奥登趵生态系统实在论的内涵及其评析

肖显静,赵绪涛

(1.华南师范大学 科学技术与社会研究院,广东 广州 510006;2.北京交通大学 马克思主义学院,北京 100044)

生态系统是真实存在的自然实体,抑或只是人们头脑之中的抽象建构?早在1935年,坦斯利(A. G. Tansley)提出生态系统概念时,其表述就已隐含了上述生态系统实在论问题。他将生态系统定义为与原子、太阳系同类的物理系统,又强调生态系统是“出于研究目的而在精神上隔离的系统”[1]。前者似乎表明人们可以在地表上发现离散的、具有明确边界的生态系统,而后者又意味着生态系统在本质上是建构的。如何知道这种精神隔离恰恰符合事实呢?坦斯利未作分析直接断言二者确实符合,这为后来的争论埋下伏笔。

20世纪中后期,生态系统理论发展至高峰,生态学家以“生态系统”为核心概念深刻揭示了自然世界中物质、能量和信息的流转机制,大有将生态学统一于生态系统范式的趋势。这促使人们开始反思并试图完善生态系统的概念基础。

在生态学哲学中,关于生态系统的实在论观点和反实在论观点分别得到了发展。实在论阵营以生态系统理论为基础:生态系统是生物与环境构成的统一整体[2]15,控制论的反馈机制决定了生态系统的稳定有序[3],热力学和网络方法揭示了生态系统的结构和功能[4]。反实在论阵营则着重揭示了生态系统概念的建构特征:生态系统的边界范围具有任意性[5]23-37,生态系统模型的真实性取决于研究者的权衡[6],生态系统的定义具有模糊性而且服务于研究者的目的[7]。尽管如此,生态系统究竟是否在本体论意义上具有实在性,仍然悬而未决。

在关于生态系统实在论问题的讨论中,奥登趵(J. Odenbaugh)曾经旗帜鲜明地提出一种本体论意义上的生态系统实在论,他在2007年和2010年的两篇论文中阐述了该立场。他究竟是否成功地论证了生态系统是真实存在的自然实体?本文就此展开研究。

一、奥登趵生态系统实在论的主要思路

奥登趵辩护生态系统实在性的主要思路可以概括如下:辩护生物群落在本体论意义上的真实存在;由于群落和生态系统概念上的相似性,类似的辩护方式适用于生态系统;正面阐述生态系统的实在论条件。

(一)群落的实在论论证

在其2007年的文章[8]中,奥登趵回顾了生态学史上三种主要的群落概念,并分别称为“克莱门茨群落”(Clementsian community),“格里森群落”(Gleasonian community),以及居于二者之间的“哈钦森群落”(Hutchinsonian community)。三者主要区别在于,构成群落的种群之间的相互作用强度不同,可概括为表1。

克莱门茨(F. Clements)和格里森(H.A. Gleason)分别是20世纪初期群落机体论学派和个体论学派的代表人物。机体论学派认为植物群落的形成、生长、成熟和死亡诸阶段等同于生物个体的生命历程,因此群落中的物种之间的相互作用十分紧密,以至于群落形成一个如同多细胞生物体一样的超级有机体(super-organism);个体论学派则从生物个体的生理需求及其所处环境解释群落的演替,群落中的物种只是偶然的集合,没有必然的紧密的相互作用。哈钦森(G. E. Huthinsoh)被尊崇为现代生态学奠基人[9]xi,他运用控制论的反馈循环、自我调节等思想,分析地球上的生命系统通过物质(主要涉及碳、磷和生物种群数量)的因果循环路径,进行自我纠正从而维持平衡稳定的整体图景[10]。这种图景中的群落,是一个由因果关系维系的整体。

20世纪初期机体论学派和个体论学派对植物群落根本性质的争论,不仅引发了生态学中旷日持久的整体论和还原论之争,也暗含了关于群落实在论问题的不同立场。克莱门茨群落的概念很容易推进到实在论立场:群落是作为超有机体存在的有生命的实体,独立于人的思维而存在,具有离散的边界;个体论学派的立场则更接近于群落的反实在论:没有群落,只有物种及其非生物环境的短暂集合。哈钦森群落的实在性事实上并不明确,还原论和整体论的视角都具有合理性,但是奥登趵并未明显讨论还原论与整体论的关系问题,而是着眼于群落要素之间的因果关系。

奥登趵试图表明,与格里森群落相符合的反实在论立场并不适用于克莱门茨群落和哈钦森群落。为此,他提出了“第(n+1)个问题”:设想一个群落由n个物种组成,为什么第(n+1)个物种不属于该群落?[8]

由于格里森群落的物种之间的因果关系微不足道,那么究竟哪些物种属于或不属于该群落,事实上是由生态学家约定或决定的。在这种情况下,格里森群落的存在依赖于生态学家的心灵,因而并非真实存在。然而对于克莱门茨群落和哈钦森群落,第(n+1)个物种是否仍然属于该群落,是由物种之间直接或间接的因果作用决定的,并不依赖于生态学家的心灵。

奥登趵认为,只有当不同物种具有群落级别的相互作用(比如捕食关系、种间竞争关系)时,才能认为它们构成了群落,因而群落的空间尺度可能很小,并不能横跨各个海拔梯度;时间尺度可能也很短暂,一个群落不可能从冰川期持续到今天。

奥登趵意在表明,由于群落级别的因果关系,使群落至少在一个小的时空范围内,具有确定的构成要素(物种)以及客观的群落边界(物种的分布范围),从而是真实存在的。这样,就为群落的反实在论举出了反例。

奥登趵断言,由于群落和生态系统概念上的相似(通常认为,群落与生态系统的区别在于后者考虑了系统中的非生命因素),上述论证方式适用于对辩护生态系统真实存在的辩护。尽管在文章中只有寥寥数语,但奥登趵给出了一个正面论证:生态系统具有客观边界,边界中的要素相互关联,使得生态系统真实存在。他将分水岭视为一种客观存在的生态系统边界,并认为,至少,由分水岭所确定的生态系统是真实存在的。

(二)生态系统的实在论条件

奥登趵在2010年的文章[11]中继续详细讨论了生态系统实在论条件,这篇文章主要动机是要将生态系统实在论作为生态系统管理学派的认识论基础,而它针对的是菲茨西蒙斯(A. Fitzsimmons)的生态系统建构论立场。

菲兹西蒙斯曾是美国能源部的顾问,他认为,在美国的克林顿政府时期,美国的公众和政府管理者对生态系统概念的理解非常浅薄,诸如“生态系统生病了”“生态系统正在死亡”这种表达方式,意味着在他们的头脑中,生态系统是一种活的实体,而这样的认识,促使他们认为需要施加大量的人为干预来“治愈”生态系统。

在菲兹西蒙斯看来,恰当的认识应该是,“科学的定义和实践表明,生态系统是研究人员为了方便人类的某种探索而构建的地理虚构(geographic fictions)。生态系统不是客观实在之物(objective rea-lities),不是景观上活生生的、离散的实体(living and discrete entities)。因此,比如说,生态系统不可能生病或死亡,因为它们从来就不是活的。”[5]xii-xiii

奥登趵的文章尽管同意类似的结论,即生态系统并不能生病或死亡,但却是基于完全相反的实在论立场,他试图表明:“有独立于心灵而存在的生态系统,这些生态系统具有功能,但它们既不健康也不生病”[11]。

在其2007年的文章中,奥登趵已经表达了对菲兹西蒙斯生态系统建构论的批评,2010年的文章则正面给出了生态系统的实在论条件。

奥登趵表述了关于生态系统的“第(n+1)个问题”:设想一个生态系统由n种生物和非生物要素组成,为什么第(n+1)个要素不属于该生态系统?他认为,生态系统要素之间的因果关系,是回答这个问题的关键。

对此,奥登趵提出了生态系统的实在论条件:“只有当一个集合之中的生物和非生物元素在生态系统层面的因果关系下是封闭的时,存在一个生态系统”[11]。这种封闭,确定了系统的边界,边界之中的要素才具有系统层面的因果关系,从而排除了第(n+1)个要素。

一个有助于理解的例子如图1所示,由三个物种S1、S2、S3构成了闭合的食物网,它们在捕食关系中构成了因果闭合,因而排除了第四个物种。

图1 在捕食关系下因果关系闭合的物种种群[11]

但是,现实中的自然世界更加复杂,不仅有捕食关系,还有因为物质、能量和信息的流动而构成的多种类型的因果关系。比如,图2所示的交换二氧化碳的因果关系,就并不是闭合的,系统中的要素之间交换二氧化碳的作用更强,而这些要素与外部环境交换二氧化碳的作用相对更弱。

图2 在交换二氧化碳的关系下未因果封闭的生态系统子系统

那么,生态学家究竟如何确定生态系统的范围和要素呢?奥登趵认为答案是比较因果关系强度:对于两组元素的集合S和S*,如果S之中生物和非生物成分之间的平均相互作用强度大于S与S*之间的平均相互作用强度,那么S相对于S*而言就是一个生态系统。

作为具体例子,奥登趵分析了分水岭的作用。分水岭是分隔相邻两个流域的山岭或高地,将其中一个流域划定为生态系统的原因是,由于分水岭的限制作用,该流域之中生物和非生物成分的因果相互作用比这些成分与流域之外元素的相互作用更强。在奥登趵看来,分水岭可以合理地被视为生态系统的地形边界,分水岭的多尺度特征可以解释生态系统的嵌套,并且生态学家通过识别分水岭而取得了关于生态系统过程方面的许多成果。这一认识支持了生态系统的子系统之间具有交互边界的观点,从而也支持了生态系统的实在论观点。

由此可见,奥登趵的生态系统实在论是以因果关系为核心的,即要素和边界在生态系统整体层面形成的因果关系确保了系统的实在性。

二、“第(n+1)个问题”的意义和局限性

奥登趵的“第(n+1)个问题”论证以及他对生态系统因果关系的分析,为生态系统的许多重要性质——如生态系统的热力学开放性和稳定性,提供了一种哲学的理解。

热力学开放性是生态系统持续存在的必要条件,生态系统被视为一个具有开放性的热力学系统,与环境进行能量、物质和信息的交换,使系统中的生命得到维持。如果生态系统是孤立系统,那么,按照热力学第二定律,它将逐步耗尽做功的可能性,系统中的熵趋向最大化,整个系统最终处于“热寂”状态。植物的光合作用以及营养物质在系统各个营养级(生产者、消费者和分解者)的循环,使得生态系统能够抵抗自发的熵增,从而使系统能够维持生命这种高度有序的结构。

《新生态学》中介绍了生态系统开放性的一个生动的例子[12]7。人们建造了一个花园,几十年后,这个花园已经成为一个有各种动植物(树木、灌木丛、昆虫和鸟类等)的小型生态系统,但是鸟类、昆虫、松鼠和偶尔的狐狸都会从花园外进入到花园中,甚至也许是来自1000米以外的森林。这些偶然到来的动物并未在花园中定居,如何理解它们与花园这个生态系统的关系?《新生态学》从热力学开放性对此给予了生态学的解释,而奥登趵的观点则可视为一种哲学的理解。

根据奥登趵的观点,通过比较两组生物和非生物元素集合的因果关系强度,能够确定一个具有明确边界的生态系统,我们可将其表述为如下语句:

当Rp≫Rp,q,则p相对于q而言是一个生态系统

对于上述例子,令p为花园、q为远处的森林,因果关系强度为R。其中p由n个元素构成。

来自远处森林偶然进入花园的狐狸与花园中的要素相互作用并不密切(比如破坏了一些灌木的枝叶),因而,作为花园生态系统的第(n+1)个要素,狐狸并未从根本上改变花园生态系统原有的因果关系,因此它并不属于花园这个系统。

此外,狐狸的行为作为花园和森林两个系统之间的一种额外的相互作用,也并不能改变花园与其外部环境之间因果强度的对比关系。令狐狸为S,仍有:

Rp≫Rp,q+RS

因此,即使花园是开放系统,花园相对于森林而言,仍是一个独立的生态系统。

尽管奥登趵的观点具有一定的合理性,但“第(n+1)个问题”及相关论证,并不能确切地表明生态系统是实在的。

一个明显的问题在于:“第(n+1)个问题”预设了一个前提,亦即n个要素已经组成了一个生态系统,然后考虑第(n+1)个要素为什么不属于该系统。但是,这并未说明为什么n个要素组成的生态系统是实在的。

更根本的问题在于,这一论证也适用于生态系统建构论的观点。

对于奥登趵的关于群落的“第(n+1)个问题”论证,艾利特(C. Eliot)曾给出了一个批评[13]。艾利特提到了三个问题:(1)因果作用的强度并不精确,强和弱仅仅是定性的描述;(2)因果相互作用本身并不能解决第(n+1)个问题,因为地球上绝大多数生物都会受到其他生物的影响,仅凭相互作用,并不能区分特定群落与所有生物组成的全球性的群落;(3)因果相互作用尽管使不同要素构成一个共同体,但却并不能进一步说明这种共同体的根本特征,因此,仅仅是因果的、生物性的互动,并不能为生态学中的实在论辩护。

其中,问题(1)在奥登趵2010年的文章中得到了承认,问题(2)和(3)意味着奥登趵的论证事实上并不能实质性地证明群落是实在的。对于生态系统的第(n+1)个问题,也存在着类似的困难,此处以一种生态系统的建构论为例说明这一点。

拜克尔(E. Becker)和布里克林(B. Breckling)论述了一种基于模型的建构论(model-based constructivism)[14],该立场将生态系统视为人们为了观察和描述生态环境而建构的知识模型,只是一种抽象的认知对象。至于生态系统是不是真实存在的自然实体,是无须被回答的问题。

仿照奥登趵的论证,基于模型的建构论的“第(n+1)个问题”可以表述为:生态系统模型具有n个要素,为什么第(n+1)个要素不属于该模型?一种可能的回答是:要素的模型已经构成了闭合的因果关系,第(n+1)个要素将破坏模型的自洽。这种回答的实质在于,仅仅关注抽象的关系和结构,可以完全不涉及经验事实,因此并不能对生态系统的本体特征作出更确切的说明。

由此可见,因果关系的分析,既可以用于解释真实存在的生态系统,也可以用于分析作为抽象对象的生态系统,那么,这种分析事实上并不能为生态系统究竟是否真实存在这一问题提供更确切的见解。

三、生态系统边界类型的复杂性

奥登趵试图用因果关系强度的对比来划分生态系统,如前所述,这一思路面临的根本困难在于,没有一个客观的标准使人们断言,究竟要素之间有多强的因果关系才算是构成了一个生态系统。

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仍以前述的狐狸、花园和森林为例,人们可以很合理地将花园和森林视为两个独立的生态系统,然而,考虑到狐狸会偶然进入花园,这表明两个系统并不是完全无关的,尤其考虑到两系统之间还有大气、水和其他无机物的循环作用,将狐狸、花园和森林视为一个更大范围的生态系统,也是合理的。可见,在这个例子中,究竟应该把生态系统的边界划在哪里,并不具有唯一性。

事实上,生态系统边界类型十分复杂,并不能简单归结为实在的或建构的。

生态系统的典型定义是,“在一定区域中共同栖居着的所有生物与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体”[2]15。这使得生态系统概念的指称范围相当广阔,如何对生态系统进行合理分类成为一个较为复杂的问题。

生态系统几个重要类型是海洋生态系统、淡水生态系统、陆生生态系统、人工生态系统,分类的标准并不统一,“海洋生态系统类型是在海洋系统的结构和功能基础上进行分类的;陆生生态系统类型基于植被的自然或当地条件进行分类;水生生态系统类型以地理和物理结构为基础进行分类;人工生态系统依赖自然生态系统提供的商品和服务进行分类”[2]68。此外,生态学家用微宇宙、中宇宙和宏宇宙的概念表示不同空间尺度的生态系统,典型的例子分别是生态鱼缸、实验用的蓄水池和大型水区[2]53。

对于生态学家而言,如何划界生态系统的边界并不十分重要,重要的是,生态系统应当包含一个输入环境、一个输出环境和研究者所关注的生物与非生物相互作用而构成的系统(如图3所示)。“系统的边界可以被任意界定(根据方便或者研究兴趣),如一片森林或一段海滩;边界也可能是自然形成的,如湖岸,以此为界,整个湖泊就是一个系统,或者山脊可以作为一个流域的分界。”[2]18

图3 生态系统模型

图3生态系统模型,强调外部环境必须作为生态系统概念整体的一部分[2]16很难有一个客观的划界标准,使如此多种多样的生态系统具有同样类型的边界。斯崔尔(D. L. Strayer)及其合作者提出了划分生态系统边界的四种标准:原始的和维持的,空间结构(如几何形状),功能(如通透性或渗透能力),时间动态(如边界的年龄和发展历史),以及相应的25种具体的边界特征[15]。这一分类是以生态学研究实践为导向的,反映了生态学家研究之中的各种视角。然而,针对生态系统的实在论问题,我们认为各种类型的生态系统边界大致可分为如下三种类型:(1)人为识别的;(2)人工制造的;(3)人为划定的。

人为识别的边界是指那些自然形成的较为清晰的边界,比如湖岸、森林边界、分水岭、海岸线,这些是生物群落和物理环境因素相互作用形成的相对稳定清晰的边界,它们反映了不同自然事物之间明显的差异,这种差异的存在以及构成这种差异的生物和非生物因素的存在并不依赖于人的心灵。自然边界往往是地形边界,而且并不是固定不变的,气候变化、地质变化和人工干预等因素都可能使自然边界发生变化。比如鄱阳湖是一个季节性的湖泊,其湖区面积在不同季节的差别甚至高达数倍,然而其自然边界的这种变化并不依赖于人的心灵,在干旱季节,鄱阳湖的湖岸线并不会因为人的期待和想象而扩大。奥登趵的论证主要分析了此种类型的边界。

人工制造的边界的典型例子是生态鱼缸的容器壁,它将鱼缸内的生物和非生物因素隔离为与外界保持相对独立的微型生态系统。此外,人类改造自然的各种痕迹,比如公路、堤坝、水渠、田垄等人工物以及砍伐、烧荒等行为,也将自然环境划分为相对独立的生态系统。尽管人工制造的边界依赖于人的意图和实践,然而一旦这样的边界制成了,就成为一种客观实在,其所划定的生态系统的存在也不依赖于人的心灵。

毫无疑问,上述两种类型的边界是客观存在的,人们也往往倾向于根据这两种边界类型划定生态系统。然而,它们并不一定是合理的准确的生态系统边界。比如,“尽管陆地和水域的交汇具有清晰的边界, 然而其生态分界却是无意义的, 例如水獭或青蛙频繁地跨越这一生态分界, 许多水栖昆虫的幼虫阶段在水中度过, 而成虫阶段则生出双翼飞舞在陆地上或空中。”[16]455人工制造的边界也存在类似的问题。

人为划定的生态系统边界具有明显的建构性,研究者由于问题的范围、研究的便利、研究兴趣等主观因素而设定了生态系统的范围。典型的例子是将行政边界(比如省或市的界限)作为生态系统的调查边界,这种划界方式是方便的,但并不一定符合现实世界中的生态系统范围。另一个例子涉及生态交错带。生态交错带是指一种类型的群落或生态系统到另一种类型的群落或生态系统的过渡带,是由不同栖息地或不同生态系统类型的重叠而产生的,比如从森林到草原的过渡地带、连接水域和陆地的海滩和河口等,由于临近的多个生态系统存在活跃的相互作用而使生态交错带具有不同于这些生态系统的特性。在这种情况下,往往并没有合理客观的标准将生态交错带及其附近的生态系统划分为相互独立的系统。

此外,生态学家所建立的生态系统模型与其真实对应物相比是简化了的,然而究竟进行了何种程度的简化,依赖于生态学家对模型的普遍性(generality)、真实性(realism) 和精确性(precision)的权衡[6]。

人为划定的生态系统的要素和范围明显地依赖于人的认识,奥登趵的论证并未对这种类型的边界加以分析。

显然,生态系统边界的类型较为复杂,并不能将所有类型的边界简单地归结为实在的或建构的。因此,根据不同边界类型所划分的生态系统,自然也不能简单地被断言为全都是独立的、真实存在的自然实体。

四、评论和结语

总的来看,奥登趵的生态系统实在论立场以反对群落和生态系统的反实在论论证为主要内容,其主要思路可归结为如下两方面:

(一)生态系统构成要素是确定的

从群落的构成要素入手,分析第(n+1)个问题,论证群落是由其构成要素之间的因果相互作用而构成的整体,究竟哪些要素属群落并非人为任意设定的,在这个意义上,群落的存在不依赖于心灵。由于群落和生态系统概念上相似,该分析也适用于生态系统。

(二)生态系统边界是实在的

生态系统的划定依赖于人们对系统内外因果关系强度的比较。至少有一些生态系统具有明确的边界(分水岭),使其形成因果关系闭合的整体。群落和生态系统的反实在论论证的错误在于未能准确把握因果关系和边界问题。

然而正如前文所述,一方面,奥登趵的核心论证“第(n+1)个问题”以及他对生态系统因果关系的分析具有一定的局限性,并不能确切表明生态系统是实在的;另一方面,生态系统的边界类型十分复杂,不能简单归结为建构的或实在的,人为划定的边界就具有明显的建构性。

尽管奥登趵在两篇文章中比较明确地表达了他的生态系统实在论观点,但从文本的表述上看,他的态度事实上发生了微妙的转变。在其2007年的文章中,在尚未详细论证的情况下,奥登趵已经明确表示:“我认为在某些生态系统中存在客观边界”“我主张同样的方法也可以有效地应用于生态系统”[8]。然而,在其2010年的文章中,奥登趵在分析了生态系统的第(n+1)个问题以及提出通过比较因果关系而划定生态系统之后,写道:“因果相互作用强弱程度是不精确的,这就使我们深陷模糊性问题的泥淖。只要是关于生态系统的实在论者,就预设了生态系统的子系统或区划具有在前述意义上的交互边界;如果这些边界不存在,那么我们就必须是关于生态系统的反实在论者。”[11]

或许奥登趵已经意识到,生态系统如此复杂,以至于无法在普遍的意义上十分明确地断言生态系统是实在的。所谓的“模糊性问题”,即无法精确描述生态系统因果关系强度,正是这种复杂性的一种表现。

但奥登趵仍坚持认为,生态系统实在论者至少需要承认,由分水岭划分的生态系统是真实存在的。然而这样的话,他们就没有足够的资格自称为生态系统实在论者,正如奥登趵对群落反实在论者的批评:从一项群落研究得到的反实在论结论,不能用于所有的群落[8]。类似的,即使这一种生态系统是实在的,自然也无法表明所有生态系统是实在的。

生态系统实在论问题并不是一个容易解决的问题,仍有许多需要仔细澄清和分析的地方。奥登趵论述之中确实表达了理解生态系统的重要方面:因果关系。生态系统所指称的对象(无论它是不是实在的)正是由这种生物与非生物因素的相互作用而联结的整体,而这一认识,究竟如何为生态系统的实在性提供支持,仍需更加仔细的分析。 考虑到生态学家已经对生态系统的复杂性、开放性、不可预测性、涌现性特征有了相当深刻的认识[12]4,奥登趵的生态系统实在论至少表明了,试图根据要素和边界的客观性来辩护生态系统真实存在,并不是一个恰当的进路。