開創復合生態系統生態學,奠基生態文明建設
——紀念著名生態學家王如松院士誕辰七十周年

歐陽志云

中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085

開創復合生態系統生態學,奠基生態文明建設
——紀念著名生態學家王如松院士誕辰七十周年

歐陽志云

中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085

王如松先生畢生致力于復合生態系統理論與可持續發展研究,為生態學發展和我國生態文明建設做出了杰出的貢獻。他與導師馬世駿先生共同創建了社會-經濟-自然復合生態系統理論,開創了復合生態系統生態學新領域,為可持續發展與生態文明建設奠定了理論基礎。他率先開展城市生態學與產業生態學研究,為生態學成為指導我國經濟社會發展的科學基礎發揮了引領作用。他提出了我國生態文明的內涵與建設途徑,探索了我國生態縣、生態市、生態省的可持續發展模式。王如松先生學術思想充滿深邃的生態智慧、深厚的文化修養、富于科學遠見的學術創新,所洋溢的愛國、愛民、愛科學的情懷,為后輩生態學工作者的楷模。

生態學; 復合生態系統; 生態文明

王如松先生畢生致力于復合生態系統理論與可持續發展研究。他與馬世駿先生共同創建了社會-經濟-自然復合生態系統理論,開創了復合生態系統生態學新領域；他創立的泛目標生態規劃方法,為調控人與自然的耦合關系提供了新方法；他率先開展城市生態學與產業生態學研究,為生態學成為指導我國經濟社會發展的科學基礎發揮了引領作用。他提出了我國生態文明的內涵與建設途徑,建立了生態縣、生態省和生態市規劃建設的理論基礎與方法論,探索了我國生態縣、生態市、生態省的可持續發展模式,為我國實施可持續發展戰略與生態文明建設做出了重大貢獻。

王如松先生的主要學術成就和貢獻包括以下四個方面。

一、創建社會-經濟-自然復合生態系統理論,為認識和調控人與自然的耦合關系提供了新方法

王如松先生與馬世駿先生共同創建了社會-經濟-自然復合生態系統理論。為協調人與自然的關系,推動我國可持續發展與生態文明建設奠定了理論基礎。

早在1984年,馬世駿與王如松先生針對當時生態環境問題日趨嚴重,人與自然的關系失調,長期以來對以人類活動為主導的城市和區域系統認識的方法論,已不能指導經濟社會的可持續發展,在國際上首次提出了社會-經濟-自然復合生態系統理論,并指出城市與區域是以人的行為為主導、自然環境為依托、資源流動為命脈、社會文化為經絡的社會-經濟-自然復合生態系統,“三個子系統既有各自運行規律,也是相互作用的整體”,復合生態系統中“人是最活躍的因素,也受自然生態規律制約”[1]。“自然子系統是由水、土、氣、生、礦及其間的相互關系來構成的人類賴以生存、繁衍的生存環境；經濟子系統是指人類主動地為自身生存和發展組織有目的的生產、流通、消費、還原和調控活動；社會生態子系統由人的觀念、體制及文化構成”,這三個子系統是相生相克,相輔相成的。“三個子系統之間的生態耦合關系和相互作用機制決定了復合生態系統的發展與演替方向。復合生態系統理論的核心是生態整合,通過結構整合和功能整合,協調三個子系統及其內部組分的關系,使三個子系統的耦合關系和諧有序,實現人類社會、經濟與環境間復合生態關系的可持續發展”[2]。

王如松先生闡明了復合生態系統發展與演化的動力學機制來源于自然和社會兩種作用力。自然力的源泉是各種形式的太陽能,它們流經系統的結果導致各種物理、化學、生物過程和自然變遷。社會力的源泉有三: 一是經濟杠桿——資金； 二是社會杠桿——權力； 三是文化杠桿——精神。資金刺激競爭,權力誘導共生,而精神孕育自生。三者相輔相成構成社會系統的原動力[3]。自然力和社會力的耦合導致不同層次復合生態系統特殊的運動規律。進一步指出復合生態系統不僅遵從自然界的“道理”,也遵從人類活動的“事理” 和人類行為的“情理”。生態控制論不同于傳統控制論的一大特點就是對“事”與“情”的調理,并提出了各類自然和人工生態系統的控制論原理,即勝汰原理、拓適原理、生克原理、反饋原理、乘補原理、瓶頸原理、循環原理、多樣性和主導性原理、生態發展原理、機巧原理[4]。并特別指出“發展是一種漸近的有序的系統發育和功能完善過程。系統演替的目標在于功能的完善,而非結構或組分的增長；系統生產的目的在于對社會的服務功效, 而非產品的數量或質量”[3]。

他以復合生態系統理論為基礎,提出了“循環再生、協調共生、持續自生”的“三生”原則[5],從自然、經濟、社會三個不同層次去調整資源利用效率,改善生態關系,拓寬生態位,增強復合系統的活力,促進城市與區域可持續發展,進而解決人類生存和發展問題。

為了調控復合生態系統,王如松先生創立了從量到序、從優化到進化、面向系統功能的泛目標生態規劃,其原理是根據生態位因子的上下限,在現實生態位內不斷改進和協調系統關系使系統功能的整體效益達到某一較理想的程度,實現系統機會和風險的平衡。局部決策運用數學模擬和規劃的“硬” 方法, 而宏觀決策則運用各種定性的、經驗的、模糊的“軟”方法[6-8]。

復合生態系統理論開創了人與自然耦合機制與調控方法研究的新思路,為我國可持續發展戰略和生態縣、生態城市、生態省的規劃與建設,以及生態文明建設奠定了理論基礎。

二、開創城市復合生態系統生態學的新領域

王如松先生在系統總結國際上城市生態學研究各種理論的基礎上,以復合生態系統理論為指導,開創了我國城市生態學研究。他認為,城市是一類以人的行為為主導、自然環境為依托、資源流動為命脈、社會體制為經絡的人工生態系統[6]。城市生態學目的是探索城市生態系統的動力學機制、控制論方法,辨識系統中各種局部與整體、眼前和長遠、環境與發展、人與自然的矛盾沖突關系, 尋找調和這些矛盾的技術手段、規劃方法和管理工具[3]。

王如松先生深入論證了城市生態系統的結構、功能及其相互關系。他認為“城市社會、經濟、自然三個子系統交織在一起,相輔相成,相生相克,導致了城市這個復合體復雜的矛盾運動”[9]。社會生態子系統以人口為中心,該系統以滿足城市居民的就業、居住、交通、供應、文娛、醫療、教育及生活環境等需求為目標,為經濟系統提供勞力和智力。經濟生態子系統以資源為核心,由工業、農業、建筑、交通、貿易、金融、信息、科教等組分組成,它以物資從分散向集中的高密度運轉,能量從低質向高質的高強度集聚,信息從低序向高序的連續積累為特征。自然生態子系統以自然環境與生物為主線,包括植物、動物、微生物、人工設施和自然環境等,對城市人口與經濟活動的支持、容納、緩沖及凈化為特征。城市生態系統有三種功能: 一是生產,為社會提供豐富的物質和信息產品,城市生產活動的特點是: 空間利用率高, 能流、物流高強度密集,系統輸入、輸出量大,主要消耗不可再生性能源,且利用率低,系統對外界的依賴性較大。二是生活,為居民提供生活條件和棲息環境,即一方面滿足居民基本的物質、能量和空間需求,保證人體新陳代謝的正常進行和人口的持續繁衍；另一方面滿足居民豐富的精神、信息和時間需求,讓人們從繁重的體力和腦力勞動中解放出來。三是還原,保證城鄉自然資源的永續利用和社會、經濟、環境的平衡發展。即一方面必須具備消除和緩沖自身發展給自然造成不良影響的能力；另一方面在自然界發生不良變化時,能盡快使其恢復到良好狀態,包括自然凈化和人工調節兩類還原功能。城市生態系統的功能是靠其中連續的物流、能流、信息流、貨幣流及人口流來維持的。它們將城市的生產與生活,資源與環境,時間與空間,結構與功能,以人為中心串聯起來。闡明了這些流的動力學機制和調控方法,就能基本掌握城市這個復合體復雜的生態關系[6,9-10]。

他進一步闡明了城市問題的生態學實質是人與自然間系統關系的失調,一是“流”或過程的失調。城鄉環境污染及區域資源耗竭的根源在于低的資源利用效率和不合理的資源開發行為,導致或者過多的物質能量釋放到或滯留在環境中,或者投入少,產出多,自然生態系統得不到足夠的補償、緩沖和休養生息。二是“網”或結構的失調。城市是一個通過各種復雜的物理網絡、經濟網絡和社會文化網絡交織而成的時、空、量、序的復合系統。系統組分關系的不均衡耦合是目前城市發展中各種尖銳矛盾的系統根源之一。三是“序”或功能的失調。城市建設與管理只注重城市社會生產和生活功能,忽略資源、環境、自然的供給、接納、緩沖及調控功能[11]。

他提出城市生態建設的目標是效率、公平性、可持續能力。城鄉生態建設是依據生態控制論原理,調節城市內部各種不合理的生態關系,提高系統的自我調節能力,通過各種技術的、行政的和行為誘導的手段,因地制宜地實現環境與經濟的協調持續發展[3]。強調指出,“協調的生態功能包括持續的資源供給能力、環境容納能力、自然緩沖能力、經濟協調能力和社會組織能力”。“它有賴于政府的宏觀調控行為、企業的協同共生行為及民眾的監督自理行為, 其中任何一方面能力的削弱都會導致系統功能的紊亂”,城市生態建設主要任務有生態工程建設、生態體制建設與生態文化建設[11]。

他提出了處理城市生態關系的生態控制論原理和共軛生態規劃方法。并指出共軛生態規劃是協調城市人與自然、資源與環境、生產與生活以及城市與鄉村、外拓與內生之間共軛關系的復合生態系統規劃,是平衡城市人與環境間開拓競生、整合共生、循環再生、適應自生關系的規劃, 其核心理念是城市生態服務和生態建設。還以北京總規修編的共軛生態規劃為例, 論述了城市九類共軛生態關系和北京共軛生態規劃六個層次中的部分內容和方法[12]。

他闡明了城市生態管理目標與方法,指出城市生態管理旨在將單一的生物環節、物理環節、經濟環節和社會環節組裝成一個有強大生命力的生態系統。方法是從技術革新、體制改革和行為誘導入手,調節系統的結構與功能,促進城市物質、能量、信息的高效利用。城市生態管理必須體現生態學“天人合一”的系統觀,“道法天然”的自然觀,“巧奪天工”的經濟觀和“以人為本”的人文觀,推進整合、適應、循環、自生型的生態調控。城市生態管理是通過對城市生態資產、生態代謝和生態服務的管理,提升城市自然環境對經濟社會發展的支撐能力,保障城市生態安全與可持續發展[13-14]。

同時,他還提出了生態安全、生態衛生、生態景觀、生態代謝和生態文化五層次城市生態調控體系,成為國際城市生態建設的基本框架[2]。

三、開拓我國產業生態學研究,為我國實施可持續發展戰略與生態文明建設的產業發展方向奠定了科學基礎

王如松先生是產業生態學研究的先行者,在國內率先開展生態學研究,他認為,“生態產業是一類按生態經濟原理和知識經濟規律組織起來的基于生態系統承載能力,具有完整的生命周期、高效的代謝過程及和諧的生態功能的網絡型、進化型、復合型產業”[15]。它通過兩個或兩個以上的生產體系或環節之間的系統耦合,使物質、能量可多級利用、高效產出,資源環境可持續利用。

他還提出了生態產業設計的原則與方法：包括橫向耦合、縱向閉合、區域耦合、社會整合、功能導向、結構柔化、能力組合、信息開放、人類生態等。并強調“社會整合”要求企業將社會的生產、流通、消費、回收、環境保育及能力建設功能融為一體,在提供生產功效的同時,培育一種新型的社區文化并提供正向的生態服務。“功能導向”要求企業對社會的服務功能而不是以產品或產值為經營目標,產品只是企業資產的一部分,通過其服務功能、社會信譽、更新程度的最優化來實現價值。“人類生態”要求勞動不只是一種成本,也是勞動者實現自身價值的一種享受。提高勞動生產率的結果是增加而不是減少就業機會,員工是產業過程自覺的設計者和調控者,而不是機器的奴隸。

他并提出了產業生態管理的主要途徑,即面向產品環境管理的“生命周期評價”,面向綠色產品開發的“產品生態設計”,面向功能整合的“生態產業園規劃”,面向生態產業開發的“生態產業孵化”,以及面向可持續發展的“生態管理”。

他進一步指出,從傳統工業經濟向以生態產業為基礎的循環經濟轉型需要一場生產方式、消費模式和生態影響方式的產業生態革命, 其理論基礎是經濟生態、人類生態、景觀生態和復合生態。產業生態轉型的實質是變產品經濟為功能經濟,變環境投入為生態產出,促進生態資產與經濟資產、生態基礎設施與生產基礎設施、生態服務功能與社會服務功能的平衡與協調發展[16]。

王如松先生還通過農業生態產業、工業生態產業、廢棄物資源化生態產業的工程示范研究,將我國傳統生態工程實踐與現代產業技術結合,創造了肇東玉米生態產業模式、廣漢城市垃圾綜合管理模式、海南橡膠生態產業模式等[17-18]。

王如松先生在生態產業領域的開拓性工作,不僅推動了我國產業生態學的發展,還為我國環境保護從末端污染治理走向復合生態建設提供了系統方法和技術支撐,為我國實施可持續發展與生態文明建設指明了產業發展方向。

四、創建可持續發展生態建設模式,奠定了生態文明建設的科學基礎

自1987年起,王如松先生主持開展了我國第一個生態縣、第一個生態省和首批生態市的系統研究,通過大豐、馬鞍山、揚州、日照、海南等地的實踐,創建了不同層次政區生態建設模式和調控方法。

王如松先生主持大豐生態縣規劃和建設研究,建成以生態農業為基礎的規模化農業循環經濟、鏈網型生態工業、生態社區和能力建設體系。在全國生態縣規劃與建設中得到推廣和應用。他主持揚州生態市規劃與管理研究,開展生態產業、生態景觀和生態文化三大領域多層次的生態建設研究,成為我國地級生態市建設的典范。他主持海南生態省規劃與建設研究,與省政府合作編制的海南生態省建設規劃,在全省實施并取得實質性進展,所創建的發展生態產業、建設宜居環境和培育生態文化的生態省建設模式在全國推廣,并認為是我國“實施生態文明戰略的最佳模式”。這些生態省、市、縣的規劃方法和建設模式已在全國得到廣泛的應用和推廣,為國家生態文明建設奠定了科學基礎與社會基礎。

王如松先生在國內率先開展生態文明建設研究,提出了生態文明的內涵與建設途徑,為國家確立生態文明戰略奠定了科學基礎。他強調生態文明是物質文明、精神文明與政治文明在自然與社會生態關系上的具體表現,是天—人關系的文明,涉及認知文明、體制文明、物態文明和心態文明。認知文明是指人類對在認識自然、改造環境、管理社會、品味生態過程中積累的知識、技術、經驗和方法,包括生態哲學、生態科學、生態工學和生態美學。尤其強調生態美學在生態文明建設中的意義,生態學和美學的結合點在于人與自然關系的和諧, 是對人類理性的必然性和功利性的挑戰和超越。體制文明是指建立有利于協調人與自然關系的制度、政策、法規、機構與管理機制。物態文明是人類改造自然、適應環境的物質生產方式、生活方式及消費行為, 以及有關自然和人文生態關系的物質產品的發展態勢。心態文明是人對待和處理自然生態和人文生態關系的精神境界、價值觀和倫理觀[19-20]。

他運用復合生態系統理論,系統地闡述了生態文明建設五位一體的生態整合方法。生態文明融入經濟建設,就是要處理好經濟建設中生產、流通、消費、還原、調控活動與資源、市場、環境、政策和科技的生態關系,將傳統單目標的物態經濟轉為生態經濟、利潤經濟轉為福祉經濟,促進生產方式和消費模式的根本轉變。生態文明融入政治建設,就是要處理好制度建設中眼前和長遠、局部和整體、效率與公平、分割與整合的生態關系,促進區域與區域、城市與鄉村、社會與經濟、綠韻與紅脈的統籌,強化和完善生態物業管理、生態占用補償、生態績效問責、生態控制性詳規和戰略環境影響評價等法規政策。生態文明融入文化建設, 就是要處理好價值觀念、思想境界、道德情操、精神信仰、行為規范、生活方式、風俗習慣、學術思想、文學藝術、科學技術等領域人與自然、人與人以及局部與整體的認知文明和心態文明問題,引導生態文化的傳承與創新、人與自然關系的功利、道德、信仰和天地境界的健康發展。生態文明融入社會建設, 就是要處理好城鄉建設中自然生態涵養、生態基礎設施保障、人居生態建設和社會生態服務的系統關系,通過復合污染防治、清潔生產管理、產業生態建設、生態政區建設和生態文明品質提升一體化的規劃、建設與管理,強化生態基礎設施建設、推進生態服務功能的完善和城鄉環境的凈化、綠化、活化和美化,建設融形態美、神態美、機制美、體制美和心靈美于一體的美麗家園[21]。

王如松先生治學嚴謹、學風正派、潛心科研,銳意創新,主持完成多項城市生態領域的國家重點、重大科技攻關項目和重要國際合作項目。他創建了中國科學院系統生態開放實驗室,為城市與區域生態國家重點實驗室的建設與發展奠定了堅實的基礎。

王如松先生是我國自己培養的第一位生態學博士,于2011年當選中國工程院院士[22]。他在國內外發表學術論文360多篇,論著、譯著、編著40多部,培養碩士、博士60余人。擔任《生態學報》主編、《城市環境與城市生態》副主編以及其他生態學、環境科學10余個國內外重要期刊的編委。王如松先生獲國家科技進步二等獎2次、省部級科技獎12次。獲得國際人類生態學會授予的“國際人類生態學突出貢獻獎”、國務院頒發的“在科學技術事業中做出突出貢獻的政府特殊津貼”“全國優秀科技工作者”、國務院學位委員會授予的“做出突出貢獻的中國博士學位獲得者”等10余項國際與國家級榮譽稱號。他當選全國人大第十屆、十一屆和十二屆代表,中國農工民主黨第十三屆和十四屆中央委員會委員,北京市政協第九屆和第十屆委員,北京市人民政府參事等。由于他在系統生態、城市生態、生態工程與可持續發展科學領域的杰出貢獻,先后當選中國生態學學會理事長、國際科聯環境問題科學委員會執行委員、第一副主席,國際人類生態學會副主席,國際生態城市建設理事會副主席、東亞生態學會主席、國際生態學會和國際生態工程學會執行委員等學術職務。王如松先生為生態學和環境科學的發展做出了卓越貢獻,是享譽世界的生態學家。

王如松先生熱愛祖國,具有強烈的使命感。在擔任全國人大代表與北京市政協委員期間,完成有關生態文明建設、生態環境保護和生態建設的優秀提案共20余個,為推動我國可持續發展與生態文明建設發揮了重要作用。

王如松先生學術思想博大精深,他的論文、著作與學術活動充滿深邃的生態智慧、深厚的文化修養、富于科學遠見的學術創新,及洋溢的愛國、愛民、愛科學的情懷,堪稱生態學工作者的楷模。值王如松先生70誕辰之際,重溫他的學術思想,希望能為有志于生態學、可持續發展與生態文明建設的踐行者進一步學習和了解王如松先生有所幫助。

[1] 馬世駿, 王如松. 社會-經濟-自然復合生態系統. 生態學報, 1984, 4(1): 1-9.

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[4] Wang R S, Li F, Hu D, Li B L. Understanding eco-complexity: social-economic-natural complex ecosystem approach. Ecological Complexity, 2011, 8(1): 15-29.

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[7] Wang R S. Pan-objective ecological programming (POEP)—application of mathematical programming to ecological research//Korhonen P, ed. Multiple Criteria Decision Support, Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems. Berlin: Springer-Verlag, 1989, 356: 321-330.

[8] 王如松, 歐陽志云. 社會-經濟-自然復合生態系統與可持續發展. 中國科學院院刊, 2012, 27(3): 337-345.

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[12] 王如松. 綠韻紅脈的交響曲: 城市共軛生態規劃方法探討. 城市規劃學刊, 2008, (1): 8-17.

[13] 王如松, 李鋒. 論城市生態管理. 中國城市林業, 2006, 4(2): 8-13.

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[18] 王如松, 蔣菊生. 從生態農業到生態產業——論中國農業的生態轉型. 中國農業科技導報, 2001, 3(5): 7-12.

[19] 王如松, 林順坤, 歐陽志云. 海南生態省建設的理論與實踐. 北京: 化學工業出版社, 2004.

[20] 王如松. 略論生態文明建設. 光明日報, 2008-04-08.

[21] 王如松. 生態整合與文明發展. 生態學報, 2013, 33(1): 1-11.

[22] 《王如松論文集》編寫組. 王如松論文集. 北京: 科學出版社, 2017.

10.5846/stxb201709071610

歐陽志云.開創復合生態系統生態學,奠基生態文明建設 ——紀念著名生態學家王如松院士誕辰七十周年.生態學報,2017,37(17):5579- 5583.