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Man‘s niche in ecosystem: regular-controller

人的生态位—调控者



全 文 :应用生态学报  。年 月
!∀# ∃ % & ∋ ∀ ( & ))∋∗+ ,
第  卷 第 − 期
+ .∀ ∋ ∀ / 0 , , 11 2   3 , 4− 5 6 7 8 9一 79 −
人 的 2 生 态 位一调 控 者 :
胡 涛 · 4中国科学院生态环境研究中心系统生态室 , 北京  。。。9。5
;摘要】 大量的历史事实表明 , 人对生态系统的影响越来越强 , 逐渐占据了某个特殊的生态位 2 本文
运用 ∋ < 2 = 1> ;?≅ ? 。丘Α一般系统论中“趋中心化” 、 “渐进机构化”思想 , 通过与细胞、 个体进化过程的
类比分析推理 , 演绎出人在生态系统中的生态位 6 它不仅仅是食物链上的一个环节 , 也是生态系统
中的调控者 2 并在传统生态学的基础上 , 充分考虑人的特殊生态位 , 提出生态系统的四元结构 6 生产
者 、 消费者 、 分解者和调控者 2 分析表明 , 人类的出现是生态系统演化过程中的历史必然产物 , 社
会一经济一自然复合生态系统具有以人为中枢的双层结构的系统复合机制。
关健词 人 生态位 调控者
Β? Χ ‘ Δ Χ Ε1 Φ 1 ΓΧ 1 1 Η ΕΑ Ε;1 Ι 6 > 1 ϑ Κ ≅? > 一 1 Η Χ ; > Η ≅≅1 > 2 Λ Κ Μ ? Ν 4, 1 Ο ; 2 Ν Π ΕΑ 6 ; 1 Ι + 1 Η ≅Η ϑ Α , ∃ 1 6 1 ?>ΝΧΝ 1Χ ;1> ΠΗ> + 1 Η 一+ Χ < Γ>Η Χ Ι 1 Χ ;? ≅ Ε 1 Γ1Χ 1 1 Ε , & Ν? Θ 1 Ι Γ? Ρ ΓΧ ΓΝ? , = ‘ΓΣΓΧ ϑ  3 3 3 Δ 3 5一 !2 & ΟΟ Τ2+ ΝΗ ≅ 2 ,    3 ,  4−5 6 7 8 9一7 9 − 2
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⊥ 2 Α ς Η >Θ Ε Β ? Χ Ζ ΓΧ Θ , % Γ1Φ 1 , ∃ 1 ϑ Κ ≅? > 一 1ΗΧ ;> Η ≅Σ1> ·
 前 言
生态学一般将生态系统的生物组成划分为
生产者 、 消费者 、 分解者 三 元 结构 4图 ≅ 5 2
人 , 是这个食物链上的一个环节 , 属于杂食性
消费者 2 这种划分对于 自然生态系统或只有原
始人的生态系统可能是非常正确的 , 但在今天 ,
生物圈内几乎任何角落都有现代人的影响 , 而
这种影响远非一个普 通 的 杂 食性消费者所能
为 。 我 们不得不深思 6 人 , 究竟有什么特殊的
属性和特征 _ 在生态系统中究竟担当着什么功
能和角色 _ 尤其在今天 , 全球都潜伏着粮食 、
人口 、 能源 、 资源 、 环境等一系列生态危机的
时刻 , 探讨这一问题不仅具有生态学的理论价
值 , 而且具有重大的现实意义 2
往 该文曾在 “第二 届全国生态科学青年研 讨会“ 上交流 。
承 蒙牛文元先生审阅 , 谨此致 谢 2
本文于 3Δ 。年  月 Δ 日收到 2
人类的发展及其对生态系统的影晌
从生态系统的进化过程来看 , 人在生态系
统中是从无到有 , 而且优势度越来越大 2 从世
界总人口的发展状况来看4表  5, 人口不仅不
断增加 , 而且人口倍增时间和人口每增加3 亿
的时间越来越短 2 这表明人口呈加速增长趋势
! 2 & ))∗2 + ‘3  · ,  6 − 4!   3 5
− 期 胡 涛6 人的生态位一一调控者 7 8 
阳光
生产者 消费者
分解者
化散
圈  生态系统的三元结构
( Γϑ 2  Μ Φ> 1 1 一Κ Η Γ;盯Α Ε;>Κ 1 ;Κ >1 ΓΧ 1哪邓 ;Η Ι 2
⎯ α ,尸βα β川 2 χ χ 2 ≅ β∴ 」≅卜一一 ≅α 产
4图 5 ‘ 9 , 。
人在生态系统 中不仅仅是数量的增加, 而
且对系统内其它组分和能量流动、 物质循环以
及对系统的外部环境乃至整个生物圈都有着巨
大影响 2
从哺乳动物灭绝速率明显看出4表 5> ‘, ,
近代哺乳动物灭绝速率的骤增 , 完全是由于人
类直接或间接影响的结果 2 与此同时, 人类为
表 哺乳动物加速灭绝的估计
Μ ? Υ 2 + Ε ;呈Ι ? ;ΓΗ Χ Η Π ? 1 Ν1 ≅1 > ? ;丈Χ ϑ 1 ] ;ΓΧ 1 ;ΓΗ Χ Η Π
山 2 皿Ι 公
每个世 纪∴现有物种 主要原因
时 期
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距今时间 一 对数
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裹  世界人口的发展
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人 口 数
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实际人 口增加
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晚更新世 43 万年前5
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Δ 3 2 8 7
约 ε Δ 3 约 8 9 73一 9 9 7 3
了自身生存的需要 , 种植了大量的作物 , 饲养
了大批 的牲畜4表 7 5 , 在一定程度上改变了生
态系统原有的结构和功能 2
表 7  ε 9年世界家畜状况
Μ ?卜 2 7 、Ξ Η > ≅Θ ≅呈< 1 Ε ;Η 1Ζ Ε Γ ;Κ ? ;ΓΗ Χ 4 ε 9 5
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约 3 3 种 名
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9  2 
由于人类活动的影响 , 生物圈内的水土流
失状况不断加剧 4表− 5 〔‘’ , 土壤必须补充必要
的肥料 £7 ’ , 这 使得 化肥 用 量 急剧增加 4表
! , & ΟΟ ≅2 + ΝΗ ≅ 2 ,  6 − 4   3 5
应 用 生 态 学 报  卷
Δ 5 〔弓’ 2 大量化肥 、 农药的施加构成了一种正
反馈效应 , 再加之气候的变化 , 从而使水土流
失日益严重 , 以致在某些局部地区导致了土壤
的沙漠化 2 据联合国环境署估计 , 全球每年约
ε ] 3 “Φ ?土地被沙化 [ 据中 国 科 学院兰州沙
漠研究所估计 , 在我国 , 由于不适当的人类经
济活动造成的沙 4荒 5漠化土地有 ε ] 3 今Ζ Ι , ,
占现代沙摸化土地总面积的 ι 2 此外 , 近代
人类对石油 、 煤等化石能源的使用 , 对各种矿
物质的开采 , 对核能的滥用 , 大大地改变了生
物圈内的能量流动和物质循环 , 乃至大气环流
和全球气候状况如“核冬天” 、 “温室效应 “等 2
表 − 世界拱地表土层过度怪蚀的估计
Μ ? Υ 2 − + Ε ;ΓΙ ? ;≅Η Χ Η Π Η < 1 > 1 >Η Θ 1 Θ ;Η Ο ‘3  Η Π 1 Κ ≅; ΓΨ
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苏联 # Ρ Ρ∃ Δ   3 Δ 3 3
印度 ∗皿Θ Γ?  − 3 7 − 8 33
中国 .≅Γ ΓΧ ? 习 2 Δ − 7 33
其它 Η ;五1飞 Ε。。。7 33
共计 Μ Η ;? ≅  83 Δ 3 Δ− 3 3
观感受和经验总结 , 巳意识到这一点 2 曾有很
多文章探讨过人在生态系统中的特殊作用 、 中
心位置等等‘ ’ ‘。’ 2 但 “中心 , 、 “作用”的含义
究竟是什么 _ 科学哲学的研究告诉我们【“ ’ 6
科学不同于经验常识之处就在于它所使用的概
念必须是清晰的 、 严格的, 模糊朦胧的概念要
么清晰化 , 要么被剔除 , 科学探索的过程也正
是概念清晰化、 严格化的过程 2
下面我们将运用 = 1 >; ?≅ ? Χ Π Α 的一般系统
论思想 , 通过类比推理 , 缤密地演绎出 “ 人在
生态系统中的生态位” 2
φ旧
衰Δ 世界化肥用; 4 3 “;5
Μ ? Υ 2 Δ & ΟΟ≅≅1 ? ;ΓΗ Χ ? Ι Η Κ Χ ; Η Π 1Φ 1功 ΓΝ? ≅ Π1 > ;≅≅ΓΤ 1 > Ε
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化肥用量
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年 份
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化肥用量
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 3 2 3
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  。−
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  7 。 
  ε 。 
  − 2 
  ε 。 
  2 3
上述事实表明, 人在生态系统中是个特殊
的组分 , 充当着某个特殊的角色 2 人们凭借直
7 人的生态位
有关生态位4% ΓΝ Φ15 的定义及其内容 , 虽
纷繁复杂 , 但总结起来有两大类别 6 一类是把
生态位看成生物个体所占据空间的生境描述 ,
以/ > ΓΧ 1≅ ≅, ΛΚ Χ; ΝΦ ΓΧ ΕΗΧ 为代表[ 另一类是把
生态位当作某种生物在其生态系统中所起的功
能和发挥的作用 , 以+≅ ;ΗΧ 为代表 2 本文所谈及
的生态位是指 +≅ ;Η Χ 意义下的生态 位 , “ 人的
生态位” 即指人在生态系统中所发挥的作用和
功能 。 这里的“人”不是某个具体的个体的人 ,
而是指整个人类 , 或与某一生态系统发生相互
作用的某一类群的人。 这类人是正常的理性的
人 , 而非喜怒无常 、 行为无束的人 。
在一般系统中, 有两条关于系统演化的重
要原理 ‘。’ 6 渐进机构化原理与渐进中心化 4或
趋中心化 5原理 2 所谓渐进机构化 4)>Η ϑ >1 ΕΕΓ ⎯
Ξ 1 Ι 1 Ν Φ?Χ ΓΤ ? ;ΓΗ Χ 5是指一般系统演化的一种
趋势 , 即由原始统一均匀状态逐渐地分裂为复
杂多样 、 各个部分相对独立的状态 [ 而渐进中
心化 4) >Η ϑ > 1 Ε Ε Γ< 1 Ν1 Χ ;> ? ≅ΓΤ ? ;ΓΗΧ 5则指出了
另一种趋势 6 一般系统在演化过程中将逐渐产
生出一个主导 中 心 部 分 , 称作触发器4Μ> Γϑ Ψ
ϑ 1 >5 2 这两条原理是相互联系互为补充的 2
生命在自然界是分为若干层次的 。 一般分
为 6 基因一细胞一组织一器官一个体一种群一
群落一生态系统一生物圈 2 其中细胞 、 个体 、
! 2 &仲∗。+ 1 Η ≅2 ,  6 − 4   3 5
− 期 胡 涛 6 人的生态位一一调控者
2
生态系统是关键层次 , 具有组成成分上的多样
性、 结构和功能的完备性 2 从形式上也最满足
结构主义的三要素 6 整体性、 转换 性 和 自调
性 2 而对于每一个这样关键层次的生命系统来
说 , 要达到其功能的完备性 , 都有一个渐进机
构化和趋中心化的过程 。
从细胞的系统发生来看 , 功能完备的真核
细胞最初就是由组成结构相似的原生质基团或
原核细胞群聚集在一起 , 通过吞噬 、 胞饮等过
程 , 逐渐演化而来 2 某些亚细胞器如叶绿体 、
线粒体等 , 就起源于一些原核细胞 2 在这个整
体内有了专业化分工 2 经过渐进机构化过程后 ,
担当各自特殊功能的各亚细胞器并非独立地各
行其事。 渐进机构化的同时也正是趋中心化的
过程 , 由此产生了中心化的触发器—细胞核 ,由它来协调各个亚细胞的功能 , 使其有条不紊
地相互协调 、 配合 , 各司其职 2 可谓既有专业
分工 , 又有统一协调 2 从生命个体的系统发生
过程来看4尤其是发育最好的脊椎动物 5 , 也是
如此 , 既分化出了担当各自功能的心 、 肺 、肝 、
四肢等器官 , 也产生了象神经系统、 大脑这样
的协调控制机构 2
从生态系统的起源、 演替过程来看 , 也有
一个渐进机构化过程 2 生命产生之初 , 只有病
毒 、 兰绿藻 , 它们之间并无特殊的专业分化 [
生命进化到单细胞生物水平时, 由原核生物和
原生生物组成的系统内部 , 巳初步萌生出光合
作用 、 吸收作用和摄食作用 7 种基本营养型 ,
当生命进化到多细胞生物水平时 , 才产生了明
确的功能分化 , 一般由植物充当生产者 , 动物
充当消费者 , 真菌及其它单细胞生物充当分解
者 。 ϕ ΦΓ ; ? Ζ 1 > 〔’“’认为这种按功能划分的生
物类型与分类学 的划分之间有一定的平行性。
在渐进机构化的同时 , 开始了趋中心化 。 人在
生态系统的进化过程中 , 不仅数量不断壮大 ,
而且对系统的影响 、 作用越来越大 , 这是其它
任何生物所无法比拟的 2 由此可以认为 , 生态
系统的触发器就是人 2 这就是人在自然界中所
担负的特殊功能。
此外 , 现代组织管理理论也证明 , ‘领导”
4∋ 1? Θ 1> 5 的 出 现是有效管理所必需的 2 王兆
强在生态序研究中也提出“序因子”导致了生态
系统的有序状态 , 并且认为人就是生态系统中
的生态序 ” 。 这从另外一些角度证明了人在生
态系统中的特殊功能 2
作为触发器的人 , 在生态系统中担负有如
下功能 6 在生物间相互默契式的被动协调基础
上 , 主动协调各个生物之间以及生物 与环境之
间的关系 2 有两种协调方法 6 4  5直接控制 6
依据受控对象的状态运动规律进行状态 4 或输
出5 反 馈 , 对受控对象进行控制 , 4 5间接控
制 6 不是直接控制受控对象的运动状态 , 而是
改变受控对象的环境 , 诱导受控对象 2 这种间
接控制也称为调节。
对系统的调控过程包括信息 的 收集 一决策
一执行 7 个阶段 2 这 里所指的触发器实际上包
含了控制论中的观测器 、 控制器 4包括效应器5
两部分 , 即对生态系统的信息输入 、 存贮 、 处
理 、 决策 、 输出等一系列过程 2 这与! 。/ 。Β Γ≅ Ψ
≅1 >的 “生命系统” 中 的 信 息处 理子系统相类
似 ; ’ ’ 2 为符合生态学特点和近来人们的习惯
叫法 , 我们 将 生 态系 统中的触发器称作调控
者 。 由此可认为 , 人 , 不仅仅是生态系统中食
物链上的一个环节 , 而且也是生态系统中的调
控者。 这就是人在生态系统中的生态位 , 前者
体现了人的自然属性 , 后 者 体 现 了人的社会
属性。
− 生态系统的四元结构
认识到了人在生态系统中的特殊生态位 ,
可得到生态系统 的 四 元 结构 6 生产者 、 消费
者 、 分解者和调控者 4图 7 5 。
由图 7 可见 , 能流方向无显著变化 , 只是
由于调控者从消费者中分离出来 , 能流还须流
5 王 兆强 2   9 9 2 生鑫序理论及生态经济 区划—系统主从律 2 博士论文 , 待发表 2
! 2 & Ο ≅2 + ΝΗ ≅。 ,  6 − 4   3 5
79 应 用 生 态 学 报  卷
阳光 调控者
耗散
圈 7 生态系统的四元结构
(Γ ϑ 2 7 ( Η Κ > 一Κ Χ Γ;? > Α Ε ;>Κ 1;Κ > 1 ΓΧ 1 1 ΗΕ ”;1 Ι 2
过调控者 2 信息流却有很大变化 , 以前生物之
间的信息传递相对于能流来说属于次要地位 ,
由于调控者的出现 , 信息的作用大大增加。 在
调控过程中, 必须收集到系统其它组分状态的
信息 , 才能判断决策执行 2 因此 , 调控者成为生
态系统的信息收集处。 调控者在得到信息并判
断决策之后 , 对系统的其它成分还有一个反馈
作用 。 这个反馈作用起着调控的功能 , 使整个
系统协调平衡 。 在生物之间也有一种相互适应
协调的作用 4如捕食与被捕食之间的相互制约
就是一种协调作用 5 , 为 了突出调控者的调控
作用 , 故未将其它的调控力仔细标出 2
无论是从进化论角度还是从生态学角度 ,
都将人从动物中分离出来 。 “ 生态系统的四元
结构图”明确地将人的功能从动物中分离出来 ,
并确立了人在整个生态系统中的生态位是调控
者 , 而不仅仅是作为一个杂食性消费者 2 事实
上 , 讨论人与动物之间的关系 , 进化论是从时
间动态的演进过程来考虑 , 生态学则是从生物
与环境相互作用而导致的结构功能来考虑 , 二
者之间具有一定的平行关系 〔’ 7 ’ 2
2 生态系统的四元结构图”同时说明, 没有
人在 内的所谓纯粹的自然生态系统 , 实质上是
发育尚不完善 、 功能尚不完备、 相互默契式的
低级协调的生态系统 2 因此 , 在地球上保持纯
粹的自然生态系统是不可能的 , 迟早要被打破 ,
而且必须打破的 2 人工生态系统 4或有人参与
的生态系统 5 的目的在于主动高效地协调控制
生态系统 , 使其效益倍增 2
生态系统的四元结构还具有层次性 2 在种
群层次中, 各个生物组元都在为自我生存而斗
争 。 例如 , 人类为自我生存进行农牧业生产 、
海水养殖等 , 这在客观上也增加了整个生态系
统层次的多度和多样性 2 反之 , 整个生态系统
的结构关系协调 , 也为各个生物组元的发展提
供了更好的生存条件 2 例如消除环境污染的目
的是为了人类自身能更好地生存 。 这两个层次
的作用是互为反馈和自藕合的 2 因此 , 人类与
整个生态系统是不可分割的统一体 2 只有当生
态系统的结构遭到破坏时 , 生物组元之间以及
组元与整个生态系统之间才发生危机 2 人类所
占据的生态位所起的作用 , 正是将原生态系统
结构的被动 、 一 自发 协调 转 变为主动 、 理性的
协调 。
Δ 讨 论
围绕着 “人的生态位” 、 “生 态 系统的四元
结构” , 可就某些相关问题进 行 深入的讨论。
Δ 2  关于“人类的诞生”问题 , 有很多 人持偶
然性出现的论点 , 如“灾变论” 、 “天外来客说”
等等 , 认为自然与人类似乎毫不相干 , 人类不
过 是 偶 然 洒进 自然界中的一颗种子 2 民主德
国生态哲学家 ϕ ≅1 Χ Γϑ 曾说过 6 “我们需要大自
然 , 而大自然不需要我们” 2 从 生 态系统的进
化发展过程来看 , 由于趋中心化作用 , 人类出现
是历史的必然 , 只是或迟或早的问题 2 即便不
是以现在这种外表特征形式的人类出现 , 也会
出现另一种与人类一样具有高级智慧的生物来
充当生态系统中的调控者。 从这个意义上说 ,
人类这种高级智慧生物的产生 , 是生态系统发
展的必然结果 2 这是一个顺乎 逻 辑 的 必然推
论 2 人类需要依靠大自然而生存 , 大自然也需
要人类的理性有效调控 , 二者是不可分割的统
一体 2
Δ 2 更进一步说 , 人的 智慧 使之超出了作为
生态系统调控者的范畴 , 可能还是某些生态系
!, & ) ∗· + ΝΝ ≅· ,  [ − 4   3 5
− 期 胡 涛6 人的生态位一一调控者
统的设计者 。 调控只是在系统的各组分及与其
环境之间进行调节与控制 , 使 其 达 到最佳状
态 , 以实现其目标 , 设计则是人类根据自身一的
需求 、 意愿 , 按某个特定目标 , 先找来组分元
素用来构成系统, 然后再对系统进行调控。 对
于时空大尺度的生态系统 , 例 如 森 林 、 草原
等, 人类一般只是参与进去 , 充当调控者 [ 而
对子一些小型的纯粹的人工生态系统 , 如在试
管或发酵罐中工作的“微生态系统 4Β ΓΝ> Η 1Ν 。Ψ
ΕΑ Ε; 1Ι 5” 、 航天飞机上的“生命维持系统 4∋Γ Ψ
< ΓΧ ϑ 一 Ε Κ Ο Η >; ΓΧ ϑ ΕΑΕ ;1Ι 5” , 都是人类依照生
态学原理设计的产物 , 更多更普遍的是半人工
生态系统 , 即部分利用大自然 , 部分人工设计 ,
如农田 、 牧场等 2 著名经济学家Λ 2 ΕΓ Ι Ι ΗΧ 曾
专门研究了人类的设计技能 , 一 提出了 “ 设计科
学” 【” , 他认为人类理性使人具有这种能力 6
可以模拟大自然的技巧 , 设计出各类符合人类
需求意愿的系统 2 著名生态学家马世骏提出的
“生态工程”就是人类作为设计者 , 模拟生态学
原理所进行的一种生态工艺体系 , 对于缓解当
今世界的生态危机具有非常重要的现实意义 。
Δ 2 7 从时空 大尺度历史而整体地来看 , 人成
为生态系统的调控者并非一墩而就 , 也有一个
漫长的历史发展过程 。 在人类产生之初 , 人与
动物尚无明显差异 , 只能顺应自然 , 靠采集狩
猎为生 , 此时的生态系统是一种相互默契式的
协调 [ 随着农业的出现 , 人类开始有所认识并
改造自然 , 渐渐显露出对自然的干预能力, 工
业革命开始后 , 由于生产原材料的迫切需求 ,
使得人们开始贪得无厌地获取资源 , 并试图主
宰自然 2 然而 , 由于对自然规律认识得还不够
充分 , 造成生态系统调控失误 , 结果得到的是
大自然无情的回报 6 粮食 、 人口 、 能源、 资源 、
环境等生态危机四伏 2 经过“正 、 反 , 合”的过
程 , 人类逐渐认识到必须基于对自然规律 的认
识 , 才能进行有效的调控与有限度的改造 , 使
圈− 复合生态系统的双层结构棋式日
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 卷79 − 应 用 生 态 学 报 一— — 一 ⎯一一一一一 ⎯Ψ Ψ 一一人与自然协调共生 2 为此 , 人类越来越趋向于理性化 , 甚至于对自身的数量也懂得了合理计划与适当的控制 。 对现代人来说 , 仍在进化之中, 还未成为完全的调控者 。 一些国际组织如世界环境与发展委员会4ϕ .+ , 5 、 联合国环境
规划署 4# % + )5等 , 对于人类 成为理性的 、 完
全的调控者都有很重大的现实意义 , 加速了这
一过程的进行。 因此 , 人类发展史就是一部适
应 自然、 改造自然和调控自然 4人与自然协调
共生 5的历史 。
Δ 2 − 马世骏提出的“复合生态系统 4Ρ +% . + 5”
理论; ‘’为解 决目前危机四伏的生态环境问题
提供了理论基础 , 尤其对我国目前的生态环境
状况具有很大的现实意义 。 我们在运用 “ 复合
生态系统”理论作实际工作的同时 , 感 到需要
对该理论做进一步的具体化的充实 、 完善 2 其
中一个常常困扰我们的间题是 6 复合生态系统
的复合机制究竟是什么 _ 社会、 经济、 自然 7
个子系统究竟是靠一种什么纽带把它们紧密地
联系在一起 , 成为一个不可 分 割 的 有机整体
的_ 通过 “人的生态位” 、 “ 生态系统生物构成
的四元结构 ”的研究 , 我们感到 恰恰是人在其
中充当着这种纽带 。 作为杂食性消费者的人 ,
在 自然子系统中 , 参与能量流动 、 物质循环 ,
而作为调控者的人 , 则参与在经济活动与社会
运行之中, 按照人类 自身的经济需求与社会意
愿来调控自然子系统的其它组分 2 这样, 一个
整体的人被分为两部分 , 人的 自然属性属于自
然子系统 , 人的社会属性属于经济与社会子系
统 , 二者之间的联系正是通过人这个纽带得以
实现 2 以人为纽带 , 可得到 “复合生态系统 ”的
双层结构模式 4图 − 5 〔。’ 6 下 层 是以杂食性消
费者参与的自然子系统 , 上层是以调控者身分
参与的社会与经济子系统 。 由于人的调控作用
完全是因为人具有智慧的大脑 , 因瓦句以形象
地说, 以脖为界 , 脖以上属于上层系统 , 脖以
下属于下层系统。
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