包慶德 ，張秀芬

(1.內(nèi)蒙古大學(xué)哲學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010070;2.內(nèi)蒙古大學(xué)公共管理學(xué)院，呼和浩特 010070)

2013年是E.P.奧德姆(Eugene Pleasants Odum，1913—2002)誕辰100周年，也是其代表作《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》第1版出版60周年。這部被譽(yù)為史無前例的生態(tài)科學(xué)教學(xué)參考書《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》(Fundamentals of Ecology，1953，1959，1971;1983更名為《基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)》;2009沿用最初的書名《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》)被世界各國所采用，影響了全球幾代生態(tài)學(xué)家。E.P.奧德姆博士是美國佐治亞大學(xué)生態(tài)學(xué)教授，1970年當(dāng)選美國科學(xué)院院士，曾任紐約州Rensselaerville的Edmundc Nilesc Huyck禁獵區(qū)常駐博物學(xué)家、美國生態(tài)學(xué)會主席(1964—1965年);他建立了薩瓦納河生態(tài)實(shí)驗(yàn)室、Sapelo海洋生物實(shí)驗(yàn)室和生態(tài)研究所;他出版著作12部，發(fā)表論文200余篇;獲美國生態(tài)學(xué)會卓越生態(tài)學(xué)家獎(1974年)、生態(tài)學(xué)界的最高榮譽(yù)——泰勒獎(為環(huán)境學(xué)成就設(shè)立的世界級獎項(xiàng)，1977年)、I'Institut de la Vie獎(法國政府頒發(fā)，1975年)和Crafoord獎(生態(tài)學(xué)界內(nèi)相當(dāng)于諾貝爾獎的獎項(xiàng)，1987年)［1］。奧德姆因生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的提出對生態(tài)學(xué)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響而被譽(yù)為“現(xiàn)代生態(tài)學(xué)之父”?！吧鷳B(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)”通過整體論觀點(diǎn)和系統(tǒng)論方法，借助“能流”主線，將包括人類在內(nèi)的整個自然環(huán)境均納入生態(tài)系統(tǒng)序列，從而使生態(tài)學(xué)研究發(fā)生了深刻變化，并對人類社會的生存與發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。為此，人們主要以《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》為基本文獻(xiàn)依據(jù)，以生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)為主要的學(xué)科審視角度，簡要梳理奧德姆推動的生態(tài)學(xué)從傳統(tǒng)向現(xiàn)代之時代轉(zhuǎn)換。

1 生態(tài)學(xué)科學(xué)性的增強(qiáng):生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的建立與發(fā)展

20世紀(jì)50年代以前，生態(tài)學(xué)充斥著太多的描述性研究成果，一直面臨著不太成熟的指責(zé)。很多生態(tài)學(xué)家做了許多不懈的努力試圖改變這種局面。奧德姆以整體論和一般系統(tǒng)論為指導(dǎo)，運(yùn)用數(shù)學(xué)和物理學(xué)理論創(chuàng)造的生態(tài)系統(tǒng)分析方法以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)，開創(chuàng)了生態(tài)系統(tǒng)量化研究的新局面。

1.1 將整體論和系統(tǒng)論引入生態(tài)學(xué)

整體論首先是把世界看作一個整體的。只是出于某種目的的需要，人類將世界分成各個組成部分加以認(rèn)識，進(jìn)而形成了各種知識體系，試圖拼湊出一個整體的圖景。久而久之，大自然就被割裂成各個部分，我們似乎也習(xí)慣了這種還原論的思維方式。生態(tài)學(xué)中的整體論就是要在人們的世界觀中恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的整體性。只有在這種生態(tài)整體論的支配下，人與自然關(guān)系才能有效納入生態(tài)學(xué)研究視野，生態(tài)學(xué)才能夠真正擔(dān)當(dāng)起指導(dǎo)人類生產(chǎn)實(shí)踐，達(dá)到實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的目的。所以，奧德姆一再強(qiáng)調(diào)生態(tài)學(xué)研究的整體性。“生態(tài)學(xué)傾向于整體論，而不是個體論”［1］。這種方法使得生態(tài)學(xué)研究呈現(xiàn)出一幅全新畫面，為人類更好地研究自然提供了一把寶貴的方法論鑰匙。

一般系統(tǒng)論是美籍奧地利生物學(xué)家L.V.貝塔朗菲(Luduig Von Bertalanffy)在20世紀(jì)30—40年代研究理論生物學(xué)時提出來的，是整體論的一種深化。在其代表作1945年出版的《關(guān)于一般系統(tǒng)論》中，他用機(jī)體論生物學(xué)批判并取代機(jī)械論和活力論生物學(xué)，建立有機(jī)體系統(tǒng)概念，最后把機(jī)體論生物學(xué)拓廣成具有普遍世界觀意義的一般系統(tǒng)論。物理化學(xué)家A.J.Lotka、生物學(xué)家Tansley以及社會學(xué)家H.W.奧德姆等就是在各自領(lǐng)域分別利用系統(tǒng)論來解決本領(lǐng)域問題的著名學(xué)者。在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)這個概念雖然在1935年就由英國生態(tài)學(xué)家坦斯利(Arthur G.Tansley)提出，但是真正完善生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)理論框架的還是奧德姆。奧德姆把整體論和系統(tǒng)論引入生態(tài)學(xué)研究。

首先，關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)學(xué)的定義。奧德姆指出:生態(tài)系統(tǒng)是“在一定區(qū)域中共同棲居著的所有生物(即生物群落，biotic community)與其環(huán)境之間由于不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程而形成的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)不僅僅是一個地理單元(或者生態(tài)區(qū)，ecoregion)，還是一個具有輸入和輸出，具有一定自然或人為邊界的功能系統(tǒng)單位”［1］?！鞍焉鷳B(tài)學(xué)定義為研究自然界的結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)，這里需要指出人類是自然界的一部分”［2］。由此可見奧德姆通過將所有生物納入生態(tài)系統(tǒng)概念范疇，突破了先前生態(tài)學(xué)家們將生態(tài)學(xué)研究對象僅僅定位為“研究動植物與環(huán)境之間相互關(guān)系”這種把生物與環(huán)境分離的概念，并進(jìn)一步將人類納入生態(tài)學(xué)研究范圍。通過對“所有生物與其棲息環(huán)境之間由于物質(zhì)的循環(huán)和能量的流動而形成的統(tǒng)一整體”的強(qiáng)調(diào)，不僅用物質(zhì)和能流作為貫穿主線將人與自然環(huán)境納入到相互依賴和相互影響的系統(tǒng)關(guān)系中，而且明確強(qiáng)調(diào)物質(zhì)和能量對于維系這種關(guān)系的決定性作用。奧德姆的這一貢獻(xiàn)是對傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)在研究范圍和研究主題上的一種超越。生態(tài)系統(tǒng)包含了生物生存所必需的所有成分，是生態(tài)學(xué)研究的基本單位。生態(tài)系統(tǒng)是功能開放的系統(tǒng)，考慮輸入環(huán)境和輸出環(huán)境是這一概念的重要組成部分［1］。奧德姆通過將整體論和系統(tǒng)論向生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域引入，終結(jié)了生態(tài)學(xué)按物種研究的狀態(tài)，拓實(shí)了生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ);同時對生態(tài)學(xué)研究對象、范圍和方法等均產(chǎn)生重要影響。

其次，關(guān)于生態(tài)學(xué)的原理。他提出了有哲理高度的生態(tài)學(xué)原理:相互聯(lián)系的整體性原理、生物組織層次理論以及整合特性原理(emergent property)。奧德姆認(rèn)為，相互聯(lián)系的整體性原理是生態(tài)學(xué)第一原理?！叭魏斡袡C(jī)體只憑其自身或沒有環(huán)境是不能生存的，因此第一個要討論的原理就是‘相互聯(lián)系’和‘完整性’的原理”［2］?！皩哟卫碚摓閺?fù)雜情形或廣闊梯度的細(xì)分和研究提供了便利的框架，然而，我們不能簡單地把層次理論當(dāng)做一個有用的等級序列。它是一個全面理解和處理復(fù)雜問題的整體方法，也是一個把問題降低到較低層次分析來尋求答案的還原論者可選的方法”［1］?？梢妸W德姆的組織層次理論為從生物大分子、細(xì)胞以至生物圈的研究提供了還原論與整體論相互轉(zhuǎn)化的思想方法。整合特性原理最能體現(xiàn)奧德姆的生態(tài)學(xué)哲學(xué)的本質(zhì)。他指出“所謂整合特性原理是指組織層次一個重要特征，是系統(tǒng)的組分或者子集合可聯(lián)合起來形成能夠產(chǎn)生更多功能的整體，從而顯現(xiàn)其新功能，這些功能在較低層次是不存在的……這個概念的另一種表述是不可還原性(nonreducible property)，也就是說，整體的特征不能還原成組分特性的綜合”［1］。他還分別列舉物理學(xué)和生態(tài)學(xué)例子闡明。物理學(xué)上的例子，如氫氣和氧氣發(fā)生作用成為某一分子結(jié)構(gòu)即生成水，水的特性完全不同于生成它的兩種氣體;生態(tài)學(xué)上的例子，如某種藻類和腔腸動物演化出珊瑚，會形成一個高效營養(yǎng)循環(huán)機(jī)制從而能夠在低營養(yǎng)供給水體中維持高效生產(chǎn)力。珊瑚礁驚人的生產(chǎn)力和多樣性是僅在珊瑚礁群落層次才有的一種整合特性［1］。系統(tǒng)整合特性原理的實(shí)質(zhì)是隨組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜化而產(chǎn)生的超越原有組織性質(zhì)與功能的新性質(zhì)與新功能。

將整體論與系統(tǒng)論引入到生態(tài)學(xué)，有助于改變還原論在科學(xué)研究中一統(tǒng)天下的局面，克服它的片面性以及在生態(tài)系統(tǒng)分析過程中信息丟失的現(xiàn)象，更有助于明晰生態(tài)學(xué)的本體論，有效協(xié)調(diào)人與自然的健康和諧關(guān)系，豐富生物進(jìn)化理論，指導(dǎo)生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性研究。對于宏觀把握全球生態(tài)系統(tǒng)甚至生物圈的復(fù)雜性動態(tài)變化規(guī)律，還原論是力不從心的。奧德姆主張生態(tài)學(xué)研究中整體論與還原論的互補(bǔ)正是在這一背景之下提出來的。正如貝塔朗菲所說，“許多領(lǐng)域正以不同的方式，發(fā)生著走向一般化理論的趨勢?！虼耍嬖谥m用于一般化的系統(tǒng)或者它的子級模型、原理和定律，這些模型、原理、和定律與系統(tǒng)的特殊類別、組成系統(tǒng)的要素的性質(zhì)以及要素之間的關(guān)系或‘力’的性質(zhì)無關(guān)。尋找一種不是具有不同程度特殊性的系統(tǒng)的理論，而是一般地適用于系統(tǒng)的普遍原理，看來是合理的”［3。生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)整體性特征明顯，顯然沒有理由放棄整體論追逐還原論，整體論與還原論在方法上是互補(bǔ)而不是對立的。

1.2 把生態(tài)模型應(yīng)用到生態(tài)系統(tǒng)分析

生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)以生態(tài)系統(tǒng)分析為主要內(nèi)容，其途徑就是建立生態(tài)系統(tǒng)各個層次現(xiàn)象或過程的模型。“數(shù)學(xué)符號是描述復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的有用速記，而方程式可以形式地記述生態(tài)系統(tǒng)中各成員間的相互作用。所謂系統(tǒng)分析，就是將某個系統(tǒng)中的物理學(xué)和生物學(xué)概念，翻譯成一套數(shù)學(xué)關(guān)系，并將由此得到的數(shù)學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行操作的過程。這個數(shù)學(xué)系統(tǒng)就稱為模型，它是現(xiàn)實(shí)世界的不完全的抽象的描述”［2］。作為一名對數(shù)學(xué)也很有造詣的生態(tài)學(xué)家，奧德姆在闡述生態(tài)學(xué)理論過程中運(yùn)用數(shù)學(xué)及物理學(xué)方法幾乎達(dá)到爐火純青地步。在生態(tài)學(xué)模型構(gòu)建中無論運(yùn)用生物多樣性指標(biāo)(香農(nóng)-威納指數(shù)和辛普森指數(shù))，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)過程和分解過程，還是能量流動計(jì)量等都大量借助了數(shù)學(xué)工具和物理定律。《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》中很多原理是建立在數(shù)學(xué)和物理學(xué)嚴(yán)密的邏輯論證基礎(chǔ)之上的。通過生態(tài)系統(tǒng)分析建立模型的方法也逐漸演化發(fā)展成了理論生態(tài)學(xué)的一個重要分支。在理性高揚(yáng)時代，在人們對生態(tài)知識知之不多，甚至對環(huán)境問題熟視無睹情景下，這些量化工具就顯得彌足珍貴了。奧德姆正是借助于此才使其生態(tài)學(xué)研究更具有科學(xué)性，生態(tài)學(xué)原理更具有說服力。在該書結(jié)尾，作者還專設(shè)《面向生態(tài)學(xué)專業(yè)學(xué)生的統(tǒng)計(jì)學(xué)思維》一章，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)計(jì)學(xué)思維對于生態(tài)系統(tǒng)及生態(tài)學(xué)研究的重要性，并用以指導(dǎo)學(xué)生生態(tài)學(xué)研究。

此外，運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)分析作為方法論的生態(tài)工程學(xué)的理論基礎(chǔ)也來自奧德姆理論體系的兩大原則:最大能量原理與能量層次原理。奧德姆與其弟弟H.T.Odum為生態(tài)工程學(xué)的發(fā)展做出了出色的貢獻(xiàn)。開拓生態(tài)工程學(xué)的代表性人物美國生態(tài)學(xué)家楊戈遜(Jc|rgensen)等重新界定了幾個生態(tài)工程學(xué)概念:自設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)生態(tài)原理、系統(tǒng)的手段、非再生能量資源的保護(hù)和生物保護(hù)等，從概念上為一門新的生態(tài)學(xué)二級學(xué)科的誕生作了鋪墊［4］。盡管還有生態(tài)學(xué)家質(zhì)疑生態(tài)系統(tǒng)分析方法的合理性［5-6］，但是系統(tǒng)分析和數(shù)學(xué)模型至今已經(jīng)廣泛應(yīng)用到生態(tài)學(xué)多個層次的研究，并在揭示生態(tài)學(xué)規(guī)律、預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展中取得了很多重要成果。

2 生態(tài)系統(tǒng)與人類經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的融合:豐富生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究的內(nèi)涵

由于受傳統(tǒng)還原論的影響，生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與初期發(fā)展也是傾向于把復(fù)雜整體的生態(tài)系統(tǒng)與真實(shí)的自然和人類社會系統(tǒng)人為地畫出一條鴻溝，為解決全球范圍內(nèi)的環(huán)境資源危機(jī)等諸多問題帶來不少困難。奧德姆開出的藥方就是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)與人類社會系統(tǒng)的融合，生態(tài)與包括經(jīng)濟(jì)學(xué)在內(nèi)的其它社會科學(xué)的統(tǒng)一。

2.1 促進(jìn)生態(tài)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)等社會科學(xué)的融通

奧德姆在《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》第五版第一章中對“Ecology”和“Economics(經(jīng)濟(jì)學(xué))”詞源同根追溯時指出:“生態(tài)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)應(yīng)該是具有密切相關(guān)性的科學(xué)。然而，許多人卻認(rèn)為生態(tài)學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家是觀點(diǎn)對立的對手”?！敖?jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)之間在感知上存在……一些差異”甚至“由于各自學(xué)科研究視角的相對狹窄性而導(dǎo)致的二者之間一些沖突，但重在闡述一門新興交叉學(xué)科的發(fā)展——生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)，它是正在開始聯(lián)系生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的橋梁”［1］。在傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)中，自然生態(tài)系統(tǒng)及其資源沒有內(nèi)在價值，在經(jīng)濟(jì)核算過程中是免費(fèi)的或大大低估的，其后果就是地球環(huán)境的破壞和資源的濫用?！霸谏鷳B(tài)系統(tǒng)水平上，金錢只在一個自然資源被轉(zhuǎn)化為可供銷售的貨物或服務(wù)時才會進(jìn)入，自然系統(tǒng)用以維持這種資源的工作都無法估價(并且因此不被欣賞)。如果我們想要避免由不必要地?fù)p耗自然資本來生產(chǎn)過多市場商品和服務(wù)所引起的全球性經(jīng)濟(jì)繁榮與蕭條之間的交替循環(huán)，那么人類市場資本和自然資本的融合以及環(huán)境質(zhì)量的維護(hù)是很重要的”［1］。

促進(jìn)生態(tài)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)的融合，奧德姆的切入點(diǎn)就是對生態(tài)系統(tǒng)所提供的資源和服務(wù)進(jìn)行價值評估。他倡導(dǎo)給自然重新定價、賦予自然資源和自然所提供服務(wù)以價值，根本改變?nèi)藗兊挠^念，為自然資源應(yīng)有的價值買單，提高資源使用成本迫使人們改變自然資源的使用方式和使用效率，以最少的成本生產(chǎn)更多的滿足需要的產(chǎn)品和服務(wù)。只有觀念改變了，人們才會意識到人類經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)其實(shí)不是割裂的，而是一個相互緊密聯(lián)系的整體。大自然既有內(nèi)在價值，也有外在價值。“自然生態(tài)系統(tǒng)為人類社會提供利益和服務(wù)，因此無論從生態(tài)學(xué)角度還是生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)角度，保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)都是明智的”［1］。奧德姆的這些理念在估算生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品價值、區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、環(huán)境污染治理和生態(tài)系統(tǒng)管理等方面發(fā)揮了重要的作用。

近年來，隨著生態(tài)環(huán)境的破壞，越來越多的生態(tài)學(xué)家及生態(tài)哲學(xué)家開始關(guān)注生態(tài)環(huán)境的承載力問題，可以說，承載力是生態(tài)環(huán)境所能容納的一個閾值。“承載力(或者閾值)的概念也能用于經(jīng)濟(jì)學(xué)［1］”。在《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》一書中，奧德姆利用能量術(shù)語闡述承載力、最大承載力及最適承載力問題，指出“根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)水平上的熱力學(xué)，承載力就是所有可用輸入能量用以維持所有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和功能達(dá)到的狀態(tài)——也就是說生產(chǎn)量與呼吸量相等。在這些條件下所能支持總生物量被稱為最大承載力……這個水平不是絕對的，當(dāng)增長率要素很高時，它是很容易被超過的。越來越多證據(jù)顯示，最適承載力要低于最大承載力”［1］。

奧德姆通過對人與自然之間的復(fù)雜關(guān)系、人類傳統(tǒng)狹隘的經(jīng)濟(jì)理論、科學(xué)技術(shù)所呈的負(fù)面效應(yīng)以及生態(tài)環(huán)境治理的全球合作等一系列問題的深刻反思，認(rèn)為要解決人類社會所面臨的各種困境，有必要融合自然科學(xué)、社會科學(xué)的知識整合形成一門新學(xué)科。例如，為了提高和維持環(huán)境質(zhì)量，奧德姆也倡導(dǎo)環(huán)境的倫理道德，認(rèn)為濫用自然界的生命支撐系統(tǒng)不僅僅是違法的，也是違背倫理的，人們還要關(guān)注動物的權(quán)益和人類應(yīng)盡的義務(wù)等?？梢哉f，奧德姆不僅架起生態(tài)學(xué)理論研究和實(shí)踐應(yīng)用的橋梁，同時也架起了生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的橋梁，以及“連接物理學(xué)和生物學(xué)過程，成為自然科學(xué)和社會科學(xué)的橋梁”［1］，這些學(xué)科之間的融合促進(jìn)了生態(tài)學(xué)嶄新面貌的“涌現(xiàn)”。

2.2 能值理論為生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)功能概算提供可能

所謂生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究，就是整合生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、公共政策學(xué)等手段對生態(tài)系統(tǒng)所具有的生態(tài)效用進(jìn)行評估，用經(jīng)濟(jì)的手段解決自然資源在不同的利用目的之間的分配，引向最高效的開發(fā)與管理［7］。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究中，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)功能的概算主要依賴對生態(tài)系統(tǒng)能力的定量評價，而這種評價方法之一就是奧德姆兄弟倆發(fā)明的能值分析理論與方法。

如前所述，人類必須對自然資源的評價建立新的體系，防止被濫用和低估。奧德姆的解決之道就是能量分析。能量是連接所有系統(tǒng)的“無差別”的通用“貨幣”，生態(tài)系統(tǒng)和人類經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)也不例外。熱力學(xué)定律(包括第一定律和第二定律)是自然界的“最重要的法則”，是自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)都必須遵循的基本法則。如果沒有“能流”向所有領(lǐng)域的貫穿，那么“將人類活動納入到生態(tài)學(xué)的研究范圍”就無從談起。奧德姆與其弟以敏銳洞察力最早意識到能量在生態(tài)學(xué)研究中的重要性以及將能流引入生態(tài)學(xué)的重要價值。在他們合著的“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的能量原理”一文中認(rèn)為，能量既是維持地球生命的主要支柱，貫徹所有系統(tǒng)的一個主線，也是劃分生態(tài)學(xué)的極好方法。同時能量是計(jì)算自然生態(tài)系統(tǒng)價值的最有效方法，能量的計(jì)算與研究對于生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)具有重要意義［8］。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究中，能量的計(jì)算與評價起著十分重要的作用。

首先，他們發(fā)展了能值理論和分析方法，意圖衡量生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品或服務(wù)所含能量質(zhì)量的高低，為生態(tài)系統(tǒng)的定量研究開辟新途徑?！澳苤怠弊钤缬傻艿蹾.T.奧德姆提出并展開深入研究?！澳苤悼梢愿爬ǖ囟x為可用的被直接或間接用于創(chuàng)造服務(wù)或產(chǎn)品的能量總量”［1］。能量不僅有數(shù)量之差異而且也有質(zhì)量之優(yōu)劣，也就是說能量既有量特征也有質(zhì)特征。能質(zhì)是有差別的，高度濃縮能量，如化石燃料，和許多分散形式的能量，如太陽能比起來，就有更高品質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中能量的存在情景，即生物群落、能量流動和物質(zhì)循環(huán)相互作用是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部三個基本要素。能量在生態(tài)系統(tǒng)組分中間流動的過程中存留的部分遞減，不過存留部分的“能質(zhì)”在逐步升高?！吧母鞣N形式都和能量的轉(zhuǎn)變分不開，但沒有能量的產(chǎn)生或消滅(熱力學(xué)第一定律)?！谋举|(zhì)是成長、自我復(fù)制以及復(fù)雜物質(zhì)合成等這些變化過程的連續(xù)。如果沒有與此相伴的能量轉(zhuǎn)換，那么生命及生態(tài)系統(tǒng)將不會存在”［1］?！拔镔|(zhì)的再循環(huán)通常必需消耗某種形式的能量——這是當(dāng)人類對水、礦物、紙和其他材料的再循環(huán)需求量日益增加時，人們才意識到的事實(shí)”［1］?！把h(huán)不是一項(xiàng)免費(fèi)的服務(wù)，總是需要一定的能量消耗”［1］。

其次，作為基礎(chǔ)性內(nèi)容，奧德姆依據(jù)能量的來源不同，將生態(tài)系統(tǒng)分為4種類型。這4種類型分別是:一是自然的無補(bǔ)給的太陽能生態(tài)系統(tǒng);二是自然的、受其他自然能量補(bǔ)給的太陽能生態(tài)系統(tǒng);三是人類補(bǔ)給的太陽能生態(tài)系統(tǒng);四是燃料供能城市工業(yè)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。通過分類，奧德姆意在說明不同能量補(bǔ)給的生態(tài)系統(tǒng)其對人類對自然的影響是不同的。人類補(bǔ)給的太陽能系統(tǒng)會殘留許多不利于循環(huán)的副產(chǎn)物，而自然補(bǔ)給的太陽能系統(tǒng)則是一個無殘留物的能夠完全循環(huán)的系統(tǒng);而燃料供能生態(tài)系統(tǒng)雖然是人類的最高成就，然而由于其付出了巨大的環(huán)境代價，因此，急待開發(fā)一種新的技術(shù)以濃縮太陽能來部分代替燃料供能系統(tǒng)。

3 延展生態(tài)學(xué)的應(yīng)用尺度:為社會生產(chǎn)和綠色運(yùn)動提供指導(dǎo)

近代以來隨著工業(yè)文明的迅猛發(fā)展，人類反自然的發(fā)展模式越來越加劇人與自然之間的矛盾沖突，使人類的生存與發(fā)展受到極大挑戰(zhàn)。人類社會未來命運(yùn)如何?這取決于人類如何處理自己與自然之間的關(guān)系。而生態(tài)學(xué)理論被認(rèn)為是人類尋求解決當(dāng)代重大社會問題的科學(xué)基礎(chǔ)之一［9］。這是由生態(tài)學(xué)的系統(tǒng)性和與人類活動密切的相關(guān)性所決定的［10］。誠如Edward O.Wilson在為《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》第五版所作的“序”中指出:“生態(tài)學(xué)如今被認(rèn)為不只是生物科學(xué)，還是一門人類科學(xué)。”因?yàn)椤爱吘刮覀兪巧鷳B(tài)系統(tǒng)里的一個物種，適應(yīng)這個星球表面特有的條件，和其他生物物種遵循相同的生態(tài)學(xué)原理”［1］。

奧德姆將其生態(tài)學(xué)研究目標(biāo)定位為:不僅要傳授生態(tài)學(xué)知識，且要尋找整個自然界和人類世界的共有規(guī)律，并以此為依據(jù)引導(dǎo)人類合乎規(guī)律地從事生產(chǎn)實(shí)踐，以實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處?！皧W德姆不厭其煩地努力鼓勵學(xué)生和公眾來考慮生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)的社會應(yīng)用。其結(jié)果就是他的遺產(chǎn)”［11］。正是帶著這樣的實(shí)踐性目的，奧德姆從事其生態(tài)學(xué)研究將生態(tài)學(xué)理論應(yīng)用于社會實(shí)踐，從而引發(fā)生態(tài)學(xué)研究的實(shí)踐性轉(zhuǎn)向，客觀上成為人們保護(hù)環(huán)境、合理利用資源的科學(xué)基礎(chǔ)和價值指南?！叭诉@個物種的未來取決于我們對生態(tài)學(xué)的理解程度，以及我們利用生態(tài)學(xué)來明智管理自然資源的程度。我們以市場經(jīng)濟(jì)(我們的日常福利所必需)為生，同時也以自然經(jīng)濟(jì)為生，后者是我們的長遠(yuǎn)福利(甚至關(guān)乎我們的生存)所必需”［1］。奧德姆是抱著實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處目標(biāo)從事生態(tài)學(xué)研究，尋找生態(tài)學(xué)普遍規(guī)律，并用生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)人類生活，主要表現(xiàn)兩個方面:

首先，指導(dǎo)人類社會生產(chǎn)實(shí)踐。在《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》第五版第一章闡述人類面臨諸多環(huán)境困境時，借用Barrett醫(yī)學(xué)上的比方指出其生態(tài)學(xué)研究的實(shí)踐目的:“將重點(diǎn)集中在如何去預(yù)防而非單純地治療，希望本書所闡述的生態(tài)學(xué)理論對保育技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)健康能有所裨益”［1］。過去人們對山地火災(zāi)的認(rèn)識是負(fù)面的，而奧德姆肯定其積極意義。“在世界上大多數(shù)的陸地環(huán)境中，火是一個體現(xiàn)植被歷史的主要生態(tài)因子。……由于對生態(tài)系統(tǒng)能夠適應(yīng)于火的認(rèn)識不足，已經(jīng)引起很大不妥的自然資源管理。適當(dāng)加以利用，火可以是一個很有價值的生態(tài)工具”［1］。為此奧德姆“把火看做是和其他因子，如溫度、降雨和土壤等一樣的一個重要的生態(tài)因子”［1］。是人類管理土地的一種工具，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)幕馃梢暂o助細(xì)菌分解植物殘?bào)w并使其快速轉(zhuǎn)化為能為新植物生長所利用的礦質(zhì)營養(yǎng)，從而加速植物新陳代謝，帶給大自然一個欣欣向榮景象。在生產(chǎn)的能源消耗方面，奧德姆以蜘蛛織網(wǎng)為例，為節(jié)省能量，在重新修復(fù)蜘蛛網(wǎng)時許多蜘蛛通過食用絲而使其循環(huán)利用，從而降低成本:“Peakall和Witt(1976)估算出，織網(wǎng)蜘蛛通過循環(huán)利用自己的網(wǎng)生產(chǎn)蛛絲所需要的能量僅約占建造和修繕蜘蛛網(wǎng)所消耗的總維持熱量的1/4。蜘蛛網(wǎng)的總能量成本大約是基礎(chǔ)能量消耗的1/2，少于不結(jié)網(wǎng)的蜘蛛在狩獵中所消耗的能量。這可能給人類上了很好的一課:物種在建造昂貴的但節(jié)約勞動力的裝置中可以通過循環(huán)利用材料來降低能量成本”［1］。景觀生態(tài)學(xué)就是人類利用生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)生活生產(chǎn)實(shí)踐的另一個成果，且奧德姆認(rèn)為它又可以引領(lǐng)人類其他方面的生產(chǎn)實(shí)踐，指出“景觀生態(tài)學(xué)可為設(shè)計(jì)、規(guī)劃、管理、保護(hù)、保育和恢復(fù)等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)，也為區(qū)域尺度上自然和人類占主體的土地管理提供了基礎(chǔ)”［1］。

其次，為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)指導(dǎo)。人類不能精確預(yù)測未來，但我們至少要采取措施來減少那些不希望發(fā)生的未來事件和損失概率，“人類將不得不對其賴以生存的環(huán)境系統(tǒng)(特別是大氣環(huán)境和水環(huán)境)進(jìn)行污染治理;另外人類也必須在能源使用方式上進(jìn)行重大轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的占統(tǒng)治地位的化石燃料轉(zhuǎn)向其他不確定的或者可能不太有利潤的資源……;更有效地利用一些低質(zhì)的能源，減少由于能源和產(chǎn)業(yè)資源的浪費(fèi)而產(chǎn)生的污染?！瓬p少發(fā)達(dá)國家的人均能源消耗量，這不僅僅有助于提高當(dāng)?shù)氐纳钯|(zhì)量，也有助于提高全球的生活質(zhì)量”［1］。在人類面臨全球氣候由于CO2過量排放而急劇變暖之威脅，化石燃料燃燒以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、砍伐森林都會使大氣中的CO2含量持續(xù)增加。為解決CO2過量排放之憂，奧德姆建議:“年輕的快速增長的森林是碳匯，因此大面積的造林可以降低大氣中CO2含量的增加而引起的全球氣候變暖的速率降低”［1］。毒性具有生物放大作用，當(dāng)人類利用技術(shù)創(chuàng)造出許多自然界所不存在的化合物來滿足人類需要時卻產(chǎn)生許多毒性物質(zhì)，且毒性物質(zhì)已成為人類工業(yè)社會發(fā)展的一個限制因子，因此人類必須高度重視有毒物質(zhì)危害。為此，奧德姆提出，對有毒廢物最徹底的解決方法就是源頭治理——也就是說，通過循環(huán)、去毒及在加工過程中使用毒性較小的材料等方法來從源頭上消除有毒廢物。以前解決污染的方法是末端治理;現(xiàn)在的解決方法必須是源頭治理［1］。為了在原料中減少或消除有毒廢物，需要管制與鼓勵性因素相結(jié)合，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展”［1］。

隨著生態(tài)環(huán)境形勢日趨嚴(yán)峻，不少人已意識到生物多樣性對維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要性，但一段時間里多數(shù)人僅重視物種多樣性。奧德姆“傾注了相當(dāng)多的關(guān)注在多樣性和人類對地球的影響以及可持續(xù)性問題”［12］。在他看來，“生態(tài)系統(tǒng)多樣性(ecosystem diversity)可以定義為維持著復(fù)雜系統(tǒng)的遺傳多樣性、物種多樣性、棲息地多樣性以及功能過程的多樣性”［1］。也就是說，生物多樣性或生態(tài)系統(tǒng)多樣性不僅包括遺傳多樣性、物種多樣性，而且還有棲息地多樣性和功能過程多樣性。這不僅有助于改變常人對生物多樣性的片面理解，而且助于我們在考慮保護(hù)生物多樣性時還應(yīng)關(guān)注生物棲息地多樣性的保護(hù)和功能過程的維護(hù)?！盎ダ采亲匀幌到y(tǒng)中非常普遍的生存對策，在人工系統(tǒng)中效仿這種互利共生能夠獲得更大的利益”［1］。生動鮮活的生態(tài)學(xué)實(shí)例及具體的仿生態(tài)操作例子是《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》的又一大亮點(diǎn)。

客觀來說，奧德姆的生態(tài)理論也有些不足，諸如，以能量分析為主導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng)分析方法的整體性受到質(zhì)疑，生態(tài)系統(tǒng)模型較少考慮進(jìn)化維度、衡量能量質(zhì)量高低的能值方法的科學(xué)性等，但是，這些都不妨礙他成為世界上最杰出的生態(tài)學(xué)家之一。

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