矿区生态经济系统的特征及其运行机制
2009-08-01彭秀丽
彭秀丽
摘要：把生态学理论引入到矿业经济中，解释矿区生态经济系统的生命周期性、生态共生性和动态演化性等特征，深八分析矿区生态经济系统动态演化机制和竞争与合作机制，从而更好地模拟矿区类生命特征及其空问关系，透视矿业发展问题实质，这将有利于建立矿区与相关利益者群体的生态共同体，促进矿区生态经济系统的可持续发展。
关键词：矿区生态经济系统；生态系统；运行机制；动态演化
中图分类号：F403，3
文献标识码：A
文章编号：1000-2529(2009)03-0110-04
引言
我国是世界上矿产资源总量丰富、种类齐全的国家之一。截止2006年底，全国共有各类矿山企业近12.6万家，已探明矿种198种，开采矿石总量(原矿量)73.5亿t，居民点及工矿用地占地面积近25.7万k时。矿业作为国民经济的基础产业，在我国社会经济发展中起着非常重要的作用。我国95％的能源、80％的工业原料和70％的农业生产资料来自矿业。但是矿产资源的开发，特别是不合理地开发利用，也引发了地裘沉陷、植被破坏、地下水位下降、水土流失和土地沙化等生态问题。这些问题严重影响到矿区生态安全，直接威胁到矿区群众的生产生活。因而有必要根据矿区生态经济系统的基本特征，厘清其内在演化机制，制定矿区可持续发展的对策措施。矿区生态经济系统可视为由矿区生态系统和经济系统相互交织、相互作用，并通过一系列复杂的线性机制耦合而成的，具有一定结构与功能的复合人工系统。作为特定区域性生态经济系统，矿区生态经济系统离不开一定的空间范围和构成要件，它是由人口、资源、环境、经济和技术等要素构成的链状或网络状的具有生态经济功能的结构系统，是各共生单元以互利共生关系集聚在一起的一种成长模式。由于不同的经济组织存在以及各种复杂的利益关系相互交织，使矿区内不同利益群体之间的利益整体水平和获取利益能力产生较大的差异，从而使矿区生态经济系统处于一个动态演化过程中。本文主要分析矿区生态经济系统的生命周期性、生态共生性及动态演化性等类生命特征，并进一步分析矿区生态经济系统的竞争与合作机制以及动态演化机制，从而在矿区资源开发利用中协调生态、经济和社会发展的相互关系，建立矿区与相关利益者群体的生态共同体，促进矿区生态经济系统的可持续发展。
一、矿区生态经济系统的构成
当对矿区进行生态学考察时，我们将发现矿区就像自然界中的生物一样生存于—个非常完整的生态系统之中，除了具备生态系统的一般特征外，还具备经济系统的某些功能。我们把这个系统称为“矿区生态经济系统”。所谓“矿区生态系统”就是由矿区依赖生存、发展的利益相关者群体与外部环境所形成的一种复杂的生态系统。它是把社会一经济一自然融为一体的生态系统，该系统的重点是人的参与，比自然生态系统更复杂。
矿区生态经济系统的构成要素涵盖的范围很广，包括矿区一系列的微观关系，既有垂直关系，包括开采方、消费者、市场中介机构等；同时还有横向关系，包括竞争企业、延伸产业的企业、政府部门、高校、科研机构及其他利益相关者等关系，也包括影响企业生存与发展的宏观要素，诸如政治环境、经济环境、社会环境、文化环境、科技环境、全球环境，尤其是还包括矿区赖以生存和发展的自然环境。如果说自然生态系统是以动物、植物为中心，那么矿区生态经济系统就是以矿区为中心，其基本经济功能是通过矿产资源开发向社会提供矿产品，所以，矿产资源开发是矿区经济活动的核心，在系统中处于中心地位，支配或影响系统的整体行为，其矿藏数量及开采条件基本决定了矿区开发规模、速度与效益，决定了现时矿区的发展方向。
二、矿区生态经济系统的基本特征
矿区生态经济系统除了具有一般生态经济系统的共性，即整体性、协调性、层次性、复杂性和随机性等特征外，还具有生命周期性、生态共生性和动态演化性等特征。充分认识与把握这些特征对于探索矿区生态经济系统的运行规律和机制，有效规划与调控矿区可持续发展具有十分重要的现实意义。
1，生命周期性
矿区虽然不是生物体，但具备明显的一些生物体特征，与生物体存在着非常类似的机理，可以看作—个特殊的生命体。生物的生命周期由生物诞生、成长、成熟、死亡四个阶段组成。矿区生态系统与生物生态系统一样具有生存与发展的欲望、新陈代谢，经历成长、发育繁殖、衰老和死亡的生命周期。我们将矿区生态经济系统的发展过程划分为四个阶段，即矿区形成阶段、矿区发展阶段、矿区成熟阶段和矿区转型阶段，这是矿区演变过程中所特有的不同于其他地区的特殊规律，而且在不同阶段表现出不同的特点。矿区形成阶段是指从矿产资源勘探至投资建矿这一时期，其主要特征是资源的勘探、新井和基础设施的建设，并进行前期开发；矿区发展阶段指矿区生产规模不断扩大，并按设计规模组织生产和扩建，其主要特征是矿业生产持续稳定，并带动相关产业发展，矿区的产业结构开始发生变化，其主要表现为第三产业的日渐兴旺；第三个阶段是矿区鼎盛阶段，矿业利润最大化，同时利润也将逐步转移到其他产业，为其他产业的发展奠定基础；第四阶段指矿区转型阶段包括衰退期和转型期，这一时期矿产资源逐渐耗竭，矿业生产规模逐渐减小，矿区的其他产业发展将形成规模，并逐渐取代矿业的主导地位。但如果在早期的矿区发展规划中缺乏远见，片面倚重资源开发，则会出现资源富而矿区兴、资源竭而矿区衰的非持续发展困境，导致矿区转型失败，矿区依旧贫困和落后。所以，矿区的生命周期可划分为探矿期、开采期、产业成熟期、衰落期(或转型)四个阶段。可以看出，矿区生命周期与生物生命周期具有极大相似性。基于此，可以运用生态学中描述普遍性的种群增长规律的逻辑斯缔增长模型来表述矿区生命周期规律。
如作为我国的大型露天矿区，平朔矿区位于山西省朔州市境内，矿区内煤炭建设规模为6.5*107t，已有两个矿在生产，年生产原煤3*107t，并且以5-6m3／t的平均剥采比产生大量的固体废弃物。目前，平朔煤炭矿区生态经济系统正处于开采期和产业成熟期之间，矿区核心生态经济系统主体应根据矿业的生命周期规律，及早挖掘具有潜力的替代性产业，适时推动产业结构转换，以实现矿区生态经济系统的可持续发展。
2，生态共生性
在自然界，生物与其他环境共同构成复杂的生态系统。把矿区视为可以通过调整与周围环境相互作用而成长的独立的特殊生命体。矿区与其周围环境构成一个相互依存、相互作用的矿区生态系统。因此，从生态学角度来看，矿区生态经济系统内的各个部分以及其相互关系类似于生物生态系统，是一个特殊的生态系统。在生物学意义上的八种生态关系类型如竞争、寄生、捕食、互利共生和偏利共生(即附生)、中性、偏害等，在矿区的生存与发展关系中均可发现，矿区同样具备生物
的生态空间关系等重要特征。其中，矿区竞争关系和共生关系最为典型。
(1)矿区竞争关系
矿区竞争是指一定地域范围内具有两个或多个一致或相似矿区资源、矿区市场以及其他条件的矿区个体，为争夺市场或矿源而直接或间接抑制对方发展的空间关系。借鉴生态学空间关系理论，矿业竞争可分为优胜劣汰型、两败俱伤型、协同进化型三种类型的矿区生态空间关系。矿区竞争现象普遍存在，如湖南花垣锰矿，多家单位对矿区竞相开采，弃贫矿，采富矿，短期行为严重，造成全矿性的地表开裂、破坏、塌陷，资源迅速枯竭。又如平朔煤炭矿区，矿区煤炭建设规模为6.5*107t，其中国家大型露天4.5*107t,地方煤矿2*107t。国家大型露天矿划分为安太堡露天煤矿、安家岭露天煤矿和东露天煤矿3个矿，无论是这些国家大型的露天煤矿之间、地方性中小煤矿之间，还是国家大型露天煤矿与地方性中小煤矿之间都存在着激烈的竞争关系。正是由于这些不同规模和大小的煤矿之间的竞争，使得占地面积大的平塑矿区煤矿的开采速度快，几乎扰动了矿区范围内土壤、岩石、水文、生物的全部，严重破坏了矿区生态经济系统的持续发展。
(2)矿区共生关系
共生(Symbiosis)一般是用来描述生物进化过程中两种或多种生物共同生活在一起的现象，生物之间的共生关系可分为寄生(Parasitism)、偏利共生(Commensalisms)和互惠共生(Mutualism)。我们把矿区生态经济系统中各元素之间的关系隐喻成生物之间的共生关系，认为矿区共生关系是指在一定地域范围内邻接的两个或多个矿区，各自的生存发展都会对其他矿区的生存发展产生促进作用或不产生明显损害的空间关系。根据相互影响程度不同，可以进一步将矿区共生行为模式分为寄生(Parasitism)、偏利共生(Commensalisms)、非对称互惠共生(Asymmetry，Commensalisms)和对称性互惠共生(Symmetry Commensalisms)四种情况。尽管共生行为存在多种模式，但对称性互惠共生是矿区生态经济系统发展演化的一致方向。对称性互惠共生系统是最有效率也是最稳定的系统，任何具有对称性互惠共生特征的系统，在同种共生模式中具有最大的共生能量。因此，对称性互惠共生是矿区生态经济系统发展演化的必然方向。矿区生态经济系统中的共生关系。不仅包括矿床中不同矿产资源的共生关系，如法国某热液金矿床中存在着有机质与金的共生关系，该有机质是金的一种载体，它可以在矿石化学处理时起着保护金的作用；而且还包括矿业与相关产业的共生关系，如矿区旅游的发展。矿区旅游的实践在国外早已蓬勃兴起，如法国核电站、老矿山，美国几乎所有的大矿区大都有向公众开放的制度，国内的矿区旅游虽处于起始阶段，但其产业潜力非常大。
3，动态演化性
矿区生态经济系统是由共生单元组成的不同属性的子系统复合而成的一类动态演化系统。其动态演化性表现为系统的状态变量是时间的函数，即随着时间的推移，系统的结构、状态、行为模式等受内外环境的影响并处于不断的变化之中。下面以熵作用原理来解释矿区生态经济系统的动态演化规律。
熵是系统无序程度的一种度量。矿区生态系统是—个开放系统，根据耗散结构理论和热力学第二定律，系统熵的变化ds是由两部分组成：一部分是系统内部由于不可逆过程引起的熵增加dis，这一项总是非负的；另一部分是系统与外界交换物质、能量和信息引起的熵流des，这一项可正可负可为零。于是系统的熵变化可用公式表示为：
ds=dis+des
上式表明，系统随时间的推移有两种截然不同的演化方向：一是当ds>0时，系统将单向不可逆地达到熵值最大的热力学平衡态，此时系统走向无序，其功能丧失。我国分布在丘陵山地的许多大型露天矿，弃土、石渣堆积在山坡和和山顶，破坏了原有的植被，疏松的堆积体，易导致严重的水土流失，植物生长非常困难，地表沙漠化现象严重。例如武家塔露天矿位于沙盖丘陵顶部，所揭地表剥离的弃土、石、渣堆积的台地和小丘，植被自我恢复很难。这种情况就是ds>0，系统走向无序；二是当des
三、矿区生态经济系统的运行机制
1，竞争与合作机制
首先，核心企业与其他成员相互之间的利益分配竞争。矿区生态经济系统在不断演化的进程中，由于不同的经济组织存在以及各种复杂的利益关系交织作用，使矿区内不同利益群体之间的利益整体水平和获取利益能力产生较大的差异。这种不同利益群体之间利益差异的存在，极大地刺激了不同利益群体之间的利益冲突。利益冲突的根本动因是个体利益最大化的追求和矿区整体利益之间不协调的矛盾，如矿区农户与采矿企业、当地政府部门与采矿企业等等，这种冲突导致追求整体利益的矿区生态经济系统在运行过程中处于不协调状态。比如采矿企业、地方政府、环保部门、金融机构、研究机构等部门之间的竞争。尤其是采矿企业之间的竞争，有些采矿企业为了获得采矿权，采取不正当竞争手段，扰乱矿业市场秩序。其次，矿区生态系统内部相互依赖的合作机制。生态系统成员肩负着培育、维护该生态系统的使命。道理很简单，如果生态系统不存在了，则其成员也难以生存，除非进入其他企业生态系统。因此，矿区生态系统的存在与繁荣是企业生存与发展的基础，这正是生态思维对传统战略理论的重要发展之一。处于高生态位的核心企业由于其特殊作用必然扮演重要角色，即核心企业除了自身获利的同时必须照顾生态系统内部其他成员或利益相关者的利益，领导系统内各成员参与企业生态系统的建设，以优化行业结构，避免极端竞争行为，共同推动生态系统发展，共同应对同类、异类生态系统的竞争，满足非生物环境因素的需求，实现矿区生态系统的快速成长，提高生存竞争力和整体竞争力。
2，动态演化机制
结合生态经济学、热力学和系统论的基本理论观点，我们认为至少可以从两个不同视角来理解矿区生态经济系统的动态演化机制。一方面，从影响矿区生态经济系统动态演化机制的专业化程度和范围来看，可将其分为微观层面的特定性机制和宏观层面的一般性机制；另一方面，从矿区生态经济系
统动态演化机制的驱动力来源讲，又可以分类为内生性机制和外在性机制。
我们这里主要从驱动力来源分类视角来探讨矿区生态经济系统的动态演化机制。矿区生态经济系统动态演化的驱动力主要来自于两大方面，一方面是来自源于系统内部，另一方面是来自系统外部，我们分别称之为内生性机制(endogeneticmeehanisms)和外在性机制(external mechanisms)。矿区生态经济系统的动态演化正是在这两种内外力量的推动下进行的。矿区生态经济系统自组织机制是主要的内生性机制，是指在系统演化过程中，在远离平衡点的非线性区域，通过与外界环境不断进行物质、能源和信息的交换，当外界条件达到一定阈值时，矿区生态经济系统从原来混沌无序的混乱状态。自组织成为一种新的有序结构的作用机理。而矿区生态经济系统的自组织机制又是通过更为具体的非线性协同竞争机制、惯例演进机制和自我强化的正反馈机制等作用方式实现的，并分别对应着其生态共生性、生命周期性和动态演化性等特征。从某种意义上讲，矿区扩展生态经济系统自组织机制的作用过程决定了其演化特征。
矿区生态经济系统动态演化的自组织机制包括非线性协同竞争机制、惯例演进机制和自我强化的正反馈机制等。矿区生态经济系统动态演化方向主要取决于系统内部各子系统和各要素之间以及系统结构与功能之间的整体协同作用程度，根据协同学创始人哈肯(H·Haken)的观点，非线性协同竞争机制左右着系统相变的特征和规律，支配着系统从无序走向有序。非线性协同竞争主要体现在矿区中的采矿企业(指资源开采的生产经营企业，包括国有、地方和私营等企业)之间、核心产品生产企业之间、直接顾客之间、产业链延伸企业之间以及它们相互之间，这种非线性协同竞争的结果往往会形成不同的矿区生态产业链结构，由矿区纵向产业直接一体化而成的一维链状耦合结构和由矿区多条链状式结构横向一体化而成的网状耦合结构是矿区生态经济系统中最为常见的生态产业链结构。一般而言，矿区生态经济系统中生态产业链结构的构建，首先要充分考虑矿区资源状况和矿井分布情况，在进行生态背景分析的基础上，开展技术关联和耦合研究，通过产业经济间的物质集成、能量集成和信息集成，分析产业新陈代谢(industrial metabolism)和共生关系，最终形成矿区生态产业链结构。我们可以用前面提到的平朔煤炭矿区为例来说明由非协同竞争所形成的不同形式的耦合结构。如在矿区中的煤炭和煤系共伴生资源中，通过开采后可以形成多条纵向产业链，我们既可以把平朔煤炭矿区中以煤炭资源为基础的产业链纵向延伸为：煤炭—电力—电解铝—市场，也可以横向延伸为：煤炭—气化—化工—市场。当然，这还是比较落后的煤炭矿区生态产业链结构，但目前在我国许多煤炭矿区还普遍存在。网状耦合结构则通过对多条链状式结构的横向耦合，可以使得煤炭矿区生态经济系统各子系统及各构成元素之间形成相互联系、相互作用的有机整体。如平朔煤炭矿区中以煤炭和煤系共伴生资源的开采加工为基础，可横向耦合为多条产业链：建材产品—建材厂—灰渣、矸石—煤矸石、煤泥—热电厂—热电。
以上的分析和描述表明，自组织机制中的非线性协同竞争机制决定着矿区生态经济系统动态演化的生态共生性特征和产业链耦合结构。在矿区生态经济系统的动态演化过程中，各系统的参与主体往往会在遵循共同的制度安排条件下，形成相互默认的“博弈规则”，这种具有隐性契约(implicit contracts)性质的“博弈规则”会随着系统的动态演化而成为“惯例”(routines)，但惯例一经形成便具有一定的稳定性，这将使得矿区生态经济系统的动态演化产生较强的路径依赖性，其生命周期性演进和阶段转换较为缓慢，并对步入产业成熟期的矿区的产业转型产生一定的影响。所以说，自组织机制中的惯例演进机制对矿区生态经济系统动态演化的路径和生命周期具有重要的作用。矿区生态经济系统的开放性除了体现为物质、能量和信息的输入、输出之外，还离不开反馈这个环节。自组织机制中的自我强化的正、负反馈机制也是矿区生态经济系统开放的重要方面和环节。并且，“反馈是将系统与外界环境的相互作用同系统内部的相互作用协同统一的一种作用。”
总之，矿区生态经济系统的动态演化是其经济、资源和环境等诸构成要件及其相互之间结构优化和整体协同耦合的过程，这是实现整个矿区系统功能优化和可持续发展的基础，而矿区生态经济系统中经济、资源和环境等诸要素及其相互之间良性耦合和协同演进又离不开自组织机制、需求机制、价格机制等内生性机制和调控机制、保障机制、约束机制等外在性机制的作用，这些内生性机制和外在性机制具有相对独立性，但又是相互联系、相互影响的，它们共同构成了矿区生态经济系统动态演化的动力机制。
四、结论
当我们对矿区进行生态学考察时，从某种程度上可将矿区生态经济系统看作是一个具有活力的生命体，具有生物的类生命特征。首先其生命周期包括探矿期、开采期、产业成熟期、衰落期或复苏期；其次矿区之间还存在诸如竞争、共生、寄生等生态空间关系，类似于生物群落中物种之间的生态关系。矿区核心企业与其它成员相互之间的利益差异使他们之间具有竞争关系，同时内部各要素之间的相互依赖决定了其合作机制的存在。矿区生态经济系统还具有动态演化性，系统自组织机制的作用过程决定其演化特征，而且自组织机制中的惯例演进机制对矿区生态经济系统动态演化的路径和生命周期具有决定作用。总之，由于矿区生态经济系统具备生物类生命和动态演化特征，生态学理论在矿业经济中的应用才具有更加现实的可能性和潜在的应用价值。
