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第三章


第三章 生态经济系统的结构和功能
教学目的和要求: 教学目的和要求: 通过本章学习,使学生了解生态经济系统的概念、 通过本章学习,使学生了解生态经济系统的概念、 生态经济系统结构的特征、生态经济系统的功能, 生态经济系统结构的特征、生态经济系统的功能,掌 握生态经济系统的基本结构组成、 握生态经济系统的基本结构组成、生态系统的垂直结 构和食物链、生态经济系统的物流循环,

构和食物链、生态经济系统的物流循环,认识生态经 济系统的基本矛盾。 济系统的基本矛盾。 教学重点和难点: 教学重点和难点: 生态经济系统的基本结构和功能; 生态经济系统的基本结构和功能;生态经济系统 的基本矛盾。 的基本矛盾。

第一节 生态经济系统基本概念
一、生态经济系统的概念 生态经济系统是由生态系统和经济系统通 过技术中介以及人类劳动过程所构成的物质循环、 过技术中介以及人类劳动过程所构成的物质循环、 能量转化、 能量转化、价值增殖和信息传递的结构单元和复 合系统。 合系统。 生态经济系统具有独立的特征、 生态经济系统具有独立的特征、结构和机 有其自身运动(物质运转、能量转换、 能,有其自身运动(物质运转、能量转换、信息 传递、价值转移)的规律性。 传递、价值转移)的规律性。

生态系统和经济系统的耦合, 生态系统和经济系统的耦合,是通过它 们之间的物质、能量、信息的交换进行的, 们之间的物质、能量、信息的交换进行的, 此外还存在着价值流沿交换链的循环与转换。 此外还存在着价值流沿交换链的循环与转换。 耦合在物理学上是指,两个或两个以上 耦合在物理学上是指, 的体系或两种运动形式之间,通过各种相互 的体系或两种运动形式之间, 作用而彼此影响以至联合起来的现象

生态系统和经济系统相“交织” 生态系统和经济系统相“交织”、耦合的必然 性在于: 性在于: 经济活动必须在一定的空间进行, 经济活动必须在一定的空间进行,并依赖生态 资源的供给。而凡是人类活动可以达到的生态系统, 资源的供给。而凡是人类活动可以达到的生态系统, 一般地也不是纯粹的自然生态系统, 一般地也不是纯粹的自然生态系统,而是被纳入人 类经济活动的范围,并打上人类劳动的印记。因此, 类经济活动的范围,并打上人类劳动的印记。因此, 在其中不仅有自然力的投入,而且有劳动力的投入, 在其中不仅有自然力的投入,而且有劳动力的投入, 由劳动力和自然力的结合来共同创造财富, 由劳动力和自然力的结合来共同创造财富,在进行 自然再生产的同时进行着经济的再生产。因而, 自然再生产的同时进行着经济的再生产。因而,我 们通常所见到的经济系统和生态系统, 们通常所见到的经济系统和生态系统,实际上大多 数都已经是复合的生态经济系统。 数都已经是复合的生态经济系统。

生态系统和经济系统不能自动耦合, 生态系统和经济系统不能自动耦合,必 须通过人类活动实现的, 须通过人类活动实现的,尤其是人类的劳动 过程,通过技术中介使它们相互偶合为整体。 过程,通过技术中介使它们相互偶合为整体。 人类的一切经济活动总是一定的生态系 统中进行的,必定会影响、改变生态系统; 统中进行的,必定会影响、改变生态系统; 生态系统的状况又反过来影响人类活动和经 济系统。 济系统。

二、生态经济系统的特性
1.生态经济系统的融合性 生态经济系统的融合性 生态经济系统的融合性, 生态经济系统的融合性,体现在生态经济系统 的再生产是自然再生产、 的再生产是自然再生产、经济再生产和人类自身再 生产,这三个再生产过程的相互交织。 生产,这三个再生产过程的相互交织。 经济系统是以人为主体,人的再生产需要消耗 经济系统是以人为主体, 一定的物质资源,以一定的经济条件为支撑; 一定的物质资源,以一定的经济条件为支撑;人总 是在一定的生态环境中活动, 是在一定的生态环境中活动,影响或改变生态系统 的运行。保证人的再生产, 的运行。保证人的再生产,就必须投身于经济活动 中去,这就使人的再生产和经济再生产交织在一起。 中去,这就使人的再生产和经济再生产交织在一起。 经济运动是在生态环境中进行的, 经济运动是在生态环境中进行的,又使这两种运动 交织在一起。 交织在一起。

2.生态经济系统的协调有序性 生态经济系统的协调有序性
首先, 首先,生态系统的有序性是生态经济系统有序性 的基础。如果我们不知四季的变化,如何安排农时。 的基础。如果我们不知四季的变化,如何安排农时。 其次, 其次,生态系统的有序性和经济系统的有序性必 须相互协调,并融合为统一的生态经济系统有序性。 须相互协调,并融合为统一的生态经济系统有序性。 生态系统的有序性是整个运动有序性的基础, 生态系统的有序性是整个运动有序性的基础,经济系 统的有序性又影响生态系统的有序性。 统的有序性又影响生态系统的有序性。制度是经济系 统有序性的保障条件,违法乱纪,必然导致经济系统 统有序性的保障条件,违法乱纪, 的无序化,譬如乱砍乱伐、肆意排放废弃物, 的无序化,譬如乱砍乱伐、肆意排放废弃物,必将影 响生态系统的有序性。 响生态系统的有序性。

3.生态经济系统的动态演替性 生态经济系统的动态演替性
无论生态系统还是经济系统都不是一成不变的。 无论生态系统还是经济系统都不是一成不变的。 经济系统的演替,大的是人类社会生产方式的演替; 经济系统的演替,大的是人类社会生产方式的演替; 小到一个企业的发展变化一个小作坊发展到现代大公 司。 生态系统的演替, 生态系统的演替,地球从一个荒漠的星球发展到 今天;小到一缸清水,慢满长出绿藻、昆虫。 今天;小到一缸清水,慢满长出绿藻、昆虫。 生态经济系统的演替, 生态经济系统的演替,是生态系统和经济系统交 织在一起的演替, 织在一起的演替,大体经历了原始型生态经济系统演 生产力水平极低,商品经济不发达条件下)、 )、掠 替(生产力水平极低,商品经济不发达条件下)、掠 夺型生态经济系统演替(突出表现在工业革命以来)、 夺型生态经济系统演替(突出表现在工业革命以来)、 协调型生态经济系统演替(今后社会发展方向)。 协调型生态经济系统演替(今后社会发展方向)。

三、生态经济系统的分类
1.农村生态经济系统 . 它又包括种植业生态经济系统、 它又包括种植业生态经济系统、林业生 态经济系统、畜牧业生态经济系统、 态经济系统、畜牧业生态经济系统、渔业生 态经济系统。 态经济系统。其中种植业生态经济系统是农 村生态经济系统的基础, 村生态经济系统的基础,它的最主要特点是 利用绿色农作物的光合作用, 利用绿色农作物的光合作用,将太阳能转化 为化学潜能和将无机物转化为有机物。 为化学潜能和将无机物转化为有机物。

2.城市生态经济系统 . 城市生态经济系统是个典型的经济-生态 城市生态经济系统是个典型的经济 生态 有机系统,包括工业经济生产系统、 有机系统,包括工业经济生产系统、高密度 的人口消费系统和维护城市生态平衡的分解 还原系统三个亚系统。 还原系统三个亚系统。其中经济生产系统是 城市存在的经济基础。 城市存在的经济基础。

3.城郊生态经济系统 . 它的最大特征是以城市为主要服务对象 建立起来的农村生态经济系统。 建立起来的农村生态经济系统。

4.流域生态经济系统 . 其范围根据研究的范围而定, 其范围根据研究的范围而定,可以是小 流域,也可以是大流域, 流域,也可以是大流域,包括上述三种生态 经济系统的综合性生态经济系统, 经济系统的综合性生态经济系统,如长江三 角洲地区。 角洲地区。

第二节 生态经济系统结构
一、生态系统结构 1.生态与生态系统 生态与生态系统 生态是指生物与其赖以生存的环境在一定空间的 统一,它反映生物与环境之间相互关系的功能。 统一,它反映生物与环境之间相互关系的功能。 这个概念可以从两方面来理解:从静态上看, 这个概念可以从两方面来理解:从静态上看,生 态是生物与其所处的生存环境状态的一种表征; 态是生物与其所处的生存环境状态的一种表征;从动态 上看,生物可随着其生存条件的变化而发生变异, 上看,生物可随着其生存条件的变化而发生变异,并以 此反作用于环境。尤其动态理解具有更大的现实意义。 此反作用于环境。尤其动态理解具有更大的现实意义。 静态是揭示生物与其所处环境的状况; 静态是揭示生物与其所处环境的状况;动态则进一步看 来其发展变化。 来其发展变化。

生态学在创立之初, 生态学在创立之初,只是为研究生物有机体与 其生活场所之间相互关系的科学。但到了今天, 其生活场所之间相互关系的科学。但到了今天,生 态学无论从内涵还是外延都有了变化。 态学无论从内涵还是外延都有了变化。 最重要的变化是:随着人类活动强度的激增和 最重要的变化是: 范围日趋广阔,人与自然界的协调关系出现了问题, 范围日趋广阔,人与自然界的协调关系出现了问题, 怎样使人与自然、 怎样使人与自然、人类在发展经济和保护自身生态 环境之间得到协调和持续发展,这促使生态学的研 环境之间得到协调和持续发展, 究内容和任务扩展到人类社会、 究内容和任务扩展到人类社会、渗入到人类的经济 活动, 活动,并成为当代各国政府指导有关发展和建设决 策的理论依据。 策的理论依据。 生态学的定义为:研究生物生存条件、 生态学的定义为:研究生物生存条件、生物及 其群体与环境相互作用的过程及其规律性的科学; 其群体与环境相互作用的过程及其规律性的科学; 其目的是指导人与生物圈(即自然、资源与环境) 其目的是指导人与生物圈(即自然、资源与环境) 的协调发展。 的协调发展。

随着对生物与环境关系研究的深入, 随着对生物与环境关系研究的深入,系 统论成为研究生态学的一种重要方法, 统论成为研究生态学的一种重要方法,即把 生物与环境作为外一个系统来研究。 生物与环境作为外一个系统来研究。 所谓系统就是在一定空间内以一定规律 结合起来的、 结合起来的、相互作用和制约的全部因素所 构成的具有特定结构和功能的整体。 构成的具有特定结构和功能的整体。

Tansley提出生态系统的概念,他指出:“所 提出生态系统的概念,他指出: 提出生态系统的概念 谓生态系统, 谓生态系统,包括整个生物群落及其所在的环境物 理化学因素(通常所说的气候土壤因素), ),它是一 理化学因素(通常所说的气候土壤因素),它是一 个自然系统的整体。 个自然系统的整体。因为它是一个以特定的生物群 落及其所在的环境为基础的。 落及其所在的环境为基础的。这样一个生态系统的 组成部分——生物与非生物、生物群落与生存环境, 生物与非生物、 组成部分 生物与非生物 生物群落与生存环境, 可以看作是处在相互作用中的因素。 可以看作是处在相互作用中的因素。而在成熟的生 态系统中,这些因素接近于平衡状态, 态系统中,这些因素接近于平衡状态,整个系统通 过这些因素的相互作用而得以维持。 过这些因素的相互作用而得以维持。”

人在生态系统中具有特殊的生态位。 人在生态系统中具有特殊的生态位。 一方面人从的自然属性看, 一方面人从的自然属性看,只是生态系 统中食物链上的一个环节, 统中食物链上的一个环节,仅仅是生态系统 的消费者。 的消费者。 另一方面从人的社会属性看, 另一方面从人的社会属性看,人又是生 态系统的调控者。尤其在人工生态系统中, 态系统的调控者。尤其在人工生态系统中, 人作为调控者的作用特别重要。这就需要进 人作为调控者的作用特别重要。 一步认识生态系统的结构。 一步认识生态系统的结构。

2. 生态系统的合成和结构
生态系统的组成包括两大部分和四项基 本成分。 本成分。 两大部分是生命系统和环境系统。 两大部分是生命系统和环境系统。 生命系统是动物、植物、 生命系统是动物、植物、微生物等各种 生命有机体的集合。 生命有机体的集合。 环境系统是光、 环境系统是光、热、水、土以及各种无 机和有机元素的集合。 机和有机元素的集合。

四项基本成分是:非生物环境、生产者、 四项基本成分是:非生物环境、生产者、消费 还原者。 者、还原者。 非生物环境包括太阳辐射能、 非生物环境包括太阳辐射能、温度等气候因子 及其他物理因素;碳、氧、水及矿质盐类等无机物 及其他物理因素; 蛋白质、碳水化合物、 质;蛋白质、碳水化合物、脂类及腐殖质等有机物 质。 生产者, 生产者,生态系统中的生产者主要是指自养的 绿色植物。 绿色植物。它们在生态系统中的作用是进行第一性 生产, 生产,通过光合作用使环境中的无机物合成为有机 物质,把太阳光能转化为化学潜能。 物质,把太阳光能转化为化学潜能。 消费者,生态系统中的消费者指动物,它们以 消费者,生态系统中的消费者指动物, 其他生物为食物, 其他生物为食物,自己不能直接从太阳光能中获取 养分。 养分。 还原者,主要是指细菌、真菌等微生物, 还原者,主要是指细菌、真菌等微生物,也包 括某些腐食性动物。以及某些原生动物。 括某些腐食性动物。以及某些原生动物。

生态系统的结构
生态系统的结构主要有生态系统的形成结构和 生态系统的营养结构。 生态系统的营养结构。 生态系统的形成结构, 生态系统的形成结构,是指构成生态系统的各个 组成成分的的种类、数量、空间配置和时间变化等。 组成成分的的种类、数量、空间配置和时间变化等。 生态系统的营养结构是研究生态系统的结构时 主要研究的对象。它是指生态系统各个成分之间, 主要研究的对象。它是指生态系统各个成分之间,以 营养联系为纽带,建立起一种营养关系,把生物和数 营养联系为纽带,建立起一种营养关系, 以及生物与环境紧密地联接起来,构成以生产者、 位,以及生物与环境紧密地联接起来,构成以生产者、 消费者、还原者为中心的三大功能类群。 消费者、还原者为中心的三大功能类群。

食物链是指生态系统营养结构中形成一 种以食物为中心的链索关系。 种以食物为中心的链索关系。 食物链上的每一环节叫营养级。 食物链上的每一环节叫营养级。 一个生态系统中有许多食物链, 一个生态系统中有许多食物链,多条食 物链相互交织、 物链相互交织、连结在一起形成复杂的食物 网。 在食物网中,按营养级顺序排列, 在食物网中,按营养级顺序排列,形成 食物链金字塔。 食物链金字塔。 十分之一定律。 十分之一定律。

3.生态系统的功能 生态系统的功能
生态系统的两大基本功能, 生态系统的两大基本功能,就是能量流 动和物质循环。 动和物质循环。 这两大功能是在营养结构的基础上进行, 这两大功能是在营养结构的基础上进行, 它们是密切相关, 它们是密切相关,不可分割地构成一个统一 的生态系统的功能单位。 的生态系统的功能单位。 食物链就是生态系统能流和物流的输送 渠道。 渠道。

能量流动
在生态系统的食物链中, 在生态系统的食物链中,总是不断地由 较低的营养级向更高的营养级转化。 较低的营养级向更高的营养级转化。在这能 量流动过程中,大量的能量被损耗了。 量流动过程中,大量的能量被损耗了。 根据林德曼的“百分之十定律” 根据林德曼的“百分之十定律”,由低 一级营养级向高一级营养级转化过程中, 一级营养级向高一级营养级转化过程中,只 的能量被同化, 有10%的能量被同化,其余的 的能量被同化 其余的90%为呼吸所 为呼吸所 消耗。因此,能量总是逐级减少的。 消耗。因此,能量总是逐级减少的。营养级 不超过四级。 不超过四级。

整个地球的初级生产量是动物和人口增长不可超越的最大 限度。据计算,地球的年初级生产量总共为172×109公吨有机 限度。据计算,地球的年初级生产量总共为 × 公吨有机 物质(干重),折合热量5.16×1017大卡。按1973年的 亿1千 ),折合热量 大卡。 年的40亿 千 物质(干重),折合热量 × 年的 9百万人口,那么年食物消费量,占初级生产量的 百万人口, 百万人口 那么年食物消费量,占初级生产量的0.57%-0.84%。 。 有机物质: 热量: (有机物质:2.93×1015;热量:4.40×1015) × × 地球上的三大食物生产基地 农田,年初级生产量2.73×1016大卡,其中 大卡,其中50%不能食用, 不能食用, 农田,年初级生产量 × 不能食用 30%因虫害、霉烂损失以及种子,只有 因虫害、 可供人类食用。 因虫害 霉烂损失以及种子,只有20%可供人类食用。但不 可供人类食用 能食用部分中有四分之一可通过喂养家畜家禽转化为肉、 能食用部分中有四分之一可通过喂养家畜家禽转化为肉、蛋、奶, 的转化率计算, 大卡。 按10%的转化率计算,可得动物性食物 的转化率计算 可得动物性食物3.42×1014大卡。除掉经 × 济作物,农田一年所生产的食物量是5.23×1015大卡。草原,年 大卡。草原, 济作物,农田一年所生产的食物量是 × 初级生产量1.62×1016大卡,人类可得 大卡,人类可得3.29×1014大卡。海洋, 大卡。海洋, 初级生产量 × × 年初级生产量是1.65×1017大卡(主要是浮游植物),但人类利 大卡(主要是浮游植物), ),但人类利 年初级生产量是 × 用的海洋食物,大都位于食物链的较高位置。 用的海洋食物,大都位于食物链的较高位置。而海洋的能量转化 率实际只有8%,再加上其他因素(捕捞效率大约只有5%), ),人 率实际只有 ,再加上其他因素(捕捞效率大约只有 ),人 类实际每年从海洋得到的食物3.40×1013大卡。这三项之和为 大卡。 类实际每年从海洋得到的食物 × 5.59×1015。据联合国粮农组织调查世界食物生产量为 × 5.00×1015大卡。 大卡。 ×

物质循环 物质和能量同时在食物链中运转。 物质和能量同时在食物链中运转。与能 量不同的是,物质运转是循环的, 量不同的是,物质运转是循环的,它可以以 不同形式存在,但不会减少。 不同形式存在,但不会减少。 物质不灭定律。 物质不灭定律。 信息传递 在能量流动、物质循环过程中, 在能量流动、物质循环过程中,也伴随 着大量的信息传递。包括物理信息、 着大量的信息传递。包括物理信息、化学信 营养信息、行为信息等。 息、营养信息、行为信息等。 信息传递是一种普遍联系的特殊形式。 信息传递是一种普遍联系的特殊形式。

二、技术系统结构
技术是指劳动的知识要素、 技术是指劳动的知识要素、物质要素 与信息要素的有机组合系统。 与信息要素的有机组合系统。 狭义的技术指各种工艺、操作方法和 狭义的技术指各种工艺、 劳动技能。广义的技术还要包括物质手段 劳动技能。 和信息手段。 和信息手段。 技术系统可以按不同标准分类, 技术系统可以按不同标准分类,从技 术开发使用角度分类:原理开拓型、 术开发使用角度分类:原理开拓型、结构 综合型、功能移植型、局部改良型。 综合型、功能移植型、局部改良型。

三、经济系统结构
经济系统在生态经济学中应用的概念有三 种: 一是社会再生产过程中生产、分配、交换 一是社会再生产过程中生产、分配、 和消费的有机整体; 和消费的有机整体; 二是国民经济各部门构成的有机整体; 二是国民经济各部门构成的有机整体; 三是社会生产关系和生产力相互作用构成 的有机整体。 的有机整体。 由此经济系统的结构形式有经济要素结构 形式,产业结构形式,经济体制结构形式。 形式,产业结构形式,经济体制结构形式。

第三节 生态经济系统的功能
一、生态经济系统功能原理 1.物质的无限循环原理 . 水的无限循环

水的循环大体经过三条渠道: 水的循环大体经过三条渠道: 农业生产过程:自然水→开发 农业生产→生 开发→农业生产 农业生产过程:自然水 开发 农业生产 生 态系统; 生产-消费过程 自然水→农副产品 消费过程: 农副产品→ 态系统; 生产 消费过程:自然水 农副产品 消费→生物生理、生化过程→水→生态系统; 消费 生物生理、生化过程 水 生态系统; 生物生理 生态系统 工业生产过程:自然水→生态系统 生态系统→开发工业 工业生产过程:自然水 生态系统 开发工业 生产→部门 环节→其他部门生态系统 部门→环节 其他部门生态系统; 生产 部门 环节 其他部门生态系统; 生活用水过程:生态系统→开发 净化→居民生 开发→净化 生活用水过程:生态系统 开发 净化 居民生 活用水→生态系统 生态系统。 活用水 生态系统。

水资源的无限循环中,潜伏着三大危机: 水资源的无限循环中,潜伏着三大危机: 一是农业用水占总用水量的80%,但灌 一是农业用水占总用水量的 , 溉方式落后,不仅水资源利用率低, 溉方式落后,不仅水资源利用率低,而且往 往产生次生盐碱化。(排灌与滴灌) 。(排灌与滴灌 往产生次生盐碱化。(排灌与滴灌) 二是工业用水的废水已被严重污染。 二是工业用水的废水已被严重污染。 三是地下水过量开采导致地面下沉。 三是地下水过量开采导致地面下沉。

气态无限循环 各种气体都在循环过程中。 各种气体都在循环过程中。主要涉及到动植物 呼吸、自然环境现象(火山爆发、雷电)、 )、海洋逸 呼吸、自然环境现象(火山爆发、雷电)、海洋逸 出与溶解、碳酸盐溶解与沉淀、生产过程的燃烧等。 出与溶解、碳酸盐溶解与沉淀、生产过程的燃烧等。 哪个环节都应是可逆的对应过程,才能维持其平衡。 哪个环节都应是可逆的对应过程,才能维持其平衡。 其中通过生物的才循环是最重要的。 其中通过生物的才循环是最重要的。 气态无限循环潜伏的危机: 气态无限循环潜伏的危机: 主要二氧化碳比例上升,原因有植被减少,使 主要二氧化碳比例上升,原因有植被减少, 二氧化碳和氧气之间出现不平衡; 二氧化碳和氧气之间出现不平衡;大量化石燃料的 燃烧既消耗了氧气,也增加了二氧化碳。 燃烧既消耗了氧气,也增加了二氧化碳。 根据无限循环的原理,这些危机是可克服的, 根据无限循环的原理,这些危机是可克服的, 即增加可逆过程和对应生产环节,如增加植被覆盖, 即增加可逆过程和对应生产环节,如增加植被覆盖, 控制燃烧活动。 控制燃烧活动。

碳的无限循环 碳是构成生物体的主要元素, 碳是构成生物体的主要元素,在无机环 境中以二氧化碳和碳酸盐形式存在。 境中以二氧化碳和碳酸盐形式存在。其中大 气中的二氧化碳,每年约有200~300亿吨通 气中的二氧化碳,每年约有 亿吨通 过光合作用固定在生物有机体内, 过光合作用固定在生物有机体内,生产者和 消费者又通过呼吸作用把二氧化碳排放到大 气中, 气中,其残体和排泄物被分解后被释放到大 气中。 气中。但也有一小部分经过一个极长的时间 形成煤、石油等化石燃料。 形成煤、石油等化石燃料。

氮的无限循环 维持这一平衡的原理是硝化和反硝化作 用。主要问题是工业固氮的主要后果是反硝 化作用跟不上硝化作用的速度,因而大量的 化作用跟不上硝化作用的速度, 氮素污染水体、土壤、产品等。 氮素污染水体、土壤、产品等。 解决的途径是增加固氮植物, 解决的途径是增加固氮植物,减少不必 要的工业合成过程。 要的工业合成过程。

矿物循环 矿物回归生态循环的时间是以地质年代 计的, 计的,而经济开发利用的速度远快于回归速 二者不具有可比性。于是产生的问题, 度,二者不具有可比性。于是产生的问题, 一方面是矿物资源消耗殆尽, 一方面是矿物资源消耗殆尽,另一方面是废 固体废物)的增加。 渣(固体废物)的增加。 物质循环的不可逆原理 矿物利用速度和回归速度的不可比, 矿物利用速度和回归速度的不可比,被 称为相对不可逆。 称为相对不可逆。而一些金属和非金属被氧 燃烧后不可能回归原来的状态, 化、燃烧后不可能回归原来的状态,称为绝 对不可逆。 对不可逆。

2.能量的定向转化原理 能量的定向转化原理
⑴熵值最小原理 本义为一物理名词,用温度除热量所得的商 用温度除热量所得的商, 熵,本义为一物理名词 用温度除热量所得的商 标志热量转化为功的程度。 标志热量转化为功的程度。它也在科学技术上泛指某 些物质系统状态的一种量度, 些物质系统状态的一种量度,某些物质系统状态可能 出现的程度。 出现的程度。 在技术和经济过程中,熵值愈大, 在技术和经济过程中,熵值愈大,可用来做功 的能量愈少。同一部分能量在一个连续的转化环节中, 的能量愈少。同一部分能量在一个连续的转化环节中, 熵值呈递增趋势,能量利用递减。 熵值呈递增趋势,能量利用递减。 熵值最小原理,意为在经济活动过程中, 熵值最小原理,意为在经济活动过程中,要提高 每一环节的转化效率,节约使用能量。 每一环节的转化效率,节约使用能量。

⑵价值流增殖的无限复利过程 它是指一件产品经过多层次加工生产后, 它是指一件产品经过多层次加工生产后, 每经过一才加工都会增加其价值。 每经过一才加工都会增加其价值。 ⑶能流衰减与价值流增殖的协调 根据熵值最小原理, 根据熵值最小原理,能量在生产过程中 衰减,但价值却在增殖。 衰减,但价值却在增殖。这样一种背离的运 因此要寻找二者结合的最佳点。 动,因此要寻找二者结合的最佳点。

3. 价值增殖
⑴经济财富的劳动控制 生态系统的自然物流和能流不能满足人类 需求,必须通过人的劳动,改变自然生产系统, 需求,必须通过人的劳动,改变自然生产系统, 使之转化为效率更高的生态经济系统, 使之转化为效率更高的生态经济系统,实现这 一转变的关键是人类自身的劳动。 一转变的关键是人类自身的劳动。据对农业生 态经济系统的分析, 态经济系统的分析,在技术控制下太阳能转化 为牧草的能量利用率可由0.3%提高到 提高到2.2%, 为牧草的能量利用率可由 提高到 , 牧草转化为牛奶的能量利用率可由0.0624%提 牧草转化为牛奶的能量利用率可由 提 高到0.0767%。 高到 。

⑵生态经济价值的形态 生态经济价值增殖形态是广义价值, 生态经济价值增殖形态是广义价值,包 括劳动价值、经济价值( 括劳动价值、经济价值(用货币计量的市场 价值)、社会价值(和生态价值、 )、社会价值 价值)、社会价值(和生态价值、景观价值 相联系而又可以用货币单位计量的价值) 相联系而又可以用货币单位计量的价值)和 文化价值( 文化价值(它是生态系统的改善和建设所显 示的不可计量的价值。如珍稀动物、 示的不可计量的价值。如珍稀动物、濒危物 种的保护、增加数量)、生态景观价值( )、生态景观价值 种的保护、增加数量)、生态景观价值(自 然生态景观、 然生态景观、人造景观及历史名胜古迹等用 以满足人们精神产品需求时产生的环境欣赏 价值) 价值)等。

⑶价值增殖形态 ①加环增殖 在生态经济利用链中,增加某一个或几个 在生态经济利用链中, 转化效率高的环节,提高生态资源的利用率, 转化效率高的环节,提高生态资源的利用率, 使它比原来生产的产品数量更多、品质更优、 使它比原来生产的产品数量更多、品质更优、 使用价值也更高,从而使利用链整体增殖。 使用价值也更高,从而使利用链整体增殖。如 生态农业的一些做法,就是属于这种加环增殖。 生态农业的一些做法,就是属于这种加环增殖。 桑基鱼塘;休闲农场。 桑基鱼塘;休闲农场。 现在提倡的循环经济,也是属于加环增殖。 现在提倡的循环经济,也是属于加环增殖。 这种做法,使既有资源得到更充分的利用, 这种做法,使既有资源得到更充分的利用,大 幅度减少废弃物,而增加了产品数量。 幅度减少废弃物,而增加了产品数量。从经济 上表示,就是成本降低,产出增加。 上表示,就是成本降低,产出增加。

②减环增殖 通过减少自然力为主的食物链的环节, 通过减少自然力为主的食物链的环节, 以取得高价值产出的做法。一般来讲, 以取得高价值产出的做法。一般来讲,简化 一个环节,其产量可提高10倍 一个环节,其产量可提高 倍。如利用技术 手段,直接从植物中获取动物性食物。 手段,直接从植物中获取动物性食物。人造 奶油。或者将人不可食用的植物, 奶油。或者将人不可食用的植物,经过加工 成可食用的食物。 成可食用的食物。 ③差异度增殖 利用不同区域在需求上的差异, 利用不同区域在需求上的差异,通过商 品流通来增加价值。 品流通来增加价值。但这种方法不改变形态 本身,即不增加物质财富。 本身,即不增加物质财富。

4. 生态经济信息控制功能原理
⑴生态信息及其应用 生态信息是关于生物、 生态信息是关于生物、环境以及它们之间 关系和联系的情报与知识的总称。 关系和联系的情报与知识的总称。任何生物都 要不断从外部环境及其它生物的变化中获得信 以便及时调整自身的行为, 息,以便及时调整自身的行为,否则就将被淘 看到猛兽躲避,看到猎物捕食,变色龙。 汰。看到猛兽躲避,看到猎物捕食,变色龙。 同样, 同样,人类也可以自觉地利用生态信息控 制原理来满足人们的需要。 制原理来满足人们的需要。如利用暖棚促进作 物生长;气象、地震预报等。 物生长;气象、地震预报等。

⑵社会经济信息控制
宏观调控。 宏观调控。 防范调整。 防范调整。现在我们讨论的生态经济问 就是一种社会经济信息, 题,就是一种社会经济信息,发出生态环境 恶化已经很严重了,要求人们做出反馈。 恶化已经很严重了,要求人们做出反馈。 反馈调节。石油价格上升, 反馈调节。石油价格上升,促使人们加 速发展节能技术、开发替代产品、 速发展节能技术、开发替代产品、勘探新的 油田。 油田。 复制调节。即一些成功方法、技术、 复制调节。即一些成功方法、技术、发 展模式的仿效。 展模式的仿效。

二、生态经济亚系统功能原理
生态经济亚系统是指生态系统和经济系 统之间的物质、能量、 统之间的物质、能量、信息的交流及其相互 作用。 作用。 亚系统功能的相互关联: 亚系统功能的相互关联: 生态系统的物流、能流、 生态系统的物流、能流、信息流是自然 属性, 属性,之所以能转化为经济系统的三流并又 产生价值流,决定于四大要素: 产生价值流,决定于四大要素:

1.人类的劳动过程 .
劳动过程产生的价值流控制了自然物流 →产品流 商流 消费物流 新形态的自然 产品流→商流 消费物流→新形态的自然 产品流 商流→消费物流 物流的转化过程以及自然能流﹍ 产品态能 物流的转化过程以及自然能流﹍→产品态能 商流﹍ 消费能流 消费能流﹍ 正熵流 正熵流。 流﹍→商流﹍→消费能流﹍→正熵流。 商流 其中虚线箭头代表无效能量的耗散过程。 其中虚线箭头代表无效能量的耗散过程。

2 .技术控制与传导过程
价值流推动技术能物流(经济能物流) 价值流推动技术能物流(经济能物流)去置换 自然能物流。 自然能物流。 强化功能 提高资源的利用效率。把一些本来不能利用或 提高资源的利用效率。 利用很低的资源,用来满足人类的需要。野生稻、 利用很低的资源,用来满足人类的需要。野生稻、 畜牧业。 畜牧业。 替代功能 利用技术补充自然能量的不足。水电替代热电、 利用技术补充自然能量的不足。水电替代热电、 机械替代人力。 机械替代人力。 开发功能 技术扩大资源利用范围。低品位矿藏、运河。 技术扩大资源利用范围。低品位矿藏、运河。

3 .信息控制过程
经济系统的信息约束、 经济系统的信息约束、协调人类的劳动 效率、规模、速度和质量。 效率、规模、速度和质量。

4 .负熵流的吸收过程
任何运动都必然引起熵增,即能量的耗散。 任何运动都必然引起熵增,即能量的耗散。因 要保持运动持续下去,必须输入负熵流, 此,要保持运动持续下去,必须输入负熵流,即低 级形态的化学潜能。 级形态的化学潜能。 一个生态系统的持续, 一个生态系统的持续,必须有新的能量的输入 从这个意义上讲,太阳能是生命之源); );人必须 (从这个意义上讲,太阳能是生命之源);人必须 摄人食物。经济系统中,资金在增殖、货币在积累, 摄人食物。经济系统中,资金在增殖、货币在积累, 而产品在不断消耗, 而产品在不断消耗,不可避免导致商品与资金之间 差额的不断扩大,引起通货膨胀。因此, 差额的不断扩大,引起通货膨胀。因此,经济系统 同样要不断输入负熵流——生产,产品,维持人类 生产, 同样要不断输入负熵流 生产 产品, 生存和经济持续发展。 生存和经济持续发展。

地球生态系统的能量来自于太阳能。 地球生态系统的能量来自于太阳能。根据 热力学第一定律,能量守恒, 热力学第一定律,能量守恒,在能量转化过程 能量既不会增加,也不会消失, 中,能量既不会增加,也不会消失,只是能量 形式的变化。根据热力学第二定律, 形式的变化。根据热力学第二定律,在能量转 换过程中,能量总是由高能位向低能位、 换过程中,能量总是由高能位向低能位、由集 中到分散进行, 中到分散进行,并总会有一部分成为无用能而 散失。太阳能→光合作用 有机物(植物; 光合作用→有机物 散失。太阳能 光合作用 有机物(植物;动 无机物。 物)→无机物。 无机物

二、自然物流与经济物流之间的循环
1. 自然物流向经济物流的转化 . 自然物流向经济物流转化的自然过程 如水和二氧化碳通过农作物自动转化为经 济产品。 济产品。 自然物流通过劳动向经济物流转化 在采集业和捕捞业中的转化。 在采集业和捕捞业中的转化。 在农业中的转化。 在农业中的转化。 在工业和采掘业中的转化。 在工业和采掘业中的转化。

2. 经济物流向自然物流的回归 .
⑴农业经济物流向自然物流的回归 物理、化学环境的改善转化为自然物质力量。 物理、化学环境的改善转化为自然物质力量。 翻耕土地可以改良土壤的质地;沤肥。 翻耕土地可以改良土壤的质地;沤肥。 ⑵工业经济物流向自然物流的回归 三废向自然界的排放。 三废向自然界的排放。 ⑶生产和生活消费物流向自然物流的回归 城市垃圾 ⑷回归过程中的环境质量损益效应 经济物流向自然物流的回归,本身是物质循环 经济物流向自然物流的回归, 的一种形式。回归的物流量不能超过环境负荷, 的一种形式。回归的物流量不能超过环境负荷,否 则就是环境污染。 则就是环境污染。

三、生态能流向经济能流转化
1. 负熵流 . 负熵流——自然能流向经济能流的转化 自然能流向经济能流的转化 自然能流转化为就能流, 自然能流转化为就能流,主要出现在经济能源的生 产过程中。其主要方式: 产过程中。其主要方式: ⑴直接获取现成的自然能源 ⑵通过种植业生产将太阳能转化为经济潜能流 ⑶现代能源生产把地下埋藏的化石能源开掘出来转化为 经济能源 负熵流:对于经济系统来说, ⑷负熵流:对于经济系统来说,所有的自然能流都是负 熵流,中断这一过程,经济系统将是一个死的结构。 熵流,中断这一过程,经济系统将是一个死的结构。在 所有的自然物流中,植物潜能是其负熵流, 所有的自然物流中,植物潜能是其负熵流,而太阳能又 是植物的负熵流。 是植物的负熵流。

2.熵——经济与自然能流的最终形态 熵 经济与自然能流的最终形态
经济能流不可能再回复到原来的自然能流状态, 经济能流不可能再回复到原来的自然能流状态, 这是由能流转化中所具有的不可逆性所决定的。 这是由能流转化中所具有的不可逆性所决定的。 经济能流,无论生物能、化学能、 经济能流,无论生物能、化学能、物理能或机械 能等,在其传递利用中, 能等,在其传递利用中,总会有一部分能量转化为热 能而耗散在环境之中, 能而耗散在环境之中,这种现象称作经济能流向自然 能流的转化。 能流的转化。这种转化实际上是经济能流在利用中的 一种损失——熵。 一种损失 熵 任何形式的经济能流都以熵的方式向自然界传导。 任何形式的经济能流都以熵的方式向自然界传导。 因此能源的利用率是不可能达到百分之百。当然, 因此能源的利用率是不可能达到百分之百。当然,我 国在能源利用方面的潜力很大,发达国家达到50%, 国在能源利用方面的潜力很大,发达国家达到 , 而我国还不到30%。 而我国还不到 。

3.价值流、能流、物流和信息流运动规律 价值流、能流、 价值流
物质不灭与守恒定律 能量守恒与熵定律: 能量守恒与熵定律:有效能量在做功过程中不 断减少而转化为熵, 断减少而转化为熵,但做功能量和熵值之和是 守恒的。 守恒的。信息流作为消除系统中无序化状态与 熵是对立的,因而称为负熵。 熵是对立的,因而称为负熵。但是信息在控制 系统的传输过程中,也会不断丢失。 系统的传输过程中,也会不断丢失。从这一点 它与输入的新能量具有共性, 看,它与输入的新能量具有共性,因而不断输 入负熵(信息)与不断输入能量是同义语。 入负熵(信息)与不断输入能量是同义语。 价值增殖的复利律

第四节 生态经济系统的基本矛盾
一.生态经济基本矛盾的含义及其主要表现形 式 1.生态经济基本矛盾 . 人类社会不断增长的需求与生态系统更新 能力有限,以及由此产生的结构性、 能力有限,以及由此产生的结构性、功能性的 不适应状态的的矛盾是生态经济系统的基本矛 盾。这一矛盾又叫经济无限发展过程同生态系 统顶极稳态之间的矛盾。 统顶极稳态之间的矛盾。

2.生态经济基本矛盾的主要表现 .
首先, 首先,生态生产力更新的长周期与社会生产 力更新的短周期之间的矛盾。 力更新的短周期之间的矛盾。 其次, 其次,单纯适应经济增长的技术体系与恢复 生态平衡技术滞后之间的矛盾。 生态平衡技术滞后之间的矛盾。 再次, 再次,生态经济系统的自然有序与经济系统 要素的社会有序之间的矛盾。 要素的社会有序之间的矛盾。 最后, 最后,生态系统负反馈机制与经济系统正反 馈机制之间的矛盾。 馈机制之间的矛盾。

二、生态经济系统基本矛盾的产生和发展
在原始社会随着人口增加, 在原始社会随着人口增加,自然生态系统难以 满足人类的需要,这就产生了生态经济系统的矛盾。 满足人类的需要,这就产生了生态经济系统的矛盾。 农业的产生是使矛盾缓解的最有效的方法。 农业的产生是使矛盾缓解的最有效的方法。 工业革命后,尤其到19世纪 年代, 世纪40年代 工业革命后,尤其到 世纪 年代,主要资本 主义国家完成了工业革命,促进生产力极大的发展, 主义国家完成了工业革命,促进生产力极大的发展, 也使人与自然的关系发生了重大变化,再度加剧生 也使人与自然的关系发生了重大变化, 态经济系统的矛盾。主要表现为: 态经济系统的矛盾。主要表现为: 第一,生产力的高速发展和人口的高速增长, 第一,生产力的高速发展和人口的高速增长, 使人类对生态资源的需求急剧增加。 使人类对生态资源的需求急剧增加。 第二,科学技术的进步, 第二,科学技术的进步,使以往似乎无限的资 源成为稀缺的资源。 源成为稀缺的资源。 第三,环境污染和生态破坏超过生态系统负反 第三, 馈机制。 馈机制。

三、产生生态经济系统基本矛盾的主要原因
生态负反馈机制和经济正反馈机制的不协调。 生态负反馈机制和经济正反馈机制的不协调。 生态负反馈机制导致其内部物质、 生态负反馈机制导致其内部物质、能量更新量 的稳定性,即有一个上限或阈值; 的稳定性,即有一个上限或阈值; 经济系统正反馈机制决定了其对于物质、 经济系统正反馈机制决定了其对于物质、能量 的需求是无限的。 在一定环境容量下, 的需求是无限的。 在一定环境容量下,资源的更新 率导致资源总量增加,这种正反馈趋势, 率导致资源总量增加,这种正反馈趋势,在达到环境 容量阈值后,迫使可更新的资源总量减少。当然, 容量阈值后,迫使可更新的资源总量减少。当然,如 果资源的更新量在环境容量之内, 果资源的更新量在环境容量之内,那么这种正反馈过 程可维持一段时间。但一旦达到环境的容量以后, 程可维持一段时间。但一旦达到环境的容量以后,又 会自动下落。 会自动下落。

经济增长之所以是正反馈机制, 经济增长之所以是正反馈机制,是由于存在一 个永远为正的内在需求动力引起的。 个永远为正的内在需求动力引起的。这是因为人口 总是增加,经济必须不断增长以满足需求; 总是增加,经济必须不断增长以满足需求;即使人 口零增长,现有人口的生活质量也需不断提高, 口零增长,现有人口的生活质量也需不断提高,这 也迫使经济增长不断加速, 也迫使经济增长不断加速,加速增长过程必定要求 资源输入量增加,以满足经济加速增长的需求, 资源输入量增加,以满足经济加速增长的需求,于 是便形成正反馈的加速过程。 是便形成正反馈的加速过程。 由于受到负反馈生态系统环境容量的阈值影响, 由于受到负反馈生态系统环境容量的阈值影响, 在某个周期内没有足够的物质能量供经济增长消耗, 在某个周期内没有足够的物质能量供经济增长消耗, 于是出现一个负反馈过程, 于是出现一个负反馈过程,迫使经济系统调整发展 速度,即降低经济增长目标, 速度,即降低经济增长目标,但却遇到永远为正的 内在需求动力的阻滞,于是矛盾形成了。 内在需求动力的阻滞,于是矛盾形成了。

复习思考题
1、如何理解生态经济系统的特性? 、如何理解生态经济系统的特性? 2、简述生态经济系统的组成和结构。 、简述生态经济系统的组成和结构。 3、简述自然物流与经济物流之间的循环。 、简述自然物流与经济物流之间的循环。 4、为什么说经济无限发展过程同生态系统顶 、 极稳态之间的矛盾是生态经济系统的基本矛 盾?


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