[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]

进化增强了生态系统的弹性吗？

　　第四个问题问的是进化是如何形塑群落的特性的，第五个问题问的是生态系统结构特性和功能特性之间的联系，特别是在面临扰动时，生态系统的结构是怎样影响其过程的弹性的。这个挑战一个特别的方面就是，要理解一个功能群体内的多样性是如何充当该功能群体抗拒压力的缓冲器的。就像一个遗传上多样的物种能更好地应对环境的挑战，同样地，一个遗传上多样的功能群体被期望能更好地应对来自更高水平的挑战。
　　很多常规理论认为在种群中有一种产生和保持基因变异性的选择，特别是性基因和关联基因的重组维持在持续波动的环境中，这是因为它们使基因组能够维持一种可变性以便回应变化的条件，包括温度的变化，也包括寄生虫和传染病的扩散。自然选择是一个消灭变异，从觊觎者中保存最适者的过程；然而，环境的变化会对持续进化保持必要的变异而提供额外的奖赏。在有机体水平上，这种进化的趋势能够以重组和突变的形式导致对重新排列和新事物的二级选择。产生变异的力量与变异的力量之间保持着一种张力，这种张力导致了一种折衷，使得变异的中间水平被保存下来。但在什么程度上这种在更高的组织水平上的力量在起作用呢，比如物种、功能群体或者生态系统？一个功能群体比一个物种更缺少紧密的遗传组织化，同样一个物种也比同种个体更缺乏遗传组织化。在整个进化时期内这些群体发生了什么变异，同样在一个生态系统的整个发展时间内又发生了什么变异？物种间的竞争会导致竞争排斥（competitive exclusion)，因此会导致多样性的缺失。物种以上层次的补偿性力量足够维持多样性吗？或是存在诸如机会或历史之类的其他过程，内源性地产生和维持了多样性，而没有受到通过系统水平的主要选择的影响吗？
　
　　巴克（Per Bak)和他的同事已经提出自组织系统驱使它们自身走向临界性（criticality)，使事件随时可能发生，就像永远处在坍塌边缘的沙堆。术语“临界性”是从物理学中借用来的：一个临界温度描述的就是一个相变（phase transition)，比如固体和液体之间的相变。例如水的临界温度就是冰点和沸点。如果生态系统进化到临界点，那么它将表明功能群体已经没有缓冲能力，而生态系统将常常处于突变（catastrophe)的边缘。大部分生态学家会对此有异议，认为在功能群体中公有一些冗余，以致群体中发生的转变对系统过程只有极小的影响。这一观点在某种程度上是可检验的，因为系统处于临界性的假设暗示了我们应该能看到突变级联服从于牲的概率分布，在其中，某种特定层次的扰动频率将减少为某种强度水平的常量幂次。比如说，地震看起来就符合这种分布；特别是，有很多比起大地震来说更小的地震以及频率上良师益友的形式很好地符合了这种幂律（power law)的分布。这种规律适用于袭击生态系统的突变或对分类群体进行打击而造成的物种灭绝吗？虽然有检验这个观点的各种努力，比如说解释物种在显生宙消亡，但这个假说一直没有得到证实。然而，它的确反映了一个最富有吸引力的开放性研究问题，它极大地蕴涵了我们对生态系统本质和进化过程影响的理解。
　　考夫曼等人认为，巴克的自组织临界性是易于理解的，它说明了对于生态系统，进化趋向于走向混沌边缘（edge of chaos)——这是一个物种消失和物种形成（speciation)会连续发生，以保持适应性所需的变异的世界，同样也是在这种不稳定的平衡中，生态系统获得某种稳定性形式。这一理论按照其最原始的形式，将是进化生物学家所非常厌恶的，因为它认为作用在生态系统水平上的选择过程保持着与突变和重组在较低的组织水平所维持的相同各类的变异。没有使生态系统处于这个边缘的机制证明，就很难轻易相信这一假说。考夫曼明白这一点，并且发展和鼓励了对可能支持走向混沌边缘的进化是自组织系统普遍的特性这一论点的机制模型的说明。事实上，巴克和他的同事已经在某些高度理想化的模型中说明了这种趋势，但是抵制了生态系统大量相似的自组织复杂性（self-organized complexIty)。我会在第八章更深入地探究这个问题。
　　因此，挑战是成套的。生物多样性是如何出现的？是什么维持着它？它和它所提供的服务又有多脆弱？随后的章节就对回答这些基本问题做了探究，为理解缺少这些服务我们该如何保护自身提供一座桥梁。