[开卷有益]脆弱的领地 复杂性与公有域 主题选项

[燕鸥]

脆弱的领地
——复杂性与公有域
Fragile Dominion
Complexity and the Commons

西蒙·莱文(Simon A. Levin)著　　吴彤、田小飞、王娜等译

上海科技教育出版社

内容提要：本书是一部把复杂性思想结合到生态学、生物学研究中的力作。作者在书中阐明复杂性研究在生命科学中主要体现于尺度、多样性和模式的结合上，将多年来在生态学研究方面的经验研究、数学建模和新近的复杂性思想有机结合起来，探讨了多个尺度（从微观、中观到宏观）上的生命的互利花生、相互竞争，以及与环境通过复杂的交互作用所自发涌现的多种复杂性模式问题。本书针对人类对属于全球生命（不止是人类，还有其他生命）公有域的管理和保护问题，提出了若干极富睿智的对策和建议。

对本书的评价：

　　一次穿越当代生态学和环境科学智力景观的明晰而又极富趣味之旅。这是一部重要的著作……它将我们时代的中心问题暴露无遗：对于我们所继承的生物财富所要了解的是如此之多，而时间却如此之少。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——梅（Robert May),《科学》

　　这是一部由当代最优秀的生态学家之一所写的杰出和不朽的著作。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——洛夫乔伊（Thomas Lovejoy)《化学与工程新闻》

　　西蒙·莱文无疑是当代生态学家中最杰出和最富思想性的一位，他完成的这部书是杰出而又思想深刻的著作。它写得如此迷人、优雅和睿智，理应赢得广大读者。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——考夫曼（Stuart Kauffman),《宇宙为家》的作者

[燕鸥]

　　这部分内容很专业，有相当的难度，考虑过要不要抄上来，为了保持完整性，还是抄吧。它引入了一个概念，帮助我们去了解解决问题的思路与方法。

复杂适应系统

　　自组织系统已经成为令许多专业的科学家们着迷的东西，因为自组织（self-organization)概念提供了一个统一的原理，它允许我们把秩序加于形形色色的现象与结构的排列上。运用自组织，我的意思是并不是所有细节或者“指令”都在复杂系统的发展中被明确说明。细节在于支配系统如何变化以回应过去和现在境况的简单规划上，而不是在某些寻找目标的行为上。两者间的差别似乎很微妙，而形式的定义又难以理解，并且常常引发争论。然而，一般而言，自组织表现了复杂适应系统发展的特征，在它的发展中，其造成的多样性结果往往可能依赖于历史的突发事件。　
　　复杂适应系统包括我们大家熟悉的广泛而多样的例子。幼儿学习应付自身环境的神经系统就是一个复杂适应系统，因为她把这种神经反应系统建立在她的经验上，并依据特定的鼓励改变她的行为。行为模式和概念框架被　称为图式，它涌现并且帮助促进未来的学习经验，但眼前的行为校正则领先局部反馈。实际上，不仅仅是神经系统，整个发育过程中的生物体就是一个复杂适应系统，由最初的一个没有蓝图指导，没有什么特征的受精卵发育而来。
　　
　　各种企业、整个经济体、生态系统和生物圈都不同程度地显示了另外一些复杂适应系统的例子。复杂适应系统的基本特征是：
　　*组分的多样性与个体性：这一特点也意味着存在诸如突变或遗传重组这样一些持续塑新的多样性的机制。
　　*组分间的局部相互作用：在自然系统中，这些相互作用包括诸如食物竞争、捕食和有性系列等过程。
　　*一个自治过程（例如自然选择）：利用这些局部相互作用的结果去选择这些组分中的一个子集，有以复制或加强。
　　　我在本书中对这些特征中的每一个都　进行了大量细节考察，不过很清楚，地球生物很适合做这样的精确完美的描述。实际上，通过助长与强化栖息于地球上的生物的多样性与修改的自然选择就是典型的“自治过程”。
　　把地球视为复杂适应系统，我们并不是仅仅给它设想一个奇特的新名字。将地球等同于那些有关相同组织原理的其他系统，使我们得以引入在对那些系统开展的研究中获得的知识。因此，把所有复杂适应系统看成一个由相互关联的体系构成的家庭，我们就能够提取其基本特征并通过简化模型来探究所有此类系统所具有的性质。这是一种非常强有力的技术，从同一专业领域各种模型的使用上看，它们在哲学层面是没有差异的。
　　复杂适应系统的特征表现都有哪些呢？最根本的是组分异质性，它提供了选择得以进行的多样性。一般而言，通过组分中的非线性（nonlinear)相互作用，它们有组织地、分层级地进入到各种结构性排列中，这种结构排列一方面决定组分间的流和相互作用，另一方面也为其所加强。这4个方面——异质性、非线性、层级组织和流——是复杂适应系统的关键要素。

　　霍兰（John Holland)在他富有启发意义的著作《隐秩序》（Hidden Order)中讨论了这些特征及其对于我们如何认识自然的启示。因为异质性或多样性是最基本的牲，所以它便成为一以贯之的主题。我们应当如何试题与理解生态多样性，尤其是生物多样性的重要性？它是如何分成的？是什么维持着它？这种多样性一旦丧失，其后果如何？为了处理这些问题，我们需要把大量资料组织起来进行归类，正如林奈对物种所做的一样，并且试图通过我们自己的筛选观点展开这内在的（intrinsic)层级组织。通过这个被称为聚合（aggregation)的过程，我们把不同的要素分类为若干范畴，抑制每类中的差异，以便着重强调它们的共性，并弄清它们与其他范畴内的要素的不同之处，以便着重强调它们的共性，并弄清它们与其他范畴内的要素的不同之处。生物特种是这样一种单位，即是把形态与功能具有相似性的不同生物个体组合起来的单位，它鼓励我们在同一主题下把它们作为不同变种来对待。同样地，一个功能种群也可被视为生态系统机能的一个范畴。同一功能种群中不同物种有不同的我，但它们能在一个生态系统中发挥相似的作用。为达到理解生态系统的目的，我们可以用与生物学家将不同的生物聚焦成为种群或不同种群聚焦成为种的同样的方式，将它们聚焦起来。这些个体作用者的聚焦，即功能种群，霍兰称之为复合行动者。
　　　霍兰的词汇里里的复杂适应系统的其他关键方面，在生态系统中也得到了很好的阐述。非纯属所指的事实是原因与结果不成比例，所以处在临界变量上的微小改变，例如一定数量的固氮菌的改变，就可导致不成比例的、也许是不可逆转的系统我变化。在生态系统中，环境状况或开发模式的改变可触发定性的大范围不可逆的变化，例如荒漠化。毫不奇怪的是，生态系统展示了方式与行为的相同的生，以及相同的对历史事件的依赖性，就像在其他复杂适应系统中所看到的一样。阿瑟（brian Arthur)曾经强调相似事件在经济系统中的重要性，经济学家将此现象归之为路径依赖性。产品导入的市场成功，依赖于它们是否在恰当的时机和恰当的条件下进入市场，实际上政治哲学与经济哲学也是如此。路径依赖性意味着在林林总总的事物中，适合特定观念的时机和条件也许永远不会到来，除非存在一个与现实世界平等的无穷无尽的虚幻宇宙，在其中世界深化的所有可能性都可以实现。

　　不存在描述一个生态系统的唯一方法，也不存在唯一一种方法去描述一个经济体系或者一个国家。各种复合行动者是行动者和更小的复合行动者的集聚，它们自身也可能被捆绑为更大的复合行动者。任何系统者是聚焦而成的重叠层级结构中的一个混合团块，把它们限制在任何特别的描述上仅仅是为了方便观察者而已。然而，就系统的极度复杂性的简化而言，在复合行动者之间以及复合行动者内部仍然存在着流。在生态系统中，流指养分流、水流、毒素流、能量流、个体流以及信息流。
　　有充分理由认为，自然系统并不那么脆弱，起码它们是复杂适应系统，在面临环境压力的时候，或许能够改变并且形成新系统。然而，什么是脆弱的？维持人类所依赖的服务是脆弱的。没有理由指望系统在保护这些服务方面是稳健有利的——回想一下，它们允许我们生存，但并不因为允许我们生存而存在，所以我们应该问的是自然的服务是何等脆弱，而不仅仅是自然如何的脆弱。这些问题也许是今日生态科学的基本问题，在朽睥后续部分，它们也将引起我们的重点关注。
　　为了管理好地球系统并且保证人类的生存，我们必须顺应将生物圈组织起来的自然力，而不是试图徒劳地抗拒它们。生物圈是个复杂适应系统，其基本结构大部分从适应性变化中涌现出来，这种适应性变化来自局部层次之间的中介作用，而不是在整体系统的层次上发生。人类的计划因此必定要去理解这些变化和造就了这些变化的自然力，以及它们在更大层次上的后果，然后运用这种知识去工作，以确定在哪些地方有压力点，它将影响到保护至关重要的生态系统服务的变化。这也为我提供了的议程。在随后的章节中，我将发展把生物圈视作复杂适应系统的概念，并探讨它的突现本性（emergent nature),而在全书最后一章回到或许是从管理我们的环境中尝到的一些教训上。