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我們必須在深刻反思工業(yè)化沉痛教訓的基礎(chǔ)上，努力探索可持續(xù)發(fā)展的理論與路徑。為此，恰當?shù)目茖W方法是這一探索成敗與否的關(guān)鍵。在認真聆聽了王志康教授關(guān)于“復雜性科學及其方法論意義”的專題報告后，又根據(jù)王志康教授的推薦學習了相關(guān)經(jīng)典著作，深感:生態(tài)系統(tǒng)是典型的復雜系統(tǒng)，系統(tǒng)層次繁多，內(nèi)部機制相互纏繞，各個子系統(tǒng)、組分之間關(guān)系錯綜復雜，各種反饋交互影響，我們要解決當前面臨的生物多樣性、可持續(xù)發(fā)展、全球氣候變暖、外來物種入侵等生態(tài)環(huán)境問題，必須面對生態(tài)系統(tǒng)的復雜性，把它作為復雜系統(tǒng)對待、管理。生態(tài)文明作為人類文明的新形式，以生態(tài)系統(tǒng)復雜性這一內(nèi)在的特征和規(guī)律為依據(jù)，以復雜適應(yīng)系統(tǒng)理論為指導，使經(jīng)濟社會的發(fā)展并行于生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，這樣才能有效地協(xié)調(diào)人類經(jīng)濟社會活動的長期需求與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)供給，實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展，延續(xù)人與自然的協(xié)同進化［2］。

生態(tài)系統(tǒng)是典型的復雜系統(tǒng)

復雜性科學研究開始的標志是1973年莫蘭《迷失的范式:人性研究》一書的出版，而有組織地推進和大量成果的取得則是1984年美國圣塔菲研究所成立以來的近三十年。由于研究者關(guān)注的領(lǐng)域不同，關(guān)于什么是復雜性科學依然沒有統(tǒng)一的說法，但大家?guī)缀跻恢抡J為它不再是一門具體的科學，而是具有統(tǒng)一方法論的科學群。復雜性科學是研究“復雜性涌現(xiàn)機制”的科學，包括了一般系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結(jié)構(gòu)理論、突變論、協(xié)同論、混沌機制、分形理論以及動力系統(tǒng)論等的科學群［3］。復雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的提出，基于的是對系統(tǒng)演化規(guī)律的思考。美國圣塔菲研究所的科學家認為“復雜適應(yīng)系統(tǒng)”(ComplexAdaptiveSystems，CAS)是復雜問題和復雜現(xiàn)象的行為的自組織、自適應(yīng)、聚現(xiàn)過程，存在于經(jīng)濟、生物、物理、化學以及其他一些自然科學領(lǐng)域和社會科學領(lǐng)域。復雜系統(tǒng)具有以下特征:(1)開放性，即該系統(tǒng)與周圍的環(huán)境有物質(zhì)、能量、信息的相互交換;(2)個體自主識別性，即該系統(tǒng)的演化過程中所呈現(xiàn)出來的本質(zhì)性的規(guī)律能夠被自身自主、自動地識別;(3)信息適應(yīng)性，即該系統(tǒng)能夠采用隨機信息的處理方法來對待無規(guī)律信息;(4)能動性，即系統(tǒng)在發(fā)展過程中具有記憶功能、學習功能和自主產(chǎn)生對策的能力。系統(tǒng)產(chǎn)生自組織行為的根本原因是復雜適應(yīng)系統(tǒng)具有異質(zhì)性、非線性、等級結(jié)構(gòu)和流。通常情況下，系統(tǒng)中個體在自適應(yīng)過程中形成分化，個體之間具有顯著的異質(zhì)性，個體之間的相互作用不是簡單的、線性的、直線式的因果鏈，而是各種反饋交互疊加、相互影響的復雜關(guān)系。系統(tǒng)通過異質(zhì)個體的非線性交互，自發(fā)組織而生成支配各個體之間進行能量、物質(zhì)和信息流傳輸?shù)牡燃壗Y(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)又同時受各組成部分的影響。從這個意義上說，自組織性是復雜適應(yīng)系統(tǒng)最本質(zhì)的特性，由自組織帶來的局部成分之間通過非線性相互作用、正負反饋作用，演變出系統(tǒng)的支配參量，役使系統(tǒng)動態(tài)運行，是系統(tǒng)發(fā)展的基本機制［5］。

Brown認為生態(tài)系統(tǒng)具有組成成分多樣性，進行能量、物質(zhì)和信息交換的開放性，對環(huán)境變化做出行為或遺傳上響應(yīng)的適應(yīng)性，系統(tǒng)發(fā)展的歷史不可逆轉(zhuǎn)性和交互作用的非線性，符合復雜性特征，是復雜系統(tǒng)。Brown指出復雜適應(yīng)系統(tǒng)的中心思想是適應(yīng)造就復雜，復雜適應(yīng)系統(tǒng)的一個共性就是“革新”違背守恒定律的必然結(jié)果，從而沖破系統(tǒng)的束縛，導致系統(tǒng)復雜性逐漸加深。即是說，進化革新打破了原先的有序狀態(tài)的制約，使有機體獲取到更多的能量，從而使系統(tǒng)更加遠離熱力學平衡態(tài)，進入更高形式的有序狀態(tài)，與外界的信息、物質(zhì)、能量的交流越發(fā)頻繁，系統(tǒng)的多樣性和復雜性更高。Levin進一步指出，在生態(tài)系統(tǒng)和生物圈這樣的復雜巨系統(tǒng)中，高層次的子系統(tǒng)是由低層次的子系統(tǒng)或者個體相互作用、相互選擇、相互適應(yīng)過程中所產(chǎn)生的。Levin認為，并非所有的生態(tài)子系統(tǒng)都是復雜適應(yīng)系統(tǒng)，農(nóng)田和林地等這樣的人類經(jīng)營的系統(tǒng)就不是完全的復雜適應(yīng)系統(tǒng)，因為這些生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是人為設(shè)計的，不是通過系統(tǒng)自組織自發(fā)生成的，更多的是人類介入的他組織，因此，這類系統(tǒng)明顯缺乏自調(diào)節(jié)能力和自適應(yīng)性，當有外界干擾和侵入時，應(yīng)對能力和抵抗力很弱，諸如病蟲害的爆發(fā)就很容易地破壞系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)［6］。傳統(tǒng)理論在進行生態(tài)系統(tǒng)分析時，多數(shù)基于還原論的觀點，忽略了生物的多樣化和空間的異質(zhì)性，難以描述系統(tǒng)中各組份自主的應(yīng)變性和自適應(yīng)性對系統(tǒng)宏觀行為特征的影響，從而無法從根本上解釋生態(tài)系統(tǒng)的涌現(xiàn)行為［7］。與此不同，強調(diào)多樣性、異質(zhì)性及適應(yīng)性對系統(tǒng)宏觀行為特征的影響是復雜適應(yīng)系統(tǒng)理論主體內(nèi)容，這一理論觀點為研究非線性動態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)演變提供了一個新途徑。Bonabeau討論了社會性昆蟲群體自組織格局的形成及其維持機理，認為螞蟻通過個體間的交流和自組織產(chǎn)生社群行為，體現(xiàn)了CAS的一個重要特征，即聚現(xiàn)特征。Jansen討論了如何用CAS去管理相互作用和協(xié)同進化的社會與生態(tài)系統(tǒng)，并用遺傳算法模擬了兩種管理情況下系統(tǒng)的適應(yīng)行為。顯然，生態(tài)系統(tǒng)與復雜適應(yīng)系統(tǒng)在概念上吻合。國內(nèi)學者成思危認為地球系統(tǒng)和生物圈行為模式都是開放的復雜系統(tǒng)，系統(tǒng)具有聯(lián)系廣泛而緊密的異質(zhì)單元，各個單元的變化都會受到其他單元的影響，并引起其他單元的變化;系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有多層次、多功能的性質(zhì)，每一個層次都整體地表現(xiàn)為上一個層次的單元，并實現(xiàn)系統(tǒng)的某一功能;系統(tǒng)在演變過程中能夠不斷地通過記憶和學習來完成層次結(jié)構(gòu)與功能的重構(gòu)和完善;系統(tǒng)是開放和動態(tài)的，通過與內(nèi)外環(huán)境的相互作用，不斷向更適應(yīng)環(huán)境的方向發(fā)展演化。

綜合以上論述，生態(tài)復雜性是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同層次上的結(jié)構(gòu)和功能的多樣性、自組織性、適應(yīng)性和有序性。具體來說，復雜性特征有以下幾個方面:第一，生態(tài)系統(tǒng)中存在大量的不確定性因素、非線性因素，宏觀上表現(xiàn)出復雜的演化特征，相干效應(yīng)、臨界效應(yīng)并存，涌現(xiàn)、多重均衡、彈性、突變、不可逆性等復雜性突出。第二，生態(tài)系統(tǒng)的高度非線性、非結(jié)構(gòu)化導致系統(tǒng)演化具有高度不確定性，如何在不確定性條件下確保生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展是一個核心問題，這就需要破除傳統(tǒng)的確定性理論模式和線性思維慣性，用復雜性理論對待生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。第三，生態(tài)系統(tǒng)的演化是時變的、動態(tài)的，存有顯著時滯作用的，不同時空截面的系統(tǒng)的運行方式和運行機制都千差萬別，因此，與時俱進的、辯證的、用發(fā)展的眼光看待生態(tài)系統(tǒng)并應(yīng)對生態(tài)環(huán)境問題是非常必要的［3］。生態(tài)復雜性已經(jīng)成為我國生態(tài)文明建設(shè)面臨的最大挑戰(zhàn)。目前，我國不僅在生物復雜性和生態(tài)系統(tǒng)功能方面研究極為缺乏，而且我國管理工作者還沒有意識到生態(tài)方面的復雜程度遠遠超出了我們當前對生態(tài)系統(tǒng)的認識，對于生態(tài)退化的根源所在、生態(tài)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系及其和自然界的關(guān)系、和人類活動的關(guān)系，等等，都缺乏了解，因此在實施管理時，手段未免過于簡單和武斷，意識不到生物系統(tǒng)的復雜性，沒有充分尊重生態(tài)系統(tǒng)的生存發(fā)展原則，忽視生物鏈群的交互影響，從而致使管理出現(xiàn)真空狀態(tài)甚至陷入誤區(qū)［7］，例如，在退耕還林過程中推行極為簡單的單一物種(或簡單幾種)種植方式，并不利于生態(tài)的恢復。同時沒有意識到結(jié)合生物復雜性的管理手段可能給經(jīng)濟發(fā)展帶來的收益，例如運用符合生物復雜性的生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)手段，擯棄過去簡單的頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳的方法(有蟲就用殺蟲劑、缺肥就施用化肥等方法)，將有效提高生產(chǎn)水平并減少污染。因此我國急需要積極從多個學科入手，聯(lián)手開展生態(tài)復雜性方面的研究，并將這些概念引入到國家相關(guān)部門的管理之中。

生態(tài)復雜性研究思維的創(chuàng)新

生態(tài)系統(tǒng)是典型的復雜系統(tǒng)，復雜多樣是自然生態(tài)穩(wěn)定發(fā)展的基本模式。與此相適應(yīng)，生態(tài)學的科學研究思維必須從簡單性范式向復雜性范式轉(zhuǎn)變。美國是最早有組織推進生態(tài)復雜性研究并付諸實踐的國家。美國國家科學基金于2000年啟動了環(huán)境生物復雜性研究計劃，啟用各個學科的最新科技和成果，重點研究以生態(tài)、環(huán)境為核心的生物學、地理學、社會學等學科，包含涉及生物系統(tǒng)內(nèi)部、生物系統(tǒng)與其他外部環(huán)境相互作用所產(chǎn)生的各種復雜現(xiàn)象［6］。環(huán)境生物復雜性計劃的研究對象包括微生物、人體、極地、火山口、森林、耕地以及城市中心的社區(qū)和工業(yè)區(qū)的環(huán)境類型。這個計劃使人類獲得了對包括全球氣候變化和新技術(shù)開發(fā)等不同領(lǐng)域的新認識，這些知識將有助于人類更好地理解全球碳、氮和水循環(huán)中的物理、化學和生物作用，以及人類行為與自然環(huán)境的相互影響。這一計劃在遺傳學、納米和分子水平等方面也將有助于人類來探索環(huán)境演變中的復雜過程，并加快對遺傳信息和生態(tài)系統(tǒng)功能相關(guān)性的研究步伐，有助于建立復雜系統(tǒng)模型所需的新理論、新方法和新計算策略的研究與開發(fā)。在我國，改革開放三十多年來，生產(chǎn)力得以空前解放和發(fā)展，創(chuàng)造了巨大的物質(zhì)財富，同時也導致嚴重的環(huán)境危機。此時此刻，恩格斯二百多年前對人類無限制利用自然界的行為的警示再次大聲呼吁:“我們不要過分陶醉于我們?nèi)祟悓ψ匀唤绲膭倮?。對于每一次這樣的勝利，自然界都對我們進行報復。每一次勝利，起初確實取得了我們預(yù)期的結(jié)果，但是往后和再往后卻發(fā)生完全不同的、出乎預(yù)料的影響，常常把最初的結(jié)果又消除了?！?《自然辯證法》)［7］可以作為佐證的是，我國1998年突發(fā)了百年一遇的洪水，天災(zāi)其實很大程度上可以歸因于長江中上游森林植被的破壞，洪水之后，政府才又不得不投入巨資，退耕還林、退地還草，可謂得不償失。2003年的非典事件，給全世界都帶來了嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，對于SARS病毒，依舊讓許多人談虎色變。盡管自然宿主是否是野生果子貍迄今還在探究過程中，但學術(shù)界公認的是SARS病毒確實由市場或餐館的果子貍傳給人類［8］。因此，在黨的“十七大”上，我國遵循人類文明發(fā)展的規(guī)律，提出了建設(shè)生態(tài)文明的正確目標。建設(shè)生態(tài)文明要求我國生態(tài)學家進一步認清生態(tài)系統(tǒng)是典型的復雜性系統(tǒng)，相應(yīng)地以復雜性科學范式創(chuàng)新思維和研究:一是要把生態(tài)系統(tǒng)看成是一個復雜系統(tǒng)。一方面，把人類與自然藕合成一個復雜系統(tǒng)，加強人類與自然之間的聯(lián)系、關(guān)系和相互作用的研究;另一方面，把生態(tài)系統(tǒng)作為一個復雜系統(tǒng)來對待，將思維的重心從“單個要素”聚焦到“系統(tǒng)整體”，關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的重要部位和關(guān)節(jié)點。二是確立起復雜性思維，包括整體思維、非線性思維和過程思維等，主要是形成以下觀點:生態(tài)系統(tǒng)是有機的系統(tǒng)整體，具有整體涌現(xiàn)性;生態(tài)系統(tǒng)各組成部分間存在著復雜的因果關(guān)系，如一因多果、一果多因;生態(tài)系統(tǒng)與生物圈行為不可分離，包括人在內(nèi)的生物與環(huán)境、生命個體與相同和不同生命群體之間不斷地進行物質(zhì)、能量和信息交換等。三是復雜性思維在生態(tài)文明建設(shè)中應(yīng)用前景廣闊。我國急需要積極從多個學科入手，聯(lián)手開展生態(tài)復雜性方面的研究，并將這些概念引入到國家相關(guān)部門的管理之中。

基于復雜性視角對推進我國生態(tài)文明建設(shè)的意見

生態(tài)系統(tǒng)是一種典型的復雜性系統(tǒng)，表現(xiàn)出主動適應(yīng)性、多層次性、開放性、非線性等特征。從復雜性視角，生態(tài)文明是人類與生態(tài)系統(tǒng)和諧互動，或者說自組織、強藕合的過程和結(jié)果，它與復雜性理論的結(jié)合有利于對生態(tài)文明的特征及規(guī)律做出更為完整和系統(tǒng)性的抽象，對于改進和規(guī)范人類行為，實現(xiàn)人類與自然的和諧協(xié)調(diào)發(fā)展無疑具有重要價值，在實踐上也有助于我們在更廣闊的空間對各種資源進行合理、有效地配置，使生態(tài)環(huán)境建設(shè)和管理從無序到有序、從不平衡到平衡，最終達成國家的生態(tài)安全和人類的可持續(xù)發(fā)展。

強化生態(tài)文明理念生態(tài)文明強調(diào)的是人類與自然的和諧協(xié)調(diào)。我們知道，生態(tài)系統(tǒng)的各個要素和子系統(tǒng)都由活動著的人群或者人群活動的積淀組成的。生態(tài)系統(tǒng)無所不在地帶有人的印記，“人”是整個生態(tài)文明建設(shè)的核心，而人類是有意識、有思想的，可根據(jù)環(huán)境的變化和自身的意愿進行建設(shè)和管理策略的調(diào)整。對于給定的生態(tài)環(huán)境及環(huán)境的不確定變化，人類為了生存必須不斷努力提高自身的適應(yīng)性，以利用有利的資源和機會，避免有害的影響因素。因此，建設(shè)生態(tài)文明，作為行為主體的人類必須從意識上尊重自然，深化與自然和諧相處、合理利用自然的文明思想，進一步認識生物環(huán)境對人類持續(xù)發(fā)展的幫助和制約，認識生物系統(tǒng)的復雜性，認識生態(tài)問題的嚴重性、長期性和解決問題的艱巨性，從而在全人類范圍重視生態(tài)環(huán)境的管理、保護［9］。

加快建立生態(tài)建設(shè)與保護的綜合治理機制生態(tài)系統(tǒng)作為典型的復雜性系統(tǒng)，具有突出的層次性和開放性，且由于存在大量的非線性因素，導致其在結(jié)構(gòu)、功能、行為和演化等方面都很復雜。理論上的不清晰導致實踐上的欠缺，治理上存在著多部門分割、上下缺乏聯(lián)動的現(xiàn)實。按照復雜科學范式的特征和要求，治理復雜性生態(tài)系統(tǒng)，必須盡快建立統(tǒng)一、高效、有序和協(xié)調(diào)的治理體系和運行機制。政府的治理能力不僅要體現(xiàn)在政府對生態(tài)系統(tǒng)單方面的控制操作，而且要致力于構(gòu)建適應(yīng)各層次、不同功能的“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”，還必須具有強勁的調(diào)控功能。Bak等人用著名的“沙堆模型”生動解釋了生態(tài)系統(tǒng)具有強大的“蝴蝶效應(yīng)”，即輸入的細微差異可能很快成為輸出的巨大差別。這種現(xiàn)象被稱為對初始條件的敏感依賴性。作為復雜適應(yīng)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部各個主體之間存在非線性關(guān)系，非線性相互擾動會對非線性產(chǎn)生關(guān)聯(lián)放大效果，若某一個變化環(huán)節(jié)或因素得不到合理引導或控制，就可能會產(chǎn)生“蝴蝶效應(yīng)”，就會導致整個生態(tài)環(huán)境新的危機產(chǎn)生或者新的系統(tǒng)特征涌現(xiàn)，尤其是在生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)非常突出的當下，某一特定區(qū)域或某方面的環(huán)境生態(tài)問題都可能釀成全球性或災(zāi)難性的后果，對政府調(diào)控管理能力形成考驗和壓力。

完善與生態(tài)文明建設(shè)要求相適應(yīng)的政策體系政策體系是政府調(diào)控生態(tài)文明建設(shè)與發(fā)展過程的最重要手段，由一系列具體政策組成?；谏鷳B(tài)文明的復雜性特征，要求這一政策體系必須具有更大時間尺度的超前性、更寬范圍或更廣領(lǐng)域的綜合性、目標更一致的協(xié)調(diào)性。國家應(yīng)從新的思路、新的角度、更大的范圍、更長遠的總體利益考慮政策的取向、政策的重點和政策的強度，特別要對政策的可能效果作出預(yù)先評價并在執(zhí)行過程中不斷加以調(diào)整，保證政策體系的連續(xù)性和長期有效性。

全力提高生態(tài)科技創(chuàng)新能力使現(xiàn)實復雜性化為未來的可持續(xù)性，需要生態(tài)研究、生態(tài)保育和生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。人類文明發(fā)展的歷史和現(xiàn)實表明，科學技術(shù)對于生態(tài)環(huán)境治理和保護具有至關(guān)重要的決定作用?？萍歼M步是生態(tài)文明建設(shè)的支撐和推動作用，也是解決生態(tài)環(huán)境問題的根本途徑。從某種程度上說，科學技術(shù)是生態(tài)文明建設(shè)的基石。因此，我國急需通過加快生態(tài)科技創(chuàng)新，建立完備的科學技術(shù)支撐體系。

作者：鄭賢操單位：中國科學院城市環(huán)境研究所