胡锦涛总书记曾指出：“我们确定的工作重点、方向和各项措施只有符合客观规律才能成功。反之，脱离了客观实际，违背了客观规律，就难以取得成功。”环境制约着生物（人类），生物（人类）影响着环境，大自然按照一定的生态规律彼此之间相互联系、相互作用，处于不断的矛盾运动中，而且这种运动不是杂乱无章的，而是一个有序的过程。因此，生态规律是指生态运动过程所内含的必然性或本质联系。
一、生态系统的多样性与
整体性相统一的规律
生态系统是在一定的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落与其环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。即生态系统是生物与环境之间进行能量转换和物质循环的基本功能单位。
1. 生态系统的多样性
生态系统多样性指的是地球上所有动物、植物和微生物的物种多样性和它们的遗传与变异多样性以及生态系统结构的多样性。生态多样性是人类社会赖以生存的物质基础，它为人类提供了食物、能源、材料等的基本需求，同时也为人类适应自然变化提供选择的机会，对维持生态平衡、稳定环境具有关键性的作用。
第一，生态系统结构多样性。其一是形态结构，如生物种类，种群数量，种群的空间格局，种群的时间变化，以及群落的垂直和水平结构等。形态结构与植物群落的结构特征相一致，外加土壤、大气中非生物成分以及消费者、分解者的形态结构。其二为营养结构，营养结构是以营养为纽带，把生物和非生物紧密结合起来的功能单位，构成以生产者、消费者和分解者为中心的三大功能类群，它们与环境之间发生密切的物质循环和能量流动。
第二，物种多样性。物种多样性是生态系统多样性的基础，它既是生物之间以及生物与其环境之间复杂的相互关系的体现，也是生物资源丰富多彩的标志。物种多样性包括两个方面：一方面是指一定区域内物种的丰富程度，可称为区域物种多样性；另一方面是生态学方面的物种分布的均匀程度，可称为生态多样性或群落多样性。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标，是根据一定空间范围物种的遗传多样性可以表现在多个层次上数量和分布特征来衡量的。一般来说，一个种的种群越大，他的遗传多样性就越大。但是，一些种的种群增加可能导致其他一些种的减少，从而导致一定区域内物种多样性减少。联合国千年发展目标共有8大目标，第7大目标是“确保环境的可持续发展能力”，前联合国秘书长安南建议在这个大目标中增加一个保护生物多样性的小目标——“2010年生物多样性小目标”。该目标要求各国到2010年明显减缓在国家、地区、全球层次目前生物多样性丧失的速度，以保持地球上所有的生命。
第三，遗传多样性。广义的遗传多样性是指地球上所有生物所携带的遗传信息的总和。但一般所指的遗传多样性是指种内的遗传多样性，即种内个体之间或一个群体内不同个体的遗传变异总和。种内的多样性是物种多样性的最重要来源。遗传变异、生活史特点、种群动态及其遗传结构等影响着一个物种与其它物种及其环境相互作用的方式。而且，种内的多样性是一个物种对人为干扰进行成功反应的决定因素。种内的遗传变异程度也决定其进化的趋势。
2. 生态系统的整体性
生态系统就是在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。可见，生态系统包括生物群落及其无机环境，它强调的是系统中各个成员的相互作用，是组成生态系统各要素间的有机整体性。结构决定功能，因此，我们主要分析生态系统结构的整体性。
（1）生态系统结构的整体性
一是生物群落的整体性。生物群落是由一定的植物、动物和微生物种群组成，这里所说的生物群落的整体性是指构成生物群落的三大要素，即植物、动物和微生物相互依存的共生关系，它们是由食物链和食物网连接起来的有机整体。著名生物学家达尔文曾有一项有趣的发现。他观察到，在乡村，凡是居民养猫多的地方，那里的一种牧草——三叶草的收获量就愈高。经过细心的观察，达尔文终于发现了其中的奥妙。原来三叶草是靠土蜂传粉的，田鼠为吃蜂蜜而常常偷袭与破坏蜂巢，因而田鼠愈多，土蜂就愈少，三叶草的传粉机会就少。这样，在似乎毫不相干的三叶草和猫之间，加上土蜂的田鼠两个环节，就连成了一根相互联结的链条——食物链。类似的还有：如大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米、虾米吃泥巴。由此可见，生物群落中各种物种形成了息息相关的食物链（网），任何一种生物都不是孤立存在的，而是作为食物链（网）过程的一员，与其他生物存在着直接或间接的相互依存关系。由于食物链的作用，地球上每消失一种，往往有10~20种依附于这种植物的动物和微生物也随之消失。任何一个物种的增减或消失都会影响整个食物链（网）构成的完整性，进而影响整个生物的整体性。
（2）生物群落与无机环境的整体性。生物群落的这种稳定性与整体性一刻也不能脱离它周围的无机环境，没有周围无机环境的支撑，即没有无机环境源源不断地给生物群落提供物质、能量、信息，生物群落就不能存在，更不用说稳定性和整体性了，这是生物群落对无机环境的依赖性的一面，也就是无机环境对生物群落的制约性的一面。另外，生物群落也并不是消极被动的，它可以通过物种数量的增减与群落内部结构的变化，对无机环境产生正面或负面的影响，促进无机环境的优化或导致无机环境的破坏，这是生物群落反作用于无机环境的一面。以上两个方面恰恰说明生物群落与无机环境的有机整体性。
（3）人（经济系统、社会系统）与生态系统的整体性。生态指自然形成的自然状态，当它进入人文领域，它就不仅指自然生态，也包括文化生态、经济生态、政治生态。自然生态之上有了人类生产生活之后，文化生态、经济生态与政治生态就寄寓其上，成为影响自然生态的决定性力量。生态是各种力量互相制约的结果，也是各种力量协调共生的结果，社会生态也是一样，社会生态与自然生态形成一种复合形态，互相影响、互相制约、互为因果。因此，人类的经济和社会发展同人类所赖以生存的地球生态系统是一个协调的、统一的整体。这种观点为人类正确地对待自然资源和环境提供了重要的思想指导。这种指导,不论在国际层面还是在国内层面都具有重大的意义。在国际层面,它要求各国在处理国际环境问题时从维护地球生态系统的整体性和完善性出发来考虑问题。在国内层面,它要求各级政府也从维护生态系统的整体性和完善性出发来考虑本地的经济和社会发展问题。生态系统与人类经济社会系统统一性的观点是我们落实科学发展观,实现“十一五”规划所需要的一种方法论。科学发展观提出我们的发展应当以实现人与自然的和谐发展为目标,“十一五”规划提出资源环境约束性指标和国土功能分区等措施,都是强调生态系统与人类经济社会系统整体性的体现。
3. 生态系统的整体性与多样性的统一
生态系统整体性离不开多样性，多样性也离不开整体性。生态系统结构的多样性是对整体性的支撑，而生态系统的整体性对多样性起了主导和限制作用。整体性对多样性的主导和限制主要体现在生态系统整体的总目标对子目标多样性的主导作用上，对多样性的发展方向、内部结构、功能组合、数量规模等的规范和限制上。
整体性离不开多样性主要是指多样性是整体性存在和发展的前提条件，是整体性对多样性依赖的一面。不论是生态系统的有序性，还是生态系统的稳定性；也不论是生态系统对内的自我调节力，还是生态系统对外的抗干扰力，都依赖于多样性。仅就种群生态系统而言，物种越是丰富多样，系统就越稳定，有序度就越高，自我调节力和抗干扰力就越强，整体就越是大于各个部分之和；相反，物种越是单调无几，系统就越脆弱，有序度就越低，自我调节力和抗干扰力就越弱，整体就越是小于各个部分之和。
生态系统作为一个复杂的有机整体而存在，就在于它是多样性的统一，把握不了它的多样性，也就把握不了它的复杂性和它的整体性。
二、生态演替规律
所谓生态演替规律，是指随着时间的推移，生态系统的结构和功能不断发展变化的过程。它是一个有顺序、有规律、有方向和可以预见的过程。在这个演替过程中，有的物种灭绝了，有的物种得以侵入而不断发展壮大。一部生物进化史，就是全球生态系统不断由低级到高级、由简单到复杂，逐渐形成由生产者、消费者和分解者组成的完整生态系统发展、演替的历史。
1. 通过自然选择的适应——变异
所谓适应，就是物种对其周围环境（包括与之相互作用的其他物种）的变化所作的调整。所谓自然选择，又称“天择”，指的是自然生态系统中的物种适者生存，不适者淘汰的现象。变异则是指物种世代之间或同代不同个体之间的性状差异。正是自然选择的作用，使物种在自然条件下不断发生变异，那些有利于生存的变异通过遗传作用会被逐渐地积累并不断加强，而不利于生存的变异则被逐渐淘汰。在这方面主要以达尔文的自然选择学说为代表。达尔文的自然选择学说，其主要内容有四点：过度繁殖，生存斗争（也叫生存竞争），遗传和变异，适者生存。
（1）过度繁殖。达尔文发现，地球上的各种生物普遍具有很强的繁殖能力，都有依照几何比率增长的倾向。达尔文指出，象是一种繁殖很慢的动物，但是如果每一头雌象一生（30～90岁）产仔6头，每头活到100岁，而且都能进行繁殖的话，那么到750年以后，一对象的后代就可达到1900万头。因此，按照理论上的计算，就是繁殖不是很快的动、植物，也会在不太长的时期内产生大量的后代而占满整个地球。但事实上，几万年来，象的数量也从没有增加到那样多，自然界里很多生物的繁殖能力都远远超过了象的繁殖能力，但各种生物的数量在一定的时期内都保持相对的稳定状态，这就是生存斗争。
（2）生存斗争。生物的繁殖能力是如此强大，但事实上，每种生物的后代能够生存下来的却很少。因为，任何一种生物在生活过程中都必须为生存而斗争。生存斗争包括生物与无机环境之间的斗争，生物种内的斗争，如为食物、配偶和栖息地等的斗争，以及生物种间的斗争。由于生存斗争，导致生物大量死亡，结果只有少量个体生存下来。但在生存斗争中，什么样的个体能够获胜并生存下去呢?达尔文用遗传和变异来进行解释。
（3）遗传和变异。一切生物都具有产生变异的特性。引起变异的根本原因是环境条件的改变。在生物产生的各种变异中，有的可以遗传，有的不能遗传。这就是适者生存。
（4）适者生存。 达尔文认为，在生存斗争中，具有有利变异的个体，容易在生存斗争中获胜而生存下去。反之，具有不利变异的个体，则容易在生存斗争中失败而死亡。这就是说，凡是生存下来的生物都是适应环境的，而被淘汰的生物都是对环境不适应的，这就是适者生存。
2. 通过自然选择的再适应——进化
生物进化是指一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolutio，原义为“展开”，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。进化是一种通过自然选择的再适应。它指的是物种在自然因素作用下，逐渐分化、演变直至形成新的物种的过程。
生物界的历史发展表明，生物进化是从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等的过程，从中呈现出一种进步性发展的趋势。一般说来，进化过程的进步具有如下特征：①在生物界的前进运动中，可以看到不同层次的形态结构的逐步复杂化和完善化；与此相应，生理功能也愈专门化，效能亦逐步增高。②从总体上看，遗传信息量随着生物的进化而逐步增加。③内环境调控的不断完善及对环境分析能力和反应方式的发展，加强了机体对外界环境的自主性，扩大了活动范围。
生物的进化既包含有缓慢的渐进，也包含有急剧的跃进；既是连续的，又是间断的。整个进化过程表现为渐进与跃进、连续与间断的辩证统一。
总之，适应、再适应、变异、进化直到新的物种形成，就是生态演替的内部根据。通过自然选择变异和进化构成了生态系统内部的自动调节能力，这是生态演替的根本原因。但是，物种的变异和进化是在环境压力作用下进行的，是自然选择的结果。演替过程中有机体的变化、演替过程所经历的时间、达到的稳定程度等，既决定于生态系统内在的结构和功能，又离不开一定的外在环境因素的作用和影响。一般情况下，环境条件的变化只能改变演替的模式、规模和速度，但当外在干扰足够强大时，便会使生态系统的演替受到抑制或终止。
三、生态系统循环和再生规律
生态系统要维持正常的运转，总离不开一定的能量、物质和信息。能量、物质和信息，在生态系统中的生物与无机环境、生物与生物之间进行永无休止的传递、转化和再生，在这个循环过程中，就体现了生态系统的基本功能。
1. 能量流动
能量是生态系统的基础，一切生命都存在着能量的流动和转化。没有能量的流动，就没有生命和生态系统。流量流动是生态系统的重要功能之一，能量的流动和转化是服从于热力学第一定律和第二定律的，因为热力学就是研究能量传递规律和能量形式转换规律的科学。
生态系统最初的能量来源于太阳，其流动则开始于植物的光合作用。所谓光合作用，就是绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程。这个过程很复杂，但其总反应可用公式来表示：
6CO2+12H2O → 6CH2O+6O2+6H2O
光合作用是地球上利用太阳最重要的过程。据统计，地球上的绿色植物每年固定的太阳能总量达7.2×1017千卡，同时，它也是规模最大的以二氧化碳和水等无机物质制造碳水化合物、蛋白质和脂肪等有机物质的过程，粮食、煤炭中所含的能量，都是光合作用贮藏起来的产物。包括人类在内的绝大多数生物都直接或间接地依靠光合作用所提供的有机物质和能量来维持自己的生存。太阳能被绿色植物吸收转化后，便成为动物取食的对象，于是，化学能转化为机械能和其他形式，由此构成了能量沿着食物链进行的流动。
2. 物质循环
生态系统的物质循环（circulation of materials）又称为生物地球化学循环（biogeochemical cycle），是指地球上各种化学元素，从周围的环境到生物体，再从生物体回到周围环境的周期性循环。能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程，它们使生态系统各个营养级之间和各种组成成分之间组织为一个完整的功能单位。但是能量流动和物质循环的性质不同，能量流经生态系统最终以热的形式消散，能量流动是单方向的，因此生态系统必须不断地从外界获得能量；而物质的流动是循环式的，各种物质都能以可被植物利用的形式重返环境。同时两者又是密切相关不可分割的。
生物从大气圈、水圈、土壤岩石圈吸收水、氧、氮、碳以及近30种的矿物质元素化合成生物有机体，有机体在经过若干个营养级以后，又被群落中微生物分解并重新归还大气圈、水圈和土壤岩石圈，被其他植物重新吸收，同化为有用的物质。于是这些物质都可能在生态系统的生物之间、非生物之间、生物与非生物之间进行不断的循环，通过这种循环，使得任何一种元素、一种物质都可以不断地被利用。这样，在系统中的一些部分、某个元素可能被氧化；但另一部分、另一元素可能又被还原。从而在自然界生态系统内部和外部沿着这样的途径反复运动着。
3. 信息传递
在生态系统的生物与其生活环境以及生物群落内部各种群之间，存在着各种形式的信息流。生态系统的物质流、能量流都与信息传递分不开，生态系统的发展和稳定，也与信息密切相关。生物信息传递一般有物理信息传递、化学信息传递、行为信息传递。
（1）物理信息
①声信息。动物更多是靠声信息来确定食物的位置或发现敌害的存在的。我们最为熟悉的以声信息进行通讯的当属鸟类，鸟类的叫声婉转多变，除了能够发出报警鸣叫外，还有许多其他叫声。植物同样可以接收声信息。声信息的特点有：多方位性，接受者不一定要面向信源，声音可以绕过障碍物；同步性，发出声音信号时，动物的四肢躯干亦可发出信息；瞬时性，声信息可在一瞬间发出，也可在一瞬间停止；多变量，声音有许多变量，包括强度、频率、音质等，每个变量都可以提供一些信息，因此声音信息的容量很大。
②电信息。在自然界中存在许多生物发电现象，因此许多生物可以利用电信息在生态系统中活动。如大约有300多种鱼类能产生0.2~2 V的微弱电压，可以放出少量的电能，并且鱼类的皮肤有很强的导电力，在组织内部的电感器灵敏度也很高。鱼群在洄游过程中的定位，就是利用鱼群本身的生物电场与地球磁场间的相互作用而完成的。由于植物中的组织与细胞间存在着放电现象，因此植物同样可以感受电信息。
③磁信息。地球是一个大磁场，生物生活在其中，必然要受到磁力的影响。候鸟的长途迁徙、信鸽的千里传书，这些行为都是依赖于自己身上的电磁场与地球磁场的作用，从而确定方向和方位。植物对磁信息也有一定的反应，若在磁场异常的地方播种，产量就会降低。
（2）化学信息
化学信息主要是生命活动的代谢产物以及性外激素等，有种内信息素（外激素）和种间信息素（异种外激素）之分。种间信息素主要是次生代谢物（如生物碱、萜类、黄酮类）以及各种苷类、芳香族化合物等。在生态系统中，化学信息有着举足轻重的作用。
在植物群落中，可以通过化学信息来完成种间的竞争，也可以通过化学信息来调节种群的内部结构。在动物群落中，可以利用化学信息进行种间、个体间的识别，还可以刺激性成熟和调节出生率。
（3）行为信息
动植物的许多特殊行为都可以传递某种信息，这种行为通常被称为行为信息。如蜜蜂的舞蹈行为就是一种行为信息。草原中有一种鸟，当雄鸟发现危险时就会急速起飞，并扇动两翼，给在孵卵的雌鸟发出逃避的信息。还有某些动物在生殖期，雌性个体会排出一种信息以引诱雄性，繁殖后代。但人类排放到环境中的某些污染物，使这种信息素失去了引诱雄性的作用，从而使该物种的繁殖受到破坏。
四、生态平衡规律
1. 生态平衡的概念
生态平衡是指一个生态系统在特定时间内通过内部和外部的物质、能量、信息的传递和交换，使系统内部生物之间、生物与环境之间达到互相适应、协调和统一的状态，这种状态具有一定的自控制、自调节和自发展的能力，这就是生态系统的生态平衡。
生态平衡需要有生物的自控制、自调节和自发展的潜能，它充分体现了大自然的智慧。同时也需要有外部环境的补偿，如果环境太恶劣，生态系统无法从环境中得到补偿，就会衰退甚至消亡，所以生态平衡是由生物潜能和环境因素共同决定。生物自调节的潜能也是有一定限度的，这种限度在生态学上称为阈值，超过这种阈值，自调节就失灵。生态系统同样会走向衰退甚至消亡。如在资源方面，人类取得生态资源的最高量不得超过生态系统的固有调节机制得以维持的再生产量。畜群的发展不得超过草原牧草的生长所能承受的最大负荷，森林的采伐量不得超过其生长量，水产品捕捞量不得超过鱼类自然增殖量。在环境方向，人类及其生产活动排入生态系统的废物是不得超过生态系统的自净能力。例如，农田的化肥和农药使用过量，不仅影响农作物生长，而且未被分解的化肥、农药流入江河，影响鱼类的生长，甚至通过食物链积聚，影响人的身体健康。
生态平衡不单是指某个生态系统的平衡，而是指许多个生态系统处于平衡状态，甚至是全球的生态系统处于平衡状态，这是因为自然界本身就是一个有机联系的整体，它们之间的联系错综复杂而又相当有序。所以，只有大系统的生态平衡了，才能为小系统的生态平衡创造良好的外部环境。
2. 生态平衡的内容
生态平衡包括结构的平衡、功能上的平衡以及物质和能量输入输出上的平衡等几个方面。其中，处于主导地位的是结构上的平衡。这是因为，系统结构决定系统功能，系统的稳定结构决定着它的功能及能量以及物质输入输出上的平衡。
系统的结构是指系统内部组成要素之间的相互联系、相互作用的方式，是要素间相互联系和关系的总和。生态系统的结构由其组成要素——生产者、消费者和分解者之间的相互作用构成的，而生态系统结构上的平衡则是指其组成要素之间所建立起来的相互适应、相互协调的特定关系的总和。
第一，捕食动物与被捕食动物之间的平衡。捕食动物与被捕食动物之间的关系，对生态系统的平衡是极其重要的。它们之间的平衡一旦被打破，就有可能使整个生态系统被破坏。
第二，植被、食草动物和食肉动物之间的平衡。食草动物种群对其赖以生存的植被有一种“过度啃食”的潜能，就是说，食草动物的种群增加到一定的程度，它们啃食植被的速度就会大于植被的更新速度，从而破坏植被，对生态系统产生巨大影响。但在一般情况下，食草动物的数量会被食肉动物和其他天敌控制在不致造成过度啃食的水平之下。
第三，竞争物种之间的平衡。所有的生产者都在争阳光、营养和水。同样，所有的食草动物也都在争食物、水和掩蔽场所。但是，没有一个物种能在竞争中征服和消灭其他物种，它们之间保持着某种平衡。这种竞争物种之间的平衡之所以能够维持，是因为：一个地区的环境并不是完全相同的，区域内各微小环境间存在着差异；任何一种生物由于其生理结构、生活习性等不同，都有其特定的生存环境。即只对一个生境或一很狭小范围的生境非常适应。如果某一种群向相邻的生境传播，必然会遇到与自身很不适应的条件，从而限制其传播。这样，尽管两个相邻的物种在中间地带会有竞争，但是每个物种都将能成功地控制自己的领地。
第四，生物与非生物因素的平衡。非生物因素不是永恒不变的，它总是处于不断的运动变化中。而各种生物适应的又是特定的最佳条件。因此，非生物因素的变化有利于各竞争物种在一个地区保持混合状态。一个时期这些物种得到发展，另一时期，别的物种则得到发展。
(作者单位：中共湖南省委党校、湖南行政学院现代科技教研部)
《科学新闻》 (2008年 8月 第1期 观察思考)