生态系统的“同一性危机”及其化解——超越牛顿机械世界观的“机器隐喻”

◇江学如 张起帆

当今世界面临着全球百年未有之大变局，环境问题、气候变化、新冠肺炎重大传染性疾病等一系列非传统安全问题无时无刻不在困扰着人们。有理由说，在这次世界潮流中，生态学从以往那种“默默耕耘”的前科学姿态，成为一门万众瞩目的不同于传统科学的新兴学科。它以超越传统科学物理学范式的还原论思维和机械论世界观为旨趣，试图基于整体论的系统分析方法建构一种包括整个人类在内的全新自然秩序和生态图景，以期为人类的生存方式引领新的方向。

然而，一旦我们深入审视生态学本身的学科范式，不难发现，其中一些重要的理论概念诸如“生态系统（ecosystem）”是存在疑义的。正如当代环境伦理学家萨戈夫批判道，“生态系统”这个词的混淆性极大地败坏了生态系统理论的可信度。生态系统的本体论地位悬而未决，其边界具有极大的模糊性。[1]席察斯等生态学家更是悲叹道，生态系统乃至整个生态系统生态学学科本身都陷入了“同一性危机”。[2]任何一门学科，如果其基本内核的概念和理论不清楚，存在很大争议，则很难被视为一门合格的科学，更不必指望其能够对当前日益恶化的生态环境、可持续性发展等方面提供有效的理论性指导。有人辩护：尽管我们对生态系统的地位存在很大分歧，但这并不会影响该领域能够继续向前推进和发展，很多学科包含物理学在内，都存在着一些围绕关键理论术语之间的争论。[3]事实上，这种辩护不过是以某种或强或弱的方式默许了批评者的质疑。鉴于此，从哲学上深入反思生态学学科本身，探究生态系统是否存在历时性的同一性；如果存在则在形而上学层面究竟有哪些事实构成了生态系统的同一；在不同的时刻同一片区域中的生态系统是否完全变化了等问题，将对生态学乃至当前提倡的生态系统管理政策等方面都具有重要的理论和现实意义。

一、生态系统概念的“出世”及“同一性危机”

（一）生态系统概念的“出世”

当前，大多数的生态学历史文献都把生态系统这一概念追溯到生态学家坦斯利那里，他把生物群落和其物理环境因素所构成的“集合（assembly）”称为“生态系统（ecosystem）”。不过，作为其基础的概念或可进一步追溯到古生物学家马什。马什把生态系统视为一个面对各种变异仍能保持相对的不变性，当受到外界干扰时进行自我修复并回复到早期的平衡状态。[4]

为了更好地阐述坦斯利提出生态系统概念的背景，有必要简要回顾早期关于群落的机体论和个体论之争。在围绕着生态学对象恰当的基本单元的论述中，克莱门茨的超级有机体观念和格里森的个体论之间陷入极大的争论。这场生态史上的著名论战以植被群落演替理论和作为基础的自然隐喻为开端。植物生态学家克莱门茨及其支持者认为，植被群落是一个超级有机体，从一些先驱的植物物种出发，通过一系列发展阶段而不断生长，最终能够处于一种稳定的、自我维持的顶级群落，这里面每一个阶段都为后一阶段提供了发展条件。不难发现，这是一种整体论或者机体论视角。后来的克莱门茨的继承者菲利普斯等人，则进一步在宗教或哲学教条式的封闭体系下不断地鼓吹，指出群落不单单是“类似于”个体有机体的存在，而且本质上就是一种有机体，它们是某种大于部分之和的实在。另一方面，作为机体论对立面的个体论格里森及其拥护者，从20世纪20年代开始就极力反对克莱门茨的演替理论，认为生态群落的演替更多地是一种依赖于不可预测的神秘过程，这里面允许个体物种在一个时空范围内且各个因素不断持续变化的环境中拓殖空间、生长、繁殖和分散等等。由此，格里森强调的是每一个物种的个体性，以及它们对于环境变异性分别作出的各种不同响应。事实上，格里森等人的反驳旨在阐述群落缺乏个体有机体所拥有的结构的完整性和边界性特征。在这个意义上，生物群落不过是在某一特定区域的物种的偶然的集合。随后，个体论的发展者惠特克也突出了个体论视角，指出群落是一个极度松散的、难以界定的相对单元，本身具有较低的实在性。[5]

为了化解这一疑难，坦斯利试图采取一种折中的态度。一方面，他承认克莱门茨的机体论范式提供了重要启示，植被群落的确是作为一个整体性实在而行为演变的。不过，将之完全视为超级有机体则又显得过于偏颇，这种把生态系统概念化为以个体或者类似于粒子形式而存在的方式，进而赋予整体以本体论地位是存在问题的。因为群落的边界并不像个体有机体那样清晰，能够清楚地界定并区分其内部结构和外部环境。另一方面，他又不同意格里森的个体论，这种强调群落是完全偶然聚集的随机性存在也是不可取的，有机体不应该和其环境完全分离开来，相反，应该将其作为包括了无机的非生物的复杂系统（即生态系统）的一部分来研究，他强调群落或生态系统的整体性或完整性。由此，坦斯利提出“准有机体”概念，认为生物群落是一个生态系统，它是具有不同类型并且尺度关联的，即从一个小抔土地到大型的地理环境。生态系统同时是真实的（real）和人工性（artificial）的存在。不难发现，坦斯利的整体论，认为相对稳定的顶级群落是一个复杂的整体，带有明确的结构。他认为，尽管有机体可能是我们主要的旨趣，不过当我们试图从根本上来进行考虑的话，我们不可能把有机体和其特殊环境分裂开来，因为形成了一个物理系统。由此，坦斯利的整体论比起克莱门茨的整体论尤甚，因为他同时包含了生物和非生物因素。他所反对的是对于规则性的迷恋，以及误认为生态演替是一个严格的决定论过程。[6]库珀指出，坦斯利的概念和观念是对克莱门茨等人过于哲学化的解毒剂，因为其并没有把生态学和整体论实在的虚无渺茫的领域关联起来，而是走向了物理和化学的牢固结构中。[7]系统成为坦斯利研究的基本单元。刻画了给定位置的生理化学和生物实在与过程，他把生态系统看出是整体系统，即物理学意义上的系统，不仅是包括有机体的复杂性，而且是包含了物理因素的复杂性。

不过，这种融合进路，并没有使坦斯利从真正意义上化解冲突。悖论地是，反倒给生态学遗留下一些历史性难题：生态系统究竟是一个真实存在于世界中的客观实在，还是仅仅是理论者心中虚构的抽象化概念单元，并甚至引申出生态系统的“同一性危机”。

（二）生态系统的“同一性危机”

作为系统生态学家的重要先驱，20世纪50年代开始，奥德姆兄弟在对生态学内部系统范式中发展生态系统概念和理论起到了重要作用。他们试图回答此疑难。受到经验主义的影响，他们认为生态系统符合一个经验世界中地貌上定义的实在，其中的边界是清晰具体的。不过，他们无法识别生态系统的地貌或者其他经验标准，即通过地形的准确性和客观性来确定生态系统边界。他们力图从本体论上的整体论出发，把生态系统视为一个合理的、完整的组织单元，“生态系统就是在一定的区域中共同栖居着的所有生物与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体”[8]。我们知道，无论是细胞抑或有机体个体，他们都是非常清晰的组织单元，可以通过直接和间接的观察来发现其中的边界，以区分这些实体的内部和外部环境。不过，生态系统缺乏确定边界的围隔。作为一个动态的、开放的系统如何在历时性的演变中维持自身的同一性？进一步地，奥德姆又基于超还原论方法，根据热力学观念把生态系统还原为系统内部各种物质和能量的存储、流变和交换，由此，通过把分析方法还原为物理化学视角，奥德姆败坏了系统生态学学科本身的自主性。[9]

为了更好地进行阐述，我们有必要对同一性这个形而上学论题进行简要说明。所谓同一性（identity），从语词上来看，主要有两种不同的用法：其一，多个事物之间的某种关系，即相同（same），这是一种共时性的同一性；其二，同一个对象在不同的时间和空间范围中某种特定的同一性关系，即历时性的统一，诸如哲学史上关于自我问题的同一性讨论中“昨天的我”和“今天的我”就是这样一种关系。本文更多地是聚焦于第二种意义上的同一性，即弄清一个动态演化的系统在不同的时空中的特定同一关系。我们如何得知何时我们所观察到的生态系统已经是另一个不同的系统呢？常识告诉我们少时所看到的树林仍然在那里，即便曾经的幼树已经不断长大了。但是如果这片树林遭遇一场大火，后来又重生了，这仍然能是同一片森林生态系统吗？

事实上，确定生态系统的同一性具有重要的理论和现实意义，这影响到生态系统的可持续性及其管理，甚至最终和人类的福祉都密切关联。一旦生态系统不具有同一性，我们就没有充分的理由相信某个时刻下成功的生态系统管理方案也能够应用到另一时刻中去。为了更好地评估人类对生态系统单元的影响，弄清其同一性标准是具有重要实践意义的。

要想确定生态系统的同一性，就需要弄清生态系统单元的本质究竟是什么。事实上，很多人都误把生态系统当作一种实体性存在，错误地断定其具有明确的边界性，存在地貌上能够进行区分的划界标准。而问题的关键恰恰在于生态系统在本质上是不同于实体意义的存在样式，是一种结构性的存在，即生物和外部环境紧密耦合在一起的动态的功能性结构。由此，并不存在所谓的空间意义上边界性的同一难题。

二、问题诊断：错误的机械论图式

如果说以牛顿、霍布斯和笛卡尔等为代表的近代科学家和哲学家们携手创造了认识自然界的第一窗口，为启蒙运动铺平了道路，而以达尔文的进化论为代表的生物学则开启第二窗口，从规律走向了过程，将历史引入科学论述中，那么当前的生态学则是代表了逐渐开启的第三窗口，一向自诩是彻底地超越了牛顿世界观。不过，根据诊断，机械论图式仍然潜藏在很多生态学家的心中，不少人还纠缠着一种“机器隐喻”，误把生态系统当作一种单子式的空间边界明确的实体性存在，具有直观上明显的内部和外部的区分，由此，陷入了当前的生态系统的“同一性危机”。

（一）机械论图式

当前，讨论机械论世界观或者说机械哲学的论述可以说是汗牛充栋。这是一种建立在牛顿力学基础上的世界图式，把整个宇宙万物都看成是一座机器，彻底地否认世界万物之间存在着任何内在的联系，更多地只是一种事物之间的机械联系。事实上，这对于中世纪神学世界观的解构和启蒙主义下现代科学的兴起，具有重要的里程碑式意义。机械论图式是一种碎片性、肢解性的思维模式，把完整的事物切割、解剖成为一个个部分来进行理解和认识。

通常而言，机械论世界观主要内涵有这样几个方面。其一，自然世界是一个具有封闭性的物理体系。其二，一切都是由原子所构成，分析和还原是科学探求自然的根本且唯一之法，从小尺度事件去寻求原因来解释大尺度上的现象，世界万物都具有可分解性，系统分解为子系统等等并不会出现任何实质性的损失。其三，任何物理过程都具有可逆性，描述物理现象的规律和方程在时间上是对称的。其四，自然界中一切都具有铁的必然性，自然法则具有普遍性。确切地说，机械论世界观中的决定论图式、分析上方法论的还原论策略等意蕴已经被现代生态学家慢慢剔除出去了，但是“机器隐喻”却像幽灵一样被保留下来。如果我们考察生态学诞生的具体时期，就不难找到一些时代性缘由了。

生态学作为一门科学，脱胎于18世纪和19世纪所兴盛的生物学。生态学是分类学、生物地理学、生理学、解剖学和进化论等多学科融合催生的新兴学科。生态学萌芽和兴起的时期，是一个牛顿物理学掌握着绝对仲裁权的时代。这样的一个世界观更多地是寻求一种决定论、直接的因果性、非历史性解释等等范式。尽管生态学家试图构建以过程哲学来代替以牛顿的实体哲学范式为形而上学基础的新兴图式，寻求生物和环境之间的各种相互作用，有力地解构了其中的不变的、单因果的传统模式，但是仍然难以彻底地跳出时代关于对象的机器思维模式，相反，意外地保留了“机器隐喻”。生态学关注的第一个重要的范畴是有机体，主要是植物和动物，试图找到种间或者不同物种之间共生的变化和调节的解释。竞争和捕食关系是占据主导的机制，环境、复杂的物理化学因素都是外在于有机体的，常常被视为一个不变的背景环境。聚合的变化是有方向性的，且进步性的，这就导致了物种的稳定聚集。人们重点强调的是来自于有机体相互作用的均衡条件，而一些干扰波动因素往往被忽视了。

（二）生态学家中残留的“机器隐喻”

如果我们从整体论和还原论的视域来审视生态系统的演进，从坦斯利第一次提出生态系统概念，到奥德姆兄弟基于控制论和能量学说对生态系统概念在学术界予以真正意义上的普及化，可以发现，他们身上都或多或少地潜藏着一种错误的机械论世界观图景。直觉上看，整体论和还原论常常关联着两种截然不同的自然观，一个是把自然看成是生命有机体，另一个则是将之视为一座机器。而生态学从其定义上就声称研究自然界中生物和环境之间的相互作用和关系，力图破除传统科学的机械范式，构建全新的有机的世界观，从逻辑上讲，其理应坚定地站在有机自然观阵营。

然而，在生态系统研究中，有机自然观和机械自然观常常是共存的，甚至是从一开始就紧密地纠缠在一起，而非直觉上所认为的截然二分的对立状态。如果我们进一步考察生态学不难发现，除了克莱门茨带有神学色彩、彻底的机体论进路之外，有机的自然观和机械自然观常常彼此联姻、相互依附。

在20世纪早期，福布斯对水生环境和生活于其中的各种相互作用的有机体勾勒出一幅逼真的图景，类似于达尔文所刻画的纠缠的河畔。他把湖泊看成是一个微宇宙，将所有的生物属性和物理属性都结合到单一实体中。我们知道，在生态学中微宇宙是一个小型的、封闭的生态系统，诸如在岩石区潮水潭中的水蚤。这是把湖泊生态系统看成一个围隔里的封闭的人工系统，仅仅涵盖真实野外自然生态系统中的少数物种，为了使得实验变得易于处理和控制，而排除了很多体积较大的物种。微宇宙遗漏了自然系统中的一些重要的特征，如沉淀-水的相互作用、物理现象、湖水更替时间、某些有机体的活动等等。正如哈根所言，为了刻画水生动植物的相互作用，福布斯建构了一个适宜的技术性语言，这里利用了各种隐喻，同时把湖泊看成是一个复杂的机器和有机体的综合。具体地，群落内部的物种是更大的整体的部分，其中的任何变化对于其他部分或者整个群落都有影响。[10]

类似地，坦斯利在反对克莱门茨带有神学色彩的有机体隐喻观念时，却保留了一个完整的整体论，由此催生了生态系统观念，更为关键地是，他还因而诞生出了一个更加机械论的模型。正如高利解读道，坦斯利的有机体的观念可以视为是从一种形式转换为另一种形式的能量转移机器。

当然，这里最明显的例子还得回到奥德姆的著作中，他指出生态系统是物质能量的各种循环。因在生理学中的训练奥德姆强化了机体论视角，但是由于还深受信息理论、系统思维和控制论等多元视角的影响，他又增加了机械论图式下的机器观念。奥尼尔则发现，这种生态系统概念背后蕴含着源自系统分析的机器类比（machine analogy），成为系统分析的重要范式，为处理各种复杂的自然系统提供了实践路径，一定程度上有利于生态系统模型的计算能力。[4]3276

总之，“机器隐喻”类比尽管对于神学的自然观有一定的“去魅”意义，但是却在很大程度上曲解甚至“遮蔽”了真实的生态系统的动态弹性和有机性。前者错误地将生态系统看成是一个类似于机器一样的实体性存在。由此，对于一个动态发展的适应性复杂系统，我们在历时性过程中就难以清晰地判定生态系统的内部和外部边界，无法像细胞一样获得一个明确的地理上的分界线，陷入了所谓的生态系统“同一性危机”。

三、可能的出路探寻：构建新兴的“生态-系统”概念框架

当我们观察自然的时候，经验总能告诉我们，万物流变，无物常在。没有任何生命对象是一成不变的。当前的生物学理论告诉我们，新陈代谢是生命系统的一个最为基础性的特征。在这个意义上，世界上并不存在完全相同的同一片叶子。在绝对意义上的同一或者相同都是不可能存在的。不过，另一方面，同一又是一个相对概念，在不同的尺度下，由于我们所截取的片段或者细节的不同，会出现一定程度上的事物的跨时性同一。

有理由说，之所以会陷入生态系统的“同一性危机”，一个重要的根源在于，任何关于生态系统的描述或者界定都是从某个观察者的特定视角出发的。他们的任何描述的焦点往往都是关注于其最感兴趣的地方。事实上，当前的科学语境下，我们有良好的理论和实践上的理由怀疑存在任何普遍的模型和理论能充分覆盖所有的生态系统。为了获得关于生态系统动态同一的可靠视角，就需要应用各种类型的模型工具来进行相应的分析。从这个意义上来说，这是一种视角主义，主要是借鉴了哲学上关于实在论的论述。视角主义又称为视角实在论，它是介于标准的科学实在论和反实在论之间的一种温和的实在论。[11]当前科学哲学界中主要是吉尔和泰勒等人辩护这种实在论形式。根据视角实在论，科学知识必然是离不开特定的、“有限的”视角的，即是说，它本质上依赖于我们先天的知识状态（state of prior knowledge）、获取信息的工具的范围以及科学家的分析技术。视角主义可以看成是一种结构主义，其前身有康德和库恩等人辩护。不过，这里更多地是以具体的科学实践导向进路的视角主义。

吉尔指出，在形而上学层面，世界是复杂的，世界中的对象并不是固定的，并且难以区分，这些对象的属性也是在不断变化的。在认识层面，给定世界的这种复杂性，我们关于世界的科学表征必然是部分的，或者某种意义上说是“视角”上的。这里并不存在一种本然的观点（perspective from nowhere）。由此，每一种视角都是真实的（real）视角。[12]在不同视角中获取的关于自然的知识，依赖于我们自身独特的信念、旨趣、收集信息的能力、所使用的工具和分析推理的方法。例如，在科学实践中，科学家作出的关于如何理想化、从系统中抽象出哪些部分以及其他和建模相关的问题的选择都是来自于他们所关心的现象的类型，他们具备的知识的种类，更重要地是，他们所拥有的工具和方法。

这就给出一些重要启示。或许我们是从一种“有缺陷的”模型或者视角出发来看待生态系统，将之安置在一个错误的本体论范畴清单中，由此导致无法真实地呈现系统最本质性的特征。这是一种视角性的偏差。事实上，生态学并非物理化学，它提供了一种完全不同的认识世界的方式。在这个意义上，我们需要显现事物的本身样态，即从生态系统自身的角度来理解和认识生态王国，而非从机器的角度来表征这个对象。

庆幸的是，当前生态学界开始出现了一些新生代的科学家，具体以帕滕、约景森等人为代表的系统生态学，他们敏锐地从科学层面发现传统生态学家们一些视角上的错误，试图变革传统的生态系统观念，他们拒斥奥德姆把生态系统完全还原为物质、能量的交换，这种还原论进路肢解了生态系统内部个体的生物性，而沦为一个物理化学成分，由此，帕藤等人利用环境子概念来进行重构，引发了“新”的本体论和方法论视角。

具体地，这些新兴的系统生态学家打破了传统的认知藩篱，认为之所以会陷入“危机”，就在于我们错误地把一种原本为敞开的、开放的、离散性系统，当作一个类似于机器一样的闭合的实体性对象。无论是传统上关于生态系统的个体论还是机体论，都在寻求生态学的恰当单元时陷入个体有机体和生态系统之间的分歧。事实上，生物个体、种群、群落抑或生态系统都并非一种单子式的实体概念，而是一种结构式的关系对象。在这个意义上，基于行动者网络理论，他们试图构建新兴的生态网络图式，正如约景森所言，“这种把实体定义为和环境紧密关联在一起的较少自主性的结构单元，比起传统上无涉环境的物体类别（这些物体更多地是源自于我们的感官知觉）更加适用于生态学研究。”[13]

这种新兴的生态网络图式构建了一种复合型的“生态-系统”概念来替代传统的个体、群落、生态系统等观念，生态-系统是对这类不同的生态单元的统一性的分割单元。在达尔文之前的生物学中，环境往往被视为一种蒙昧的有机性整体，达尔文对此进行了修正性工作，提出并强调了有机体的进化机制，随后，有机体的实体性和个体性意蕴则不断得到关注和提升，进而开始深入到生理、细胞、分子基因等微观层面的研究中，事实上，这恰恰体现出人们越来越背离了生物和环境最本原性的状态，即整体性，而开始走向生物有机体和环境之间的二元图式，一味地强调生物对于外部环境的一种适应性。帕藤等人进行了概念革命，成功地打破这种二元论壁垒，重新构建起新兴的整体论方法，即环境子理论。任何一个实体对象都进一步地划分为两个环境子，一个包括了输入环境流或者输入环境，另一个则是输出流或者输出环境，二者共同作用于一个对象。

由此，我们从实体论走向了关系主义，利用关系或者结构而非本质主义的观念来定义生态学对象。“生态系统”根本就并不是一种空间意义上具有确定边界类型的实体对象，当我们去寻求这种同一性时只会南辕北辙。真正的同一是一种结构意义上的功能性同一、关系同一，是生物和环境耦合在一起的动态机制。在历时性的过程中，只有系统真实地重现了这种生态机制结构，我们才能说是同一个生态系统。

以帕滕、约景森为代表的当代新兴系统生态学家，彻底变革传统意义上单子式的生态系统观念，瓦解了生物和环境之间二元分离的态势，通过进行一场概念革命，他们大胆地提出了生态学中的基本单元是不同于“生态系统（ecosystem）”的“生态-系统（eco-system）”，这是一种生物和环境紧密耦合在一起的关系实在，即功能上的结构性存在。尽管这一概念还有待生态学的进一步研究和证实，尤其是当前关于“环境子”和整体子是否具有真实的本体论地位仍然存在一些争论，但是，这一颇为新颖的视角无疑有效地化解了当前存在的生态系统“同一性危机”：在形而上学中，世界上存在着各式各样、不同形式的本体论清单，有许多存在样式，有些是实体性存在，有些则是关系性存在，不同的存在样式就拥有不同的特征属性。如果生态系统根本上就并非实体意义上的存在，那么一味地去寻求其空间上明确的区分内部和外部的标准，并进行相应的指责，就是一种根本性的误植，理应被舍弃。