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生物坝:“天”字号大坝

来源: 作者: 发布日期:2020-09-10 访问次数:29
生物坝:“天”字号大坝

 坝,原本是指拦水的建筑物。本文所用的“生物坝”一词,主要是指草丛、灌丛、树木所具有的拦截、滞留和贮蓄天然降水的功能。“生物坝”是“天”字号“大坝”。自然界的一草一木皆是鬼斧神功的“生物坝”。

 众所周知,降雨主要发生在夏季。到了夏季,落叶植物的叶子就会长出来。当雨滴由天而降时,首先滴落在高大乔木上层的叶子上。乔木的树冠,枝叶重重叠叠。上层叶子上的雨滴,会逐层滴落在下层叶子,继而下落至乔木下的灌木,再往下滴落,降至生长在地面的草丛,由草丛而入渗土壤、石隙。天然降落的雨滴,由乔木上层叶面进入林间,经过乔木、灌木、草丛,层层叠叠的拦滞,温和滋润大地。乔木、灌木、草丛组合而成的生物体系,也是自然帝造化的“生物坝”体系。“生物坝”体系立于天地之间,阻挡了苍天雨滴对苍茫大地的直接拍打敲击。“生物坝”体系之内,吸贮并形成“生物水”“生物圈”,也即“绿色水库”“生物基因库”。“生物坝”是天地和谐、人与自然和谐的枢纽,因为“生物坝”而“生物水”“绿色水库”,实现了天蓝地绿、山清水秀,实现了天地之间的和谐壮丽。

 自然帝缔造了形态各异、功能神奇的“生物坝”。究竟自然帝都制造了什么样的“生物坝”呢?这得因地制宜,看自然降水分布的情况。当降雨在200毫米以下时,即是沙漠、戈壁;在降雨300毫米左右的地方,自然帝便缔造出结构简单的草丛性质的“生物坝”,这便形成了草原地带;在降雨量400毫米左右的草原与森林过度地带,自然帝的妙手即制造出草丛与灌木结合的二元复合“生物坝”。在降雨量500毫米以上的森林地带,自然帝随心所欲,制造出草丛、灌木与乔木结合的三元复合“生物坝”。一般而言,降雨量越大,“生物坝”的结构、体系和功能越复杂。

 没有降水是万万不能的,但是,有了水也不是万能的。即是有了水的滋润,缺少土壤养料,缺少空气阳光,依然影响自然帝制造“生物坝”的能力,这就是在森林地带存在着低矮的草丛草甸,以及存在寸草不生石山石河的深层原因。

 万物生长靠太阳。对于地球生物圈来讲,太阳实在是太重要了。来自太阳的巨大能量,驱动地球生物圈的生命活动。在植物细胞内存在一个捕获太阳能并将其转换为化学能的超级化工厂——叶绿体,这是大自然最精巧也是最伟大的发明。地球陆地表面约30%左右由绿色植物覆盖,通过光合作用固定二氧化碳,储存化学能,裂解水分子释放出氧气。植物吸收的光子能量转化为生物化学能,储存在糖、淀粉和纤维素等有机物质中,并为各类动物提供了食物营养元素,如稻米和面粉中的淀粉、水果中的糖等。

 大家知道,森林具有涵养水源、保持水土、防风固沙、固碳释氧、调节气候、维护生物多性等功能。其实,这些生态功能的微观基础,皆源于“生物坝”。也可以看出,在生态功能上“生物坝”远超出人工建造的水坝。草丛、灌丛到森林,植物体系生产出花、叶、果实,即是动物的食物。多样化的植物生产即是多样化的动物食物,奠定了生物多样化的基础。“生物坝”的生态功能,取决于“生物坝”的结构复杂程度,也代表着“生物坝”的生态生产力。“生物坝”的结构越复杂,其生态生产力越高,生态功能越强,绿水青山指数越高。

 人类文明之先,在地球陆地上,自然帝按照“因地制宜”旳原则,为大地织满了“生物坝”,并成为动物的乐园和人类的摇篮。植物的花、叶、果实,是动物的食物,也是人类的食物。多种多样的“生物坝”,是动物生存繁衍的根基,也是人类生存繁衍的根基。这个时期的人类,与其它的动物没有多大的区别,欣然接受了由“生物坝”体系所生产提供的全部生态产品和生态服务。毫无疑问,这一时期的人类,与大自然中的生灵万物融为一体,在竞争中求和谐,在和谐中求共生。

然而,这种人与自然被动和谐共生的局面,在人类文明出现后发生了根本变化。地球物种数量百万之巨,人类只是百万分之一。冥冥之中,人类从竞争中似乎获得了压倒性胜利。与人类一起成为胜利者的,还有能为人类提供食材、薪材、木材、药材等动植物——农作物和畜禽。经历上万年时间,人类从上百万种野生动植物资源中成功驯化了100余种动植物。也就是说,野生动植物约万分之一,已被人类成功驯服,并创造出植物栽培、动物饲养的“农业文明史”。

 人类要更好的满足自身需要,开启种植农作物的进程,首先就要为农作物提供种植的土地。在陆地适宜种植的空间已被原生植被占领的情况下,可能的路径就是要清除原生植被,为农作物腾出空间。首先被清除的是河流沿岸地势平坦的空间,正是因为地势平坦原生植被有机物堆积层较厚,也就是土地肥沃,有利于农作物从土壤中获得更多的食物,生产出数量多而质量好的农产品。随着农产品增加,人类的营养水平得以改善,继而繁殖后代能力提高,推动了人口增长,反过来增加了农产品需要,迫使农作物种植业扩张,清除更多的原生植被。随着农作物扩张,一点又一点的原生植被被清除,如同发生“多米诺骨牌效应”,自然生态空间一片又一片转化为农业空间。

 毫无疑问,传统的农作物种植业发生于森林生态系统中,人类清除的原生植被是原生的森林植被,而原生森林植被是乔木、灌木、草丛复合结构,也就是三元复合“生物坝”,具有极为完整的生态功能。当转为农业空间,改种农作物后,原来天然的三元复合“生物坝”消失,代之而起的是人工建构的一元“生物坝”。农作物一元“生物坝”,大致有四种情形。第一种是草本,包括粮食和蔬菜等,是占用农业空间最大的农作物,大多是一年生的草本植物,植物在田时间具有较强的季节性。第二种是藤本,包括葡萄、弥猴桃等。第三种是灌木,主要是茶树类,茶叶园的面积并不大。第四种是乔木,主要是果树类。可见,无论是那一种种植形式,都是人工构建的单一种类的“生物坝”,与原生的森林植被的天然多元复合“生物坝”相比较,在生态功能上要相差很多,甚至是无法相比较。农业空间上栽种着单一作物,主要是满足人类和饲养畜禽需要。人类种养的动植物地盘扩大、数量增长,与此同时,野生动植物的栖息地萎缩、种类减少。也就是说,人类文明的扩张,带动了作物和畜禽的扩张。在人类的帮助下,作物和畜禽不断挤占野生植物和野生动物的家园。

 在人类文明领地扩张的过程中,不仅是一步一步地把野生动植物的栖息地——自然生态空间彻底转化为人类的文明家园——城镇空间和农业空间,而且深入到野生动植物栖息地索取自然资源——砍伐树木、放牧牛羊、打洞挖矿、筑坝取水,野生动植物已经丧失了本真的自然家园。人类在采伐木材时,自然是喜爱和优先采伐树干通直、木质紧密的优等木材,而这样的树木是“森林尊者”,形成时间长、控制群落面积大。一旦“森林尊者”出局,意味着植物群落结构重组。而这样的结构重组,则是人类等不及的一个漫长的过程。为了缩短这个过程,人类便自作主张,代替自然选择,栽植自己喜欢的速生树种。在本质上,这就是伐“优”植“劣”,人类推动的森林生态系统“逆向演化”。这种“逆向演化”是在较短时间完成,让以森林为栖息地的动物无所适从,相继走进生存灾难,走上亡种危机。草原的状况更加令人担忧,放牧牛羊马驼,其实就是在“伐草”。牛羊马驼喜欢吃的草,被一次又一次、一茬又一茬的吃掉,好一点的草更加值得同情,要么活不到结籽的时节,无法“传宗接代”,要么被连根拔起,断根绝种。能够在草原上顺利“传宗接代”的草,都是牲口“不喜欢”的草。牲口在淘汰自己“喜欢”的草,为“不喜欢”的草留出了发展空间。如此这般,与森林“逆向演化”机理相同,“不被喜欢”反而成为繁衍发展的优势,草原走上“逆向演化”之路。毫无疑问,遏制森林“逆向演化”的根本举措就是停止伐木,而遏制草原“逆向演化”的根本举措就是停止放牧,也就是停止伐草。与人类文明的期望相反,森林草原的“逆向演化”,也意味着生态空间“生物坝”质量下降、功能衰退。

 人类文明的空间扩张,遵循先易后难、先平地后坡地的基本规律。首先是清除平原地带生态空间上的原生植被,尔后是清除丘陵地带生态空间上的原生植被,最后是向山地坡脚地带生态空间进行。然而,就像不是所有的农业空间都能成功转化为城镇空间一样,并不是所有的自然生态空间都能成功的转化为农业空间。主要原因在于“生物坝”的结构、体系与功能。

 大家知道,农业可分为雨养农业和灌溉农业。雨养农业仅仅依靠自然降水维持农作物生产,而灌溉农业需要引来源源不断的客水,以补充自然降水之不足。沙漠地带的绿洲农业就是典型的灌溉农业。灌溉农业要求农田平坦,能够有效吸贮水分。于是,平整土地显得十分重要。自从出现微灌技术后,同样的水源可以满足更大面积的灌溉农业需求。难以平整的土地,不能施用灌溉技术的农地上,也就只能是雨养农业。自然降雨有其自身规律,并不能切合农作物生长需要,倒是农作活动要顺应自然降雨的规律。雨养农业多存在于坡地、陡坡地,因种植作物稀疏,“生物坝”功能不足,不仅农业生产能力低,而且导致了严重的水土流失。如果在经济上、生态上得不偿失,则是生态空间向农业空间的失败转换。退耕还林还草还湿,其实就是汲取失败的教训,把空间重新归还生态,重建“生物坝”体系。还林——重建森林生态系统,还草——重建草地生态系统,还湿——重建湿地生态系统。

 生态空间转换农业空间失败,不仅仅是因为“跑丢了”千百年形成的土壤,以及“跑丢了”难能可贵的天然降水,还有重要的一点,就是漫不经心“跑掉了”阳光,“失去了”太阳能有效转化为生物能的天赐良机,“减少了”原本的生态产品、生态服务、生态流量。

 大家知道,植物界存在一个“光饱和现象”。在一定光照强度范围内,光合作用随光照强度的增加而增加,但超过一定光照强度后,光合作用便保持一定的水平而不再增加了,这就是光饱和现象。主要原因是光合作用受到多种条件的限制,如CO2浓度的限制,随着光照强度增强光反应速度增长,但是暗反应中CO2的固定速度几乎并未改变,增加的光强度无效,这即是光饱和现象。光饱和现象告诉我们一个道理,这就是太阳光如果超过了植物需要,也就是无效供给。我们完全可把光饱和现象称之为“跑光现象”。与“跑光现象”相反,还存在一种“漏光现象”。所谓“漏光现象”,就是没有植物去接纳和转换太阳光,太阳能被“漏掉了”。原本的自然生态系统,经过多年调适,与光热水气耦合,实现了“无缝对接”,不会出现“漏光现象”。然而,农业种植活动具有较强的季节性,太阳能满足一个季节生产需要,完成一个完整的农事活动。而在特定的农业空间,太阳能如果是刚好满足了一个季节,或者是两个季节的需要,这就非常的完美。而实际上,太阳能“一季有余,两季不足”,也就是能够满足一个半的需要,或者是两个半季节需要,多出来了半个季节或者是少半个多半个季节需要,总之不是整数季节需要。而这比整数多出来或者是少出来的太阳能,则是农业难以有效利用的。21世纪蓬勃发展的棚栽农业,说到底就是在利用“不足整数季节”的太阳能。但棚栽农业毕竟是“少数”,多数情况下不足一个整数农事季节的太阳能白白浪费了,这就是“漏掉了”的太阳能,也就是“漏光现象”。如果是自然发育而成的原生植被系统,也就不会出现这种“漏光现象”。一轮红日永放光芒。“漏光现象”无损太阳,只是没有“生物坝”捕获太阳能,减损了地球生物圈的光合作用,减少了多样化的生物化学能的形成。比如,2020年8月前,榆林无有效降雨,土壤失墒,无法下种,等降雨来临时,又只剩下大半个作物季节,满足不了一个作物季节的需要,只得放弃播种,出现了全年“白地现象”,让宝贵的阳光悄悄的漏掉溜走。

 与“漏光现象”并存的是“漏水现象”。与“光饱和现象”对应的是“水饱和现象”。所有的“生物坝”都存在“水饱和现象”,当持续降雨量超过了“生物坝”的涵养水源能力,“生物坝”不再具备汲贮水分的能力,降雨会足量排出,这就是“水饱和现象”。当“水饱和现象”发生时,持续增加的降雨,即时产生径流,汇入河道即是形成洪水。“水饱和现象”在哪个临界点上发生,取决于“生物坝”的持水能力——涵养水源能力。而“生物坝”的持水能力,则取决于“生物坝”的结构、质量和功能。天网恢恢,疏而不漏。一般而言,自然帝织造的“生物坝”持水能力强,而人工制造的“生物坝”持水能力差;“生物坝”结构越复杂,持水能力越强。自然生态空间转换为农业空间的一个直接生态后果,就是持水能力下降,即时产流增加,容易形成洪水。特别是在更多的生态空间、农业空间转为城镇空间后,在城镇空间地表缺少“生物坝”护佑,更易产生即时径流形成洪水,这即是“城市看海”。从天然“生物坝”持水能力,下降为人工“生物坝”持水能力,再下降为不设“生物坝”无持水能力,大量天然降水不经拦蓄利用,直接“跑掉了”,这就是“漏水现象”。地球上的水资源量是恒定的,没有一滴会减少,固态、液态、气态,三态循环,生生不息,一至无穷。只不过,随着自然生态空间削减转用,“漏水现象”越来越严重,陆地生态系统蓄滞留的水会越来越少,供给农业空间、城镇空间的水也就越来越少,人类文明的水资源结构越来越脆弱,这是人类文明可持续发展的水危机的真相。对此,也许人们并没有深刻的检视。夏季是降雨集中的季节,原本也是蓄滞留水的好时机,科学应对“水短缺”“水危机”,就应该做好迎接汛期、蓄滞留水工作,而一般的趋向肤浅的社会意识,只是简单的一味的防汛防洪,导致难能可贵的水资源瞬间皆失。

 在发生“漏水现象”的同时,伴随发生土壤流失现象。在一定意义上,“漏水现象”也就是“漏土现象”。其实,“漏土现象”更为广泛。洪涝的时候、干旱的时候,都可能发生“漏土现象”。干旱时候的“漏土现象”,与“漏风现象”相伴而生。现代治沙理论已把沙尘起源机制研究清楚,“生物坝”能够有效阻滞地表风力,防止“蝴蝶效应”,减少干旱地带的土壤、沙尘起飞。如果“生物坝”崩溃,抑或是“生物坝”质量下降,都会产生“漏风现象”,沙尘、土壤随风起舞,伴随着“漏风”而“漏土”。

 世界正在发生巨变。然而,光、水、风、土,在流变中保持不变。“人与自然和谐共生”是新时代中国生态文明的根本追求。新时代的“人与自然和谐共生”,不是既往的“被动和谐”,而是新时代的“主动和谐”,建立在生态科学原理基础上的和谐,也可以称人与自然的“新和谐”。而“新和谐”,至少要包括与太阳能的“光和谐”,与天然降雨的“水和谐”,与地表风力的“风和谐”,与表层土壤的“土和谐”。追根溯源,光、水、风、土,四大和谐,根系“生物坝”。“新和谐”的和谐程度,取决于“生物坝”的数量、质量和功能。也就是说,“生物坝”结构、体系、功能,决定着“新和谐”的命运。

 绿水源自青山,青山源自深林。绿到深处方为青,深林方显青山。深林青山,就是结构好、质量高、功能强的“生物坝”体系,也是自然帝采集日月之精华、天地之灵气精心织造的无价的生态珠宝,这也绿水青山就是金山银山揭示的深层生态学原理。长期以来,推进生态空间上的绿色革命,本质上就是重构“生物坝”的革命。我们新时代的林业人,正赶上了兴林治山的盛世时代,我们“奉绿水青山之命,举生态空间之治”,以“两山论”为理论法宝,我们打理森林、草原、湿地,在天地之间建造结构好、质量高、功能强的“生物坝”体系,为人与自然的“新和谐”贡献力量!



作者简介:党双忍

生态文化学者、经济学教授。西北农林科技大学毕业。现任陕西省林业局(大熊猫国家公园陕西省管理局)局长、党组书记。先后在省农业厅,宝鸡市委、市政府任职。出版《秦岭简史》《中国树文化》(四卷本)《学习力》《制度并轨与城乡统筹》《三农治理策论》《知识农业与农业转型》《中国秦岭》等著作。近年来,推进人与自然再平衡、生态空间治理与理论创新,构建大秦岭知识体系。在耶鲁大学、北京大学等机构发表演讲上百场。

来源:党双忍价值中国网