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淡水生态系统中的复杂性问题 沈韫芬蔡庆华 (中国科学院水生生物研究所，武汉430072) 1．前言 我国著名的生态学家马世骏院士早在t984年就指出生态学研究的核心是可持 续发展，现代生态学研究的基本单元是生态系统，生态系统是社会～经济一自然三 system)。生态学原来分种群、群落、生 者的复合体，是一个复杂系统(Complex 态系统和全球(即生物圈)四个层次，由于各层次的研究对象非常明确，边界也相 对稳定，因而各层次的研究者独立性强，相互之间的交流、连接不够．近来提出一 个新的层次，即区域生态学(regionalecology)。它界于生态系统和全球之间。虽然 它的研究往往存在对象不明、边缘不清的问题，但是它的确是生态系统和全球的一 个不可确少的连接点。最初把景观生态学纳入区域生态学中． 现在提出流域作为有明确地理学边界的特殊区域，用流域生态学作为区域生态 学的代表，似乎更为合适。如何把这五个层次上的生态学研究有机地联系起来，应 of 用复杂性科学(Science Complexity)的概念、方法、判别给以整合。整合生态 学(Integrated Ecology)I．J将是新世纪生态学研究的核心。 2．系统(system)及复杂系统(Complexsystem) 2．1系统的定义及特性 系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素(element)所构成的 一个有机整体。系统有如下特性： a)集合性：系统必然是一个集合，由两个以上的不同质的要素组成； b)相关性：系统内部各要素间是有机联系、相互作用的，在这些要素问存在着某种 相赖的特定关系： c)整体性：系统并不只是各要素的简单叠加，而是有各要素相互联系、相互作用构 成的机整体： d)层次性：系统有大有小，一个系统往往具有自己的子系统，而自己同时又是一个 更大系统的子系统； e)目的性：系统通常都具有一定的目的性，要达到既定的目的，系统都具有一定的 概念； f)适应性：任何一个系统都存在于一定的物质环境中，岿须适应外部环境的变化； 在研究系统时，环境往往起着重要的作用。 2．2系统的结构、功能及行为 结构是指系统内部诸要素排列秩序的总体。无论什么系统，各要素间都有某种 有序排列，完全无序的要素的集合是不能看作一个系统的。 11 功能是指系统内部要素间的相互作用产生的效能总体．是系统本身所具有的能 力。与外部环境无关。 行为是指系统在外部环境的相互作用中表现出来的功能。是系统功能的外部表 现。 2．3复杂系统的定义及特征 复杂系统是指有大量相互作用的、不同单元组成的自适应系统(Self adaptive system)．复杂系统具有四个基本特征： 组成单元数量庞大； 单元之间存在大量联系； 具有自适应性和进化能力； 具有动力学特性。 3．生态复杂性(EcologicalComplexity) 3．I定义 生态复杂性是指生态系统内不同层次上的结构与功能的多样性、自组织性及有序 性。 3．2研究内容 过去集中在群落或生态系统水平上探讨复杂性与稳定性之间的关系。近年来 of 则是应用复杂性科学(Science complexity)的理论、方法和观点来研究生态与进 种中，个体与个体间、个体与外界环境间产生了交流。系统是有许多群落组成的。 而群落又是由许多种类组成。这许许多多种类相互之间、与外界环境之间产生了错 综复杂的交流，从而推动了整个系统的自组织过程，最终通过这样相互作用达到一