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基于熵的森林生态系统类型自然保护区协同与可持续研究

龙勤  
【摘要】:在人类社会的发展历程中,自然资源与环境是不可缺少的必要基础。自然保护区是最具有代表性的生物多样性与自然生态环境保护区域。其中,森林生态类型自然保护区在数量与面积上占的比重最大,是陆地生态系统最典型、最复杂的生物多样性区域,最大的碳贮库,也是人类社会经济发展的基本保障。因此,对这类自然保护区的协同与可持续研究是非常必要的。其协同与可持续发展途径也具有一定的范式性意义。 本论文通过理论与实证相结合的研究方法,以系统理论、生态学理论、可持续发展理论为研究的前提与依据,在分析了森林生态系统类型自然保护区实现协同与可持续的相关背景、关系、条件的基础上,重点对这类自然保护区的协同性与可持续性进行了研究,提出了具有针对性、可操作性的协同与可持续评价体系与战略选择。论文主要研究内容与结果如下: 1.分析了国内外关于自然保护区及其森林生态系统,熵在自然生态系统中的应用,自然保护区协同与可持续发展等方面的研究现状与趋势。分析了森林生态系统类型自然保护区的系统构成、特征、地理资源特点及其协同与可持续的关系与意义。分析了森林生态系统类型自然保护区及其森林生态与社会经济系统的自组织。森林生态系统自组织产生整体有序运动的原因与条件,是维持其生物种多样性和森林种群、森林群落的多层有序结构至关重要的根本。分析了森林生态系统类型自然保护区系统及其子系统森林生态系统、社会经济系统的序参量。 2、分析了森林生态系统类型自然保护区系统熵的组成、负熵流与正熵流的生物学意义、生物与非生物环境、生物与生物环境协同作用中的熵流;明确了保护区系统熵测定中的边界,对熵源与熵变进行了辨识;建立了保护区森林生态系统的熵流变化状态转移方程即△ds(tn)=-I(tn)+D(tn)-F(tn)+E(tn),并以大围山国家级自然保护区为例进行了实践运用,说明从熵流变化的角度来监测、控制自然保护区的协同与可持续是可行的。 3.从熵变化的角度分析了森林生态系统类型自然保护区的协同控制机理、信息反馈、物种间的协同控制、协同策略、控制参量的确定,建立了森林生态系统协同控制中的协同发展方程。认为,森林群落是稳定的顶级群落,是多物种共存并形成了复杂的食物链、食物网的结果。其协同有序靠个体、种群、群落三种水平机制层面的关键控制参量、序参量来维持。这些控制参量与序参量也是引起熵流变化的主要协同要素。 4.分析了森林生态系统类型自然保护区的环境容量、可持续性形成的机理、负反馈机制下的森林生态系统承载力状态、资源约束与可持续发展关系;建立了耗散结构下的森林生态系统承载力状态模型、可持续发展中的利益博弈模型;提出了基于Electra--Ⅱ的可持续发展方案选择。由此得出,只要利用程度不超过环境容量,不破坏森林生态系统以形成的耗散结构,系统就能获得并维持可持续能力,一般性的涨落会被耗散结构本身所吸收、吞并,并不影响耗散结构的基本有序性。这就是说森林生态系统类型自然保护区中的森林生态系统并不需要封闭性的绝对保护,社会经济系统对它的理性开发利用是可以实现的,兼顾发展的保护在理论上是可行的,这也正是可持续发展的思想核心。 5.针对影响森林生态系统类型自然保护区熵流变化的战略环境规划、退耕还林工程以及保护区协同与可持续程度提出了三个相应的指标评价体系即战略环境规划中自然保护区社会经济发展对生物多样性的可持续影响评价指标体系、自然保护区周边社区退耕还林工程后续可持续发展能力评价指标体系、森林生态系统类型自然保护区协同与可持续能力评价指标体系,并运用第一个指标评价体系进行了实证分析研究。提出并论述了有效降低森林生态系统类型自然保护区森林生态系统熵流同时促进其社会经济系统发展的三个可持续发展战略途径,即在森林生态系统类型自然保护区周边社区建立农民专业合作社、生态旅游产业集群、管理信息系统。


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