生态系统自调节机制理论探究

生态系统自调节机制理论探究刘运喜（邵阳医学高等专科学校，湖南邵阳，）摘要：平衡或稳态是生物的重要特性。自调节机制是维持生态系统平衡，呈现稳态特性的内在运行机制。指生物个体自我适应环境变化，维持自身机体平衡，永保旺盛生命活力的构造、功能及其相互关系。自调节机制的平衡、稳定、激活、自新功能，决定了它具有适应、生存、共生、自生等作用。关键词：生态系统；自调节机制；内涵；功能；作用Exploration of Eco-system Self- adjustment Mechanism TheoryLIU Yun-Xi(Shaoyang Medical College, Shaoyang,Hunan )Abstract：Balance or steady-state is an important feature of biological.Self-adjustment mechanism is an internal operating mechanism of maintaining the ecosystem balance,showing steady-state characteristics. Refers to the structure, functions and their mutual relations ,which individual organisms to self -adapt to changes of the environment ,keep exuberant vitality of .Balance, stability, activation, rehabilitation function of self-adjustment mechanism , determines that such as the role of the adaption, survival, symbiosis, self-live.Key words：Ecosystem,Self-adjustment mechanism,Connotation,Function,Action生态学认为，平衡或稳态是生物的重要特性。生态系统内存在着一种自调节机制，能够使其实现物质、能量的动态平衡，维持相对稳定状态。生命的奇迹就在于它具有自调节机制，能够在复杂多变的环境下通过自我调节而顽强地存活下来，保存生命，生生不息。可见，自调节机制是生物生态系统实现和维持自身内部平衡、稳态的重要机制。换句话说，生物生态系统的平衡或稳态是靠生物的自我调节过程来实现的。本文试就自调节机制的内涵、功能与作用探究如下。【基金项目】：邵阳市社科联立项重点课题.【作者简介】：刘运喜（1968），男，硕士在读，副教授，主要从事自调节机制理论与学校德育工作相关性研究。一自调节机制的内涵所谓自调节，就是自我调节、自动调节、自行调节的意思。“任何一个体系的稳定性都决定于这一体系中有无自调节机制。”1由于生态系统具有自我调节机制，所以在通常情况下，生态系统会保持自身的生态平衡。当生态系统达到动态平衡的最稳定状态时，它能够自我调节和维持自己的正常功能，并能在很大程度上克服和消除外来的干扰，保持自身的稳定性。有人把生态系统比喻为弹簧，它能忍受一定的外来压力，压力一旦解除就又恢复原初的稳定状态，这实质上就是生态系统的反馈调节。反馈是什么？反馈就是这样一个过程：当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分。反馈有两种类型，即负反馈（negative feedback）和正反馈（Positive feedback）。负反馈是比较常见的一种反馈，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态，反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。例如，如果草原上的食草动物因为迁入而增加，植物就会因为受到过度啃食而减少，植物数量减少以后，反过来就会抑制动物数量。从生态学的观点来看，人类生产生活所处的自然环境是一个生态环境，环境内持续不断的能量、物质、信息交流交换与循环构成一个生态系统。每一个生物个体相对于自然界这个大生态系统来说，既是构成和影响这个大系统的一个因素或因子，又自成一个生态系统（子系统），生物机体内部进行着能量、物质、信息的交流与循环。稳态（或自稳态）是生物的最重要特性之一，也是生态系统平衡的重要表现。自调节机制就是维持生态系统平衡，呈现稳态特性的内在运行机制。所谓自调节机制，是指生物个体自我适应环境变化，维持自身机体平衡，永保旺盛生命活力的构造、功能及其相互关系。亦即生物个体在周围生态环境发生变化或改变的情况下，自然而然地，自动地调整自身机体生理结构、功能，以维持生态系统的平衡、稳态。一般来说，自调节机制具有以下一些特点：第一，调节行为的自我性。自调节首先是一种自我调节，即这种调节行为完全是生物个体根据自身对周围环境变化的感应、反映而独立作出的，是个人自我意志的独立体现。自调节机制是生物个体调节自身机体平衡的内在机制，调节行为是生物个体的一种自我行为，不受任何他人明示或暗示的影响。第二，调节过程的自动性。任何生命物质都具有与生俱来的生存本能，这决定了调节行为的本能性，即自调节其实是一种本能的自动的调节。生物个体对自身机体和行为的调节过程是一个自在自为的过程。这种调节行为完全是在生存环境变化的逼迫下自动、自然地实现的。第三，调节目的的自强性。生物对自身机体结构、功能进行调节，其目的是十分明显的，就是在周围环境变化的情况下，不断增强对环境的适应能力和生存能力以及种群竞争能力。通过自我调节，实现自我优化，更好地适应环境变化，顽强地生存、存活下来。第四，调节结果的未知性。生物自调节系环境变化使然，而环境变化是非常复杂的，丰富多样的生物个体的调节能力、适应能力、生命能力是各不一样的。物竞天择，适者生存。对于任何一个生物个体来说，其调节行为既可能成功，顺利解决了自身与环境之间的矛盾，能够更好地适应生存环境的变化，从而得以生存繁衍不息；也可能失败，解决不了自身与环境之间的生存矛盾，不能适应周围环境的变化，而被无情淘汰，导致物种灭绝。例如传说中的恐龙就因不能适应当时气候的变化而终致灭绝。二自调节机制的功能自调节机制的功能，即自调节机制本身内部固有的效能，主要表现为平衡、稳定、激活、自新等。第一，平衡功能。笔者在这里讨论的平衡，指的是生物系统的自我平衡能力，也就是通常所说的“生态平衡”或“自然平衡”，是指一个生态系统能够长期保持其结构和功能的相对稳定性。它是一种动态平衡，生物个体虽会不断发生更替，但总体上看系统保持稳定，生物数量没有剧烈变化。李维香认为，生态平衡包括三个层次的平衡：第一个层次的平衡是环境与生态之间的平衡，即自然界与生命世界之间的平衡；第二个层次的平衡是生物界内部的平衡，或者说是生物链的平衡，即动物、植物和微生物之间总体的平衡；第三个层次的平衡是食物链的平衡。人们通常所谈论的生态平衡，往往都是从这种意义上说的。2生态系统本身能够维持平衡状态，是由于系统本身具有自我调节的能力，因为每个营养级都会受食物源和捕食者的限制。例如草多、虫多、小鸟多；当虫少时，小鸟因食物源减少而影响生长繁殖，草因捕食者少而生长加快，结果又会使昆虫和小鸟依次增加。另外，生态系统受到外界干扰还具有一定的自我修复能力，例如水池受到轻度污染，可通过系统内的生物和理化作用达到自净；原始森林中合理采伐，能通过更新逐步恢复其结构和功能。3自我调节能力、自我修复能力从何而来？就是生态系统的自调节机制。这表明，生物系统的平衡就是在自调节机制的作用下，通过经常不断的自我调节、自我修复实现的。系统平衡功能是自调节机制的首要功能。第二，稳定功能。稳定作为自调节机制的功能之一，是指生物机体、生物系统的正常有序状态，即生物个体维持自身存在、没有转化为他物的一种状态、一种特性。科学家们发现，在没有自然选择的压力下，由于系统内部因素的作用，系统也能出现有序结构，即系统出现自组织。这种系统的自组织思想对认识生物多样性和稳定性的关系是很有启发的。生态系统是一种远离平衡态的耗散结构，由于单元间的非线性作用和系统的自组织能力，使系统内部能自发产生一种时间、空间及功能上的有序结构，从而维持系统的稳定。系统的自组织力与系统结构的复杂性和多样性有关。生物多样性在复杂的时空梯度上维持着生态系统过程的运行，是生态系统抗干扰能力和恢复能力以及适应环境变化能力的物质基础。4生态系统的稳定性就是系统对于扰的响应，是生态系统适应外界条件的能力的具体表现。系统的自组织能力意味着生物系统的自调节机制和功能，系统的抗干扰能力、恢复能力、适应环境变化的能力，表明了自调节机制的作用。第三，激活功能。所谓激活功能，准确地说是生物的自我激活功能，就是指自调节机制具有刺激、激励、激发生物而使之兴奋、活跃，展现并增强生命活力的效能、能力。由于自调节机制的作用，生物机体、生物系统经常不断地自我调节、自我更新、自我适应，因而总是处于被激活的状态，表现出顽强的、旺盛的生命活力，呈现一幅蓬勃生机的现象。可以说，自然万物种类繁多，结构复杂，功能完善，生态各异，繁荣茂盛，活力四射，从某一方面表现了生物自调节机制的强大激活功能。第四，自新功能。自调节机制不但具有维持生物系统稳定、平衡的功能，而且具有自我更新、提升、完善生命形体结构、功能、生活行为习性的功能。正是因为有了这样的功能，所以现在保存下来的生物物种，与历史上被灭绝的物种相比，更能抗击各种外来的干扰和破坏，更能适应生存环境的变化和恶化，具有更强的自我保护能力和更强的生命力。在生物界，生物由低等向高等，由简单向复杂，由类人猿向人的进化，对自调节机制的自我更新功能做了很好的说明。马克思指出：“人本身是自然界的产物，是在自己所处的环境中并且和这一环境一起发展起来的。”5但是，人又是自然界中的一种特殊存在，是自然界中唯一可以认识自然必然性、利用自然必然性乃至认识自然的价值、保护自然的价值从而在一定程度上改造环境。6与自然界中其他生物相比，人的聪明之处在于能学会制造工具从事生产，从而改变了自己的生存环境，成了有别于其他生命的“万物之灵”。7总之，人之所以为人，最伟大之处莫过于人具有更高的自我更新能力，不但人的素质（生理）、人的智慧、人的能力、人本身成为生命的奇观，而且还能运用自己的智慧对自然进行着符合自己的改造和变革活动，使自然界成为“人化的自然”，使自己成为自然的主宰、宇宙的统治者。三自调节机制的作用有人认为，功能与作用是一个东西，往往不加区分地混用，笔者认为这是不对的。其实，功能和作用是两个既相互联系又相互区别的概念。功能（function）是事物内部固有的效能，它是由事物内部要素结构所决定的，是一种内在于事物内部相对稳定独立的机制。而作用（action）则不同，它是事物与外部环境发生关系时所产生的外部效应。同样的功能对外界的作用，既可能是正面作用，又可能是负面作用，这要看功能与外部环境的互动方式。一般来说，功能是作用产生的内部根据和前提基础，客观需要是测评产生作用的外部条件，作用就是测评的功能与客观需要相结合而产生的实际效能。8自调节机制的上述功能决定它具有适应、生存、共生、自生等作用。第一，适应。适应是生物特有的普遍存在的现象，是一种生存本能，是自然选择优化的结果。达尔文曾指出，最适应于环境的个体将存活下来，并将其有利的变异遗传到后代。即：生存者是最适应的。后来，人们认为，在生态学上，适应就是“可以利用其他生物不能利用的环境条件的生物是最适者”（勒沃廷，1978；福雷，1971）。生物学中的“适应”原文解释为：Any inherited structure, behavior, or internal process that enables an organism to respond to environmental factors and live to produce offspring is called an adaptation.9适应是生物生存的本能和需要。任何生物都对自己的环境具有一定的适应性，这也是它得以存活下来的基本前提条件。不同的只是各个生物种群、生物个体的适应能力不一样。由于环境和气候的变化，自然选择的结果当然是，最能适应环境的生物物种、生物个体就保留了下来。生物适应环境的能力从何而来？笔者认为，生物对环境的适应性和适应能力只能来自生物本身，即生物系统内部的自调节机制。由于自调节机制的作用，生物系统能够经常不断地进行自我调节，感知和因应环境的变化而改变自己、完善自己，增强对环境的适应性和适应能力，从而更好地适应环境，并在适应环境中生存下来。可见，自调节机制的首要而直接的作用，就是让生物适应环境，在遗传和变异中实现进化，提高适应能力。第二，生存。生存即生命的保存、存在状态，也有生活之意。从哲学上理解，生存就是自然界一切存在的事物保持其存在及发展变化的总称。10生存是任何生命现象的本能，因为生存是保存生命的基本条件。在这个世界上，只要是生物任何具有生命力的东西，不管它是低等生物还是高等生物，或是贵为“万物之灵”的人，都首先要为生存而战，为生存而奔波。然后，才能谈得上其他的一切。生存是发展之本，生存是创造之基。谁能学会生存，谁能更好地生存，谁拥有更高的生存质量、生存能力、生存资本，谁就能得到更多的发展机会而成为地球的主人、宇宙的主人。正是由于生存的重要性，所以许多国家的宪法把生存权列为公民的首要的基本人权而加以规定和保护。生存是所有生物的最原始的欲望和渴求。大千世界，从动物到植物到微生物，种类繁多，生态各异，各有各的活法，各有各的生存本领。然而，它们何以能生存？笔者认为，一切生物都是靠其本身固有的自调节机制作用而维持生存的。离开了自调节机制，生物种群或生物个体就会因不能适时调节自我、改变自我、完善自我而失去对环境的适应能力，最终丧失生存的基本能力。所以，学会生存，保存生命，是自调节机制最重要的作用。第三，共生。生物共生是大自然普遍存在的一种现象，共生也是许多生物相互依存的一种重要手段。1969年，Scott明确提出：“共生是两个或多个生物在生理上相互依存的程度达到的平衡状态”。11所谓共生，是指动植物互相利用对方的特性和自己的特性一同生活相依为命的现象，或者说是不同种的有机体或子系统合作共存和互惠共利的现象。12在自然界，我们看到，各种生物之间既存在互相竞争（“物竞天择，适者生存”）的一面，也存在着互恩互惠互助（即“互利共生”）的一面。无论是植物和植物之间，动、植物之间或是动物和动物之间以及动植物和微生物之间，都广泛地存在着共生协作的关系。共生的结果，往往使双方都更能适宜环境，从而导致了生物的进化。共生作为自然界生物生存的一种方式，它大大提高了共生生物对环境的适应能力和生存能力。笔者认为，共生也是生物系统自调节机制作用的结果。因为，面对生存环境的复杂变化，各生物物种只有不断调节自身的机体结构功能，协调好彼此间的关系以及与环境的关系，才能实现各生物的共生共存共荣。也就是说，生物共生关系的建立和维持，无论互利共生、偏利共生、偏害共生，都离不开自调节机制的作用。第四，自生。“自生是生物的生存本能，是生态系统应付环境变化的一种自我调节能力。”13只要是生命，就有新陈代谢活动，就具有自生能力。自我调节能力的强弱是机械系统和生态系统的主要区别之一。复合生态系统是一类自组织系统具有自我调节和自我维持的稳生机制，其演替的目标在于整体功能的完善，而不是其组分结构的增长。在稳定的生态系统中，负反馈的作用总是大于正反馈。稳生原则要求一切组织增长都必须服从整体功能的需要，任何对整体功能无益的结构性增长都是系统所不允许的。12生态系统一般具有较强的自我调节能力，这也是生物适应环境变化而生存