祁承經(jīng)

生物圈是地球全部生態(tài)系統(tǒng)的總和，它是綜合全部生物體及與之發(fā)生相互關(guān)系的巖石圈（包括土壤圈）、水圈和大氣圈成分的地球生態(tài)系統(tǒng) 。地球上原本不存在生命有機體，經(jīng)35億年才演化而形成現(xiàn)今浩瀚的生物界，可謂歷盡滄桑。按通俗的語言理解，生物圈就是人類和地球全部生命系統(tǒng)賴以生存的大家園，也類似于宗教上所傳說的諾亞方舟。人類生活離不開食物、陽光、空氣。于是，要改善人類生活，就必須研究人類所賴以生存繁衍的生物群落及其活動環(huán)境。在生物圈這個系統(tǒng)中，綠色植物進行光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，草食類動物靠進食植物為生，肉食類動物捕食草食類動物，細菌和真菌則“吃”動植物的死體，同時將其分解為無機物再供植物使用。這三者構(gòu)成錯綜復(fù)雜的食物鏈。其中，植被占地球總生物量的99%，它在生物圈的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中起著關(guān)鍵作用，植被的質(zhì)量、數(shù)量、產(chǎn)量（生物量）和分布狀況直接關(guān)系到生物圈的負荷和調(diào)節(jié)能力，甚至影響到生物圈的存在和消亡。某一地區(qū)植被的凈初級生產(chǎn)量和生產(chǎn)力是估量該地區(qū)總生命系統(tǒng)生存的基礎(chǔ)，一般稱為自然本底，如非洲分布有熱帶稀樹大草原，草原植被凈初級生產(chǎn)量決定著能承載多少草食動物數(shù)量；草食動物數(shù)量又決定著能喂養(yǎng)多少猛獸和猛禽的數(shù)量。再者，如果某片稀樹草原生態(tài)系統(tǒng)因干旱或農(nóng)墾面積擴大致使草原退化，依附草原植被的動物也就隨之遷徙或滅絕。因此，植被是生物圈的核心與基石。

地面的各種植物群落，總稱為植被，其中包括森林、草原、草甸、沼澤、水生植物、農(nóng)田等。這些植物價值，給人類提供利用的資源，淀粉、糖類、纖維、油脂、樹脂、藥物等。這是人所共知的。但是植被的更重要的作用是為人類及其他生物提供了賴以生存的生態(tài)條件，這一點則往往被人們所忽視。

一、制造有機物的綠色工廠與巨大碳儲存庫（碳匯）

地球上絕大部分的有機物來源于植物，據(jù)計算，植被每年轉(zhuǎn)化太陽能1.74×107千卡為化學(xué)能，將CO2和H2O綜合為有機物，儲存于植物體內(nèi)，又以凋落物將C轉(zhuǎn)存于土壤層。全球生物產(chǎn)量為1841Gt（兆噸）（陸地為1840Gt），以噸？年？公頃（t？hm-2？a-1）計算生產(chǎn)力，則溫帶常綠林為13t？hm-2 ？a-1 ，溫帶草原為6t？hm-2？a-1，農(nóng)地植被為9.1t？hm-2？a-1。其中，森林植被是當(dāng)今世界上面積最廣、生物產(chǎn)量最大（占陸地植被總量90%）、生產(chǎn)率也最高的群落；農(nóng)田植被所取得的能量與物質(zhì)，與自然植被相比，仍為數(shù)甚微。現(xiàn)代主要的能源石油和煤，就是由古植物群落形成的。而現(xiàn)有植物則稱之為可再生能源，可用木材來提取酒精、甲烷、精油，代替石油或滲合石油使用。森林也是重要的封存碳的碳庫，木材與碳之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.26，如按我國森林資源為117×108m3計，則可估算出我國森林碳儲存量為30.4×108tC。

由于人類經(jīng)濟和生活需求的發(fā)展、燃燒化石燃料及破壞森林，大量CO2被排放，致使大氣中CO2濃度含量遞增。大氣碳含量主要是受到陸地生物圈碳排放的影響而變動，其排放源主要有二：一是礦石燃燒；二是毀林及墾殖（土地利用改變）。20世紀(jì)中期以來，全球每年森林面積減少1000～2000萬公頃，其中熱帶雨林的毀滅致使森林碳庫巨大喪失，因為熱帶森林擁有森林植被碳總量的59%。據(jù)研究，貯存在地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的總碳量（包括土壤貯存的碳）為2477PgC（兆噸），其中，植被碳貯存量466PgC，森林碳貯存量359PgC。通過光合作用，陸地植被每年吸收122PgC， 其中有120±PgC通過植被和土壤呼吸返回大氣，其余約2PgC存留在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，因此，在自然狀態(tài)下 CO2在大氣和陸地生物圈之間的循環(huán)保持平衡狀態(tài)。但是，在上世紀(jì)后期，化石燃料的利用釋放5. 5PgC的CO2入大氣，熱帶森林破壞向大氣輸入1. 6PgC，兩項共7.1PgC。其中除去一部分為海洋所吸收外，每年約有3. 4PgC是給予增加大氣濃度。從植被角度考慮，今后解決的途徑是制止熱帶森林的破壞，以恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，恢復(fù)、整合和重建陸地生態(tài)系統(tǒng)。但是熱帶森林多分布于發(fā)展中國家，經(jīng)濟利益的驅(qū)動，導(dǎo)致破壞熱帶森林的趨勢似乎很難逆轉(zhuǎn)。

二、生物多樣性的演化起源地和載體

生物多樣性有三個層次，即遺傳（基因）多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。其中，物種多樣性是基本的單元，據(jù)科學(xué)家估計，現(xiàn)地球上存在有500萬至3000萬物種，有確切文獻記載的物種有150多萬種。因為一個物種的存在不是孤立的，專家認為一種高等植物的存在，可能有20～30種依附于它、與之共生、寄生、腐生或在食物鏈和生態(tài)過程有關(guān)的昆蟲、真菌及微生物協(xié)同存在，根據(jù)此種錯綜復(fù)雜的關(guān)系推算出潛在的物種系統(tǒng)。如全球高等植物約30萬種，可認為與之有關(guān)的生物應(yīng)存在有600～900萬種。由于近代生態(tài)環(huán)境片斷化、劣化或逆退，大面積森林被毀，現(xiàn)今生物圈正面臨歷史上每六次大滅絕時期，世界自然保護聯(lián)盟發(fā)布的《受威脅物種紅色名錄》表明，目前世界上約有1/4的哺乳動物、1200多種鳥類以及3萬多種植物面臨滅絕的危險?，F(xiàn)今物種正面臨每小時乃至每分鐘喪失一個物種的速度進行，即生物多樣性喪失。物種是生物圈存在的基礎(chǔ)，物種的危機也就是生物圈存在的危機，為令之計，只有確保生物生存的生態(tài)環(huán)境和棲息地，保護植被的完整性就是保護生物多樣性。

三、氧氣生產(chǎn)工廠，大氣凈化器和濾塵器

據(jù)研究，遠古地球的大氣是缺氧的，原始生命是嫌氣的細菌。大約在5億年前，當(dāng)綠藻出現(xiàn)時，大氣含氧量才接近現(xiàn)代水平。氧氣的出現(xiàn)，促進了陸生植物大踏步發(fā)展的進程。資料顯示，1公頃闊葉林每天吸收1000kg的二氧化碳，并放出730kg的氧氣，一個成人每天需氧氣0. 75kg，這就需要10m2的森林以提供氧氣；草坪每公頃每小時可吸收15kg的CO2，按每人每小時呼出37. 5g CO2計，50m2草坪可滿足一人呼吸的需要。

SO2是城市和工業(yè)區(qū)最普遍的有毒氣體，是酸雨的來源，也滲入浮懸顆粒物構(gòu)成霧霾，我國酸雨區(qū)面積約1百萬公頃， 年排放SO2約1500噸。樹木可以吸塵附塵和具有一定生理承受方式附吸SO2，最后將其排于土壤和江河。據(jù)研究，1公頃柳杉林或側(cè)柏林每年能吸收SO2720kg。

全球每年排入大氣層的浮懸物質(zhì)約2300×1014噸， 主要是由于大量燃燒煤和石油造成。每燒1t煤可產(chǎn)生3～11g浮懸物質(zhì)。顆粒直徑為2.5μm或PM2.5（微克μm= 10-6g）與霧氣結(jié)合即為霧霾。治理霧霾污染主要是從治理污染源著手，但從長遠和根本大計出發(fā)，仍然是加強城市森林植被生態(tài)建設(shè)工程。樹木都具有巨大的表面積能滯留空氣中的浮懸物質(zhì)，其枝葉也有強大的吸塵能力，一般葉片粗糙、多毛茸、具油脂的樹種滯塵力較強。英國倫敦在50年前曾以多霧著稱，每年有霧霾天氣在90日以上，經(jīng)50年治理，現(xiàn)今每年霧霾日減少為5～10日。該市主要的經(jīng)驗是以極大力度重建森林植被，倫敦人口稠密，人均綠化面積卻達24m2，城市外圍還建有大型環(huán)形綠化帶，城市面積為1580km2， 綠化面積為4434 km2，綠化面積幾乎是城市面積3倍。日本東京為治理霧霾污染，法律規(guī)定綠化面積必須占建筑面積的20%以上，并提出綠化只種樹不種草，綠化不僅要面積，更看重綠化體積。由此可見，經(jīng)人類破壞的生態(tài)環(huán)境是可以修復(fù)和回歸的，關(guān)鍵是在城市重建森林植被系統(tǒng)。

四、吸收、調(diào)節(jié)、涵養(yǎng)降水的綠色水庫

各種植物都有減少逕流、涵養(yǎng)水分的功效，其效能由低到高的排列順序是：裸地→農(nóng)田（一年生草）→草地（多年生草）→灌叢→疏林→單純林→混交林。據(jù)研究，森林林冠可截留雨水12～38%，地被物吸收10%，凋落物吸收5%，另有50～80%滲入林地，其逕流量僅為降水量的1～10%。尤其是凋落物有很強的持水能力，一般為自身重量的2～3倍，多可達5倍。凋落物除自身持水外，分解為腐殖質(zhì)可增進土壤孔隙，促進林地地表水分滲透。

森林涵養(yǎng)水分的貢獻主要在于森林土壤蓄存和過濾降水，據(jù)湖南朱亭觀測的數(shù)據(jù)（mm），闊葉林蓄水量為74.2；毛竹林為73.9；杉木林為67. 2；馬尾松林為54. 2；灌叢為47.8；荒山為11.6。闊葉林每公頃比灌叢和荒山多264和626m3。由于林地水分滲入量大、徑流量小，森林可降低洪峰流量、延緩洪峰出現(xiàn)時間，增加枯水期的流量。

林地森林也蒸騰大量的水汽成為降水的重要來源。據(jù)研究，海洋每年向陸地輸移水汽約4×1013t，這些水汽僅構(gòu)成陸地降水的40%，其余的水分來源于陸地地表蒸發(fā)的水汽。但無林地蒸發(fā)僅占陸地總蒸發(fā)量的5～29%，而森林群落的蒸騰量一般為當(dāng)?shù)亟邓康?0%以上。經(jīng)森林蒸發(fā)的水汽升到空中經(jīng)冷卻致雨降到陸地，又蒸發(fā)到上空，再降水落地，如此形成水分小循環(huán)。

此外，森林生態(tài)系統(tǒng)對水分進行了充分的利用，極大地減緩了徑流，也就有效地控制了土壤沖刷，保護土壤養(yǎng)分的流失，并維護和增進土壤肥力。

總之，無論是挺拔的青松，或者是巖石上的一塊青苔，它們每時每刻都在無聲地為人類和生物圈的生存工作著，或聚集一克葡萄糖，或制造一毫克氧氣……。因此，人類應(yīng)作為生物圈的真正主人，愛護每一株樹和每一塊青苔。而隨著生態(tài)學(xué)研究的深入和普及，人類的生態(tài)意識逐漸覺醒，生物圈的意義逐漸被理解，以森林為主的全球生態(tài)系統(tǒng)對人類持續(xù)發(fā)展的貢獻和價值正逐漸被接受和認同。從學(xué)術(shù)界到政界以至公眾中，生態(tài)服務(wù)（ecological service） 和生態(tài)補償（ecocompensation）的概念也亦為人所共知并呈現(xiàn)于議事日程。但現(xiàn)實依然很嚴(yán)峻：熱帶雨林正以每年減少1000萬公頃的規(guī)模消失，生物多樣性以每小時喪失一種的速度在滅絕著，人口、糧食、能源、自然資源和環(huán)境五大危機正挑戰(zhàn)著人類的可持續(xù)發(fā)展。國際生態(tài)組織驚呼：“地球維持人類的能力正在不可逆轉(zhuǎn)地減少?！逼鋵崳⒎遣豢赡孓D(zhuǎn)，只要治理有方，就會回天有術(shù)。其關(guān)鍵就是要充分應(yīng)用植被這個武器去醫(yī)治大自然的創(chuàng)傷，按恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論重新修復(fù)生物圈這個美好的家園；按保護生物學(xué)的理論保護生物多樣性。

全球每年排入大氣層的浮懸物質(zhì)約2300×1014噸， 主要是由于大量燃燒煤和石油造成。每燒1t煤可產(chǎn)生3～11g浮懸物質(zhì)。顆粒直徑為2.5μm或PM2.5（微克μm= 10-6g）與霧氣結(jié)合即為霧霾。治理霧霾污染主要是從治理污染源著手，但從長遠和根本大計出發(fā)，仍然是加強城市森林植被生態(tài)建設(shè)工程。樹木都具有巨大的表面積能滯留空氣中的浮懸物質(zhì)，其枝葉也有強大的吸塵能力，一般葉片粗糙、多毛茸、具油脂的樹種滯塵力較強。英國倫敦在50年前曾以多霧著稱，每年有霧霾天氣在90日以上，經(jīng)50年治理，現(xiàn)今每年霧霾日減少為5～10日。該市主要的經(jīng)驗是以極大力度重建森林植被，倫敦人口稠密，人均綠化面積卻達24m2，城市外圍還建有大型環(huán)形綠化帶，城市面積為1580km2， 綠化面積為4434 km2，綠化面積幾乎是城市面積3倍。日本東京為治理霧霾污染，法律規(guī)定綠化面積必須占建筑面積的20%以上，并提出綠化只種樹不種草，綠化不僅要面積，更看重綠化體積。由此可見，經(jīng)人類破壞的生態(tài)環(huán)境是可以修復(fù)和回歸的，關(guān)鍵是在城市重建森林植被系統(tǒng)。

四、吸收、調(diào)節(jié)、涵養(yǎng)降水的綠色水庫

各種植物都有減少逕流、涵養(yǎng)水分的功效，其效能由低到高的排列順序是：裸地→農(nóng)田（一年生草）→草地（多年生草）→灌叢→疏林→單純林→混交林。據(jù)研究，森林林冠可截留雨水12～38%，地被物吸收10%，凋落物吸收5%，另有50～80%滲入林地，其逕流量僅為降水量的1～10%。尤其是凋落物有很強的持水能力，一般為自身重量的2～3倍，多可達5倍。凋落物除自身持水外，分解為腐殖質(zhì)可增進土壤孔隙，促進林地地表水分滲透。

森林涵養(yǎng)水分的貢獻主要在于森林土壤蓄存和過濾降水，據(jù)湖南朱亭觀測的數(shù)據(jù)（mm），闊葉林蓄水量為74.2；毛竹林為73.9；杉木林為67. 2；馬尾松林為54. 2；灌叢為47.8；荒山為11.6。闊葉林每公頃比灌叢和荒山多264和626m3。由于林地水分滲入量大、徑流量小，森林可降低洪峰流量、延緩洪峰出現(xiàn)時間，增加枯水期的流量。

林地森林也蒸騰大量的水汽成為降水的重要來源。據(jù)研究，海洋每年向陸地輸移水汽約4×1013t，這些水汽僅構(gòu)成陸地降水的40%，其余的水分來源于陸地地表蒸發(fā)的水汽。但無林地蒸發(fā)僅占陸地總蒸發(fā)量的5～29%，而森林群落的蒸騰量一般為當(dāng)?shù)亟邓康?0%以上。經(jīng)森林蒸發(fā)的水汽升到空中經(jīng)冷卻致雨降到陸地，又蒸發(fā)到上空，再降水落地，如此形成水分小循環(huán)。

此外，森林生態(tài)系統(tǒng)對水分進行了充分的利用，極大地減緩了徑流，也就有效地控制了土壤沖刷，保護土壤養(yǎng)分的流失，并維護和增進土壤肥力。

總之，無論是挺拔的青松，或者是巖石上的一塊青苔，它們每時每刻都在無聲地為人類和生物圈的生存工作著，或聚集一克葡萄糖，或制造一毫克氧氣……。因此，人類應(yīng)作為生物圈的真正主人，愛護每一株樹和每一塊青苔。而隨著生態(tài)學(xué)研究的深入和普及，人類的生態(tài)意識逐漸覺醒，生物圈的意義逐漸被理解，以森林為主的全球生態(tài)系統(tǒng)對人類持續(xù)發(fā)展的貢獻和價值正逐漸被接受和認同。從學(xué)術(shù)界到政界以至公眾中，生態(tài)服務(wù)（ecological service） 和生態(tài)補償（ecocompensation）的概念也亦為人所共知并呈現(xiàn)于議事日程。但現(xiàn)實依然很嚴(yán)峻：熱帶雨林正以每年減少1000萬公頃的規(guī)模消失，生物多樣性以每小時喪失一種的速度在滅絕著，人口、糧食、能源、自然資源和環(huán)境五大危機正挑戰(zhàn)著人類的可持續(xù)發(fā)展。國際生態(tài)組織驚呼：“地球維持人類的能力正在不可逆轉(zhuǎn)地減少?！逼鋵?，并非不可逆轉(zhuǎn)，只要治理有方，就會回天有術(shù)。其關(guān)鍵就是要充分應(yīng)用植被這個武器去醫(yī)治大自然的創(chuàng)傷，按恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論重新修復(fù)生物圈這個美好的家園；按保護生物學(xué)的理論保護生物多樣性。

全球每年排入大氣層的浮懸物質(zhì)約2300×1014噸， 主要是由于大量燃燒煤和石油造成。每燒1t煤可產(chǎn)生3～11g浮懸物質(zhì)。顆粒直徑為2.5μm或PM2.5（微克μm= 10-6g）與霧氣結(jié)合即為霧霾。治理霧霾污染主要是從治理污染源著手，但從長遠和根本大計出發(fā)，仍然是加強城市森林植被生態(tài)建設(shè)工程。樹木都具有巨大的表面積能滯留空氣中的浮懸物質(zhì)，其枝葉也有強大的吸塵能力，一般葉片粗糙、多毛茸、具油脂的樹種滯塵力較強。英國倫敦在50年前曾以多霧著稱，每年有霧霾天氣在90日以上，經(jīng)50年治理，現(xiàn)今每年霧霾日減少為5～10日。該市主要的經(jīng)驗是以極大力度重建森林植被，倫敦人口稠密，人均綠化面積卻達24m2，城市外圍還建有大型環(huán)形綠化帶，城市面積為1580km2， 綠化面積為4434 km2，綠化面積幾乎是城市面積3倍。日本東京為治理霧霾污染，法律規(guī)定綠化面積必須占建筑面積的20%以上，并提出綠化只種樹不種草，綠化不僅要面積，更看重綠化體積。由此可見，經(jīng)人類破壞的生態(tài)環(huán)境是可以修復(fù)和回歸的，關(guān)鍵是在城市重建森林植被系統(tǒng)。

四、吸收、調(diào)節(jié)、涵養(yǎng)降水的綠色水庫

各種植物都有減少逕流、涵養(yǎng)水分的功效，其效能由低到高的排列順序是：裸地→農(nóng)田（一年生草）→草地（多年生草）→灌叢→疏林→單純林→混交林。據(jù)研究，森林林冠可截留雨水12～38%，地被物吸收10%，凋落物吸收5%，另有50～80%滲入林地，其逕流量僅為降水量的1～10%。尤其是凋落物有很強的持水能力，一般為自身重量的2～3倍，多可達5倍。凋落物除自身持水外，分解為腐殖質(zhì)可增進土壤孔隙，促進林地地表水分滲透。

森林涵養(yǎng)水分的貢獻主要在于森林土壤蓄存和過濾降水，據(jù)湖南朱亭觀測的數(shù)據(jù)（mm），闊葉林蓄水量為74.2；毛竹林為73.9；杉木林為67. 2；馬尾松林為54. 2；灌叢為47.8；荒山為11.6。闊葉林每公頃比灌叢和荒山多264和626m3。由于林地水分滲入量大、徑流量小，森林可降低洪峰流量、延緩洪峰出現(xiàn)時間，增加枯水期的流量。

林地森林也蒸騰大量的水汽成為降水的重要來源。據(jù)研究，海洋每年向陸地輸移水汽約4×1013t，這些水汽僅構(gòu)成陸地降水的40%，其余的水分來源于陸地地表蒸發(fā)的水汽。但無林地蒸發(fā)僅占陸地總蒸發(fā)量的5～29%，而森林群落的蒸騰量一般為當(dāng)?shù)亟邓康?0%以上。經(jīng)森林蒸發(fā)的水汽升到空中經(jīng)冷卻致雨降到陸地，又蒸發(fā)到上空，再降水落地，如此形成水分小循環(huán)。

此外，森林生態(tài)系統(tǒng)對水分進行了充分的利用，極大地減緩了徑流，也就有效地控制了土壤沖刷，保護土壤養(yǎng)分的流失，并維護和增進土壤肥力。

總之，無論是挺拔的青松，或者是巖石上的一塊青苔，它們每時每刻都在無聲地為人類和生物圈的生存工作著，或聚集一克葡萄糖，或制造一毫克氧氣……。因此，人類應(yīng)作為生物圈的真正主人，愛護每一株樹和每一塊青苔。而隨著生態(tài)學(xué)研究的深入和普及，人類的生態(tài)意識逐漸覺醒，生物圈的意義逐漸被理解，以森林為主的全球生態(tài)系統(tǒng)對人類持續(xù)發(fā)展的貢獻和價值正逐漸被接受和認同。從學(xué)術(shù)界到政界以至公眾中，生態(tài)服務(wù)（ecological service） 和生態(tài)補償（ecocompensation）的概念也亦為人所共知并呈現(xiàn)于議事日程。但現(xiàn)實依然很嚴(yán)峻：熱帶雨林正以每年減少1000萬公頃的規(guī)模消失，生物多樣性以每小時喪失一種的速度在滅絕著，人口、糧食、能源、自然資源和環(huán)境五大危機正挑戰(zhàn)著人類的可持續(xù)發(fā)展。國際生態(tài)組織驚呼：“地球維持人類的能力正在不可逆轉(zhuǎn)地減少?！逼鋵?，并非不可逆轉(zhuǎn)，只要治理有方，就會回天有術(shù)。其關(guān)鍵就是要充分應(yīng)用植被這個武器去醫(yī)治大自然的創(chuàng)傷，按恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論重新修復(fù)生物圈這個美好的家園；按保護生物學(xué)的理論保護生物多樣性。