生態(tài)系統(tǒng)特征的系統(tǒng)科學(xué)思考

1、生態(tài)系統(tǒng)特征的系統(tǒng)科學(xué)思考摘 要：基于現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)研究的成果，從系統(tǒng)科學(xué)的層面對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的特征進(jìn)行了 再探討，提出了生態(tài)系統(tǒng)性質(zhì)特征的新內(nèi)涵和認(rèn)識(shí)的新思路，特別是提出了應(yīng)該從突變論、 耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、混沌學(xué)、超循環(huán)理論和生命系統(tǒng)理論去綜合認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 問(wèn)題，它對(duì)于人們不管是從生態(tài)學(xué)的角度研究生態(tài)系統(tǒng)，還是從系統(tǒng)科學(xué)的角度研究生態(tài)系 統(tǒng)都有著積極的作用和意義。關(guān)鍵詞：生態(tài)學(xué)；生態(tài)系統(tǒng)特征；系統(tǒng)科學(xué)上個(gè)世紀(jì)80年代由于對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)研究的迅速進(jìn)展，使人們對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)作為生態(tài) 學(xué)的基本單位的認(rèn)識(shí)更加明確，更加強(qiáng)調(diào)研究生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及其動(dòng)態(tài)的重要性和實(shí)用 性，其中，最具影響的研究是美

2、國(guó)佐治亞洲大學(xué)的E P Odums和加拿大不列顛哥倫比亞 大學(xué)的JPKimmins。從目前研究看，認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)是在一定空間范圍內(nèi)，各生物成分（包 括人類在內(nèi)）和非生物成分（環(huán)境中物理和化學(xué)因子），通過(guò)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)而相互作用， 相互依存所形成的一個(gè)功能單位，具有結(jié)構(gòu)特征、功能特征、動(dòng)態(tài)特征、相互作用和相互聯(lián) 系特征、穩(wěn)定平衡特征、對(duì)外開(kāi)放特征.與此同時(shí)，系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結(jié)構(gòu)理 論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)理論和生命系統(tǒng)論等系統(tǒng)科學(xué)理論也逐步產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)，由于系統(tǒng) 科學(xué)的成果是基于客觀實(shí)際的系統(tǒng)，運(yùn)用物理、化學(xué)、生命科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科的方 法加以探索而取得的，對(duì)包括生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)的各

3、種系統(tǒng)而言，更具有普遍性、客觀性和全面 性，這些系統(tǒng)科學(xué)理論為我們認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)提供了新思想、新觀點(diǎn)和新方法；從系統(tǒng)科學(xué) 的層面對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行再探討，嘗試提出生態(tài)系統(tǒng)的一般特點(diǎn)的含義，它對(duì)于人們不管是從 生態(tài)學(xué)的角度研究生態(tài)系統(tǒng)，還是從系統(tǒng)科學(xué)的角度研究生態(tài)系統(tǒng)都有著積極的作用和意 義。一、認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)科學(xué)基礎(chǔ)1、生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)科學(xué)理論系統(tǒng)科學(xué)是探索系統(tǒng)的存在方式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)問(wèn)，是把握系統(tǒng)本質(zhì)的知識(shí)體系.系 統(tǒng)科學(xué)的范圍很廣泛，已經(jīng)形成一個(gè)學(xué)科群體，如系統(tǒng)論，信息論，控制論、運(yùn)籌學(xué)，博奕 論，突變論，耗散結(jié)構(gòu)理論，協(xié)同學(xué)，混沌學(xué)，超循環(huán)理論，生命系統(tǒng)理論等等。系統(tǒng)科學(xué) 從數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)

4、、生命科學(xué)、工程技術(shù)、社會(huì)科學(xué)和思維科學(xué)等角度探索不同的系統(tǒng)。 各種系統(tǒng)科學(xué)在其研究中，各自采取既相互聯(lián)系，又各具特色的方式方法和手段，例如，系 統(tǒng)論多采用系統(tǒng)分析和系統(tǒng)綜合的方法；控制論采用控制、反饋、功能模擬等方法；信息論 采用信息方法與反饋方法;耗散結(jié)構(gòu)理論把物理系統(tǒng)或生命系統(tǒng)的有序結(jié)構(gòu)形成的條件當(dāng)做 一個(gè)新方向，采用物理數(shù)學(xué)方法探索新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生與平衡中心的關(guān)系；協(xié)同學(xué)以信息論、控 制論、運(yùn)籌學(xué)、突變論等為基礎(chǔ)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)和動(dòng)力學(xué)考察相結(jié)合的方法，通過(guò)類比，對(duì)各 種系統(tǒng)中從無(wú)序到有序的現(xiàn)象建立一套數(shù)學(xué)模型和處理方案；混沌理論采用物理數(shù)學(xué)方法， 主要研究系統(tǒng)從混沌到有序發(fā)展的機(jī)制和條件，以

5、及系統(tǒng)怎樣從有序進(jìn)入新的混沌；超循環(huán) 理論應(yīng)用化學(xué)動(dòng)力學(xué)和量子力學(xué)的理論和方法，說(shuō)明從生物大分子到原生細(xì)胞的進(jìn)化階段 中，形成了一個(gè)超循環(huán)式的組織，它一旦建立就永存下去的選擇機(jī)制，構(gòu)成生命運(yùn)動(dòng)中由酶 的催化作用所推動(dòng)的各種循環(huán)；生命系統(tǒng)理論強(qiáng)調(diào)生命系統(tǒng)是指一切活的具體系統(tǒng)，生命系 統(tǒng)的許多知識(shí)應(yīng)該與物理科學(xué)、工程學(xué)相一致，生命系統(tǒng)是具有能保持甚至隨著時(shí)間推移能 增強(qiáng)其內(nèi)部低熵狀態(tài)特性的多分子系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)，就其要素、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制而言，是 符合系統(tǒng)科學(xué)所探索的一般系統(tǒng)的幾乎所有要件，從理論上和現(xiàn)有的實(shí)踐上證明來(lái)看，將系 統(tǒng)科學(xué)的各種理論運(yùn)用于生態(tài)系統(tǒng)的研究，從數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生命科學(xué)、工程技

6、術(shù)、社 會(huì)科學(xué)和思維科學(xué)等角度探索一般的和具體的生態(tài)系統(tǒng)，是可行的也是必要的。2、認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的幾個(gè)原則從系統(tǒng)科學(xué)的角度認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)該把握以下幾個(gè)原則：整體性原則整體性原則是系統(tǒng)科學(xué)方法的首要原則，它是基于系統(tǒng)要素對(duì)系統(tǒng)的非加和性關(guān)系.當(dāng) 要素之問(wèn)存在相干性和協(xié)同性的條件下，會(huì)有新質(zhì)的突現(xiàn)。這種新質(zhì)不是單個(gè)要素所具有的， 而是系統(tǒng)整體才具有的4。因此，在研究生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，必須從整體出發(fā)，通過(guò)探索生態(tài)系統(tǒng) 的組成、結(jié)構(gòu)、功能及運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律性，探索生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境中和內(nèi)外環(huán)境之問(wèn)的關(guān)系， 來(lái)分析其部分以及部分之問(wèn)的關(guān)系，再通過(guò)對(duì)部分的分析達(dá)到對(duì)整體的認(rèn)識(shí)。正如愛(ài)因斯坦 所說(shuō)：“如果人體的某一部

7、分出了毛病，那么只有很好地了解整個(gè)復(fù)雜機(jī)體的人，才能醫(yī)好 他；在更復(fù)雜的情況下，只有這樣的人才能正確地理解病因” 5。系統(tǒng)科學(xué)方法要求從種種 聯(lián)系和相互作用中認(rèn)識(shí)和考察生態(tài)系統(tǒng)，使生態(tài)系統(tǒng)分析與綜合、歸納和演繹、局部和整 體、個(gè)別和一般都協(xié)調(diào)一致起來(lái).動(dòng)態(tài)原則系統(tǒng)科學(xué)認(rèn)為，雖然在科學(xué)研究中，人們經(jīng)常采用理想的“孤立系統(tǒng)”或“閉合系統(tǒng)” 的抽象，但是在實(shí)際存在的系統(tǒng)中，無(wú)論在其內(nèi)環(huán)境的各要素或子系統(tǒng)之間，還是在其內(nèi) 環(huán)境與外環(huán)境之間，都有物質(zhì)、能量和信息的交換與流通。從原則上說(shuō)，實(shí)際系統(tǒng)都是活系 統(tǒng)。熱力學(xué)第三定律指出：絕對(duì)零度是永遠(yuǎn)達(dá)不到的.其實(shí)在絕對(duì)零度，根據(jù)量子力學(xué)，還 有“零點(diǎn)能”存在，

8、構(gòu)成系統(tǒng)的質(zhì)點(diǎn)(要素)還處在振動(dòng)中，所以系統(tǒng)總是動(dòng)態(tài)的，永遠(yuǎn)處于 運(yùn)動(dòng)變化之中。因此，在研究生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)把生態(tài)系統(tǒng)整體和構(gòu)成要素及其結(jié)構(gòu)的變化 發(fā)展的各個(gè)階段統(tǒng)一加以研究，以把握其過(guò)程與趨勢(shì)。次優(yōu)化原則次優(yōu)化原則是系統(tǒng)科學(xué)的一個(gè)重要原則，它指的是：構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)的要素都呈現(xiàn)最佳狀 態(tài)時(shí)，系統(tǒng)整體不一定呈現(xiàn)最佳狀態(tài)；或者說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)整體呈現(xiàn)最佳狀態(tài)時(shí)，構(gòu)成這個(gè)系統(tǒng) 的要素不一定呈現(xiàn)最佳狀態(tài).這一原則要求在分析和解決生態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)，統(tǒng)籌兼顧，通 力協(xié)作，多中選優(yōu)，采用時(shí)間、空間、程序、主體、客體等多方面的峰值佳點(diǎn)，本著“多利 相衡取其重，多害相衡取其輕”的思路進(jìn)行綜合優(yōu)化和系統(tǒng)篩選，運(yùn)用線性規(guī)劃、

9、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、 決策論、博弈論等系統(tǒng)科學(xué)方法，達(dá)到整體優(yōu)化的目的.次優(yōu)化原則不僅可以指導(dǎo)我們從要 素和結(jié)構(gòu)的關(guān)系上認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)，而且可以在人工生態(tài)系統(tǒng)的建構(gòu)一生態(tài)工程中獲得應(yīng)用。模型化原則從系統(tǒng)科學(xué)的角度分析和解決生態(tài)系統(tǒng)的問(wèn)題，一個(gè)重要的原則就是需要把真實(shí)的系統(tǒng) 模型化，即把真實(shí)的系統(tǒng)抽象為模型，如放大或縮小了的實(shí)物模型，理論概念模型，數(shù)學(xué)模 型，符號(hào)系統(tǒng)模型或其他形式化的模型等。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，需要在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，適當(dāng) 采用模糊方法，經(jīng)適當(dāng)簡(jiǎn)化和理想化，才能建立系統(tǒng)模型，一旦建立好系統(tǒng)模型，就可以進(jìn) 行模擬實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，它是求得系統(tǒng)最優(yōu)化的保證。隨著生態(tài)學(xué)研究 的發(fā)展，提

10、出的理論和實(shí)踐問(wèn)題會(huì)越來(lái)越多，生態(tài)學(xué)所涉及的模型種類(特別是數(shù)學(xué)模型) 和范圍也不斷擴(kuò)大，其發(fā)展趨勢(shì)，一是運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法解釋生態(tài)系統(tǒng)；二是通過(guò)大量的實(shí) 驗(yàn)觀察所得到的數(shù)據(jù)，建立模型。在這一發(fā)展過(guò)程中，需要生態(tài)學(xué)家和數(shù)學(xué)家的緊密結(jié)合。 圍繞著生態(tài)學(xué)模型的研究和應(yīng)用，有可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有新的了解，對(duì)生態(tài)系統(tǒng) 總體的認(rèn)識(shí)有新的突破，并產(chǎn)生新的理論。二、對(duì)生態(tài)系統(tǒng)基本特征的再認(rèn)識(shí)1、結(jié)構(gòu)特征生態(tài)系統(tǒng)是由生物和非生物環(huán)境兩個(gè)亞成分構(gòu)成。生物成分根據(jù)其功能不同分為生產(chǎn) 者、消費(fèi)者和分解者；非生物環(huán)境主要指光、熱、大氣、水、土、巖石及死的有機(jī)物質(zhì)等生 物賴以生存的的環(huán)境。從系統(tǒng)科學(xué)的整體性原理和

11、次優(yōu)化原理看，構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)要素 的各種各樣關(guān)系可以分成兩個(gè)大類，一是加和關(guān)系；二是非加和關(guān)系.其中的加和關(guān)系在生 態(tài)系統(tǒng)中居于主要的地位，起著主要的作用，因?yàn)楫?dāng)要素之間存在相干性和協(xié)同性的條件下， 會(huì)有新質(zhì)的突現(xiàn)。這種新質(zhì)不是單個(gè)要素所具有的，而是生態(tài)系統(tǒng)整體才具有的。在生態(tài)系 統(tǒng)的各個(gè)要素中，起著主要的或關(guān)鍵性作用的是那些具有加和關(guān)系的要素及其結(jié)構(gòu)，它們是 研究生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)證明，生態(tài)系統(tǒng)生物成分的多少（或生物多樣性）與生態(tài) 系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有必然的聯(lián)系，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是冗余結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性E.生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定 性依賴于物種之間相互作用的強(qiáng)度3，而單個(gè)物種的加入也能夠加速生態(tài)系統(tǒng)

12、的瓦解Mo2、功能特征能量和物質(zhì)的流動(dòng)產(chǎn)生生態(tài)系統(tǒng)的整體功能，整體功能的產(chǎn)生與生態(tài)系統(tǒng)的要素和結(jié)構(gòu) 有著密切的關(guān)系。從系統(tǒng)科學(xué)的一般原理原則看，要素的種類、數(shù)量、性質(zhì)和特點(diǎn)不同會(huì)使 得其結(jié)構(gòu)不同，整體功能的分析和尋優(yōu)既要從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和尋優(yōu)著手，又要從生態(tài) 系統(tǒng)的構(gòu)成要素分析和尋優(yōu)著手；整體功能與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有同功同構(gòu)、同功異構(gòu)和異功異 構(gòu)3種情形，整體功能的分析和尋優(yōu)應(yīng)該從生態(tài)系統(tǒng)的同功同構(gòu)、同功異構(gòu)和異功異構(gòu)3 種情形分析和尋優(yōu)著手。在生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)流人一定或變動(dòng)較小的情況下，在自然生 態(tài)系統(tǒng)中，生態(tài)系統(tǒng)要素和結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自適應(yīng)過(guò)程，形成一個(gè)穩(wěn)定或比較穩(wěn)定的系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)，例如陸

13、地生態(tài)系統(tǒng)氮沉降可以增加其生態(tài)效應(yīng)u。在人工生態(tài)系統(tǒng)中，我們可以通過(guò)調(diào) 整和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的要素和結(jié)構(gòu)，使生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)流出最大化；而在生態(tài)系統(tǒng)的能 量和物質(zhì)流人發(fā)生較大變化的情況下，生態(tài)系統(tǒng)的要素和結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，從而使生態(tài)系 統(tǒng)的能量和物質(zhì)流出發(fā)生變化。例如一個(gè)立體養(yǎng)殖系統(tǒng)，就和單獨(dú)的養(yǎng)豬系統(tǒng)或養(yǎng)鴨系統(tǒng)或 養(yǎng)魚(yú)系統(tǒng)等比較，在系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)上就發(fā)生了很大的改變。3、動(dòng)態(tài)特征生態(tài)系統(tǒng)是不斷運(yùn)動(dòng)變化的系統(tǒng)，從系統(tǒng)科學(xué)的一般原理原則看，這種運(yùn)動(dòng)變化包含著 生態(tài)系統(tǒng)的整體功能、要素和結(jié)構(gòu)3方面，并且每一方面的運(yùn)動(dòng)變化都會(huì)作用和影響其它兩 方面的運(yùn)動(dòng)變化，也就是說(shuō)，我們?cè)诹私?、認(rèn)識(shí)生態(tài)

14、系統(tǒng)的發(fā)展、進(jìn)化和演變規(guī)律的時(shí)候， 應(yīng)該綜合了解、認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的整體功能、要素和結(jié)構(gòu)3方面的發(fā)展、進(jìn)化和演變規(guī)律。另 外，從耗散結(jié)構(gòu)理論看，在生態(tài)系統(tǒng)從比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)向比較復(fù)雜結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)展，達(dá)到相對(duì) 穩(wěn)定階段的過(guò)程中，生態(tài)系統(tǒng)還會(huì)有一個(gè)從平衡態(tài)到近平衡態(tài)再到遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性區(qū)的 過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)某個(gè)參量的變化達(dá)到一定閥值，通過(guò)漲落，系統(tǒng)就可能發(fā) 生突變，由原來(lái)的無(wú)序狀態(tài)變?yōu)樵跁r(shí)間上、空間上或功能上的有序狀態(tài)，形成一種動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 的有序結(jié)構(gòu)。這種新的有序狀態(tài)必須不斷地與外界進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交流，才能維持 一定的穩(wěn)定性，而且不因外界的微小擾動(dòng)而破壞go4、相互作用和相互聯(lián)系的特

15、征生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各生物和非生物成分的關(guān)系是緊密相連、密不可分的整體。沒(méi)有各生物和非 生物成分及其它們之間的相互聯(lián)系和相互作用就沒(méi)有生態(tài)系統(tǒng)，任何一個(gè)成分或任何一個(gè)結(jié) 構(gòu)的變化都可能會(huì)影響其他成分或結(jié)構(gòu)的變化。根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)，特別是協(xié)同學(xué)，各生物和非 生物成分的關(guān)系分為加和關(guān)系和非加和關(guān)系，其中的加和關(guān)系又是主要的；而在各種加和關(guān) 系中，其相干性和協(xié)同性的程度又是有差別的，其相干性和協(xié)同性程度越大的那些生物和非 生物成分對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響越大，把握相干性和協(xié)同性程度大的那些生物和非生物成分的 各種關(guān)系對(duì)于我們認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。當(dāng)然，弱相互作用效應(yīng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生 影響13。5、穩(wěn)定平衡的特征自

16、然界生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程總是趨于內(nèi)部保持一定的平衡關(guān)系，使系統(tǒng)內(nèi)部各成分之間 處于相互協(xié)調(diào)的平衡狀態(tài).根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)，特別是突變論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、混沌學(xué)、 超循環(huán)理論和生命系統(tǒng)理論，我們?cè)谡J(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡時(shí)應(yīng)該注意兩點(diǎn)：（1）生態(tài)系統(tǒng)的有序與無(wú)序、平衡、穩(wěn)定三者之間的關(guān)系。系統(tǒng)的有序是指系統(tǒng)內(nèi)部諸 要素或它們之間在空間、時(shí)間或功能上有規(guī)則地聯(lián)系或轉(zhuǎn)化，無(wú)序則表示內(nèi)部諸要素或它們 之間在空間、時(shí)間或功能上無(wú)規(guī)則的聯(lián)系或轉(zhuǎn)化。生態(tài)系統(tǒng)的平衡與有序的關(guān)系有兩種情形： 一種是生態(tài)系統(tǒng)的有序表現(xiàn)為平衡有序結(jié)構(gòu)，例如人工生態(tài)系統(tǒng)；第二種情形是生態(tài)系統(tǒng)在 遠(yuǎn)離平衡態(tài)的條件下，可以通過(guò)與外界的物質(zhì)和

17、能量的交流，可以維持穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)，這 是一種“活”的有序，自然界中的天然生態(tài)系統(tǒng)都是如此。生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化的直接誘因是系統(tǒng) 中某個(gè)變量或行為對(duì)平均值的偏落，即漲落，例如某個(gè)環(huán)境因子的變化；當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn) 定態(tài)時(shí)，小的漲落僅僅是小的干擾，例如當(dāng)氣候干旱時(shí)，森林中的動(dòng)植物種類和數(shù)量一般不 會(huì)有大的變化.然而當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)處于遠(yuǎn)離平衡的不穩(wěn)定態(tài)，即在臨界點(diǎn)附近時(shí)，漲落起著實(shí) 質(zhì)性觸發(fā)器的作用，會(huì)導(dǎo)致新的有序結(jié)構(gòu)的形成，例如森林生態(tài)系統(tǒng)，如果將喬木全部砍掉， 這個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)就很難恢復(fù)到原來(lái)的樣子。生態(tài)系統(tǒng)的混沌是非平衡的混沌，即確定性系 統(tǒng)內(nèi)部的非線性性質(zhì)所引起的非周期形態(tài)，實(shí)際上，它是一種宏觀無(wú)序而微

18、觀有序的現(xiàn)象。 混沌理論已證明，在表面的有序背后埋藏著一種奇異的混沌，例如河流生態(tài)系統(tǒng)，而在混沌 的深處又埋藏著一種更加奇異的次序，例如雜草生態(tài)系統(tǒng)，當(dāng)一場(chǎng)大火將雜草全部燒光，形 成次生裸地，第二年又恢復(fù)成一個(gè)雜草生態(tài)系統(tǒng)。（2）生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程是其內(nèi)部的要素按彼此的相干性、協(xié)同性或某種默契形成特定 結(jié)構(gòu)與功能的過(guò)程（也稱自組織），它不是按系統(tǒng)內(nèi)部或外部的指令完成的，而是根據(jù)事物運(yùn) 動(dòng)變化的規(guī)律和特定條件完成的。生態(tài)系統(tǒng)作為開(kāi)放系統(tǒng)，在遠(yuǎn)離平衡的非線性區(qū)，通過(guò)負(fù) 熵和正反饋循環(huán)，經(jīng)漲落或起伏，會(huì)從無(wú)序狀態(tài)產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu).同時(shí)，非平衡過(guò)程也可能至 少?gòu)娜龡l道路進(jìn)入混沌狀態(tài)：（1）倍周期分岔進(jìn)入混

19、沌.即系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)變化的周期行為是一種 有序行為，但在一定條件下，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)周期倍增，會(huì)逐步喪失周期行為而進(jìn)入混沌。（2）茹 勒一泰肯道路通向混沌。即當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)不同頻率的振蕩互相偶合時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)新的偶合頻 率的運(yùn)動(dòng)，混沌狀態(tài)可以看成是無(wú)數(shù)多個(gè)頻率偶合的振動(dòng)現(xiàn)象，實(shí)際上，只要出現(xiàn)三個(gè)互不 相干的頻率偶合時(shí)，系統(tǒng)就必然形成無(wú)數(shù)多個(gè)頻率的偶合，出現(xiàn)混沌現(xiàn)象。（3）陣發(fā)混沌。 在非平衡非線性的條件下，某個(gè)或某些參數(shù)的變化達(dá)到一定的臨界閥值時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)出 現(xiàn)時(shí)而有序時(shí)而混沌的隨機(jī)振蕩，即陣發(fā)混沌14。這里以熱帶雨林和苔原生態(tài)系統(tǒng)為例來(lái) 說(shuō)明。熱帶雨林結(jié)構(gòu)復(fù)雜，物種多樣性高，種間相互作用強(qiáng)度大，進(jìn)化歷史長(zhǎng)

20、，而它的環(huán)境 條件相對(duì)比較穩(wěn)定，可預(yù)測(cè)性強(qiáng)。苔原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物種多樣性低，種間相互作用少， 進(jìn)化歷史短，環(huán)境條件多變而難以預(yù)測(cè)。一般來(lái)說(shuō)，熱帶雨林抵抗干擾和保持穩(wěn)定狀態(tài)的能 力比苔原生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)。但是，熱帶雨林一旦受到嚴(yán)重破壞（如過(guò)量采伐），它要恢復(fù)到原狀的 時(shí)間則非常漫長(zhǎng)；而苔原生態(tài)系統(tǒng)在受到嚴(yán)重破壞后，恢復(fù)時(shí)間就比較短。這就是說(shuō)，就抵抗力穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，熱帶雨林比苔原高；而就恢復(fù)力穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，苔原則 比熱帶雨林高。就同一類型的生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，抵抗力和恢復(fù)力也因生態(tài)系統(tǒng)所處的發(fā)育階段 而有差別。一般來(lái)說(shuō)，頂極群落的抵抗力強(qiáng)，恢復(fù)力弱；發(fā)展中的群落的恢復(fù)力強(qiáng)，抵抗力 弱。6、對(duì)外開(kāi)放的特征所有的

21、生態(tài)系統(tǒng)都是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，它必須有能量和物質(zhì)的輸入和輸出的過(guò)程，否則， 所有的生命將難以生存下去。從系統(tǒng)科學(xué)的角度來(lái)看，生態(tài)系統(tǒng)向有序方向進(jìn)化的基本條件 是，從外部獲得能量和物質(zhì)，即獲得足夠的負(fù)熵流，其絕對(duì)值大于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的熵產(chǎn)生， 從而使系統(tǒng)的熵減少。也就是說(shuō)生態(tài)系統(tǒng)必須是開(kāi)放的和非平衡態(tài)的。沒(méi)有充分的開(kāi)放，生 態(tài)系統(tǒng)就會(huì)失去活力和自主性。所以說(shuō)，非平衡是有序之源，在熱平衡或近平衡態(tài)，都不會(huì) 出現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)。例如，生物進(jìn)化和群落演替過(guò)程中包含不斷打破舊的平衡，熱帶雨林才發(fā)展 到成熟階段的群落，其垂直分層現(xiàn)象明顯，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單位面積里的物種多，各自占據(jù)著有 利的環(huán)境條件。當(dāng)然，我們也應(yīng)該看到，

22、在能量和物質(zhì)的輸入和輸出的過(guò)程中，在從外部獲 得能量和物質(zhì)的過(guò)程中，生態(tài)系統(tǒng)的演化不可能單方面的越來(lái)越有序或越來(lái)越無(wú)序的，而是 有序與無(wú)序、平衡與不平衡、穩(wěn)定與不穩(wěn)定、進(jìn)化與退化的交織和統(tǒng)一。三、結(jié)語(yǔ)生態(tài)系統(tǒng)的特征是生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容和生態(tài)學(xué)研究的高度概括，對(duì)它的認(rèn)識(shí)和說(shuō)明，直 接關(guān)系到人們對(duì)整個(gè)生態(tài)學(xué)的認(rèn)識(shí)和今后的進(jìn)一步研究.對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)特征的表述和說(shuō)明， 一般更多的是基于生態(tài)學(xué)本身的研究而概括和總結(jié)的，這可能帶來(lái)一些不足，這主要在于生 態(tài)學(xué)是一門涉及面很廣的學(xué)科，它與很多其他學(xué)科存在這樣或那樣的聯(lián)系，可以從不同的方 面、不同的角度、不同的學(xué)科對(duì)生態(tài)學(xué)的問(wèn)題加以探索，這樣就可能形成對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的

23、性質(zhì) 特點(diǎn)的不同看法，而這些不同看法都在一定的程度上和一定的層面上反映了生態(tài)系統(tǒng)得到客 觀事實(shí)，這些看法對(duì)于人們最終揭示出生態(tài)系統(tǒng)的性質(zhì)特點(diǎn)是十分有益的。本文中從系統(tǒng)科 學(xué)的角度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的性質(zhì)特點(diǎn)的探索，是基于下面的原因和目的：一是生態(tài)系統(tǒng)符合系統(tǒng) 科學(xué)所探討的一般系統(tǒng)的特征，從系統(tǒng)科學(xué)的角度探索生態(tài)系統(tǒng)的性質(zhì)特征具有可行性；二 是系統(tǒng)科學(xué)研究在近一二十年獲得了飛速發(fā)展，如何應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)的最新成果去分析和揭示 生態(tài)系統(tǒng)的性質(zhì)特征具有必要性；三是為生態(tài)系統(tǒng)的研究提供新的方法和思路。由于系統(tǒng)科 學(xué)的成果是基于客觀實(shí)際的系統(tǒng)，運(yùn)用物理、化學(xué)、生命科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科的方法 加以探索而取得的，對(duì)包括生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)的各種系統(tǒng)而言，更具有普遍性、客觀性和全面性， 將系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)性質(zhì)特征的研究，將會(huì)產(chǎn)生積極的作用和意義。當(dāng) 然，生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)它的性質(zhì)特征的全面完整的認(rèn)識(shí)，還有待于生態(tài)學(xué) 的進(jìn)一步研究，有待于生態(tài)學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科的研究人員的通力協(xié)作。參考文獻(xiàn)：Odum E P.生 態(tài)學(xué)基礎(chǔ)I-M.孫儒泳等譯.北京：人 民教育出版社