《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》:對(duì)生態(tài)學(xué)從傳統(tǒng)向現(xiàn)代的推進(jìn)
——紀(jì)念 E.P.奧德姆誕辰100周年

包慶德 ，張秀芬

(1.內(nèi)蒙古大學(xué)哲學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010070;2.內(nèi)蒙古大學(xué)公共管理學(xué)院，呼和浩特 010070)

2013年是E.P.奧德姆(Eugene Pleasants Odum，1913—2002)誕辰100周年，也是其代表作《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》第1版出版60周年。這部被譽(yù)為史無(wú)前例的生態(tài)科學(xué)教學(xué)參考書(shū)《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》(Fundamentals of Ecology，1953，1959，1971;1983更名為《基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)》;2009沿用最初的書(shū)名《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》)被世界各國(guó)所采用，影響了全球幾代生態(tài)學(xué)家。E.P.奧德姆博士是美國(guó)佐治亞大學(xué)生態(tài)學(xué)教授，1970年當(dāng)選美國(guó)科學(xué)院院士，曾任紐約州Rensselaerville的Edmundc Nilesc Huyck禁獵區(qū)常駐博物學(xué)家、美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)主席(1964—1965年);他建立了薩瓦納河生態(tài)實(shí)驗(yàn)室、Sapelo海洋生物實(shí)驗(yàn)室和生態(tài)研究所;他出版著作12部，發(fā)表論文200余篇;獲美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)卓越生態(tài)學(xué)家獎(jiǎng)(1974年)、生態(tài)學(xué)界的最高榮譽(yù)——泰勒獎(jiǎng)(為環(huán)境學(xué)成就設(shè)立的世界級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，1977年)、I'Institut de la Vie獎(jiǎng)(法國(guó)政府頒發(fā)，1975年)和Crafoord獎(jiǎng)(生態(tài)學(xué)界內(nèi)相當(dāng)于諾貝爾獎(jiǎng)的獎(jiǎng)項(xiàng)，1987年)［1］。奧德姆因生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的提出對(duì)生態(tài)學(xué)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響而被譽(yù)為“現(xiàn)代生態(tài)學(xué)之父”?！吧鷳B(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)”通過(guò)整體論觀點(diǎn)和系統(tǒng)論方法，借助“能流”主線，將包括人類(lèi)在內(nèi)的整個(gè)自然環(huán)境均納入生態(tài)系統(tǒng)序列，從而使生態(tài)學(xué)研究發(fā)生了深刻變化，并對(duì)人類(lèi)社會(huì)的生存與發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。為此，人們主要以《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》為基本文獻(xiàn)依據(jù)，以生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)為主要的學(xué)科審視角度，簡(jiǎn)要梳理奧德姆推動(dòng)的生態(tài)學(xué)從傳統(tǒng)向現(xiàn)代之時(shí)代轉(zhuǎn)換。

1 生態(tài)學(xué)科學(xué)性的增強(qiáng):生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的建立與發(fā)展

20世紀(jì)50年代以前，生態(tài)學(xué)充斥著太多的描述性研究成果，一直面臨著不太成熟的指責(zé)。很多生態(tài)學(xué)家做了許多不懈的努力試圖改變這種局面。奧德姆以整體論和一般系統(tǒng)論為指導(dǎo)，運(yùn)用數(shù)學(xué)和物理學(xué)理論創(chuàng)造的生態(tài)系統(tǒng)分析方法以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)，開(kāi)創(chuàng)了生態(tài)系統(tǒng)量化研究的新局面。

1.1 將整體論和系統(tǒng)論引入生態(tài)學(xué)

整體論首先是把世界看作一個(gè)整體的。只是出于某種目的的需要，人類(lèi)將世界分成各個(gè)組成部分加以認(rèn)識(shí)，進(jìn)而形成了各種知識(shí)體系，試圖拼湊出一個(gè)整體的圖景。久而久之，大自然就被割裂成各個(gè)部分，我們似乎也習(xí)慣了這種還原論的思維方式。生態(tài)學(xué)中的整體論就是要在人們的世界觀中恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的整體性。只有在這種生態(tài)整體論的支配下，人與自然關(guān)系才能有效納入生態(tài)學(xué)研究視野，生態(tài)學(xué)才能夠真正擔(dān)當(dāng)起指導(dǎo)人類(lèi)生產(chǎn)實(shí)踐，達(dá)到實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的目的。所以，奧德姆一再?gòu)?qiáng)調(diào)生態(tài)學(xué)研究的整體性?！吧鷳B(tài)學(xué)傾向于整體論，而不是個(gè)體論”［1］。這種方法使得生態(tài)學(xué)研究呈現(xiàn)出一幅全新畫(huà)面，為人類(lèi)更好地研究自然提供了一把寶貴的方法論鑰匙。

一般系統(tǒng)論是美籍奧地利生物學(xué)家L.V.貝塔朗菲(Luduig Von Bertalanffy)在20世紀(jì)30—40年代研究理論生物學(xué)時(shí)提出來(lái)的，是整體論的一種深化。在其代表作1945年出版的《關(guān)于一般系統(tǒng)論》中，他用機(jī)體論生物學(xué)批判并取代機(jī)械論和活力論生物學(xué)，建立有機(jī)體系統(tǒng)概念，最后把機(jī)體論生物學(xué)拓廣成具有普遍世界觀意義的一般系統(tǒng)論。物理化學(xué)家A.J.Lotka、生物學(xué)家Tansley以及社會(huì)學(xué)家H.W.奧德姆等就是在各自領(lǐng)域分別利用系統(tǒng)論來(lái)解決本領(lǐng)域問(wèn)題的著名學(xué)者。在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)這個(gè)概念雖然在1935年就由英國(guó)生態(tài)學(xué)家坦斯利(Arthur G.Tansley)提出，但是真正完善生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)理論框架的還是奧德姆。奧德姆把整體論和系統(tǒng)論引入生態(tài)學(xué)研究。

首先，關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)學(xué)的定義。奧德姆指出:生態(tài)系統(tǒng)是“在一定區(qū)域中共同棲居著的所有生物(即生物群落，biotic community)與其環(huán)境之間由于不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過(guò)程而形成的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)地理單元(或者生態(tài)區(qū)，ecoregion)，還是一個(gè)具有輸入和輸出，具有一定自然或人為邊界的功能系統(tǒng)單位”［1］。“把生態(tài)學(xué)定義為研究自然界的結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)，這里需要指出人類(lèi)是自然界的一部分”［2］。由此可見(jiàn)奧德姆通過(guò)將所有生物納入生態(tài)系統(tǒng)概念范疇，突破了先前生態(tài)學(xué)家們將生態(tài)學(xué)研究對(duì)象僅僅定位為“研究動(dòng)植物與環(huán)境之間相互關(guān)系”這種把生物與環(huán)境分離的概念，并進(jìn)一步將人類(lèi)納入生態(tài)學(xué)研究范圍。通過(guò)對(duì)“所有生物與其棲息環(huán)境之間由于物質(zhì)的循環(huán)和能量的流動(dòng)而形成的統(tǒng)一整體”的強(qiáng)調(diào)，不僅用物質(zhì)和能流作為貫穿主線將人與自然環(huán)境納入到相互依賴(lài)和相互影響的系統(tǒng)關(guān)系中，而且明確強(qiáng)調(diào)物質(zhì)和能量對(duì)于維系這種關(guān)系的決定性作用。奧德姆的這一貢獻(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)在研究范圍和研究主題上的一種超越。生態(tài)系統(tǒng)包含了生物生存所必需的所有成分，是生態(tài)學(xué)研究的基本單位。生態(tài)系統(tǒng)是功能開(kāi)放的系統(tǒng)，考慮輸入環(huán)境和輸出環(huán)境是這一概念的重要組成部分［1］。奧德姆通過(guò)將整體論和系統(tǒng)論向生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域引入，終結(jié)了生態(tài)學(xué)按物種研究的狀態(tài)，拓實(shí)了生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ);同時(shí)對(duì)生態(tài)學(xué)研究對(duì)象、范圍和方法等均產(chǎn)生重要影響。

其次，關(guān)于生態(tài)學(xué)的原理。他提出了有哲理高度的生態(tài)學(xué)原理:相互聯(lián)系的整體性原理、生物組織層次理論以及整合特性原理(emergent property)。奧德姆認(rèn)為，相互聯(lián)系的整體性原理是生態(tài)學(xué)第一原理?！叭魏斡袡C(jī)體只憑其自身或沒(méi)有環(huán)境是不能生存的，因此第一個(gè)要討論的原理就是‘相互聯(lián)系’和‘完整性’的原理”［2］?！皩哟卫碚摓閺?fù)雜情形或廣闊梯度的細(xì)分和研究提供了便利的框架，然而，我們不能簡(jiǎn)單地把層次理論當(dāng)做一個(gè)有用的等級(jí)序列。它是一個(gè)全面理解和處理復(fù)雜問(wèn)題的整體方法，也是一個(gè)把問(wèn)題降低到較低層次分析來(lái)尋求答案的還原論者可選的方法”［1］。可見(jiàn)奧德姆的組織層次理論為從生物大分子、細(xì)胞以至生物圈的研究提供了還原論與整體論相互轉(zhuǎn)化的思想方法。整合特性原理最能體現(xiàn)奧德姆的生態(tài)學(xué)哲學(xué)的本質(zhì)。他指出“所謂整合特性原理是指組織層次一個(gè)重要特征，是系統(tǒng)的組分或者子集合可聯(lián)合起來(lái)形成能夠產(chǎn)生更多功能的整體，從而顯現(xiàn)其新功能，這些功能在較低層次是不存在的……這個(gè)概念的另一種表述是不可還原性(nonreducible property)，也就是說(shuō)，整體的特征不能還原成組分特性的綜合”［1］。他還分別列舉物理學(xué)和生態(tài)學(xué)例子闡明。物理學(xué)上的例子，如氫氣和氧氣發(fā)生作用成為某一分子結(jié)構(gòu)即生成水，水的特性完全不同于生成它的兩種氣體;生態(tài)學(xué)上的例子，如某種藻類(lèi)和腔腸動(dòng)物演化出珊瑚，會(huì)形成一個(gè)高效營(yíng)養(yǎng)循環(huán)機(jī)制從而能夠在低營(yíng)養(yǎng)供給水體中維持高效生產(chǎn)力。珊瑚礁驚人的生產(chǎn)力和多樣性是僅在珊瑚礁群落層次才有的一種整合特性［1］。系統(tǒng)整合特性原理的實(shí)質(zhì)是隨組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜化而產(chǎn)生的超越原有組織性質(zhì)與功能的新性質(zhì)與新功能。

將整體論與系統(tǒng)論引入到生態(tài)學(xué)，有助于改變還原論在科學(xué)研究中一統(tǒng)天下的局面，克服它的片面性以及在生態(tài)系統(tǒng)分析過(guò)程中信息丟失的現(xiàn)象，更有助于明晰生態(tài)學(xué)的本體論，有效協(xié)調(diào)人與自然的健康和諧關(guān)系，豐富生物進(jìn)化理論，指導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性研究。對(duì)于宏觀把握全球生態(tài)系統(tǒng)甚至生物圈的復(fù)雜性動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，還原論是力不從心的。奧德姆主張生態(tài)學(xué)研究中整體論與還原論的互補(bǔ)正是在這一背景之下提出來(lái)的。正如貝塔朗菲所說(shuō)，“許多領(lǐng)域正以不同的方式，發(fā)生著走向一般化理論的趨勢(shì)?！虼?，存在著適用于一般化的系統(tǒng)或者它的子級(jí)模型、原理和定律，這些模型、原理、和定律與系統(tǒng)的特殊類(lèi)別、組成系統(tǒng)的要素的性質(zhì)以及要素之間的關(guān)系或‘力’的性質(zhì)無(wú)關(guān)。尋找一種不是具有不同程度特殊性的系統(tǒng)的理論，而是一般地適用于系統(tǒng)的普遍原理，看來(lái)是合理的”［3。生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)整體性特征明顯，顯然沒(méi)有理由放棄整體論追逐還原論，整體論與還原論在方法上是互補(bǔ)而不是對(duì)立的。

1.2 把生態(tài)模型應(yīng)用到生態(tài)系統(tǒng)分析

生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)以生態(tài)系統(tǒng)分析為主要內(nèi)容，其途徑就是建立生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)層次現(xiàn)象或過(guò)程的模型?！皵?shù)學(xué)符號(hào)是描述復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的有用速記，而方程式可以形式地記述生態(tài)系統(tǒng)中各成員間的相互作用。所謂系統(tǒng)分析，就是將某個(gè)系統(tǒng)中的物理學(xué)和生物學(xué)概念，翻譯成一套數(shù)學(xué)關(guān)系，并將由此得到的數(shù)學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行操作的過(guò)程。這個(gè)數(shù)學(xué)系統(tǒng)就稱(chēng)為模型，它是現(xiàn)實(shí)世界的不完全的抽象的描述”［2］。作為一名對(duì)數(shù)學(xué)也很有造詣的生態(tài)學(xué)家，奧德姆在闡述生態(tài)學(xué)理論過(guò)程中運(yùn)用數(shù)學(xué)及物理學(xué)方法幾乎達(dá)到爐火純青地步。在生態(tài)學(xué)模型構(gòu)建中無(wú)論運(yùn)用生物多樣性指標(biāo)(香農(nóng)-威納指數(shù)和辛普森指數(shù))，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程和分解過(guò)程，還是能量流動(dòng)計(jì)量等都大量借助了數(shù)學(xué)工具和物理定律?！渡鷳B(tài)學(xué)基礎(chǔ)》中很多原理是建立在數(shù)學(xué)和物理學(xué)嚴(yán)密的邏輯論證基礎(chǔ)之上的。通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)分析建立模型的方法也逐漸演化發(fā)展成了理論生態(tài)學(xué)的一個(gè)重要分支。在理性高揚(yáng)時(shí)代，在人們對(duì)生態(tài)知識(shí)知之不多，甚至對(duì)環(huán)境問(wèn)題熟視無(wú)睹情景下，這些量化工具就顯得彌足珍貴了。奧德姆正是借助于此才使其生態(tài)學(xué)研究更具有科學(xué)性，生態(tài)學(xué)原理更具有說(shuō)服力。在該書(shū)結(jié)尾，作者還專(zhuān)設(shè)《面向生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的統(tǒng)計(jì)學(xué)思維》一章，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)計(jì)學(xué)思維對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)及生態(tài)學(xué)研究的重要性，并用以指導(dǎo)學(xué)生生態(tài)學(xué)研究。

此外，運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)分析作為方法論的生態(tài)工程學(xué)的理論基礎(chǔ)也來(lái)自?shī)W德姆理論體系的兩大原則:最大能量原理與能量層次原理。奧德姆與其弟弟H.T.Odum為生態(tài)工程學(xué)的發(fā)展做出了出色的貢獻(xiàn)。開(kāi)拓生態(tài)工程學(xué)的代表性人物美國(guó)生態(tài)學(xué)家楊戈遜(Jc|rgensen)等重新界定了幾個(gè)生態(tài)工程學(xué)概念:自設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)生態(tài)原理、系統(tǒng)的手段、非再生能量資源的保護(hù)和生物保護(hù)等，從概念上為一門(mén)新的生態(tài)學(xué)二級(jí)學(xué)科的誕生作了鋪墊［4］。盡管還有生態(tài)學(xué)家質(zhì)疑生態(tài)系統(tǒng)分析方法的合理性［5-6］，但是系統(tǒng)分析和數(shù)學(xué)模型至今已經(jīng)廣泛應(yīng)用到生態(tài)學(xué)多個(gè)層次的研究，并在揭示生態(tài)學(xué)規(guī)律、預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展中取得了很多重要成果。

2 生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的融合:豐富生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究的內(nèi)涵

由于受傳統(tǒng)還原論的影響，生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與初期發(fā)展也是傾向于把復(fù)雜整體的生態(tài)系統(tǒng)與真實(shí)的自然和人類(lèi)社會(huì)系統(tǒng)人為地畫(huà)出一條鴻溝，為解決全球范圍內(nèi)的環(huán)境資源危機(jī)等諸多問(wèn)題帶來(lái)不少困難。奧德姆開(kāi)出的藥方就是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)社會(huì)系統(tǒng)的融合，生態(tài)與包括經(jīng)濟(jì)學(xué)在內(nèi)的其它社會(huì)科學(xué)的統(tǒng)一。

2.1 促進(jìn)生態(tài)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)等社會(huì)科學(xué)的融通

奧德姆在《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》第五版第一章中對(duì)“Ecology”和“Economics(經(jīng)濟(jì)學(xué))”詞源同根追溯時(shí)指出:“生態(tài)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)應(yīng)該是具有密切相關(guān)性的科學(xué)。然而，許多人卻認(rèn)為生態(tài)學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家是觀點(diǎn)對(duì)立的對(duì)手”?！敖?jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)之間在感知上存在……一些差異”甚至“由于各自學(xué)科研究視角的相對(duì)狹窄性而導(dǎo)致的二者之間一些沖突，但重在闡述一門(mén)新興交叉學(xué)科的發(fā)展——生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)，它是正在開(kāi)始聯(lián)系生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的橋梁”［1］。在傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)中，自然生態(tài)系統(tǒng)及其資源沒(méi)有內(nèi)在價(jià)值，在經(jīng)濟(jì)核算過(guò)程中是免費(fèi)的或大大低估的，其后果就是地球環(huán)境的破壞和資源的濫用?！霸谏鷳B(tài)系統(tǒng)水平上，金錢(qián)只在一個(gè)自然資源被轉(zhuǎn)化為可供銷(xiāo)售的貨物或服務(wù)時(shí)才會(huì)進(jìn)入，自然系統(tǒng)用以維持這種資源的工作都無(wú)法估價(jià)(并且因此不被欣賞)。如果我們想要避免由不必要地?fù)p耗自然資本來(lái)生產(chǎn)過(guò)多市場(chǎng)商品和服務(wù)所引起的全球性經(jīng)濟(jì)繁榮與蕭條之間的交替循環(huán)，那么人類(lèi)市場(chǎng)資本和自然資本的融合以及環(huán)境質(zhì)量的維護(hù)是很重要的”［1］。

促進(jìn)生態(tài)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)的融合，奧德姆的切入點(diǎn)就是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)所提供的資源和服務(wù)進(jìn)行價(jià)值評(píng)估。他倡導(dǎo)給自然重新定價(jià)、賦予自然資源和自然所提供服務(wù)以?xún)r(jià)值，根本改變?nèi)藗兊挠^念，為自然資源應(yīng)有的價(jià)值買(mǎi)單，提高資源使用成本迫使人們改變自然資源的使用方式和使用效率，以最少的成本生產(chǎn)更多的滿足需要的產(chǎn)品和服務(wù)。只有觀念改變了，人們才會(huì)意識(shí)到人類(lèi)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)其實(shí)不是割裂的，而是一個(gè)相互緊密聯(lián)系的整體。大自然既有內(nèi)在價(jià)值，也有外在價(jià)值。“自然生態(tài)系統(tǒng)為人類(lèi)社會(huì)提供利益和服務(wù)，因此無(wú)論從生態(tài)學(xué)角度還是生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)角度，保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)都是明智的”［1］。奧德姆的這些理念在估算生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品價(jià)值、區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、環(huán)境污染治理和生態(tài)系統(tǒng)管理等方面發(fā)揮了重要的作用。

近年來(lái)，隨著生態(tài)環(huán)境的破壞，越來(lái)越多的生態(tài)學(xué)家及生態(tài)哲學(xué)家開(kāi)始關(guān)注生態(tài)環(huán)境的承載力問(wèn)題，可以說(shuō)，承載力是生態(tài)環(huán)境所能容納的一個(gè)閾值?！俺休d力(或者閾值)的概念也能用于經(jīng)濟(jì)學(xué)［1］”。在《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》一書(shū)中，奧德姆利用能量術(shù)語(yǔ)闡述承載力、最大承載力及最適承載力問(wèn)題，指出“根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)水平上的熱力學(xué)，承載力就是所有可用輸入能量用以維持所有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和功能達(dá)到的狀態(tài)——也就是說(shuō)生產(chǎn)量與呼吸量相等。在這些條件下所能支持總生物量被稱(chēng)為最大承載力……這個(gè)水平不是絕對(duì)的，當(dāng)增長(zhǎng)率要素很高時(shí)，它是很容易被超過(guò)的。越來(lái)越多證據(jù)顯示，最適承載力要低于最大承載力”［1］。

奧德姆通過(guò)對(duì)人與自然之間的復(fù)雜關(guān)系、人類(lèi)傳統(tǒng)狹隘的經(jīng)濟(jì)理論、科學(xué)技術(shù)所呈的負(fù)面效應(yīng)以及生態(tài)環(huán)境治理的全球合作等一系列問(wèn)題的深刻反思，認(rèn)為要解決人類(lèi)社會(huì)所面臨的各種困境，有必要融合自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)的知識(shí)整合形成一門(mén)新學(xué)科。例如，為了提高和維持環(huán)境質(zhì)量，奧德姆也倡導(dǎo)環(huán)境的倫理道德，認(rèn)為濫用自然界的生命支撐系統(tǒng)不僅僅是違法的，也是違背倫理的，人們還要關(guān)注動(dòng)物的權(quán)益和人類(lèi)應(yīng)盡的義務(wù)等?？梢哉f(shuō)，奧德姆不僅架起生態(tài)學(xué)理論研究和實(shí)踐應(yīng)用的橋梁，同時(shí)也架起了生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的橋梁，以及“連接物理學(xué)和生物學(xué)過(guò)程，成為自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的橋梁”［1］，這些學(xué)科之間的融合促進(jìn)了生態(tài)學(xué)嶄新面貌的“涌現(xiàn)”。

2.2 能值理論為生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)功能概算提供可能

所謂生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究，就是整合生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、公共政策學(xué)等手段對(duì)生態(tài)系統(tǒng)所具有的生態(tài)效用進(jìn)行評(píng)估，用經(jīng)濟(jì)的手段解決自然資源在不同的利用目的之間的分配，引向最高效的開(kāi)發(fā)與管理［7］。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究中，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)功能的概算主要依賴(lài)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能力的定量評(píng)價(jià)，而這種評(píng)價(jià)方法之一就是奧德姆兄弟倆發(fā)明的能值分析理論與方法。

如前所述，人類(lèi)必須對(duì)自然資源的評(píng)價(jià)建立新的體系，防止被濫用和低估。奧德姆的解決之道就是能量分析。能量是連接所有系統(tǒng)的“無(wú)差別”的通用“貨幣”，生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)也不例外。熱力學(xué)定律(包括第一定律和第二定律)是自然界的“最重要的法則”，是自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)都必須遵循的基本法則。如果沒(méi)有“能流”向所有領(lǐng)域的貫穿，那么“將人類(lèi)活動(dòng)納入到生態(tài)學(xué)的研究范圍”就無(wú)從談起。奧德姆與其弟以敏銳洞察力最早意識(shí)到能量在生態(tài)學(xué)研究中的重要性以及將能流引入生態(tài)學(xué)的重要價(jià)值。在他們合著的“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的能量原理”一文中認(rèn)為，能量既是維持地球生命的主要支柱，貫徹所有系統(tǒng)的一個(gè)主線，也是劃分生態(tài)學(xué)的極好方法。同時(shí)能量是計(jì)算自然生態(tài)系統(tǒng)價(jià)值的最有效方法，能量的計(jì)算與研究對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)具有重要意義［8］。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究中，能量的計(jì)算與評(píng)價(jià)起著十分重要的作用。

首先，他們發(fā)展了能值理論和分析方法，意圖衡量生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品或服務(wù)所含能量質(zhì)量的高低，為生態(tài)系統(tǒng)的定量研究開(kāi)辟新途徑?！澳苤怠弊钤缬傻艿蹾.T.奧德姆提出并展開(kāi)深入研究。“能值可以概括地定義為可用的被直接或間接用于創(chuàng)造服務(wù)或產(chǎn)品的能量總量”［1］。能量不僅有數(shù)量之差異而且也有質(zhì)量之優(yōu)劣，也就是說(shuō)能量既有量特征也有質(zhì)特征。能質(zhì)是有差別的，高度濃縮能量，如化石燃料，和許多分散形式的能量，如太陽(yáng)能比起來(lái)，就有更高品質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中能量的存在情景，即生物群落、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)相互作用是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部三個(gè)基本要素。能量在生態(tài)系統(tǒng)組分中間流動(dòng)的過(guò)程中存留的部分遞減，不過(guò)存留部分的“能質(zhì)”在逐步升高。“生命的各種形式都和能量的轉(zhuǎn)變分不開(kāi)，但沒(méi)有能量的產(chǎn)生或消滅(熱力學(xué)第一定律)?！谋举|(zhì)是成長(zhǎng)、自我復(fù)制以及復(fù)雜物質(zhì)合成等這些變化過(guò)程的連續(xù)。如果沒(méi)有與此相伴的能量轉(zhuǎn)換，那么生命及生態(tài)系統(tǒng)將不會(huì)存在”［1］。“物質(zhì)的再循環(huán)通常必需消耗某種形式的能量——這是當(dāng)人類(lèi)對(duì)水、礦物、紙和其他材料的再循環(huán)需求量日益增加時(shí)，人們才意識(shí)到的事實(shí)”［1］?！把h(huán)不是一項(xiàng)免費(fèi)的服務(wù)，總是需要一定的能量消耗”［1］。

其次，作為基礎(chǔ)性?xún)?nèi)容，奧德姆依據(jù)能量的來(lái)源不同，將生態(tài)系統(tǒng)分為4種類(lèi)型。這4種類(lèi)型分別是:一是自然的無(wú)補(bǔ)給的太陽(yáng)能生態(tài)系統(tǒng);二是自然的、受其他自然能量補(bǔ)給的太陽(yáng)能生態(tài)系統(tǒng);三是人類(lèi)補(bǔ)給的太陽(yáng)能生態(tài)系統(tǒng);四是燃料供能城市工業(yè)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)分類(lèi)，奧德姆意在說(shuō)明不同能量補(bǔ)給的生態(tài)系統(tǒng)其對(duì)人類(lèi)對(duì)自然的影響是不同的。人類(lèi)補(bǔ)給的太陽(yáng)能系統(tǒng)會(huì)殘留許多不利于循環(huán)的副產(chǎn)物，而自然補(bǔ)給的太陽(yáng)能系統(tǒng)則是一個(gè)無(wú)殘留物的能夠完全循環(huán)的系統(tǒng);而燃料供能生態(tài)系統(tǒng)雖然是人類(lèi)的最高成就，然而由于其付出了巨大的環(huán)境代價(jià)，因此，急待開(kāi)發(fā)一種新的技術(shù)以濃縮太陽(yáng)能來(lái)部分代替燃料供能系統(tǒng)。

3 延展生態(tài)學(xué)的應(yīng)用尺度:為社會(huì)生產(chǎn)和綠色運(yùn)動(dòng)提供指導(dǎo)

近代以來(lái)隨著工業(yè)文明的迅猛發(fā)展，人類(lèi)反自然的發(fā)展模式越來(lái)越加劇人與自然之間的矛盾沖突，使人類(lèi)的生存與發(fā)展受到極大挑戰(zhàn)。人類(lèi)社會(huì)未來(lái)命運(yùn)如何?這取決于人類(lèi)如何處理自己與自然之間的關(guān)系。而生態(tài)學(xué)理論被認(rèn)為是人類(lèi)尋求解決當(dāng)代重大社會(huì)問(wèn)題的科學(xué)基礎(chǔ)之一［9］。這是由生態(tài)學(xué)的系統(tǒng)性和與人類(lèi)活動(dòng)密切的相關(guān)性所決定的［10］。誠(chéng)如Edward O.Wilson在為《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》第五版所作的“序”中指出:“生態(tài)學(xué)如今被認(rèn)為不只是生物科學(xué)，還是一門(mén)人類(lèi)科學(xué)?！币?yàn)椤爱吘刮覀兪巧鷳B(tài)系統(tǒng)里的一個(gè)物種，適應(yīng)這個(gè)星球表面特有的條件，和其他生物物種遵循相同的生態(tài)學(xué)原理”［1］。

奧德姆將其生態(tài)學(xué)研究目標(biāo)定位為:不僅要傳授生態(tài)學(xué)知識(shí)，且要尋找整個(gè)自然界和人類(lèi)世界的共有規(guī)律，并以此為依據(jù)引導(dǎo)人類(lèi)合乎規(guī)律地從事生產(chǎn)實(shí)踐，以實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處?！皧W德姆不厭其煩地努力鼓勵(lì)學(xué)生和公眾來(lái)考慮生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)的社會(huì)應(yīng)用。其結(jié)果就是他的遺產(chǎn)”［11］。正是帶著這樣的實(shí)踐性目的，奧德姆從事其生態(tài)學(xué)研究將生態(tài)學(xué)理論應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐，從而引發(fā)生態(tài)學(xué)研究的實(shí)踐性轉(zhuǎn)向，客觀上成為人們保護(hù)環(huán)境、合理利用資源的科學(xué)基礎(chǔ)和價(jià)值指南?！叭诉@個(gè)物種的未來(lái)取決于我們對(duì)生態(tài)學(xué)的理解程度，以及我們利用生態(tài)學(xué)來(lái)明智管理自然資源的程度。我們以市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)(我們的日常福利所必需)為生，同時(shí)也以自然經(jīng)濟(jì)為生，后者是我們的長(zhǎng)遠(yuǎn)福利(甚至關(guān)乎我們的生存)所必需”［1］。奧德姆是抱著實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處目標(biāo)從事生態(tài)學(xué)研究，尋找生態(tài)學(xué)普遍規(guī)律，并用生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)人類(lèi)生活，主要表現(xiàn)兩個(gè)方面:

首先，指導(dǎo)人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐。在《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》第五版第一章闡述人類(lèi)面臨諸多環(huán)境困境時(shí)，借用Barrett醫(yī)學(xué)上的比方指出其生態(tài)學(xué)研究的實(shí)踐目的:“將重點(diǎn)集中在如何去預(yù)防而非單純地治療，希望本書(shū)所闡述的生態(tài)學(xué)理論對(duì)保育技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)健康能有所裨益”［1］。過(guò)去人們對(duì)山地火災(zāi)的認(rèn)識(shí)是負(fù)面的，而奧德姆肯定其積極意義?！霸谑澜缟洗蠖鄶?shù)的陸地環(huán)境中，火是一個(gè)體現(xiàn)植被歷史的主要生態(tài)因子。……由于對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能夠適應(yīng)于火的認(rèn)識(shí)不足，已經(jīng)引起很大不妥的自然資源管理。適當(dāng)加以利用，火可以是一個(gè)很有價(jià)值的生態(tài)工具”［1］。為此奧德姆“把火看做是和其他因子，如溫度、降雨和土壤等一樣的一個(gè)重要的生態(tài)因子”［1］。是人類(lèi)管理土地的一種工具，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)幕馃梢暂o助細(xì)菌分解植物殘?bào)w并使其快速轉(zhuǎn)化為能為新植物生長(zhǎng)所利用的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，從而加速植物新陳代謝，帶給大自然一個(gè)欣欣向榮景象。在生產(chǎn)的能源消耗方面，奧德姆以蜘蛛織網(wǎng)為例，為節(jié)省能量，在重新修復(fù)蜘蛛網(wǎng)時(shí)許多蜘蛛通過(guò)食用絲而使其循環(huán)利用，從而降低成本:“Peakall和Witt(1976)估算出，織網(wǎng)蜘蛛通過(guò)循環(huán)利用自己的網(wǎng)生產(chǎn)蛛絲所需要的能量?jī)H約占建造和修繕蜘蛛網(wǎng)所消耗的總維持熱量的1/4。蜘蛛網(wǎng)的總能量成本大約是基礎(chǔ)能量消耗的1/2，少于不結(jié)網(wǎng)的蜘蛛在狩獵中所消耗的能量。這可能給人類(lèi)上了很好的一課:物種在建造昂貴的但節(jié)約勞動(dòng)力的裝置中可以通過(guò)循環(huán)利用材料來(lái)降低能量成本”［1］。景觀生態(tài)學(xué)就是人類(lèi)利用生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)生活生產(chǎn)實(shí)踐的另一個(gè)成果，且?jiàn)W德姆認(rèn)為它又可以引領(lǐng)人類(lèi)其他方面的生產(chǎn)實(shí)踐，指出“景觀生態(tài)學(xué)可為設(shè)計(jì)、規(guī)劃、管理、保護(hù)、保育和恢復(fù)等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)，也為區(qū)域尺度上自然和人類(lèi)占主體的土地管理提供了基礎(chǔ)”［1］。

其次，為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)指導(dǎo)。人類(lèi)不能精確預(yù)測(cè)未來(lái)，但我們至少要采取措施來(lái)減少那些不希望發(fā)生的未來(lái)事件和損失概率，“人類(lèi)將不得不對(duì)其賴(lài)以生存的環(huán)境系統(tǒng)(特別是大氣環(huán)境和水環(huán)境)進(jìn)行污染治理;另外人類(lèi)也必須在能源使用方式上進(jìn)行重大轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的占統(tǒng)治地位的化石燃料轉(zhuǎn)向其他不確定的或者可能不太有利潤(rùn)的資源……;更有效地利用一些低質(zhì)的能源，減少由于能源和產(chǎn)業(yè)資源的浪費(fèi)而產(chǎn)生的污染?！瓬p少發(fā)達(dá)國(guó)家的人均能源消耗量，這不僅僅有助于提高當(dāng)?shù)氐纳钯|(zhì)量，也有助于提高全球的生活質(zhì)量”［1］。在人類(lèi)面臨全球氣候由于CO2過(guò)量排放而急劇變暖之威脅，化石燃料燃燒以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、砍伐森林都會(huì)使大氣中的CO2含量持續(xù)增加。為解決CO2過(guò)量排放之憂，奧德姆建議:“年輕的快速增長(zhǎng)的森林是碳匯，因此大面積的造林可以降低大氣中CO2含量的增加而引起的全球氣候變暖的速率降低”［1］。毒性具有生物放大作用，當(dāng)人類(lèi)利用技術(shù)創(chuàng)造出許多自然界所不存在的化合物來(lái)滿足人類(lèi)需要時(shí)卻產(chǎn)生許多毒性物質(zhì)，且毒性物質(zhì)已成為人類(lèi)工業(yè)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)限制因子，因此人類(lèi)必須高度重視有毒物質(zhì)危害。為此，奧德姆提出，對(duì)有毒廢物最徹底的解決方法就是源頭治理——也就是說(shuō)，通過(guò)循環(huán)、去毒及在加工過(guò)程中使用毒性較小的材料等方法來(lái)從源頭上消除有毒廢物。以前解決污染的方法是末端治理;現(xiàn)在的解決方法必須是源頭治理［1］。為了在原料中減少或消除有毒廢物，需要管制與鼓勵(lì)性因素相結(jié)合，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展”［1］。

隨著生態(tài)環(huán)境形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，不少人已意識(shí)到生物多樣性對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要性，但一段時(shí)間里多數(shù)人僅重視物種多樣性。奧德姆“傾注了相當(dāng)多的關(guān)注在多樣性和人類(lèi)對(duì)地球的影響以及可持續(xù)性問(wèn)題”［12］。在他看來(lái)，“生態(tài)系統(tǒng)多樣性(ecosystem diversity)可以定義為維持著復(fù)雜系統(tǒng)的遺傳多樣性、物種多樣性、棲息地多樣性以及功能過(guò)程的多樣性”［1］。也就是說(shuō)，生物多樣性或生態(tài)系統(tǒng)多樣性不僅包括遺傳多樣性、物種多樣性，而且還有棲息地多樣性和功能過(guò)程多樣性。這不僅有助于改變常人對(duì)生物多樣性的片面理解，而且助于我們?cè)诳紤]保護(hù)生物多樣性時(shí)還應(yīng)關(guān)注生物棲息地多樣性的保護(hù)和功能過(guò)程的維護(hù)?！盎ダ采亲匀幌到y(tǒng)中非常普遍的生存對(duì)策，在人工系統(tǒng)中效仿這種互利共生能夠獲得更大的利益”［1］。生動(dòng)鮮活的生態(tài)學(xué)實(shí)例及具體的仿生態(tài)操作例子是《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》的又一大亮點(diǎn)。

客觀來(lái)說(shuō)，奧德姆的生態(tài)理論也有些不足，諸如，以能量分析為主導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng)分析方法的整體性受到質(zhì)疑，生態(tài)系統(tǒng)模型較少考慮進(jìn)化維度、衡量能量質(zhì)量高低的能值方法的科學(xué)性等，但是，這些都不妨礙他成為世界上最杰出的生態(tài)學(xué)家之一。

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