正文

通往穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的隨機(jī)路線

失控 作者:(美)凱文·凱利


不過,其中仍有機(jī)巧。隨著事情的進(jìn)展,帕卡德注意到物種加入的次序很有關(guān)系。他獲悉其他生態(tài)學(xué)家發(fā)現(xiàn)了同樣的情況。利奧波德的一位同事發(fā)現(xiàn),通過在雜草叢生的土地,而不是像利奧波德那樣在新開墾的土地上播種北美草原的種子,能夠獲得更接近真實的北美草原。利奧波德曾經(jīng)擔(dān)心爭強(qiáng)好勝的雜草會扼殺野花,但是,雜草叢生的土地比耕種過的土地更像北美大草原。在雜草叢生的陳年地塊上,有一些雜草是后來者,而它們中有些又是大草原的成員。它們的提早到來能加速向草原系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。而在耕耘過的祼地上,迅速抽芽的雜草極具侵略性,那些有益的“后來者們”加入這個集體的時間過晚。這好比在蓋房子時先灌注了水泥地基,然后鋼筋才到。因而,次序很重要。

田納西州立大學(xué)生態(tài)學(xué)家斯圖亞特?皮姆[1]將各種次序——如經(jīng)典的刀耕火種——與自然界上演了無數(shù)次的次序作了比較。“從進(jìn)化的意義上來說,參與游戲的選手們知道先后的順序是什么?!边M(jìn)化不僅發(fā)展了群落的機(jī)能,而且還對群落的形成過程進(jìn)行了細(xì)調(diào),直到群落最終能夠成為一個整體。還原生態(tài)系統(tǒng)群落則是逆向而行?!爱?dāng)我們試圖還原一塊草原或一塊濕地的時候,我們是在沿著該群落未曾實踐過的道路前行,”皮姆說。我們的起點是一個舊農(nóng)場,而大自然的起點則可能是一個萬年前的冰原。皮姆自問道:我們能通過隨機(jī)加入物種,組合出一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)嗎?要知道,人類還原生態(tài)系統(tǒng)的方式恰恰帶有很強(qiáng)的隨機(jī)性。

在田納西州立大學(xué)的實驗室里,生態(tài)學(xué)家皮姆和吉姆?德雷克[2]一直在以不同的隨機(jī)次序組合微生態(tài)系統(tǒng)的元素,以揭示次序的重要性。他們的微觀世界是個縮 影。他們從15至40種不同的單一水藻植株和微生物入手,依次把這些物種以不同的組合形式及先后次序放入一個大燒瓶。10到15天之后,如果一切進(jìn)展順利,這個水生物的混合體就會形成穩(wěn)定的、自繁殖的泥地生態(tài)——一種很特別的、各物種相互依存的混合體。另外,德雷克還在水族箱里和流水中分別建立了人工生態(tài)。將它們混在一起后,讓其自然運(yùn)行,直到穩(wěn)定下來?!澳憧纯催@些群落,普通人也能看出它們的不同,”皮姆評論道?!坝行┦蔷G色的,有些是棕色的,有些是白色的。有趣的是沒辦法預(yù)先知道某種特定的物種組合會如何發(fā)展。如同大多數(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)一樣,必須先把它們建立起來,在運(yùn)行中才能發(fā)現(xiàn)其秘密?!?

起初,人們也不是很清楚是否會容易地得到一個穩(wěn)定的系統(tǒng)。皮姆曾以為,隨機(jī)生成的生態(tài)系統(tǒng)可能會“永無休止地徘徊,由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)為另一種狀態(tài),再轉(zhuǎn)回頭來,永遠(yuǎn)都不會到達(dá)一個恒定狀態(tài)?!比欢?,人造生態(tài)系統(tǒng)并沒有徘徊。相反,令人驚訝的是,皮姆發(fā)現(xiàn)了“各種奇妙的現(xiàn)象。比如說,這些隨機(jī)的生態(tài)系統(tǒng)絕對沒有穩(wěn)定方面的麻煩。它們最共同的特征就是它們都能達(dá)到某種恒定狀態(tài),而且通常每個系統(tǒng)都有其獨有的恒定狀態(tài)?!?

如果你不介意獲得的系統(tǒng)是什么樣子,那么要獲得一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)是很容易的。這很令人吃驚。皮姆說:“我們從混沌理論中得知,許多確定系統(tǒng)都對初始條件極其敏感——一個小小的不同就會造成它的混亂。而這種生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與混沌理論相對立。從完全的隨機(jī)性入手,你會看到這些東西聚合成某種更有條理性的東西,遠(yuǎn)非按常理所能解釋的。這就是反混沌?!?



·     [1] 斯圖亞特?皮姆(Stuart Pimm):1971年獲英國牛津大學(xué)文學(xué)學(xué)士,1974年獲新墨西哥州立大學(xué)哲學(xué)博士。皮姆具有保護(hù)瀕危物種的經(jīng)驗,對熱帶雨林的消失及其后果頗有研究。

·     [2] 吉姆?德雷克(Jim Drake):宇航工程師,發(fā)明家,帆板運(yùn)動創(chuàng)始人之一。


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