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1、2022年生态学四大法则-翻译 y Four Laws of Ecology 生态学四法则 这就是一门年轻的科学,它所教的许多内容都就是从地球上的整个生命之网的小环节上所得到的。生态学还没有明确发展为一种结构严密的、或者说就是由物理学的规律检验过的简化了的概括原则。不过,仍旧有许多法则对我们现在所相识的生态圈已经就是很明显的了,它们可以组成一种通俗的生态学法则。这就就是下面所要论述的。 生态学的第一条法则: 每一种事物都与别的事物相关。 产生这个结论的某些论据已经探讨过了。它反映了生物圈中精密内部联系网络的存在:在不同的生物组织中,在群落、种群与个体有机物以及它们的物理化学环境之间。 一个生态
2、系统包括多重的内部相联的部分,它们相互影响着,单就这一个事实就有着某些令人惊异的结果。我们描述这种系统行为的实力由于限制论的发展而获得很大的帮助,这个限制论的发展甚至比生态学还要更年轻。我们把这个基本概念以及这个词本身,都归功于已故的诺伯特维纳的创建性的思想。 限制论(cybernetics)就是从希腊词舵手的意思中产生出来的,它涉及到驾驭或限制一个系统的行动的各种过程的循环。舵手就是一个系统的一部分,这个系统还包括着罗盘、船舵及船。假如船偏离了罗盘所指示的方向,这个改变就会在罗盘针的活动上显示出来。当舵手视察到这种改变,并分析了状况后,这个过程就确定了后来的结果:舵手转动船舵,船舵使船拐回原
3、来的航向。这时,罗盘针也就转回到原来的已定的航向位置上,这个循环周期也就完成了。假如罗盘针只就是稍稍偏离了,而舵手把舵又转得太远,船的过分摇摆也会在罗盘上显示出来它通过相反的活动来提示舵手去订正它的过火的行动。这样,这个周期的运转就使船的行进过程处在稳定的状态中。 根据一种特别相像的方式,稳定的限制论的各种关系也就构成为一种生态上的循环。例如,探讨一下淡水的生态循环:鱼有机排泻物可致腐烂的细菌无机物藻类 鱼。假设由于一个异样的暖和的夏季天气,藻类得以快速生长。它消耗了无机养分物,结果这个循环中的两个部分 藻与无机养分都超出了平衡,而向相反的方向发展。这时,生态循环的运转,就像船的运行一样,很快
4、会将这种形势带回到平衡的状态,因为过多的藻类使鱼更简单获得食物,这就又削减了藻类的数量,而增加了鱼粪,最终则导致养分水平的不断增长,这时鱼粪就腐烂了。这样一来,藻类与养分物的水平又向它们原先平衡的位置上回转。 在这样的限制论系统里,整个过程并非就是通过严格的限制维持的,它就是很敏捷的。船在它的航线上运行并非总就是稳定不变的,不过它最终还就是要在它摇摆于真实的航线的起伏不停的运动中遵循总的方向。这些摇摆的频率就是以 其循环中的各个步骤中的相对速度所确定的,如船在船舵转动时所做出的反应时的速度。 生态系统也现出类似的循环,尽管这些循环受到多种多样的天气与环境的各种媒介的日常或季节的影响,而经常就是
5、不太明显的。这类生态学上的摇摆的最为明显的例子就是毛皮动物种群大小的阶段式的改变。例如,在加拿大的动物捕猎史上,兔子与山猫的种群就是以十年为一转折的。当兔子许多时,山猫的繁殖也很快,山猫种群的增大越来越多地影响到兔子的种群,使它削减下来;当兔子变得稀有时,也就没有足够的食物维持大量的山猫了;当山猫起先死去时,兔子所受的威逼也就较少些,于就是数量起先增加。如此循环往复。这些改变成为简洁循环的组成部分,在这种循环中,山猫种群无疑就是与兔子种群有关,而兔子种群也反过来与山猫种群有关。 在这种摇摆系统中总存在着一种危急,即整个系统在这种摇摆中的辐度超出于平衡点,以致这个系统不能再复原它的正常水准时,整
6、个系统就将崩溃。例如,假定在兔子山猫循环周期的一部分摇摆中,山猫设法吃掉了全部的兔子(或者就只剩了一只了),这样,兔子的种群就不行能再繁殖了。在正常的状况下,当兔子被吃掉时,山猫就要起先挨饿,但这一次,山猫种群削减之后就是再不会有兔子数量的增加了。结果,山猫就要死去。整个兔子山猫的体系也就崩溃了。 这与伴随着生态上的崩溃的那种被称为富养分的状况就是相同的。假如水中的养分变得高到足以刺激水藻的快速生长,稠密的水藻群体就会因为自身光合作用效力的限制,而不能被许久地维持下来。随着水中水藻群厚度的增加,光合作用所须要的、能够达到水藻群低部的光则急剧消逝,结果,任何强壮的、过分生长的水藻都会很快死去,同
7、时留下有机残骸。这样,有机物质的含量就会变得那样大,以致它的降解完全消耗了水中所含的氧。于就是腐生细菌死去,因为它们必需有氧才能生存。整个水生循环崩溃了。 限制系统的能动行为,例如它的自然摇摆的常常性,随着外部改变而改变的速度,以及它的总的效率,都就是依其各个步骤的相对速度而改变的。在船的体系中,罗盘针就是在一秒钟的范围内摇摆的,舵手则要花费几秒钟来做出反应,船则要在数分钟的时间内才能做出相应的摇摆。这些不同的反应时间相互作用,产生了船总就是要有以它的航线为中心的特有的摇摆。 在水生生态系统中,生物上的每一个步骤也都有一个特有的反应时间,它以存于其内的有机物的新陈代谢与再生速度为依据。产生新一
8、代的鱼的时间可能就是几个月,产生新一代水藻的时间则可能就是一天的事,而引起腐烂的细菌的再生则可能只在几小时内。这些有机物的新陈代谢的效率就是 1,水藻的比率就大约就是 101,而细菌大约就是 1 万。 假如整个循环系统要保持平衡,那总的周转率就必定由最慢的一个步骤来限制,如鱼的生长与新陈代谢。任何外部的迫使这个循环中的一部分运转得比总的效率还要快的影响,都会产生麻烦。例如,鱼排泻废物的效率确定着细菌引起腐烂的效率,而氧的消耗率又以腐烂率为准。在平衡状态中,由水藻供应的与来自空气的足够的氧供应能产生腐生细菌。假定有机废物进入这个周期循环的速度人为地 增大了,例如有污水倒入水中,这时所供应的腐生细
9、菌就由于有机废物而大大高于正常水平,于就是,由于它们急速的新陈代谢,而能够在增加了的大量有机物质上快速地发生作用。结果,腐生细菌对氧的消耗率就会超过藻类的氧产生率(从空气中进入的氧的速率),从而使氧的水平减至零,这个系统也就崩溃了。所以,循环周期的各个不同过程的效率就是处在一种自然的平衡状态中的,这种平衡状态只有在没有外部加在这个系统上的干扰时才能维持下来。当这样一种影响来自循环以外时,它就不再由循环关系中的自我调整所限制了,从而也就成为对整个系统的稳定性的一种威逼。 各种生态系统在它们的快慢差率的特点上明显就是不同的,因此在自然变更了的环境或者趋向崩溃点的速度也就是千差万别的。例如,水生生态
10、系统的转换要比土壤生态系统快得多。所以,一英亩种群丰饶的海疆,或者一英亩鱼池每年所产生的有机物质要比一英亩苜蓿多 7 倍。土壤的循环转换之所以慢,就是因为它的转换步骤中有一步特别慢即从土壤的有机物贮存中释放养分物的那一步这一步,比在水生生态系统相应的那一步慢得多。 一个生态系统在它被驱向崩溃前所能承受的压力的量,也就是它的各种内在联系与它们反应的相应的速度的结果。生态系统越困难,它对其所承受的压力的反抗就越有效。例如,在兔子山猫系统中,假如山猫有一种可以选择的食物来源,它们就有可能在兔子的突然枯竭中幸存。从这个角度上说,建立别的支路上的分支增加了一个生态系统对压力的承受实力。大部分生态系统都就
11、是那么困难,以致它们的循环都不就是在简洁的圆圈内进行的,而就是由很多分支交叉起来形成了一个网络,或者就是内部相互联系的结构。就犹如一张网一样,网中的每个结都就是通过几股线与其她线结联在一起的,这种结构比无分支的线圈,在反抗瓦解的实力上要强得多。环境污染经常就是一个讯号,即一个生态系统的联系被切断了,或者就是这个生态系统已经被人为地简化了,并且因此而变得难以承受压力与抵挡最终的崩溃。 生态系统的各个反馈特性会引起极其重大的扩大与强化过程。例如,在食物链中,小鱼吃虾米,大鱼又吃小鱼的这种事实,不行避开地要在食物链的顶端的最大的有机体内产生肯定的各种环境因素的聚集。较小的有机体在新陈代谢率上总就是比
12、较大的有机体显得高得多,这样,它们的那些与摄入机体中去的被氧化了的食物的量也要更大一些。所以,一种在食物链顶端中的动物就是靠消费大量位于食物链中较低处的有机物体来生存的。从而任何在食物链中较低级的有机物质中出现的新陈代谢物质,都将浓集在顶端的有机物体之中。所以,假如滴滴涕(这就是一种不能很快被新陈代谢的物质)在土壤中的浓度就是 1 个单位,它在土壤中生活的蚯蚓体内就会达到 10-40 个单位,而在吃蚯蚓的山鹬体内,滴滴涕的浓度就会达到 200 个单位的程度。 这一切都就是由于生态系统的一个简洁的事实所引起的 每个事物都就是与别的事物相联系的,这个体系就是因其活动的自我补偿的特性而赖以稳定的;这
13、些相同的特性,假如超过了负荷,就可能导致急剧的崩溃;生物网络的困难性与它自身的周转率确定着它所能承受的负荷大小以刚好间的长短,否则就要崩溃;生态网就是一个扩大器,结果,在一个地方出现的小小混乱就可能产生巨大的、波及很远的、延缓很久的影响。 生态学的其次个法则:一切事物都必定要有其去向。 当然,这仅仅就是对一个物理学的基本法则物质不灭定律的有点通俗的重述。把它运用到生态学上,这个法则所强调的则就是,在自然界中就是无所谓废物这种东西的。在每个自然系统中,由一种有机物所排泻出来的被当做废物的那种东西都会被另一种有机物当做食物而汲取。动物所排出的二氧化碳就是一种呼吸的废物,这正就是绿色植物所须要的一种
14、基本养分。植物排出氧,氧则被动物所利用。动物的有机粪便滋养着可引起腐烂的细菌。它们的废物,如硝酸盐、磷酸盐与二氧化碳这样一些无机物,则成了藻类的养分物。 不断地探究向何处去的问题,可以得出许多关于一个生态系统的令人惊异的有价值的资料。例如,试想一种含水银的家用物品的结局一个只就是最近才被人瞧到的影响环境的客观事实。买来一节含水银的干电池,在电力被运用枯竭后,就被扔掉了。但就是,它事实上去了哪儿呢？首先,它被装在一个放垃圾的容器里,这个垃圾袋被收集起来,并被送进了焚化炉。在焚化炉里,水银被加热了,这就产生了水银蒸气,它们从焚化炉的烟囱里喷出来,而水银的蒸气就是有毒的。它们被风带走,最终由雨与雪送
15、到了地面。我们可以设想一下,当它落入到山里的湖泊中时,水银凝缩并沉入湖底。在这儿,在细菌的作用下,水银被转化成为甲基汞。它可以溶于水,并被鱼汲取;但它不能进入新陈代谢,水银则积存于鱼的器官与肌肉中。鱼被一个人捉来并食用,水银则在这个人的器官中积存下来,它将在这里出现危害。如此接着下去。 这就是一个特别有效的追踪一条生态途径的方法。这也就是一个消退从前的那种概念的很好的方法,那种概念认为某些东西在被扔掉时,就毫无用处地走开了;事实上,它只就是从一个地方迁到另一个地方,从一种分子形式转化为另一种,它始终在任何一种有机体的生命过程中活动着,在一段时间里,它就隐藏在这种有机体之中。现今环境危机的主要缘
16、由之一就就是,大量的物质成为地球上的多余物,它们被转化成新形式,并且被允许进入到尚未考虑到一切事物都必定有其去向的法则的环境之中。结果,而且经常就是,大量有害物质会在自然状况下,在并不属于它所在的地方累积起来。 生态学的第三条法则:自然界所懂得的就是最好的。 依据我的阅历,这条原则会遇到激烈的反对,因为它与一种根深蒂固的思想相冲突。这个思想认为人类就是无以伦比的。现代技术的最普遍的特点之一,被认为就是它可以根据预想去 改造自然供应食品、衣服、住宅、各种通讯与交际的手段,这些都就是优越于那些人在自然中可利用的东西的。坦白地说,生态学的第三个法则认为,任何在自然系统中主要就是因人为而引起的改变,对
17、那个系统都有可能就是有害的。这就是一个很极端的瞧法,然而我认为,假如从一个适当的特定的前后关系的角度去理解,它就是具有许多优势的。 我发觉用一种类推的方法来说明这个原则就是很有用的。假定您要打开您的表壳,闭上您的眼,然后把一只铅笔插进那些袒露的器件中间。几乎可以确定地说,其结果就是这只表被损坏了,但结果也并非肯定如此。有着某种有限度的可能性,即这只表出了差错,而铅笔的随意插入正好使它得到了所须要的调整。然而这种 结果就是太超出必定了。有待解决的问题就是:为什么？回答就是不言而喻的:在手表下隐藏着一种现代技术人员称作探究与发展(research and development)(或者就是人们更熟
18、识的说法:RD)的特别可观的力气。这意味着,在过了许多年后,每个由其师傅教出来的、大量的手表工匠们已经试验过了各种各样有关手表机械的支配细微环节,抛弃了那些不能与这个系统的整个运动所共存的部分,而保留了那些比较好的特性。结果,手表的机械,就犹如它现存的状态,从各个可能组成部分的支配中,从手表的机件的独特的构造中,显现出一种特别有限的选择性。任何一种随意的在这个表中进行的改变部可能陷入一种很大程度上的紊乱与具有破坏性的支配,而这些都就是在过去的手表制造者的阅历中已被试验过了,并且就是被抛弃了的支配。可以这么说,作为一条手表制造者法则,手表工匠懂得的就是最好的。 在生物体系中有一个特别相近的,也就
19、是特别有意义的类推法。用一种因子,如 X 射线来诱导生命物体产生在肯定范围内的、随意的、遗传性的改变就是可能的,它会加大突变频率,虽然极其罕见,在自然界里还就是可以瞧做就是可能性的改变,就我们的目的而言,其意义在于普遍的视察,当突变频率通过 X 射线或其她方式提高了时,几乎全部的突变对有机体都就是有害的,而且大多数损害都能在这种有机体完全形成之前把它杀死。 换句话说,与表一样,一种被迫在它的组织里承受一种随意的改变的活的有机物,几乎确定就是要受到损害,而不就是得到改善。在这两个例子中,说明就是一样的大量的 RD。事实上,在每一种生物出来之前都有着大约 23 亿年的 RD。在这期间,一大批新的个
20、体生命产生了,在每一个状况下都足以提出尝试某些随机的基因改变适应性的机会。假如这种改变危害了有机体的生存实力,它就可能在这种改变传给其后代之前,就杀死了这个有机体。用这种方法,人类渐渐积累起一个困难的,由可以相互共处的各个部分组成的组织;那些不能与整体共存的可能的支配,便会在进化的长期过程中被解除出去。这样,一个现存的生物结构,或就是已知的自然生态系统的结构,根据常识,就好像就是最好的,因为这就是对有损害的成分做过筛选的,否则,任何新的生物体都会比现在的生物体要糟得多。 这个原则与有机化学领域特殊有关。生物就是由成千上万不同的有机化合物组成的,有时,可以有这种设想,假如自然有机化合物被人工的自
21、然物质变体所代替,则至少有一些自然有机化合物可能被修改。生态学的第三条法则认为,一种不就是自然产生的,而就是人工的有机化合物,却又在生命系统中起着作用,就可能就是特别有害的。 这个缘由应归结于这样一个事实,即在生物体中实际发觉的化学物质的多样性,要比可能有的多样性受到更为广泛的限制。有一个可以说明问题的例子,假如对各种可能类型的蛋白质的分子都拿出一个,它们加在一起的重量就会比可见宇宙重。明显,有极大量的蛋白质类型不就是由活细胞产生的。由上所述,人们就会想到,这些可能有的蛋白质的许多种,一旦在一些特别的生物体中形成,就会发觉就是有害的,并通过这个试验室的失败而被摒弃。以同样的方式,活细胞会合成具
22、有偶数(即 4、6、8 等个碳)个碳的碳链的脂肪酸(一种含有多种长度的碳链的有机分子),而没有单数个碳的碳链长度的脂肪酸。这说明,后者一旦被试验,就会发 现就是不符合标准的。简言之,包含有附属的氮与氧原子的有机化合物,在生物中就是奇少的。这就警告我们,这种类型的人工物质的介入就是很危急的。状况的确如此,因为这种物质通常都就是有毒的,而且经常就是致癌物质。以滴滴涕在自然界里到处可以被发觉这个事实为依据,我认为,在一些地方,于过去的某一时间里,一些不幸的细胞已合成了这个分子,并且死了。 有关生命体系的化学上的各种显著的事实就是,因为每一种有机物质都就是由一种活的有机体产生的,所以,在自然界的某一时
23、间,就存在着一种能把那种物质加以分解的酶。事实上,除非对降解实行了必要的措施,从而再循环被强化,就是没有一种有机物会被合成的。因此,当一种新的人造的有机物以一种分子结构被合成时,它就是与自然界中发生的那些类型的有机物大相径庭的,从而也就有了一种可能,即没有可使其降解的酶存在这种物质就日渐积累起来了。 在有了上述的这些考虑之后,我认为,应当慎重地对待每一种人造的有机化学制品了,这些化学制品就是不会在自然界中发觉的,但却作为一种对其她的生命形式的潜在的危急,而在一种有机体中有力地活动着。从运用性上来说,这个观点意味着,全部的人造有机化合物,无论在生物学上有着任何活力,都应当像我们对待药品那样来对待
24、的,或者说我们应当当心谨慎地对待它们。当然,在成亿公斤的这种物质被生产出来,并且被广泛地散布到它可以接触到的生态系统中,并且影响着我们视察不到的大量的有机体的时候,这种谨慎与当心也就成为不行能的了。这也恰恰就就是我们始终在用合成洗涤剂、杀虫剂与除草剂所做的那些事情。这些经常就是灾难性的结果给自然界懂得的就是最好的一个强大的佐证。 生态学的第四个法则:没有免费的午餐。 依据我的阅历,这个思想证明在阐述各种环境问题上就是那样有用,以致于我把它从其渊源经济学中借过来了。这个法则来源于一个经济学家们喜爱讲的故事。一个富有的石油大王认为她的新的财产须要经济科学来指导。因此,她吩咐她的顾问们制出一套多卷本
25、的包含有一切经济学才智的书来,违者处死。当这部巨著奉献上来时,石油大王却不耐烦去瞧它,她发出一道吩咐把全部的经济学学问缩减成单独的一卷。故事就顺着这样一条脉胳发展着,如这类故事将会有的结尾一样,始终到这些顾问们根据要求,把整个经济学缩减成一句话。假如她们还准备侥幸活下来的话。这就就是免费午餐法则的来源。 在生态学上,与在经济学上一样,这条法则都主要警告人们,每一次获得都要付出某些代价。从一方面来瞧,这个生态学法则包含着前三条法则。因为地球的生态系统就是一个相互联系的整体,在这个整体内,就是没有东西可以取得或失掉的,它不受一切改进的措施的支配,任何一种由于人类的力气而从中抽取的东西,都肯定要被放
26、回原处。要为此付出代价就是不能避开的,不过可能被拖欠下来。现今的环境危机就是在警告:我们拖欠的时间太长了。 以上所述,都就是关于一个地球上的生命之网的瞧法。我试图从可用的事实当中,通过逻辑上的各种关系,把这个观点发展成一整套可以理解的综述。换句话说,这种尝试始终就是具有科学性的。 然而,很难忽视一个令人尴尬的事实,即最终的,从全部这些中间概括出来的观点生态学上的四个法则都就是已经被许多不具备任何科学分析或者专业思想的人所广泛驾驭了的思想。在沃尔特惠特曼的诗歌中,关于全部的生命都被交织在其内的困难的网络,以及人在其中的地位,就是曾经特别清楚而奇妙地被描述过的。大量有关环境的自然特征与栖息在其中的
27、生物之间的相互作用,都可以从白鲸中得知。马克 吐温不仅有着惊人的关于美国密西西比河以西的环境特点的渊博的学问,而且对科学脱离于生活现实的状况有着相当尖锐的指责。作为一个指责家,利奥马克思提示我们:任何熟识美国经典作家(我想到了柯柏、爱默生、梭罗、梅里维尔、惠特曼、以及马克吐温)的人,都可能对我们近来所知道的被叫做生态学的事物产生过爱好。 不幸的就是,这种文学上的遗产并不足以把我们从生态学的灾难中挽救出来。不管怎样,每个美国的技术工作者、工业家、农业家,或者在职官员们,这些在环境问题上实行宽宥看法,或者参加了毁灭环境的人们,至少都读过一点爱默生、梭罗、梅里维尔、惠特曼以及马克吐温的著作。她们中间
28、的很多人还就是露营爱好者、鸟的视察者,或者酷爱钓鱼者,因此在某种程度上,具备着对自然过程的个人相识,这种相识正就是生态学希望能说明的。然而,她们中的大多数却又不为环境危机所动,明显,她们也不了解,梭罗的森林,马克吐温的河流,以及梅里维尔的海洋现在都正在受着攻击。 污染空气的瘴气的上升使我们有了这种了解。例如,用利奥马克思的话说,就就是现今的环境危机从某一方面来说,就是为这种诗人的思想(例如人类与自然之间的与谐的必要性)供应了一种精确的,具有事实依据的,可以计量的基础。这也许就就是阐明那种简洁的结论的最重要的价值,这个已经从与自然界相联系的具有视察实力的人类中出现的结论,具有一种科学的事实与原则的生态学上的牢靠基础。因此,这些与科学紧密相关的思想就成为修补由环境危机所加给自然的各种损坏的工具。 在瓦尔登湖四周的丛林里,或者在密西西比河畔,大部分 须要了解的自然的资料,都可以从个人的阅历中取得。但就是, 在核弹、烟尘、以及污水的世界里,要相识环境就须要求助于 科学家。 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页