关爱地球，我们的生态需要呵护

当前，还是有人怀着“我死后哪管洪水滔天”的心态活在这个世上，所以他们会过度地消耗能源和资源，甚至造成破坏与浪费。但更多的人已经形成了强烈的生态意识，因为这是你我的家园，也是子孙后代的家园。

但人们对自然的索取，并非一开始就有节制，生态意识的形成是近百来年的事。一般说来，进入工业社会后，人们就遇到了许多与生态环境有关的问题，在长期的实践与科学研究过程中，对此问题进行了提炼与升华，形成了特定的原理，然后重新去审视自然生态系统，并采用妥善的办法来处理人与自然的关系。

海克尔

当人类从第二次工业革命开始进入电气时代后，也就是从19世纪60年代到20世纪50年代不到100年的时间里，人们对“家园”的研究，已经走出了天才式的单打独斗，逐步形成了统一的理论，这种统一的理论就是自然生态系统平衡。

1866年，德国博物学家海克尔^[1]在其所著的《生物体普通形态学》一书中首次提出了“生态学”这个概念，并界定了这个概念的内涵、外延。这就像给生态学找到了一块自己的空间，并且规划好了这个空间里的地形、边界和路标。所以，我们认为，是海克尔把“生态学”这个名称写入了科学地图，从此，在科学领域，多了一门叫“生态学”的学科。除了提出“生态学”这个概念外，海克尔还认为，“生态学”就是研究被达尔文称为生存斗争条件下的所有复杂环境关系的科学。换句话说，“生态学”是研究生物有机体与其无机环境之间相互关系的科学。同时，海克尔也为后继者们指出了开拓“生态学”这片新天地的方向。

继承海克尔事业继续开拓生态学新天地的科学家有许多，其中做出巨大贡献的有德国植物学家德鲁德^[2]和希姆伯^[3]，丹麦植物学家沃明^[4]等。他们努力将海克尔的生态学概念转化成一门具有其自身特点和实质内涵的有用学科。在这方面突出者当属沃明。1895年，沃明首先出版了经典著作《植物分布学》，并又在1909年作了修订后译成英文，以《植物生态学》为名再次出版。在这本充满诚意的书里，沃明全面总结了19世纪末之前植物生态学的研究成果，使植物生态学从自然历史学和植物地理学中脱离出来，成为一门独立的、比较成熟的分支学科。

《生物体普通形态学》内的插图，海克尔将生物分为植物、动物、原生生物三大类

发生在裸岩上的初生演替

从19世纪末至20世纪初，生态学逐渐形成了一种新的研究方法与见解，即以现代经济秩序的形式、过程和价值为参照来观察自然的“新生态学”。这种“新生态学”最早是由美国内布拉斯加大学的植物生态学家克莱门茨^[5]和英国剑桥大学的动物生态学家埃尔顿^[6]奠定基础的。克莱门茨从1916年开始出版了包括《植物演替：植被发展的探讨》等一系列书籍，建立了以植被群落为研究对象的生态演替动态学，以及以植被结构的有机特性为对象的生态学理论体系。在克莱门茨看来，所谓植被的有机特性，就是组成植被的各个成分整合在一起，就具有了植被各个组成成分所不具有的特性，而这些特性是因植被作为统一整体形成的。如果用很简单的话来形容，就是植被作为一个有机体，整体功能大于部分的总和。所以，植被是个“复杂的有机体”。从这一点来看，克莱门茨把植被生态学从单纯的生态科学引向了科学哲学，也使这门学科从学术阵地走向了公众视野，影响着政府政策的制订和公众生态价值观念的形成，成为20世纪中叶生态保护运动的主要理论。英国动物生态学家埃尔顿分别在1927年和1930年出版了《动物生态学》和《动物生态学与进化》两本书，创造性地发展了克莱门茨的生态演替理论，并利用“进化论”的思想，巧妙地将经济学知识和生态学知识融为一体，形成了“动物的社会学与经济学”，并利用它们来分析自然群落的形式、组织构造及其运转、分布和种群组成等问题。生态学家们普遍认为，埃尔顿把自然群落描述成一个简化的经济体系，这是一种对生态问题研究的新模式，这种模式对生态的阐述，具有开创性意义。值得注意的是，在1927年出版的《动物生态学》一书中，埃尔顿已经提出了生态金字塔原理。

小型生态系统

到了1935年，英国牛津大学植物学家坦斯利^[7]明确提出了“生态系统”的概念。坦斯利是在沃明和克莱门茨等人的思想基础上，以及在当时刚刚兴起的现代热力物理学的强烈影响下提出了这个概念。在坦斯利看来，生态系统是一个完整的系统，它不仅包括生物复合体，而且还包括人们称之为环境的全部物理因子的复合体，这种系统是地球表面上自然界的基本单位，它们有各种各样的大小和种类。很明显，坦斯利的“生态系统”概念，与我们现在所理解的“生态系统”已经相差无几。坦斯利就是想借“生态系统”来说明，在一定时空范围内，各种生物之间，生物与环境之间，是一个统一的整体，这个整体内有严密的结构与成分，各成分之间有物质的循环和能量的流动。所以各成分之间相互关联、相互影响、相互依存，从而形成了具有自动调节能力的系统。自此，生态学的研究进入了以生态系统的能量流动为对象的发展新阶段。

数量金字塔

能量传递的“十分之一”定律

在这里，我们还不得不提到一名来自耶鲁大学的研究者林德曼^[8]，这位天才的生态学家在27岁时因为罹（lí）患罕见的肝炎而英年早逝，他的学术生涯也在他人生最精彩的年华中道而止了。林德曼将坦斯利、克莱门茨和埃尔顿等人的生态学思想综合起来，在1942年发表了《生态学的营养动力论》科研论文。在这篇论文中，林德曼提出了著名的食物链和生态金字塔原理。生态金字塔原理包括数量金字塔和能量金字塔。数量金字塔指动物在食物链中，按各级营养层次排列，以最下面一层的植物个体数量为最多，其次是初级肉食性动物，再次是次级肉食性动物；也就是说，营养层级越高，数量越少。但现实中也有数量金字塔倒置的现象（当下级生物体积较大，而上级生物体积较小时，数量金字塔才可能出现倒置。比如生产者为树木，而上级消费者为植食性昆虫。但能量金字塔绝对不会出现这种下窄上宽的情况。）。能量金字塔是指在一个稳定的生态系统中，各营养层级随着食物链的延长，能量逐级减少。按照林德曼的能量传递的“十分之一定律”，上一个营养层级只能将10%的能量传递给下一个营养级。

自林德曼之后，生态学吸收了热力学和经济学等概念，同时也受到信息论、控制论和系统论等的影响，形成了研究自然生态的新方法，从而进一步揭示了生态系统中物质、能量和信息之间的关系。此时，生态科学界出现了一大批生物学家，把生态学研究推向了高潮。

利奥波德与野生动物学家穆里^[9]在一起

与之前割裂地研究自然现象不同，此时对自然生态的研究充分还原了自然界的整体性、层次性、动态性、自组织性、突现性、适应性、持续性、复杂性等客观性质，这需要研究自然生态的方法体现出综合性、等级性、多元性、互补性、创造性、建设性、相对性等特征。这样，生态学研究成果已经成为一些开明且具有前瞻眼光的政府制订生态政策的依据，同时也为广大民众科学认识自然生态提供依据，使生态科学意识深入人心。在这些研究自然生态的科学家当中，就有佼佼者如生态学家利奥波德^[10]。在利奥波德因心脏病发作意外逝世一年后的1949年，被公认为是人类历史上首部生态伦理学著作的《沙乡年鉴》出版。在这本书中，利奥波德融合了生态学和伦理学的最新研究成果，首次提出“大地伦理”和“生态学意识”这两个生态伦理思想史上的重要概念。利奥波德认为，一种大地伦理能反映出一种生态学意识的存在；同样，一种生态学意识也能反映出一种个人对土地健康是负有责任的。土地健康是指土地具有自我更新的能力。我们保护土地资源，就是为了了解和保护这种能力。利奥波德强调，生态学意识是一种超出个人私利的对自然界的社会责任，是人们尊重自然、保护生态的内在道德依据。因此，利奥波德竭力向广大民众宣传生态科学知识，号召人们将人与人之间的社会伦理道德意识拓展到所有的物种当中去，甚至包括地球自身。

人类社会进入20世纪60年代之后，随着社会经济和科学技术的迅猛发展，人类在受用这些进步带来生活便捷的同时，随之而来的也有人口、环境、资源、能源和全球气候变暖等一系列问题。人们对这些问题已经有所警觉，因为这些问题个个都关系到人类自身的生死存亡。而要解决这些问题，最终还是需要依靠生态科学。此时，生态科学也广泛吸收了近现代数学、物理、化学等传统学科领域的理论，也吸收了系统论、控制论和信息论等较为复杂的科学理论与方法；同时，由于电子计算机技术、高精度分析测定技术、高分辨率的遥感仪器和地理信息系统等高科技技术的引入，生态学的理论发展和技术水平达到相当高的程度。这样，生态科学不仅成为热门学科，受到众多科学家的关注，也获得一些开明政府的支持和民众的信任。在提升公众对生态科学的关注，提高公众生态科学意识方面，美国生物学家蕾切尔·卡逊^[11]、美国著名生态学家奥德姆^[12]和英国大气学家洛夫洛克^[13]等人影响巨大。

被誉为“现代生态学之父”的美国著名生态学家奥德姆，在保护生态环境事业上，也是一位关键性的人物。1953年，奥德姆出版了《生态学基础》一书。这本书在学术界获得了盛誉，被称为“史无前例的生态科学教学参考书”。其后，奥德姆多次修订重版该书，并于1997年在《生态学基础》的基础上丰富和发展了自己的生态学思想，又出版了《生态学——科学与社会之间的桥梁》一书。奥德姆的这两部著作成为各个国家高等教育生态学教学的圭臬（某种事物的标尺、准则和法度），影响了无数生态学家和普通大学生。奥德姆继承和发展了坦斯利、林德曼等人的生态系统和能量流动的思想，把生态系统当作一个有机的整体，并把生态系统的整体性概念放在生态学中心的地位，促使生态系统的整体性原理成为现代生态学的第一原理。在这一点上不同于以前的生态学研究者把种群或群落作为主要研究对象。虽然奥德姆没有具体提出生态系统各组成成分的功能，但非常有预见性地论述了生态系统内能量的流动、生物地理化学物质的循环，以及对群落、种群等的详细的描述。这样，生态学的发展也转向了以生态系统为研究对象的生态学。同时，奥德姆描绘了生态系统平衡理论，认为每个单独的生态系统要么正在逐渐地趋于平衡，要么已经达到了平衡，它们的目标都是处在“健康有序”的自我调节平衡的状态，实现每个生态系统内部的“体内平衡”。奥德姆在生态系统研究过程中，开创性地融合了生态学与经济学为代表的社会类其他学科，建立了人类生态学，把生态学的研究领域拓宽了，也架起了生态科学与经济学的桥梁，为自然生态系统与人类社会系统的协同发展开辟了新道路。奥德姆在人类生态学研究过程中，对人类自身在自然生态系统中的作用提出了“约束”的建议，即要控制人口增长、改革税率以限制经济增长，同时提出要防止对自然生态系统造成干扰的具体方法，如发展能像在宇宙飞船里一样的所有物体都能循环利用的经济模式，以此来规范和约束人类的行为，缓解地球的压力，解决由全球性的资源和能量的匮乏造成的生态危机。

奥德姆毕竟是学者，他的生态学思想包含了高度专业而复杂的科学理论，以及许多庞大而无法得到充分验证的抽象观念，只能被生态学家和专业的生态学研究者所使用，对于普通公众来说，很难理解他的理论和专业术语，所以接受面非常有限。这时，更需要一种简单、通俗的生态学理论，才能使它产生影响力，才能解决地球面临的新问题。20世纪60年代，在美国航空航天局从事探测火星上生命工作的英国大气学家洛夫洛克，逐步形成了盖亚假说^[14]的想法。那时，洛夫洛克对火星大气组成成分产生了浓厚的兴趣。火星上的大气几乎处于化学静止平衡状态，氧气、甲烷和氢气都极少，二氧化碳却非常多。在洛夫洛克看来，如此静态的大气与地球活力十足、灵活多变的大气成分形成了鲜明的对比，这也充分说明火星上不可能有生命存在。不过，即使这样，美国航空航天局依然发射了探测器去火星上寻找生命。从1979年开始，洛夫洛克出版了全面体现“盖亚假说”的《盖亚：关于地球生命的新视野》《盖亚时代》等书。洛夫洛克写的这些书都是面向普通大众的，所以书中没有过多的专业术语和难以理解的理论，而是用非常简洁的语言和富有想像力的情境阐述了“盖亚假说”的基本理念。“盖亚假说”认为，地球就是一个由生命体和非生命体共同组成的“超级有机体”，这个有机体内各成分可互相作用和共同进化，并具有自我调节、反馈等功能。这样，洛夫洛克其实提出了一种新的生态系统观。洛夫洛克告诫人们，人类既不是地球的主人，也不是地球的管理者，人类与其他生物一样，只是地球上的普通物种，是地球的成员之一；人类与地球的命运紧密地联系在一起，可以用息息相关形容两者的关系。所以，人类要想长久地在地球上生存，就要客观地解决日益严重的全球性生态危机，而不能单纯从人类自身的角度去孤立地看待人类所面临的问题。人类为了自身的利益，首先要保护好地球，维护好地球这个有机体的健康，从而使人类与大自然能和谐共处。洛夫洛克的这种生态科学，已经把地球人性化了，认为地球是与人类休戚与共的利益共同体，从伦理道德和环境政策等现实问题角度提出了生态保护的要求。“盖亚假说”影响非常巨大，受到生态学家和环保主义者的热烈欢迎，他们将它作为环境保护运动和绿党^[15]都是她的孙子。事实上，西方人一直到现在还常用“盖亚”来代称地球。盖亚假说是指在生命与环境的相互作用之下，能使得地球适合生命持续的生存与发展。行动的纲领性理论。在对公众的影响力上，洛夫洛克远远超过了奥德姆。2009年，已经90岁高龄的洛夫洛克出版了新作《消失的盖亚：最终警告》，把矛头指向政府间气候变化专门委员会（IPCC）。洛夫洛克认为，《京都议定书》^[16]简直就是一个笑话，欧洲国家之间的碳交易就是一个骗局，这只会增加企业利润却无助于减排；对给一个世纪设置气候变化的模式毫无作用，尽管这个模式推出了气候变暖的渐变过程，但真实的气候系统复杂多变，大地、海洋、大气相互关联，没法用简单的模式概括出来。洛夫洛克还认为，气候会进入一个全新的热系统中，一旦那天到来，任何行为都为时已晚。洛夫洛克对当前人类应对的全球性气候问题，言论越来越悲观。也难怪英国著名的科学杂志《自然》说，读了洛夫洛克的书，“就好像听到了BBC宣布世界末日到来一样”。(www.xing528.com)

人类进入21世纪快20年了，面临的全球变暖、人口增长、生态环境破坏、资源短缺、生物多样性锐减等一系列问题依然非常严重，这些问题每一个都关系到人类的生存和发展，都是非常严重的生态问题。在面对经济发展和环境保护这两难问题时，人类是否有能力和智慧解决生态环境问题，还有待于时间的检验。

但不管如何，像呵护生命般关爱地球的生态问题，这已经成为全人类的共识，也是我们共同建立好美家园的最大愿景。

【注释】

[1]恩斯特·海克尔（Ernst Haeckel，1834～1919）是德国生物学家、自然科学家、哲学家、医生、海洋生物学家和艺术家。

[2]卡尔·乔治·奥斯卡·德鲁德（Carl Georg Oscar Drude，1852～1933）是德国植物学家。

[3]安德烈亚斯·希姆伯（Andreas Franz Wilhelm Schimper，1856～1901）是德国植物学家。

[4]尤金尼厄斯·沃明（Johannes Eugenius Bülow Warming，1841～1924）是丹麦植物学家。

[5]弗雷德里克·克莱门茨（Frederic Clements，1874～1945）是美国植物学家，研究植被的先驱。

[6]查尔斯·埃尔顿（Charles Sutherland Elton，1900～1991）英国动物生态学家。

[7]亚瑟·乔治·坦斯利（Arthur George Tansley，1871～1955）是英国植物学家。

[8]林德曼（Lindeman，1915～1942）美国生态学家。

[9]奥勒斯·穆里（Olaus Murie，1889～1963）是野生动物学家和作家。

[10]奥尔多·利奥波德（Aldo Leopold，1887～1948）是美国哲学家和生态学家。

[11]关于蕾切尔·卡逊（Rachel Carson，1907～1964）的事迹，可参阅本书《愿春天不再寂静》一文。

[12]尤金·奥德姆（Eugene Odum，1913～2002）是美国著名生态学家。

[13]詹姆斯·洛夫洛克（James Lovelock，1919～）是英国大气学家。

[14]在古希腊神话中，盖亚是大地之神，显赫而德高望重，又叫做“母神”或“大神”。盖亚是世界的开始，所有的天神都是她的后代，连宙斯（第三代众神之王，奥林匹斯十二神之首，统治世界的至高无上的主神）

[15]绿党是提出保护环境的非政府组织发展而来的政党，绿党提出“生态优先”、非暴力、基层民主、反核原则等政治主张，积极参政议政，开展环境保护活动，对全球的环境保护运动具有积极的推动作用。

[16]《京都议定书》的全称是《联合国气候变化框架公约的京都议定书》，它是1997年12月在日本京都举行了由联合国气候变化框架公约参加国三次会议制定的。《京都议定书》是1992年5月9日由联合国政府间谈判委员会就气候变化问题达成协议，并于1992年6月4日在巴西里约热内卢举行的联合国环境发展大会上通过的《联合国气候变化框架公约》的补充条款。《京都议定书》的目标是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变对人类造成伤害”。美国和加拿大原本是签约国，但又相继退出。