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第10章 植物与生态(1)

从绿色植物说起

绿色植物是地球生态平衡的基础。

上面我们说到过,绿色植物是地球的拓荒者。原先的地球大陆是没有生命的蛮荒世界,那真正是赤地千里。植物从海洋向大陆进军,它登陆成功,才完全改变了世界的面貌。

虽然那时它非常弱小,但登陆成功创造了生命向大陆拓荒的条件。它从藻类和菌类,发展到苔藓和地衣,再发展为开花植物(种子植物),高大的乔木,成为地球上关键的物种。

植物拓荒成功,从此使地球变为绿色。

为什么绿色植物是生态平衡的基础呢?

生态平衡是生命的表现形式,生命的所有表现形式都是同能量分不开的。生命的本质是新陈代谢和自我繁殖。它的生长、物质合成和繁殖,必须有一定的能量作为动力。没有能量和能量转化,生命和生态系统的发展是不可能的。

地球上所有生命形式的运动,能量都来自太阳能,但是在所有生命中,只有植物能直接利用太阳能,所有其他生物都不能直接利用太阳能,而是完全依赖植物转化的太阳能为生。

这是因为只有植物具有光合作用的能力。

植物利用太阳能,通过光合作用,把水和二氧化碳合成为碳水化合物,并以废料的形式释放出氧气。人和其他生命依靠植物生产的有机物质为生。

也就是说,植物是所有生命生存的基础。或者,绿色植物固定太阳能,这是生物圈中食物链能量流动的基础。

植物制造有机物,因而被称为生物圈的第一生产力,或初级生产力。它的产品不仅供养着整个地球的生命,而且补充地球的生态潜力,调节全球生态平衡,维持生物圈结构和功能的健全。

就像一个社会消费与生产的关系,虽然消费是目的,但消费是由生产决定的。生物圈也是这样,物质和能量运动是由绿色植物的生产决定的。

作为生物圈第一生产力的植物,它生产多少有机物,关系到其他一切生物。美国著名生态学家奥德姆指出,生物圈中,生产多于消费,对于人和其他动物来说,这是幸运的。他说:“就生物圈的整体而言,不管是什么样的生物和非生物过程,决定生产和分解的,最重要的是总生产率和分解率的比例。这两个相反功能的相互作用,控制着我们的大气圈和水圈。到目前为止,是生产超过分解。这对于人类和大量消耗氧的机器来说是幸运的。但是,人类今日‘取走的比送回的还多’,并且已达到了威胁生命必须的平衡的程度,因此,异养生物在完全地利用自养代谢产物上总是落后,这是生态系统的一个最重要的特征。”

这段话对于说明地球生物圈的生态平衡,以及如何维护生态平衡,是十分重要的。下面对这段话作一些解释。

(1)决定生物圈过程,最重要的是生产和消费(与分解)的比率。生产超过消费,这是生物圈的生态潜力的表现。

绿色植物,它作为第一生产力,一年生产多少有机物质呢?

科学家告诉我们,照射在绿色植物上的太阳辐射,有50%反射回太空,另有50%被植物吸收。但被植物利用的能量中,绝大部分用于水分的蒸腾和维持植物的呼吸与排泄,只有较小的一部分用于光合作用转化为化学能,用于植物的生长和新陈代谢,大约只有1%左右转变为植物的有机物质。但是,地球上有不适合于光合作用的冬天,还有许多不长植物的沙漠和植物很少的荒漠,因而照射到地球表面的太阳能大约只有02%转变为植物初级产品。

这样的植物初级产品有多少呢?经过科学家的估算,植物一年生产的有机物质所含碳的总量约为1.5×1011吨。

植物每年生产1500亿吨碳,这对于人和其他生物的消费是足够的。这是幸运的。

(2)人类今日“取走的比送回的还多”,例如,人类大举砍树,每年减少森林2000万公顷。过分开发利用土地,每年流失土壤250亿吨。每年有600万公顷土地变为沙漠,另有2000万公顷土地变为生产力很低的荒漠化土地。此外,草原放牧的牛羊过多,破坏了草场;水中的鱼虾捕捞过多,破坏了水产资源。

虽然人类也开始大规模的植树造林,改造沙漠,进行水产养殖。但是,总的比例是“取走的比送回的还多”,已经达到威胁生命必须的平衡的程度。

有的资料报告说,人类现在利用的植物初级生产的产品已占它的总产品的40%。这是一个危险的数字。因为植物生产的产品,不仅供人类消费,还有几百万乃至几千万种其他动物,也必须靠消费植物生产的产品才能生存。

动物是人类的朋友,它们与人类共同享受地球的生态资源。

这个数字如果发展下去,如果异养生物(人和动物)利用自养生物(植物),消费总量超过生产总量(而不是落后),那就要出现生物圈生态平衡破坏,乃至生态系统瓦解,从而使地球不适宜生命生存。

(3)怎么办呢?如何使“异养生物在完全利用自然代谢产物上总是落后”,即保持生态系统的这个最重要的特征呢?

当然,人类必须利用植物初级产品。保持生态系统的上述特征,维护生态平衡,不是通过减少人类的消费的办法。随着社会发展,要不断提高生活水平,要不断改善生活质量,因而要增加消费。所以人们解决这个问题的主要途径是,运用现代科学技术提高植物的光合作用效率,扩大地球表面的绿色植被。例如建设生产力比较高的农田、森林、草地和渔场。挖掘它的潜力是巨大的。

例如,过去人们不把水面当作土地,这是不正确的。水面阳光普照,许多植物在那儿生长,光合作用照样在那里进行。可实际情况是,现在水面生产力基本上没有开发利用。

再如,人们只重视平原和大片土地,对广大的山地丘陵和小块土地不重视,让它们在那里荒着,宝贵的阳光、土地和水热资源白白地浪费了,这是很可惜的。

地球是绿色的,绿色是生命的源泉。保护绿色植物,让地球更绿,这是人类的幸福之源。

沙漠也是一种生态平衡

沙漠,是堆满沙子的荒漠,或是渺无边际的沙海,或者在风力推动下,形成的连绵不断的沙丘。这里最常见的景象是满眼黄沙,上不见飞鸟,下不见寸草,好像是一片死寂的世界。

虽然,沙漠的环境条件非常严酷,但是,那里还生活着许多植物。它们构成一种特殊的生态系统:沙漠生态系统。

沙漠的气候特征是异常的干旱,有的甚至终年不下一滴雨,而且天气非常炎热,地表气温有时高达60~70℃,昼夜温差高达50℃,那才真是“早穿棉袄午穿纱”的地方。就地理条件来说,这里没有水,没有土壤,很少有生物,只有沙子。

但正是这种恶劣的环境,造就出具有特殊本领的生物。例如沙生植物,它经过同风沙干旱作斗争,产生特殊的适应性。它们有发达的根系,根可以深扎入到地下深处的含水层。常常碰到这样的景象,在几十米高的沙丘顶上,长着挺拔的红柳枝条,绿得非常可爱。沙包往上长,它也往上蹿,并在沙包顶上开出艳丽的小花。据说,如果扒开一个沙包,能挖出三大车红柳根茎,盘根错节地缠绕在一起。牧民常把它作为上等的柴禾。沙生植物为了减少植物水分的蒸发,大都是叶面很小,甚至完全退化,或具有特殊的肉质器官,如仙人掌,它的叶子已退化成针刺状;霸王鞭,叶子长成肉质状,表层长一层白色光滑的蜡质层,既反射强烈的阳光,又可减少水分蒸发;红柳、梭梭草和胡杨叶儿长成鳞状。许多一年生的沙漠植物,以种子阶段度过干旱期,有的发展成“短命植物”。它只有在偶然下雨的时候,迅速发芽,长叶,开花,结果,能够在10多天时间里完成它的生命周期,并在结籽以后,以种子或地下块根、根茎的形式休眠,度过漫长的干旱期。

同时,沙漠还造就出特有的动物。骆驼被称为“沙漠之舟”,它适应干旱的能力是非常完美的。科学家发现,它的血液内含有一种特殊的蛋白质。

这种蛋白质特殊的功用在于,当骆驼体内水分明显耗尽时,它能保持住血液内的水分,使血液不会变稠,从而使血液循环畅通无阻。这样,骆驼可以连续17天不喝水,甚至在干热的情况下,脱水达27%时,仍然能奇迹般地继续前进在戈壁滩上。过去人们以为,骆驼耐旱是由于它的胃里有一水囊。

除了骆驼,还有野驴。它们以骆驼刺、梭梭草、红柳枝叶等沙漠植物为生,是沙漠里的大型哺乳动物。此外,还有许多小型哺乳动物、爬行动物和昆虫。如鼠类、野兔和蜥蜴等。它们为了躲避炎热高温,大多数穴居,并在夜间活动,白天躲在洞穴内,夜间天气凉快了才四出觅食。

也就是说,沙漠也是有生命的。而且,这里生态系统的结构和功能相当稳定。它的物质和能量的输入输出相对平衡。按照上述关于生态平衡的定义,沙漠也是一种生态平衡状态。

沙漠虽然处于生态平衡的状态,但由于缺水,它的生产力是很低的。

沙漠生态系统平衡,这对于沙生生物来说是好的,但是对于人类和湿生生物来说,它并不好,因为它的生产力太低,资源太少。于是要破坏这种平衡,建立起对人有利的平衡。这就是改造沙漠的斗争。人们想方设法引水,或抽取地下水,在沙漠上植树种草。这是打破原有的平衡,创造更有益于人的生态平衡。

因而,认为惟有生态平衡是好的,并从而提出“返回自然”的口号,这是对生态平衡的一种误解。其实,第一,“返回自然”不见得好。有谁愿意舍弃现代生活,去过那种茹毛饮血的原始人的生活呢?第二,这也是不可能的。世界进步是主要潮流,怎么能够倒退到过去呢?

打破不利于人的生态平衡,建立有益于人的生态平衡,这是进步而不是退步。

而且,生态平衡不是惟一的,不平衡和生态平衡破坏也是常有的。

如果具体地分析生态系统的物质运动,我们便会知道,生态系统的物质运动,是生态平衡和平衡破坏建立新的平衡,这两种情况不断交替的过程。

用哲学的话来说,这是运动与平衡的统一。生态系统的物质,总是处于不断的运动、变化和发展中,既不平衡,又有平衡破坏,两者互相转化。

不仅运动是重要的,它推动事物前进,平衡也是重要的,它也推动事物前进。恩格斯说过:“在地球上,运动分化为运动和平衡的交替;个别运动趋向于平衡,而整体的运动又破坏个别的平衡。”他又说:“物质相对静止的可能性,暂时的平衡状态的可能性,是物质分化的根本条件,因而也是生命的根本条件。”

平衡“是生命的根本条件”,把平衡对生命的作用说到点子上了。平衡又不是固定的。当生态系统的某些因素,特别是它的重要因素的改变,例如人类这一重要因素参与改造沙漠的行动,这种因素达到足够程度时,就会打破旧的平衡和建立新的平衡。

例如,地球上人类的产生,人以自己的智慧和劳动,在自然生态系统的基础上,建立人工生态系统,如高产农田,人造森林,畜牧场和渔场,等等,每一步都是打破旧的平衡,建立新的平衡。这里,人工生态系统比原有的系统往往有更高的生产力。

但是,人类对自然的活动也往往出现既不利于人,也不利于其他生物生存的情况。例如环境污染,使河流和湖泊里的生物全死了,成了一种死寂的平衡。

因此,生态系统的发展,生态平衡发展或生态平衡破坏建立新的平衡,有两种不同的趋势:一是向生态系统稳定性,提高它的生产力的方向发展;二是破坏它的稳定性,向降低它的生产力的方向发展。

我们的任务是:保护对人类有利的生态平衡,避免对人类不利的生态平衡,使生态过程向着它的不断进化的方向发展,避免向退化的方向衰败。

人类不可能不干预自然过程。人类干预自然,也可能破坏对人有利的生态平衡。但这不是必然的。人类行为以生态观点作指导,使它符合生态规律,就完全可以做到保护生态平衡,或者打破对人不利的平衡,建立对人有利的生态平衡。这是我们努力的方向。

仙人掌的刺

提起仙人掌,你一定会想到那是一种绿色身体上生长着许多外刺的植物。如果你认为那绿色的部分是它的肥厚的叶子,那可就大错特错了。仙人掌绿色的身体是它的茎,它可以代替绿叶进行光合作用,制造养料,而原本应该制造养料的绿叶却退化为针刺,变得细长而坚硬。为什么仙人掌会长成这种奇特的形状?这还要从仙人掌的“老家”说起。仙人掌原产墨西哥沙漠地带,那里干旱少雨。一般的植物是很难在那里生存的。但仙人掌以它独特的身躯适应了那里的环境。有人做过这样的实验:将一棵375公斤重的球状仙人掌放在屋子里不浇水,过了六年,再称它的重量,只蒸腾了11公斤水分。这是由于胖乎乎的掌状茎,蓄含了足够它生理活动的水份,而针刺状的叶,将蒸腾面积减少到最小程度。而且那又尖又硬的针刺可以有效地防止被沙漠里的动物吃掉。

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