地質生態學研究的難題及發展

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作者：張寄丹單位：黑龍江省第六地質勘察院

雖然地質-生態學作為一門獨立存在的學科尚未成立,但作為一種學科交叉現象具有很大的發展空間,將來能否產生獨立的地質生態學科,取決于能不能取得合理的、有廣泛認可的學科定位。

1地質-生態理論認識和體系的形成

國際上現階段地質-生態學研究與環境地質研究有相當程度上的相似性,但已經逐步體現其研究特色,并有逐漸強化地質生態研究的發展趨勢。但到目前為止相關研究成果還不夠豐富,還不能認為系統的地質生態學作為獨立學科已經建立。許多理論問題和應用技術方法尚不夠完善。由于社會需要的推動,地質-生態學作為新興的交叉學科發展方向,正在逐步成為研究熱點和活躍點。雖然地質-生態學作為一門獨立存在的學科尚未成立,但作為一種學科交叉現象具有很大的發展空間,將來能否產生獨立的地質生態學科,取決于能不能取得合理的、有廣泛認可的學科定位。但無論形成獨立學科,還是保持學科交叉的混合特色,都需要就其理論基礎、研究范疇取得一定的共識。因此,需要對地質-生態理論認識和學科體系進行研究和討論。盧耀如先生將地質-生態環境的研究方向根據目的的不同分成如下幾個方向:綜合性研究方向:該方向主要研究地質-生態環境的演變,需要在探索自然界存在的有利與不利這兩方面的條件與因素的基礎上,密切結合人類活動影響與工程效應,而加以綜合的研究,這是研究地質-生態環境的最基本的準則與最重要的研究方向。全球性的研究方向:地質-生態環境問題涉及到地球的自然演化、各種災害的發生與發展,以及人類活動對環境的效應,這樣,就需全球性的研究方向。宇宙性的研究方向:對地球這一生態系統的演化與起源還不很了解,所以應用現代科學技術以研究宇宙中星球,特別是太陽系的起源和演化,這對探索和研究地球自身的形成與演化,也是非常主要的研究途徑。

2地質環境-生態系統相互關系研究和剖析

水-土-生態三大要素(三個子系統)的存在形式、利用現狀、形成演化規律、要素之間的相互作用以及對人類社會經濟發展的制約和影響是地質-生態研究的主要對象。但目前對地質要素的生態意義和生態保護的地質依據都缺乏系統和科學的認識。地質環境-生態系統的相互作用應是地質-生態學研究的重要內容。以地下水為例,以往的水文地質研究主要揭示地下水的來源、運移演化規律,地質-生態學研究則要探討水對生態系統的控制,即“生態水位”的問題。“生態水位”是維持區域生態系統穩定所需的地下水位區間,高于這個水位區間上限臨界值,地表土壤就會發生鹽漬化,低于這個水位區間下限臨界值,就很容易觸發沙漠化。但這一水位區間又是一個復雜要素集合的函數,同時是一個時空動態變化的函數,它受到地質結構、地貌單元、氣候條件、土壤類型、種植結構、植物種群特性、人為影響程度等的影響,需要進行系統相應分析。

3地質-生態指標體系研究

脆弱性判別的實施是建立在利用科學的指標體系對脆弱地質生態環境進行結構表述的基礎上的。指標體系選取指標的原則是以最少指標達到完整描述系統特征的目的,既要謀求科學性原則、完備性原則和獨立性原則,地質-生態指示性指標體系的篩選是進行地質-生態分析的基礎和關鍵,也是目前研究較少,需要予以重視的主要方面。國外曾經組織過國際間合作計劃,集中探討了為多目標可持續發展服務的“地質指示指標”篩選問題,并認真分析了這一問題的復雜性和深入研究的必要性。

4尺度問題和時空演化研究(古地質-生態學研究)

由于地質-生態系統的復雜動態特征,在研究中必須注意其尺度效應,重視時空演化分析,加強對古地質-生態特征的研究,用地質歷史演化的眼光看待我們目前的地質-生態狀況。

4.1尺度效應問題自然過程和人為作用,都是在一定的空間和時間尺度內發生的,在不同的尺度上,其表現和描述的特征具有明顯差異,描述其特征的指標也不一定一致。所以必須注意尺度問題。在上述分析中,曾論述過在不同區域尺度上控制地質-生態脆弱性的主導要素的不同,如在大的區域范圍內,主導要素是大地構造單元,而在局部區域范圍內,主導因素可能是氣候條件和地貌單元等。同樣,由于幾十年來地質-生態環境的巨大變化,其時間尺度的對比也應高度重視,把不同年代的資料混合起來作為現狀分析是不科學的。

4.2時空演化研究方法動態復雜系統的研究,要立足于幾個基本觀點:系統的觀點,綜合的觀點,信息的觀點。采取如下策略:抓住時空演變中有限個特征時期的靜態狀態,達到系統描述其動態特征的目的;突出深入研究空間中具有典型意義和帶動作用的若干個點上的特征,來刻劃面上的輪廓和規律;通過系統研究地質時期的地質-生態演化,認識當前所處演化階段,推測其自然發展趨勢,結合人為影響的強度,預測系統的變化趨勢;將時間上的認識和空間上的認識集合起來,利用現代信息處理技術,進行時空總和分析和建模研究。

4.3古地質-生態分析的重要性“將古論今”是地質-生態研究的重要手段。由于我們所處的自然環境是地質演化過程的階段性表現,其今后發展趨勢必然首先受制于地質演化規律,我們對現今地質-生態系統的認識也是非常零散的,很難形成時間序列,從而建立演化規律的認識。因此,開展古地質-生態研究顯得格外重要。

5脆弱帶地質-生態系統研究

對地質-生態環境的認識是復雜的系統科學問題,涉及具有動態結構的多維信息體,尤其是脆弱地質生態環境的敏感性特征,決定了需要對多因素關系及其易變性進行研究,這種多因素關系構成“鏈式”結構,一種因素的變化可以觸發相關聯的其他因素發生變化,并且具有明顯的臨界值。認識地質生態環境的復雜性、“鏈狀”關聯結構是對其特征進行表述的重要前提。確定描述這些內容的指標體系、分類標準、參數獲取方法和精度控制要求是重要的前期工作,需要專門開展研究。趙躍龍認為,脆弱生態環境的成因,包括自然因素和人為因素兩個方面,自然因素又分為地質脆弱因子、地貌脆弱因子、氣候脆弱因子、水文脆弱因子,人為因素主要是不合理開發利用資源和環境產生的影響。但這些因素的脆弱表現和具體指標,特別是地質脆弱因子的表述研究的還十分不足。