生態地質學

生態地質學（ecological geology）是研究各種生態問題或生態過程產生的地質學機理、地質作用過程及其背景的一門學科。生態地質學尚處於探索階段，大多採用植被地理學、地質學、水文地質學的方法和遙感技術研究植物（生物）與地質因子之間的相互作用。今後的理論發展將更側重於地學與生態學的滲透與融合，在植物（生物）與地質因子之間建立溝通的橋樑，突出兩者的協同效應。

基本介紹

• 中文名：生態地質學
• 外文名：ecological geology
• 英文名 ：ecological geology
• 學科：地質學
• 關聯：生態學

淵源

生態地質學是地質科學的一門新興的分支學科，它以生態學、環境科學與地質科學相結合為特點，屬新近創立的邊緣學科。其產生既有當代全球環境問題挑戰的需要，也有其歷史淵源；既受現代生產實踐的驅動，也是科學發展進入新時期，各學科針對新的實際問題進行交叉、融合，從而形成新的前緣學科的必然結果。環境地質學是地質科學與環境科學相交叉的產物，屬地質科學的分支學科；環境科學以“人類生存環境是一個自然—社會—經濟複合生態系統的基本原理”為基礎，以“人類—環境系統”為研究對象，主要研究“環境的負效應，特別是次生環境問題”，因此又把生態環境地質學視為環境科學的重要組成部分。

生態地質學不僅研究自然環境自身變化所引起的次生環境問題，也研究人類活動作用於周圍環境所引起的次生環境問題。其次，它不僅研究生態系統、生物多樣性等內容，也從地學角度研究生物多樣性減少等生態問題。同時，它不僅研究環境地質學所包括的內容，也與運用生態學的觀點方法相近。此外，還包括自然資源學的部分內容。因此，生態地質學是一門綜合性較強的學科。

基本概念

環境地質學是研究生態地質環境系統的組成和結構、歷史演變、現狀及其運動變化與未來發展趨勢,研究在自然和人為因素雙重作用下引起地質環境和生態環境變異以及生態環境與地質環境彼此間相互作用、相互影響、相互刺激、相互反饋所產生的生態環境地質問題與效應的人為因素與地球動力作用、地球化學作用和其他現代地質作用的機制、模式,進而尋求正確解決生態環境地質問題、確保人類社會與生態地質環境之間協調演化、可持續發展的具體途徑的科學。

地質生態環境

歷史及現狀

儘管生態地質學的產生已孕育了較長的過程，但過去地質學家在這一領域中所做的工作卻是有限的，研究歷史及現狀僅僅通過數篇論文反應出來。生態地質學的研究歷史可以劃分為兩個發展階段。

萌芽階段

20世紀30年代，泰勒對生態地質學的定義是“作為環境系統構成部分和生物圈的物質基礎的地質圈，在自然和人類活動成因因素影響下發生變化的科學”，這一定義界定了生態地質學涉及的研究內容和對象要包括以下3個方面：一是把由岩石圈各種形態構成的地質環境作為環境系統重要組成部分；二是明確了生態地質學研究的主要對象並非岩石圈的全部，而是作為生物圈物質基礎的那一部分客觀實體；三是生態地質學的研究內容是在自然和人類活動成因因素影響下，作為生物圈物質基礎的那一部分岩石圈所發生的變化。

探索階段

我們專攻生態地質學方面的研究起步較晚，國外專攻生態地質學方面的文章也不多。在國內，陳夢熊發表的“論生態地質環境系統與綜合性生態環境地質調查”和林景星（1999）發表的“生態環境地質學概述”，基本表達了目前生態環境地質學研究的現狀。

陳夢熊(1999)從環境地質學的觀點出發，把地質環境作為一個獨立的非生物系統,提出在自然生態環境與社會生態環境雙重影響下，研究地質環境與人類和生存環境之間的關係,即生態地質環境系統的新概念。建議把傳統的水文地質學、工程地質學以及災害地質、城市地質、農業地質等內容,概括稱為生態環境地質。他強調地質環境系統、自然環境系統和社會經濟系統三者之間存在相互影響、相互制約的緊密關係，且把三者之間錯綜複雜的演變機制，視作一個動力系統,稱之為生態地質環境系統。對人類社會起主導作用的地質環境,在自然環境與社會經濟環境的雙重影響下，既可向良性循環發展,也可向惡性循環發展。他建議把研究生態地質環境系統的科學稱為生態環境地質學。

林景星以城市生態環境為研究原型，從環境污染角度提出：“生態環境地質學是一門研究人類地質活動所引起的地球最表層(含生物圈、水圈)的物質移動和能量轉換規律及其所產生的正面效應和負面效應對人類生存環境影響的科學”。他認為生態環境地質學應以生物體為主體,研究其對各類環境地質條件的反映，並著重研究有史以來人為地質作用（特別是大規模的經濟活動）對人類生存環境的影響。

內涵

依據生態倫理學和人類生態學原理，定義中“人類”具三重性。首先，生態環境地質以人類為主體；其次，認為人類僅是自然生態系統中的普通一員，強調人類一切活動應遵循生態學規律與自然和諧發展；第三，將人類活動作為現代地質作用之一，並認為現代地質作用由內外動力地質作用(自然地質作用) 、人為地質作用及生物地質作用等組成。

把人類的立足之本，並被大氣圈圍繞的岩石土壤圈、水圈等構成的地質環境作用研究主體，著力尋求生態環境惡化的地質原因,研究在自然—人為雙重作用下,生態地質環境良性和惡性反饋的機制與模式。

生態地質學基礎研究包括兩個重點。一是學科理論研究;二是具客觀實體性質的生態地質環境的時空研究。空間研究的內容是生態地質環境的組成、結構與功能;時間上包括生態地質環境的歷史演變歷程、現狀及其運動變化和未來發展趨向。

生態地質學將地質學（地貌及第四紀地質學、水文地質學、工程地質學等) 、土壤學、環境科學、生態學、災害學、地理學、自然資源學、社會學及其分支學科如環境地質學、人類生態學等熔為一爐,以地質學的理論、方法為主線,生態學的思想觀點為依託,在地球系統科學的大框架下研究岩石、土壤、地下水和地表水、植被群落及其在現代地質作用下產生的生態環境地質問題與效應。

生態地質環境具演化性。生態地質環境是地球歷史演化過程的產物。人類的出現,物質文化環境的形成,意味著生態地質環境發展到了成熟的階段。各圈層之間相互作用、相互影響,始終處於不斷演化中,且任何一個因素的變化或改動,都會打破系統的動態平衡,驅使整個系統發生變化與重新調整。開展生態地質環境演變研究,不僅是為了了解過去和現代,更重要的是為了預測未來。

主要內容與任務

生態環境地質學主要是研究具客觀實體性質的生態地質環境與生態環境地質問題的學科，重點是生態環境地質問題。目的是尋求受損生態地質環境系統的恢復、保護和治理對策，求得人與自然和諧相處和可持續發展。主要包括：研究生態地質環境的組成、結構與各要素功能、歷史演化、現狀及其運動變化與未來發展趨勢;生態環境地質問題產生的現代地質作用、地球動力作用與地球化學作用以及與其他因素的相互作用機制與模式;生態地質環境保護、治理、調節控制的技術措施。

以時間為主線,生態環境地質學主要研究生態地質環境的過去、現狀與未來發展趨向。所謂過去,即古生態地質環境演變，主要研究其在時間上的變化規律和引起這些變化的原因。通過信息提取,重建古生態地質環境演化歷史，尋求其演變的準周期規律,以預測生態地質環境未來變化趨勢，為經濟、社會可持續發展服務。生態地質環境現狀觀測與研究的重點是在揭示較小時間尺度生態地質環境變化規律的基礎上，著力探討(或闡明)生態環境地質問題與生態地質環境惡化的機理與地質原因。生態地質環境變化預測研究，應通過高度思維、把複雜的生態地質環境系統予以抽象化，在保留其主要特性的同時，抓住生態地質環境系統本質上的特徵，建立概念模型,再採用數學工具進行分析，以地質學、生態學、生態倫理學、地球系統科學與可持續發展理論為科學技術觀，建立預測、預警的數學模型和目標,進而提出切實可行的防治對策。

按與生態環境地質學有關學科的研究對象劃分,研究內容包括地質學(地貌及第四紀地質學、水文地質學、工程地質學、環境地質學、地球化學……）、土壤學、生態學、地理學、自然資源學、環境科學等與之相關的內容,重點是岩石土壤圈的岩石與土壤、水圈中的地下水與地表水、生物圈中的植被與生物多樣性減少。不僅如此,還應採用生態環境地質學的理論與方法,將上述零散的研究內容納入生態地質環境的組成、結構、能流、物流、信息流和價值流的統一框架下進行研究。

主要熱點與難點

陸地水環境變化

陸地水環境的變化對淡水資源的供應有直接的影響,與國民經濟、生態環境有著密切的聯繫。河湖洪水泛濫與河湖、沼澤濕地乾涸都會對工、農、牧業生產、人民生活、生物多樣性帶來很大的危害,乃至產生其他生態環境地質問題。這些變化主要有河川徑流減少或斷流、水循環變異、凍土萎縮與區域地下水水位下降、泉口下移、流量減少、湖泊和沼澤濕地減少或乾涸、水體污染等,其結果是淡水資源短缺。

荒漠化與土地資源退化

荒漠化除造成土地資源喪失外,還和全球水資源短缺一樣，已成為人類面臨的最主要的生態環境地質問題。這是因為一方面荒漠化是生態環境惡化的綜合表征；另一方面荒漠化會失去糧食、奶、毛、皮等農、林、牧生活與生產資料的來源，也影響全球碳的固定和生物多樣性。

乾旱、半乾旱地區生態系統十分脆弱,所以對地殼內、外動力地質作用、氣候變化和人類活動的影響非常敏感,由此造成的水土流失與土壤侵蝕、土壤鹽漬化、沼澤濕地減少、牧草地日益被蠶食縮小,已成為嚴重困擾經濟、社會發展的障礙。目前荒漠化與土地資源退化的研究多限於地理學及生態學等專業中,從地質學角度研究荒漠化已成為生態環境地質學研究的迫切任務。

生態環境惡化的地質及人為原因

地質環境與地殼內、外動力作用的歷史、強度、質量明顯地制約著生態環境的演化,而生態環境在很大程度上又依賴於地質環境,在一定條件下又會改變地質環境。因此,生態環境的惡化與地質環境變化密切相關。在環境地質學中,將人為作用看作地質作用的一部分,則日趨明確。如B. H. 維爾納茨基在20世紀40年代就指出, “地球上出現了新地質現象,即智慧圈。在智慧圈內,人類已成為強大的地質力量”。毛同夏(1991)認為,人為地質作用是環境地質學的重要研究內容。並將人為地質作用歸納為人為剝蝕作用、人為搬運作用、人為堆積作用、人為塑造地形作用和人類活動的其他地質作用。

古生態地質環境演變研究

5種時間尺度下,能反映古生態地質環境演變可定時、定位信息的提取。據史培軍(1991)研究,它們分別是: ①十年至幾十年,由科學儀器及歷史文獻記錄,如不同時段遙感圖像、氣象水文觀測記錄、歷史文獻記錄所反映的古生態　地質環境演變的信息; ②100～1000a,由樹木年輪、沉積物化學元素、孢粉分析、古水文地質現象、地層、地貌、考古、歷史文獻等所反映出的古生態地質環境演變方面的信息; ③1000～10000年,由季候泥、湖相地層及14C測年、孢粉分析、地層中動植物群、考古發現等反映的古生態地質環境變化的方面的信息; ④10000～100000年,由各種成因類型第四紀沉積物氣候層、事件層、地貌、動植物化石及孢粉資料、同位素分析等所反映的古生態地質環境演變方面的信息; ⑤100000～1000000年,由第四紀沉積物物理、化學分析與地貌、孢粉、動植物化石、古地磁、熱釋光裂變徑跡等測年技術反映演變的信息。