论系统科学思想对生态学形成与发展的影响，本文主要内容关键词为：生态学论文,思想论文,科学论文,系统论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
摘要 本文在回顾生态学发展的同时，追溯了系统科学的发展道路，认为生态学与系统科学的形成都与达尔文进化论有着最直接的渊源关系，都是19世纪科学转向的结果。生态学强调对生物与环境之间关系的研究注定了它与系统科学之间存在深刻的内在联系。具有方法论性质的系统科学对生态学发展的影响是巨大的，现代生态学是充满系统科学思想与方法的一门学科。
关键词系统科学，生态学，影响
生态学一词是由海克尔1869 年定义的， 但作为一门科学则形成于19世纪末至20世纪初的20年里，经过20世纪50年代后期在世界范围内开始的环境保护运动，成为一门具有广泛社会影响力的科学，它有望为解决人类与自然界之间关系提供科学理论和方法。生态学是关于生物与环境之间关系的科学。1935年坦斯莱（A.G.Tansley）提出生态系统概念 ，成为系统生态学的开端，它把生物与环境之间的关系放在具体的生态系统中进行考察和研究。系统科学开始于贝塔朗菲，他从本世纪20年代初注意到在生物科学中流行的机械论忽视并加以否定的正是生命现象中最基本的东西：生命机体是一个有机的整体。他用机体论生物学批判并取代了机械论和活力论生物学，建立了有机体系统，最后拓展成具有普遍意义和世界观意义的一般系统论。系统科学是19世纪科学思维方式转变的产物，它撇开系统的具体形态、特定的结构和功能，研究一般系统的类型、性质以及运动规律，具有强烈的方法论性质，并且在40年代至70年代有了长足的发展。生态学和系统科学同时诞生于20世纪初，系统科学不是贝塔朗菲头脑中天生出来的，生态学也不是海克尔大脑突发奇想的产物，它们都是19世纪自然科学体系变革的结果。探讨这两个学科之间内在的联系和影响，对于认识和发展生态学与系统科学都有着重要的价值。
1 生态学的前身与系统科学思想
生态学诞生至今只有100年左右的历史， 而生态学思想却是源远流长的。生态学前身就是指生态学作为一门独立的科学之前的人类有关生物与环境关系的思想和实践。人类早期朴素的生态学思想来源于古代人类的无意识生态实践，逐步形成了对包括人在内的动植物与环境相互依赖的原初认识，也导致了朴素整体观的形成。这种整体观又强化了人们早期的生态学意识。因此，人类早期对自然的认识具有的朴素整体观，同时也包含简单的生态学思想。古希腊的未都利学派把宇宙看着一个自我循环的自然总体，处于从水、土、空气经过动植物后复归到水、土、空气的循环变化之中。这种思想是当今关于全球生态学的Gaia（大地女神）理论的最原始模型。阴阳五行学说是我国古代解释宇宙结构、起源及人与自然关系的重要学说。阴阳学说是研究自然界相互关联的事物和现象之间的关系及其规律的学说，通过阴阳双方相互转化和制约来揭示生命体、自然界以及人类社会的一切矛盾运动。五行学说是用自然界的木、火、土、金、水五种元素将整体世界分为五个系统，它们相互滋生、相互制约。我国朴素的整体观是建立在阴阳五行学说对人与自然、人与社会以及人体内部关系认识的基础上，它指出人是靠天地之气滋生，按四季生长规律而生长壮老，并同自然界进行物质、能量交换。这些对自然整体的认识包含着朴素的生态学思想。我国是古代农业发达的国家，《管子·地员》、《诗经·七月》等中都有对农作物与种子、地形、土壤、水份、肥料、季节诸因素关系认识的记载。它们与现在的农业生态学的观点极为相似，也体现了我国古代人民对农事管理的一种整体观。我国古代中医理论把人体与自然环境看成一体，认为身体的病变都是由于人的机体与环境关系失调所产生的。这与现代个体生态学关于个体生理和行为的解释在思想上是一致的。所有这些含有生态学思想的人类对自然的早期认识，一方面来源于无意识的生态实践，同时也是朴素整体观在认识自然界中生命过程与自然环境关系时的一种体现。
15世纪开始，自然科学的诞生和发展影响了人们关于自然的认识，还原和解析成为科学研究的主要模式。朴素的整体观让位于机械论和还原论。博物学家林奈（C.Linnaeus）关于生物分类的《自然系统》则是生态学前身中机械决定论的代表。而有关物种的变种问题的争论为后来科学转变埋下了种子。马耶（B.Maillet ）把宇宙的进化和生物的进化联系在一个无所不包的宇宙论中，他把海洋作为生命的发源地，陆块的进退促进了动植物的适应与发展。布丰（C.Buffon）对变种及物种可变的论据为拉马克（C.Larmark）提出物种变化的观点作了准备。 地质学家赫顿（J.Hutton）提出地球循环论，通过地质过程来解释地球的历史。物种可变和地球起源论导致了博物学在18世纪中叶的思想转变。这种变化同时也影响了当时自然科学的其它领域。达尔文进化论则是这种转变的产物，有机体生物进化论成为自然科学变革和发展的直接推动力。这种变化的本质就是整体观的复归。洪堡德（A.Humboldt）在植物分区的研究上，不仅是对植物数目和目录的列表，同时注重在不同纬度和垂直分布上讨论它与地球环境的关系，并认为植物分区是土地和气候的直接产物；把植被区系看成一个整体，是植被与环境相互作用的结果。由此可见，博物学中整体观的复归，引导了人们重新开始注重对生物与环境关系的认识。
达尔文认为物种进化是物种在与环境的相互作用中实现的，从而将环境引入到生物适应和发展的主题中。海克尔受达尔文观点的影响，把关于生物与环境之间关系的研究称为生态学。这导致从博物学名下的传统植物学、植物地理学、植物生理学发展出植物生态学，从动物学发展出动物生态学，海洋学发展出海洋生态学，湖沼学发展出湖沼生态学，它们是统一生态学的四个主要分支。达尔文进化论为生物有机论提供了科学的理论基础。辩证系统思想的确立同达尔文的进化论有着最直接的联系。进化论认为生物是一个可变系统，在外界条件的影响和选择下，相应地改变自身的内部结构。达尔文的这种有机进化思想有力地冲击了机械决定论，是辩证整体观的先声。在整个自然科学体系发展的基础上，黑格尔第一次把整个自然的、历史的、精神的世界描绘成一个过程。这是自然科学中系统思想在哲学上的一种反映和概括。19世纪中叶，马克思和恩格斯多次明确地强调系统概念和系统思想，从辩证唯物主义的高度总结了系统思想。达尔文的进化论是18世纪末博物学在思想上向整体复归的产物。它的诞生直接导致了生态学和系统科学的形成。受系统思想强烈影响的生态学作为一门独立的科学在体系上与系统科学分离，是具体学科与一般方法论学科的分离。莫比斯（K.Mobius）的生物群落、福拜斯（S.A.Forbes）的湖沼宇宙论以及克莱门茨（F.E.Clements）的群落超级有机体，都是系统思想在早期生态学中的反映，这些思想对后来生态学的影响是深远的。
2 生态学的形成、发展与系统科学
19世纪末到20世纪初的20年里，生态学从博物学中发展出来成为一门相对独立的科学，并拥有了自己独立的科学团体和出版物。种群和群落是早期生态学用以把握生物群体整体性的两个基本概念。种群产生于马尔萨斯的人口理论和达尔文的进化论，而群落产生于人文科学中的社区概念，被莫比斯用来指一定区域上有机结合的生物群体。福拜斯把湖沼当着一个小宇宙，来说明生物群体与环境之间的相互关系。赛伯（A .Semper）则天才地认为群落有机体依赖于食物间数量关系。 克莱门茨把一定区域上的植物被当成一个有机体，一种超级有机体，来研究植被整体的动态，并认为植被动态是植物与生境相互作用的结果。谢尔福特（V.E.Shelford）和埃尔顿（C.Elton ）是动物种群和群落研究的两个先锋，他们认为营养关系是动物群落整体性的根本原因。从早期生态学的四个主要分支可以看出，对种群和群落整体动态的研究是它们的中心问题，在思想上是系统思想的一种继续。
19世纪末以来，自然科学、社会科学的发展推动了系统思想由定性的哲学概念发展为具有定量化手段的、有广泛意义的系统科学。从本世纪20年代开始，贝塔朗菲在总结和概括生物学有机论的基础上，阐述了系统科学的一般原则，标志着系统科学的诞生。一般系统论的产生，对于整个自然科学在思想上变革的意义是广泛而深远的。坦斯莱在讨论植物群落演替的“超级有机体”概念时引入生态系统，把生态系统定义为生物群落及与其相互作用的环境的总体，并把它看成地球表面上的一个基本单位。生态系统概念很快传播开来并被广泛接受，这有三个原因，一是刚诞生的生态学是建立在博物学分门别类和零散的研究基础上，促使不同方向的生态学家走到一起；二是已有很多包含生态系统内涵的相似但不完整的概念；三是系统思想的内在影响。生态系统概念的提出与接受标志着现代生态学的开始。40年代，林德曼（R.Lindeman）的营养动力学研究是生态系统研究的最早成果，成为生态系统研究的典范。它强调营养功能的定量关系是生态系统整体性存在的根本原因。由于这一时期，系统科学还是处于定量化发展的早期，林德曼对生态系统整体性的研究方法仍是以还原方法为主要工具。
19世纪自然然科学向整体观的复归，主要是破除了自然界绝对不变的见解。然而19世纪末到20世纪初的科学仍然是经典科学发展的继续，自然科学的综合主要限于科学内部的统一，对关系的处理和认识还没有摆脱机械决定论的影响。系统科学在一般系统论确立之后，人们开始探索系统理论的定量化方法。由于二次世界大战实际需要的推动，信息论、控制论在1948年诞生，而以运筹学和系统分析为核心的系统工程学在50年代末期走向成熟。这些系统科学的定量化方法很快被应用于生态学研究。1962年奥尔森（J.Olson ）首先在计算机上利用微分方程来模拟生态系统的过程和行为，代表了系统生态学研究方法上的转折。1964年开始的国际生物学计算（IBP），其核心是生态系统分析。 这一计划的实施集中了不同学科的科学家，对不同类型生态系统进行了长达十年之久的研究。生态系统分析成为系统生态学的一个核心，是系统科学方法应用于生态学的结果。系统科学作为一门科学，在其它自然科学发展的推动下，经过40年的发展，迅速完成自身体系的建立，并广泛应用于其它学科。而生态学这门带有强烈整体论色彩的一门科学，由于早期生态学科学团体的成员是来自博物学与其它科学领域，具有广阔的科学背景。它们自觉地把系统科学的新成就作为自身发展的基础。因此，生态学的形成和发展是在系统科学兴起和发展的背景下进行的。由于研究对象和方法的需要，生态学与其它学科相比，受系统科学的影响更为直接和深刻。
3 生态学的最新进展与系统科学
1975年后，总结国际生物学计划时，人们肯定了它对生态系统概念的推广和应用的作用，但对生态系统分析的方法以及所获得的结论对于解释生态系统特征的贡献时分歧很大。很多生态学家以及其它学科的学者认为，生态系统分析并未能够太多地揭示生态系统的本质现象与规律。人们回顾这段时期研究中存在的问题时，认为这主要由于系统科学方法与生态学问题之间缺乏有机的结合。生态学家缺乏系统科学研究方法的良好训练，采用“拿来主义”办法应用系统科学方法，使得系统分析在生态系统的研究上流于形式。这种批评性的意见和看法促使生态学家进行反思。在过去20年里，现代生态学逐步发展出关于生态系统研究的两个重要理论：食物网理论和生态网络分析理论。食物网理论认为生态系统的整体性主要由生物间食物关系来实现的，通过对大量真实生态系统中食物网的统计，可以发现存在于食物网中的结构特征和规律。食物网理论的思想主要是受结构主义思潮的影响。生态网络分析理论强调定量地表达生态系统内部的相互作用来探索生态系统的整体性和复杂性形成的机制，它是现代生态学中定量研究生态系统结构、功能的一个主要方法。生态网络是指生态系统内部相互作用的结构形式。生态网络分析理论在思想和研究方法上都摆脱了机械决定论的影响。系统的存在是由于联系的普遍性，这种联系在生态系统中表现为生物与生物之间、生物与环境之间的物质和能量的交换。生态系统内部的相互作用就是通过物质、能量交换来实现的。网络是生态系统内部结构的普遍形式。从网络着手，能够把握生态系统结构和功能的整体本质。生态网络分析理论在说明生态系统整体性时，将生态系统内部的相互作用分为三类，即不同组分的自作用以及不同组分间的直接、间接相互作用。自作用是生态系统存在的基本前提，而直接、间接相互作用则是实现生态系统整体性的关键。直接相互作用是间接相互作用的基础，整体性程度对间接相互作用的依赖是十分明显的，生态系统的整体功能是由组分行为通过相互作用的耦合来实现的。生态系统结构和过程的复杂性与整体性是相互依赖的，复杂性产生于生态系统内部作用形式和过程的多样性。生态网络的灵敏度分析表明，生态系统作为一个整体对干扰的反应主要通过相互作用的结构来协调组分的行为并对外界干扰进行协同反应。生态网络分析理论是系统科学思想和方法与生态学有机结合的产物，同时它对相互联系和相互作用的研究方法，对于丰富和发展系统科学也是十分重要的。
4 结束语
人类在早期关于自然的认识和实践中形成了朴素的整体观，这种整体观在有生命活动的实践中表现为朴素的生态学思想。朴素的生态实践和认识是整体观的一个来源，也同时是整体观影响的产物。生态学和系统科学的形成与发展与达尔文有机体进化论有着最直接的联系，都是19世纪自然科学体系变革的结果。系统科学成为一门科学后，基于自然科学发展的基础上，成长极为迅速，是一门具有方法论性质的横端学科。生态学是研究生物与环境关系的科学，对关于的强调决定了系统科学必然会对生态学的发展发生影响，注定了生态学的研究充满系统思想。现代生态学的核心是对生态系统结构与功能的研究，过去20年里发展起来的生态网络分析理论是系统科学关于关系集合的思想与生态学直接结合的产物。它强调通过对相互作用方式和强度的定量化研究，来探索生态系统的整体性和复杂性。现代生态学获益于系统科学，其理论和方法也将有助于丰富和发展系统科学。
（收稿日期：1995-09-18）
THE INFLUENCE OF SYSTEM SCIENCE ON THE ORIGIN AND DEVELOPMENT OF ECOLOGY
Han Boping
（Institute of Hydrobiology,Jinan University,Guangzhou510632）Wang Rusong
（Department of System Ecology,Chinese Academy ofScience,Beijing 100080）Abstract The retrospective exploring of the history
ofecology and system science shows that their origins have adirect and
inseparable
connection
with
the
Darwin'sevolutionary theory which is also a product of scienceevolution occurring in the 19th century.Emphsizing
theunderstanding
of
interactions
between
organismsandenvironment determines that ecology has a rebust link withsystem science.The great impact resulting from system sciencewith methodological properties brings makes modern ecology befilled with system ideas.Key words ecology,system science,influence.
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