地质生态学研究的难题及发展

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作者：张寄丹单位：黑龙江省第六地质勘察院

虽然地质-生态学作为一门独立存在的学科尚未成立,但作为一种学科交叉现象具有很大的发展空间,将来能否产生独立的地质生态学科,取决于能不能取得合理的、有广泛认可的学科定位。

1地质-生态理论认识和体系的形成

国际上现阶段地质-生态学研究与环境地质研究有相当程度上的相似性,但已经逐步体现其研究特色,并有逐渐强化地质生态研究的发展趋势。但到目前为止相关研究成果还不够丰富,还不能认为系统的地质生态学作为独立学科已经建立。许多理论问题和应用技术方法尚不够完善。由于社会需要的推动,地质-生态学作为新兴的交叉学科发展方向,正在逐步成为研究热点和活跃点。虽然地质-生态学作为一门独立存在的学科尚未成立,但作为一种学科交叉现象具有很大的发展空间,将来能否产生独立的地质生态学科,取决于能不能取得合理的、有广泛认可的学科定位。但无论形成独立学科,还是保持学科交叉的混合特色,都需要就其理论基础、研究范畴取得一定的共识。因此,需要对地质-生态理论认识和学科体系进行研究和讨论。卢耀如先生将地质-生态环境的研究方向根据目的的不同分成如下几个方向:综合性研究方向:该方向主要研究地质-生态环境的演变,需要在探索自然界存在的有利与不利这两方面的条件与因素的基础上,密切结合人类活动影响与工程效应,而加以综合的研究,这是研究地质-生态环境的最基本的准则与最重要的研究方向。全球性的研究方向:地质-生态环境问题涉及到地球的自然演化、各种灾害的发生与发展,以及人类活动对环境的效应,这样,就需全球性的研究方向。宇宙性的研究方向:对地球这一生态系统的演化与起源还不很了解,所以应用现代科学技术以研究宇宙中星球,特别是太阳系的起源和演化,这对探索和研究地球自身的形成与演化,也是非常主要的研究途径。

2地质环境-生态系统相互关系研究和剖析

水-土-生态三大要素(三个子系统)的存在形式、利用现状、形成演化规律、要素之间的相互作用以及对人类社会经济发展的制约和影响是地质-生态研究的主要对象。但目前对地质要素的生态意义和生态保护的地质依据都缺乏系统和科学的认识。地质环境-生态系统的相互作用应是地质-生态学研究的重要内容。以地下水为例,以往的水文地质研究主要揭示地下水的来源、运移演化规律,地质-生态学研究则要探讨水对生态系统的控制,即“生态水位”的问题。“生态水位”是维持区域生态系统稳定所需的地下水位区间,高于这个水位区间上限临界值,地表土壤就会发生盐渍化,低于这个水位区间下限临界值,就很容易触发沙漠化。但这一水位区间又是一个复杂要素集合的函数,同时是一个时空动态变化的函数,它受到地质结构、地貌单元、气候条件、土壤类型、种植结构、植物种群特性、人为影响程度等的影响,需要进行系统相应分析。

3地质-生态指标体系研究

脆弱性判别的实施是建立在利用科学的指标体系对脆弱地质生态环境进行结构表述的基础上的。指标体系选取指标的原则是以最少指标达到完整描述系统特征的目的,既要谋求科学性原则、完备性原则和独立性原则,地质-生态指示性指标体系的筛选是进行地质-生态分析的基础和关键,也是目前研究较少,需要予以重视的主要方面。国外曾经组织过国际间合作计划,集中探讨了为多目标可持续发展服务的“地质指示指标”筛选问题,并认真分析了这一问题的复杂性和深入研究的必要性。

4尺度问题和时空演化研究(古地质-生态学研究)

由于地质-生态系统的复杂动态特征,在研究中必须注意其尺度效应,重视时空演化分析,加强对古地质-生态特征的研究,用地质历史演化的眼光看待我们目前的地质-生态状况。

4.1尺度效应问题自然过程和人为作用,都是在一定的空间和时间尺度内发生的,在不同的尺度上,其表现和描述的特征具有明显差异,描述其特征的指标也不一定一致。所以必须注意尺度问题。在上述分析中,曾论述过在不同区域尺度上控制地质-生态脆弱性的主导要素的不同,如在大的区域范围内,主导要素是大地构造单元,而在局部区域范围内,主导因素可能是气候条件和地貌单元等。同样,由于几十年来地质-生态环境的巨大变化,其时间尺度的对比也应高度重视,把不同年代的资料混合起来作为现状分析是不科学的。

4.2时空演化研究方法动态复杂系统的研究,要立足于几个基本观点:系统的观点,综合的观点,信息的观点。采取如下策略:抓住时空演变中有限个特征时期的静态状态,达到系统描述其动态特征的目的;突出深入研究空间中具有典型意义和带动作用的若干个点上的特征,来刻划面上的轮廓和规律;通过系统研究地质时期的地质-生态演化,认识当前所处演化阶段,推测其自然发展趋势,结合人为影响的强度,预测系统的变化趋势;将时间上的认识和空间上的认识集合起来,利用现代信息处理技术,进行时空总和分析和建模研究。

4.3古地质-生态分析的重要性“将古论今”是地质-生态研究的重要手段。由于我们所处的自然环境是地质演化过程的阶段性表现,其今后发展趋势必然首先受制于地质演化规律,我们对现今地质-生态系统的认识也是非常零散的,很难形成时间序列,从而建立演化规律的认识。因此,开展古地质-生态研究显得格外重要。

5脆弱带地质-生态系统研究

对地质-生态环境的认识是复杂的系统科学问题,涉及具有动态结构的多维信息体,尤其是脆弱地质生态环境的敏感性特征,决定了需要对多因素关系及其易变性进行研究,这种多因素关系构成“链式”结构,一种因素的变化可以触发相关联的其他因素发生变化,并且具有明显的临界值。认识地质生态环境的复杂性、“链状”关联结构是对其特征进行表述的重要前提。确定描述这些内容的指标体系、分类标准、参数获取方法和精度控制要求是重要的前期工作,需要专门开展研究。赵跃龙认为,脆弱生态环境的成因,包括自然因素和人为因素两个方面,自然因素又分为地质脆弱因子、地貌脆弱因子、气候脆弱因子、水文脆弱因子,人为因素主要是不合理开发利用资源和环境产生的影响。但这些因素的脆弱表现和具体指标,特别是地质脆弱因子的表述研究的还十分不足。