制造的原材料。如土地资源、矿藏资源、水利资源、生物资源和海洋资源等。是生产的原料来源和布局场所”(《辞海》);“所谓自然资源是指一定时空条件下,能够产生经济价值以提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称”(联合国环境规划署1972年的定义);“自然资源是人类可以利用的自然形成物以及生成这些成分的环境功能。前者包括土地、水、大气、岩石、矿物及其群聚体森林、草地、矿产和海洋等,后者则指太阳能、生态系统的环境功能、地球物理化学的循环机能等”(《英国大百科全书》)。

从这些表述和一些国家的实际使用中可以看出3点:(1)自然资源是可供人类利用并带来利益的物质和能量。(2)随着人类社会发展和科技进步,自然资源的范畴正在不断扩大。(3)自然资源与环境的关系密切,有人主张资源包括环境,有人主张环境包括资源,也有人主张资源与环境是互为关联的两个概念。

我们认为,就自然资源这个概念来说,有广义和狭义之分,狭义的自然资源只包括实物性资源,即在一定社会经济技术条件下能够产生生态价值或经济价值,从而提高人类当前或可预见未来生存质量的天然物质和自然能量的总和。广义的自然资源则包括实物性自然资源和舒适性自然资源的总和。为了叙述的方便,本书取环境和自然资源分属两个概念的观点,在这个意义上来展开论述。

自然资源种类繁多,体系庞杂。从不同的角度可以对自然资源进行若干不同的分类。比如:

按自然资源的空间分布属性,可划分为地面资源、地下矿产资源和海洋资源3个部分;

按自然资源的物理特性,可划分为物质资源和能量资源两大类;

按自然资源的再生性特征,可分为再生资源与非再生资源两大类;

按自然资源的限制特征,可分为流量资源和存量资源两大类,前者如气候资源、生物资源等,后者如矿产资源等;

按自然资源在不同产业部门中所占的主导地位,可分为农业资源、工业资源、能源、旅游资源、医药卫生资源、水产资源等;各类型之下可进一步细分,如农业资源可再分为土地资源、水资源、牧地及饲料资源、森林资源、野生动物资源及遗传种质资源等;

按自然资源赋存和活动的空间,可分为空间资源、地面资源、海洋资源、地下资源等;

丰厚的海洋资源

按自然资源的属性,可分为土地资源、水利资源、气候资源、生物资源、矿产资源等;

按自然资源能够被人类利用的时间长短,可分为有限资源和无限资源两大类,这里的无限资源是指用之不竭的资源,如太阳能、空气、潮汐能、风能、海水等,因此,这种分类也可以用耗竭性资源和非耗竭性资源来表示。

这些分类各有优点,简明实用,但往往缺乏系统性和完整性。遗憾的是到目前为止,尚无一个统一的自然资源分类系统。我们认为其中几种主要的自然资源可以分类如下:

土地资源,可分为耕地、林地、草地、水面、城镇用地和其他土地(如荒山荒地、海涂、冰川、永久积雪地、沙漠戈壁、冰山和石骨地、珊瑚礁等)。

淡水资源,可分为地表水、土壤水和地下水。水资源总量是指地表水和地下水的总补给量。

矿产资源,可分为能源矿产、黑色金属矿产、有色金属及贵金属矿产,稀有金属、稀土和分散元素金属矿产、冶金辅助原料矿产、化工原料非金属矿产、特种非金属矿产、建材及其他非金属矿产、地下水和地热等。

海洋资源,可分为海洋生物资源、海底矿产资源、海水化学资源、海洋动力资源等。

植物资源,可分为森林资源、草场资源、栽培作物、中草药资源等。

动物资源,可分为野生动物、家畜家禽、鱼类资源等。

自然资源一般具有以下几个方面的自然属性:

有效性与稀缺性

这是自然资源的本质属性。作为资源,必须具备对社会的有效性,即能够被开发利用并产生效益,否则就不称其为资源了。稀缺性有两方面的含义:①相对于人类社会不断扩大的需求而言,资源是稀缺的;②由于资源分布的不均匀性而表现出不同程度的稀缺特征。稀缺性是资源科学研究的原动力。

分布不均匀性

自然资源分布的不均匀性表现在“质、量、时、空”上的差异,自然资源往往是以一定的数量、质量在一定时期内具体定位在一定地域的。这也是自然资源呈现稀缺的一个根本原因。

多样性和层次性

自然资源种类复杂多样,每一类自然资源又由许多亚类组成,亚类还可细分为种、亚种、科,等等。同时,自然资源又表现出明显的层次性,如生物资源,从物种到群落,再到生态系统直至整个生物圈,就是一个层次分明的系统。显然,自然资源多样性和层次性都是以其系统性为条件的。首先,每一类自然资源都不是孤立存在的,如土地资源是由土壤、水、动物、植物、气候等资源构成的自然综合系统;其次,各类自然资源又共同构成了自然资源圈这个大系统。

多变性和动态性

自然资源是与一定的社会经济条件和科学技术水平相联系的,随着技术、经济条件的变化,自然资源的质、量和利用效能都将发生变化,从而表现出极大的动态性和多变性。

有限性与无限性

时间、空间和运动的绝对无限性使得物质与能量也是无限的,社会发展与科技进步的无限性又促使新的资源不断涌现。而在具体的时空范围内,自然资源又是以一定的数量,在一定的时期内定位于一定地域的,即资源是有限的,不同时期的科技水平和生态条件对人类利用自然资源起着限制作用。自然资源的有限性与无限性是辩证的统一,无限性使我们看到了人类无限生存下去,就有得以无限发展与进步的希望,有限性则使我们认识到合理利用、有效保护和管理资源的重要和迫切的程度。

地球的结构

地壳

地壳是地球为人类提供赖以生息,赖以发展的矿产资源和能源的主要赋存地。由各种地球内动力引起的强烈构造活动,如地震、火山活动和海啸等,由地表外力引起的地表物质的运动如山崩、塌方和泥石流等,大多发生在这里,给人类造成巨大灾害。而地壳中化学元素与生物和人体中化学元素也存在着密切联系。地球上不同地区的化学元素含量不同,引起各地动、植物群的不同反应,这种地球化学环境与人类健康和疾病的关系,也引起了人们的广泛重视。在地质历史的发展中,形成地壳表面元素分布的不均一性。这种不均一性在一定程度上控制和影响着世界各地区人体、动物和植物的发育,造成了生物生态的地区差异。有时这种不均一性会超过正常变化的范围,于是就造成了人类、动物和植物的各种各样的地方病。如由于地方缺碘和过量的碘,都会造成地方性甲状腺肿;含氟量高的地方使人慢性中毒,造成地方性氟病;环境缺钼、硒和亚硝酸盐,引起克山病以及大骨节病等。

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