中国生态学的基本理论

中国生态学的基本理论

作者： 张正春 | 2005年08月21日15时41分 |

【内容提要】本文提出了创立中国生态学的理论基础，它既是现代生态学发展的必然，又会推动现代生态学的理论革命，这是研究和挖掘中国古代生态学的重大意义。提出中国生态学的基本理论，既是为了继承中国古代宝贵的生态学思想，也是为了更好地解决现代生态学中的问题。如：生态系统的结构和功能规律，生态系统整体性的形成机理，生态系统的能流特征和动态规律，生态系统的普遍模型，生态系统多样性的产生机制，生态工程以及生态系统恢复的技术要领，生态系统的稳定机制和抗干扰能力的形成机理，生态系统可持续发展的机制等。

中国生态学的基本理论 张正春

按照E.P.Odum的意见，现代生态学是研究生态系统的结构与功能的科学，甚至于“把生态学定义为研究自然界的构造和功能的科学”。生态系统是一个整体系统，是一个动态的开放系统，是一个具有自组织功能的稳定的复杂系统。生态系统的复杂性（complexity）已经引起生态学家的高度重视，所谓“通常是超越了人类大脑所能理解的范围”（蔡晓明，2002），关于生态系统的整体性理论的研究（Jorgensen,1992）和生物多样性研究（Schulz,1993）代表了现代生态学的研究方向。整体论是现代生态学最重要的思想，与现代生态学的理论相对比，中国古代的宇宙观和自然观具有非常重要的生态学意义。中国古代文化具有始终一贯的整体论，整体论思想是中国古代科学的基本特点，如中医中的整体论思想等。我们把中国古代的生态学思想给予提炼和总结，形成了中国生态学的基本理论，供大家讨论改正。

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提出中国生态学的基本理论，既是为了继承中国古代宝贵的生态学思想，也是为了更好地解决现代生态学中的问题。如：生态系统的结构和功能规律，生态系统整体性的形成机理，生态系统的能流特征和动态规律，生态系统的普遍模型，生态系统多样性的产生机制，生态工程以及生态系统恢复的技术要领，生态系统的稳定机制和抗干扰能力的形成机理，生态系统可持续发展的机制等。 一、 元气论

元气论是中国古代的基本思想。宇宙天地间万事万物的生灭变化都在气中。气聚则生，气散则亡。充塞宇宙之间者，气也。元气是宇宙万物的共同本质。从热力学理论和爱因斯坦的质能方程来看，中国古代的“元气”概念类似于能量的基态，是万物起源的基础（万物之母），是从无到有、有生于无的物理条件。“气”是不同形式的能量活动，“元气”则是宇宙能量的基本形式和原始组成。“气”的概念是与“形”的概念相对应而产生的，“气”是功

能状态，“形”是形态结构，“气”是动态概念，“形”是静态概念。一切物质能量的功能性活动都表现为“气”。如：

“夫自古通天者，生之本，本于阴阳，其气九州九窍，皆通乎天气。”（《黄帝内经》六节脏象论篇第九）

（大意：自古以来，人与自然的关系（生物与环境的关系），都是生命的本质问题，生命的本质和人体生理的基本规律是“阴阳”（内外），人体九窍与体外相通，是人与自然之间的物质能量循环通道）

“气”与“形”相对应，气是不可见的，形是可见的。《黄帝内经》对“气”与“形”的关系有一个经典论述：

“故在天为气，在地成形，形气相感而化生万物矣。……气有多少、形有盛衰上下相召，而损益彰矣”。（《黄帝内经》天元纪大论篇第六十六）。（大意：天阳运动为无形的气态能量，地阴聚积为有形的物质形态，物质与能量的相互作用就产生了万事万物。……能量的多少，形体的大小，异性（阴阳）之间的相互吸引，显示出自然界的变化，揭示出变化的内在原因和运动机理）

这里所论述的“形气理论”与生态系统的能量循环和物质代谢过程是相符合的，与物理化学反应过程也是相符合的。《黄帝内经》用元气论解释宇宙的结构和自然界万物的变化：

“太虚寥廓，肇基化元，万物资始，五运终天，布气真灵，惚统坤元，九星悬朗，七曜周旋，曰阴曰阳，曰柔曰刚，幽显既位，寒暑驰张，生生化化，品物咸章。”（《黄帝内经》天元纪大论篇第六十六）。（大意：广阔无垠的宇宙太空，是物质生化的本元，决定万物的发生和生命的起源，五行变化周而复始，合乎天道，宇宙真元之气的运行（天道的规律性活动），统驭着大地万物的生长与演化的性质，九星悬朗的宇宙，七曜（日、月

及金、木、水、火、土星）的周期性运动，导致了自然界万物的阴阳变化规律和刚柔不同的性质，昼夜交替、寒暑往来，是万物生生不息、变化无穷的机制、规律和原因，这就演化出形形色色的事物和千差万别的物种）

“岐伯曰：地为人之下，太虚之中者也。帝曰：冯乎？岐伯曰：大气举之也。”（《黄帝内经》五运行大论篇第六十七）。

地球在宇宙中的状态是“大气举之”，相当于现代物理学所说的向引力和离心力的平衡，“气”则类似于“力”。

中医的“五运六气”理论和“气血理论”就是元气论的具体应用。按中医，“气为阳，血为阴”、“气为血之帅”，“气”为血液的功能活动和代谢机能。

“黄帝问曰：天覆地载，万物悉备，莫贵于人。人以天地之气生，四时之法成。”“岐伯曰：夫人生于地，悬命于天，天地合气，命之曰人。人能应四时者，天地为之父母。知万物者，谓之天子。”（《黄帝内经》保命全形论篇第二十五）。

我们把《黄帝内经》的思想应用到整个生态系统，一切生物和人一样，都是由“天地之气生”。T.H.Odum（1983）在《系统生态学》中，以能量活动为纽带建立统一的生态系统的符号体系，建立统一的生态学理论，这一思想与“元气论”是不谋而合的。E.P.Odum把系统生态学誉为“生态学中的革命”，可见，从能量变化的角度研究生态系统的统一规律是多么重要。元气论之所谓“元气”是宇宙万物的共同本性，因此，元气论自然成为解释宇宙万物的统一理论了。根据元气论的思想，我们在中国生态学中还提出了“气象”和“形势”的概念来描述生态系统的状况。所谓“气象万千”和“形势盛大”正是大型生态系统的共同特征。另外，“气势”反映动态特征，“气氛”反映环境状况。生态系统是一个动态整体，是一个全能的开放系统，在有无、虚实之间，在动静、刚柔之际，“元气论”是大有作为的。在中国生态学中，“气”是无处不在、无时不有的一个基本概念。“气”具有模糊性的动态特

征，生态系统的功能联系，各生态因子之间的相互作用，生物与环境之间、天人之间，都是“气”的伟大作用。

《易传》讲：“精气为物，游魂为变。”提出了“精”与“气”相对应的概念，“精”市精微物质，“气”是无形的能量，二者相互作用产生千变万化的过程谓之“游魂”。这里所谓“精气”概念与中医的“气血”概念相似，是一阴一阳、相对而言的关系。另外，“精气”概念与“精神”概念是有联系的，“神气”也者，功能状态之谓也。 二、 道统论

《易》曰：“一阴一阳之谓道”。道是宇宙万物内在的本质性的统一规律。古人把有序性称之为“有道”，把无序性称之为“无道”。可见，“道”是指整体性原理。无论宇宙万象、天地万物，“整体性原理”是主宰一切的基本原理，牛顿万有引力可为之旁证。现代生态学以“整体性原理”为基本原理，“整体性”是一切生态系统的基本性质。道统论就是研究整体性原理的理论，研究万物的统一性规律，建立统一的理论基础。T.H.Odum在《系统生态学》的最后一章中讲道：\人类的重大理论知识只有很少一部分被统一起来。“无论是物理学，还是生态学，建立统一理论都是科学家最大的理想。道统论不仅可以解释整体性原理，而且可以揭示“整体性”的形成机制和运动规律（一阴一阳），这是中国生态学的重大使命。（具体祥见“阴阳理论”部分论述）E.P.Odum在其《生态学基础》（Fundamentals of Ecology）中把“生态系统”的整体性概念放在了生态学的中心地位。整体性原理是现代生态学的第一原理，是把握生态学理论的基本原理。

韩愈和朱熹把历代圣人“薪火相传”的统一的思想理论称为“道”和“道统”，特指统一天下、治国安邦的学问。对于中华民族这一个巨大的生态系统而言，研究其整体性原理，维护其整体性活动（国家统一、民族团结），其中的道统理论可以为我们建立中国生态学的道统论提供支持。

“道统论”与“元气论”密切相关，“道统论”以“元气论”为基础。把“元气论”和“道统论”的思想合起来就是“道气”学说。“元气”是万物的共同起源，“气”是万物的共同组成，“道”是万

物的共同规律，“道气学说”就是研究生态系统整体性原理的学说。

整体性（holism）是生态系统最重要的特征，这就是“道统论”所谓的“道”。生态系统是由许多生态因子结合而成的统一体。这个系统一旦形成，就不再是结合前各个生态因子的分散状态，而是发生了根本性变化，这就是整体性（道）。整体性（道）不仅赋予整个系统以新的性质，而且改变了各组成因子的原有性质。生态系统的各个组成部分是不可分离的，一旦分离，系统就会崩溃，各部分的功能也会发生改变，原有的性能即不复存在。生态系统的各个组成部分对整体性的影响是通过各个生态因子间的互相作用中体现出来的。

\道也者，不可须臾离也，可离非道也。是故君子戒慎乎其所不睹，恐惧乎其所不闻。\（《中庸》）

《中庸》的这个论断正是对生态系统整体性原理（道）的最佳说明。举例来说，男女组成家庭，就有了夫妇之道（阴阳之理），家庭的系统功能产生了，男女的性质改变了，单身男女转变为承担家庭责任的夫妇，生活方式的改变，生儿育女的功能，子孙万代相连续，有限的生命体（时间上的不完整）“得道”以后就成为无限的生命体（时间上的整体性），都是整体性的功能体现。

“道者，一也”，“道者，气也”，这是道家的立论基础，也是宋代理学的基本观点。“道”、“气”、“一”三个概念都是整体性原理的体现，“道”是动态的整体性，“气”是开放的整体性，“一”是不可分割的整体性。万物同道，万物一气，万物统一于整体之中。道统万物，是生态系统整体性原理的中文定义。

蔡晓明（2002）把生态系统概括为三个必要的部分：1、有两个以上的要素（component），是生态系统的组成部分；2、各成分与其环境（environment）相结合，系统的外界事物是系统的环境，系统与环境不可分割；3、各成分之间相互联系、相互作用、相互制约的结构（structure），形成一个整体。生态系统可分为三个生态亚系统，即生产者亚系统，消费者亚系统和分解者亚系统。

我们说“道统论”就是“整体论”，整体性原理就是“道”。那么，“道”的概念对于整体性原理有什么贡献呢？

首先，“道”的概念比整体性原理有更丰富的思想内涵，“道”是整体性原理，也是本体性原理，而且直观地反映了整体性规律，揭示了整体性原理的产生机制和结构特征。“一阴一阳之谓道”这句话揭示了自然界的“天机”（生态系统的形成机制和动态机理）。老子讲：“反者，道之动”。“道”的概念有几点重要意义：“道”的概念体现了一个动态的整体论，“道”的概念揭示了阴阳互动机制，“道”的概念体现了差异性和多样性的统一。道统论是动态的多样性的整体论，是动态统一和矛盾统一，所谓“和而不同”（孔子语）。道统的实质在于相反相成，是阴与阳的和平统一。“万物并育而不相害，道并行而不相悖，小德川流，大德敦化，此天地之所以为大也。”（《中庸》）。

根据生态系统的整体性原理（道），一切生态系统（包括所有不同尺度的生态系统）都具有以下主要特征：

? 整体性：不可分离的生态学性质 ? 完整性：不可分的\全或无\现象 ? 互动性：网络互动与立体互动 ? 开放型：动态边界和模糊边界

? 全能性：相似性和全息性的自组织秘密

生态系统的自组织性质和自稳态特征取决于其结构原理和功能机制，阴阳相得形成整体性，阴阳互补组成完整性，阴阳相交形成互动性，阴阳互生导致开放性，阴阳合德是其全能性。任何生态系统都具有完备的相似的结构与功能，这种“生态机制”就是“天机”，掌握了“天机”，不同层次、不同尺度的生态系统因此就有了可比性。

和自然生态系统一样，人类社会也是一个生态系统，也具有生态系统的共同性质，符合生态学的基本原理，这就是中国古代所讲的“天性”、“天道”和“天理”。从黄帝问道到老子论道，追寻的都是整体性原理。孔子曰：“朝闻道，夕死可矣！”（《论语》）。历代圣

人的“道”就是治国平天下的道理，也就是人类社会的整体性原理。“道”是天下万物统一体的原因，是宇宙万物的组织原理，也是人类社会的根本法则，这就是道统论的基本观点。 三、 阴阳理论

阴阳理论是中国生态学的核心理论。按“阴阳”概念的本义，山南（阳坡）为阳，山北（阴坡）为阴；日为阳，月为阴。随着阴阳概念的理论引申，“阴阳”成为解释一切现象、描述一切差异（异质性）的普遍概念。宇宙、天地、男女、雌雄、上下、内外、方圆、刚柔、虚实、动静、轻重、大小、明暗、寒热等，都是按照阴阳理论的分类。中医对于阴阳概念的运用是一个经典的范例：

“黄帝坐明堂，始正天纲，临观八极，考建五常，请天师而问之曰：论言天地之动静，神明为之纪，阴阳之升降，寒暑彰其兆。……岐伯曰：是明道也，此天地之阴阳也。夫数之可数者，人中之阴阳也，然所合，数之可得者也。夫阴阳者，数之可十，推之可百，数之可千，推之可万。天地阴阳者，不以数推，以象之谓也。”（《黄帝内经》五运行大论篇第六十七）

以人身而论，用阴阳理论可以进行模型化分析：

“夫言人之阴阳，则外为阳，内为阴。言人身之阴阳，则背为阳，腹为阴。言人身之脏腑中阴阳，则脏者为阴，腑者为阳，肝、心、脾、肺、肾五脏皆为阴，胆、胃、大肠、小肠、膀胱三焦六腑皆为阳。”（《黄帝内经》金匮真言论篇第四）。

凡是积极的、开放的、动态的、热情的、奋发的、向上的、创造性的现象都属于阳，相反，凡是消极的、封闭的、静态的、冷静的、收敛的、向下的、保守的现象都属于阴。总之，一切事物，一切现象都可以分为阴阳。 中国生态学的阴阳理论有以下几个要点： ? 阴阳互生：整体性和多样性的基础； ? 阴阳互补：结构互补，完整性理论；

? 阴阳互动：功能互动，协同性理论； ? 阴阳相交：互相作用、互相联系的性质；

? 阴阳相克：相反相成，如：刚柔、水火等，相当于“负反馈”现象。具有平衡稳定的生态效应。

? 阴阳相得：相得益彰，如：雷风相搏、先后相随、祸福相得、虚实相得......相当于“正反馈”现象。

我们根据“阴阳理论”提出了“生态因子对”的概念（详见后文），认为“生态因子对”的偶联机制是生态系统复杂关系的“要领”，是生态系统的主要结构特征。生态系统的生态因子多种多样，生态因子之间的关系极其复杂，非线性的网状结构是生态系统的特有的复杂性，只有运用“生态因子对”的分析方法，就会得到“纲举目张”的效果。根据“生态因子对”的理论，可以制定出各种生态系统的简单模型：“宇宙系统”、“天地系统”、“天人系统”、“山海系统”、“山川系统”、“水土系统”、“草木生态系统”、“鸟兽生态系统”、“动植物系统”、“取食与被取食系统”、“捕食与被捕食系统”、“寄生与被寄生系统”等。对生态系统的环境分析也可以用“生态因子对”的模式。如：气候与土壤的偶联系统、温度与湿度的偶联系统、经度与纬度的偶联分析等。汉语有“水土”连用的概念，现代生态学分析，一般而言，湿润之地，其土壤趋于酸性，而干旱之地，其土壤趋于碱性。地球上的气候区划和土壤区划在很大程度上是一致的（孙儒泳，2001）。潮汐周期与光周期的生态效应也都是由一对互补的生态因子对的偶联形成的。“种间关系，如寄生、捕食关系等，从表面来看是两种之间你死我活的对抗性关系。但是从捕食者同被食者以及寄生者同宿主的系统整体去看，则往往是相辅相成、相互依赖的一对物种。”（孙儒泳，2001）种内关系以生殖期的性别关系为主，动物种群的“头领”在种内形成了“君臣关系”式的领导制度，维持种群的秩序。植物的生长与光照和水份这一对生态因子（水火）密切相关。植物与动物的互动作用和协同进化体现在许多方面。气候分析中常用的“温湿度系数”

（temperature-humidity coefficient）、“温湿图”（temperature-humidity graphs）和气候图（climograph）的应用，都是“生态因子对”的最佳证明。“温度对大气中湿度的影响很大，

因此，决定一个地区的湿润度，要同时考虑湿度与温度两个因素。如两个地区有同样的降水量，气候热的地区就会比较干燥，寒冷地区就比较湿润。年降水量为500毫米时，若在年平均温为-7度的条件下，就应划为湿润地区；而年平均温在21度以上时，就成为半干旱地区了。……陆地环境中水分是最易改变的一个生态因素，它与温度一起，是决定陆地生物分布和生态的两个重要因素。”（孙儒泳）。草原的发育与草食动物的啃噬作用密切相关，适度的啃食和动物的唾液刺激植物的生长，促进牧草的发育。研究发现，没有草食动物的草原，牧草的发育反而不正常。 四、 天人合一理论

天人关系就是人与自然的关系，其生态学思想已经有专文论述（王勋陵，2001）。天人关系是中国文化的中心问题，中国文化的一切重大问题都直接涉及到天人关系（见张正春：《天到与人道》）。钱穆先生在去世前的一篇文章中就语重心长地强调了“天人合一”的思想在中国文化中的重要地位，他指出：“此一观念实是整个中国传统文化思想之归宿处”，“是中国文化对人类最大的贡献”。（见钱穆：《中国文化对人类未来可有的贡献》，《中国文化》第4期）。天人合一的思想是阴阳理论的发展。对天人合一的经典论述应该是《周易》：

“夫'大人'者，与天地合其德，与日月合其明，与四时合其序，与鬼 神合其吉凶。先天而天弗违，后天而奉天时。天且弗违，而况于人乎？况 于鬼神乎？\（自《周易》文言传）。

《周易》的思想在宋代被张载称之为“天人合一”。体现了天人一体、和谐统一的思想。 天人合一理论是处理天人关系的理论。其理论要点如下： ? 天人一体：人与自然是一个不可分割的整体。 ? 天人互动：人与自然是一个相互作用的系统。

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