對人教版必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》教材中一道生態(tài)題的思考

文件編號(hào)：1003—7586(2010)04—0064—01

人教版高中生物必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第五章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性，有這樣一道書后習(xí)題：“將一塊方糖放入水中，方糖就會(huì)立即溶解，消失得無影無蹤。溶解在水中的方糖還能再自行變回原來的形狀嗎?為什么?”答案是：“不能。在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，物質(zhì)總是由有序朝著無序的方向(熵增加)發(fā)展。” 該題為何出現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)一節(jié)中，這其中蘊(yùn)藏著什么樣的生物學(xué)原理?仔細(xì)研究一下不難發(fā)現(xiàn)，其中體現(xiàn)了自組織理論。

什么是“自組織理論”?先來看一下貝特蘭菲在論及系統(tǒng)科學(xué)的“組織”概念時(shí)這樣寫道：“不論是生物還是社會(huì)，它們的組織的特征就是整體、生長、變異、遞階秩序、支配、控制、競爭等特征的概念。”值得注意的是，與這種“組織”概念相一致的“系統(tǒng)”概念不再意指傳統(tǒng)上所理解的靜態(tài)的機(jī)械統(tǒng)一體，而是有機(jī)的生命體。

什么是“自組織”?在一個(gè)具有自身生命的系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系不再是本質(zhì)與現(xiàn)象、原因與結(jié)果、決定者與被決定者的外在關(guān)系，而是一體化的生命運(yùn)作中相互依賴和相互生成的內(nèi)在關(guān)系，而這種一體化運(yùn)作過程就是一個(gè)自組織過程。

根據(jù)現(xiàn)代自組織科學(xué)理論，一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)的秩序可以是“他組織”的結(jié)果，也可以是“自組織”的結(jié)果。也就是說，一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)的秩序可以是某種外部力量強(qiáng)行控制的結(jié)果，也可以是在系統(tǒng)環(huán)境之間，系統(tǒng)與其構(gòu)成要素之間，以及系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間以各自的自主存在為前提的復(fù)雜的相互作用的基礎(chǔ)上自發(fā)生成的。通過“他組織”而形成秩序不僅耗能巨大，而且所形成的只能是一種毫無自身生命和沒有進(jìn)化能力的“死”秩序。對于一個(gè)自組織系統(tǒng)而言，和諧性內(nèi)在地關(guān)聯(lián)著某種形式的秩序性，但這種秩序性不再是傳統(tǒng)觀念中的那種靜態(tài)的、非演化的“死”結(jié)構(gòu)，而是系統(tǒng)的秩序性結(jié)構(gòu)與秩序性結(jié)構(gòu)的生成和發(fā)展過程的“活”的統(tǒng)一，而這種統(tǒng)一就是自組織。

根據(jù)以上所述，“溶有方糖的水”是一個(gè)封閉的沒有生命的系統(tǒng)，在這樣的系統(tǒng)中，方糖的溶解便是“有序”到“無序”的過程，是不能自行恢復(fù)到原來的形狀的。若強(qiáng)行變回原來的樣子，則需要一個(gè)“他組織”的結(jié)果，需要某種外部力量強(qiáng)行控制。

根據(jù)自組織理論，能更好地認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)特征，并且能指導(dǎo)生活生產(chǎn)實(shí)踐。例如，我國南方水網(wǎng)地區(qū)的桑基魚塘，就是把很多單個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機(jī)結(jié)合在一起，使之成為“自組織”，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中借助本系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)就能高效而有序地進(jìn)行下去。

其實(shí)自組織理論不僅僅蘊(yùn)藏在生物學(xué)中，在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、哲學(xué)、社會(huì)學(xué)等很多方面都有涉足。例如，哲學(xué)家運(yùn)用自組織理論成就來指導(dǎo)社會(huì)主義和諧社會(huì)的理論研究。