從“牛吃草”說起

張定源

小時候做過一道數(shù)學(xué)題，也許你也曾做過著名物理學(xué)家牛頓曾出過這樣一道題：有一塊草地，青草每天在生長已知這片青草10頭牛吃，可以吃22天;16頭牛吃，可以吃10天;那么如果供25頭牛吃，可以吃多少天？

這個所謂“牛吃草”問題，又稱之為“牛頓問題”這是一個非常有趣又特別復(fù)雜的問題，其中蘊藏著極其豐富的內(nèi)涵實際情況遠(yuǎn)比牛頓假設(shè)的那樣復(fù)雜，草不是每天都以同樣的速度生長，草或者生長或者衰敗;牛吃草也不是等量的，有時吃多有時吃少所以，要真正解決“牛吃草”問題不是一件容易的事但我們知道，草地的面積總歸有限，這片有限的草地，能養(yǎng)活多少頭牛也應(yīng)該是有限的，這就延伸出資源承載力問題如果不顧資源承載力，在這片草地上讓牛任意繁殖，其后果將會如何呢？

馴鹿的故事

這是一個真實的故事。1944年，美國海岸警衛(wèi)隊將29頭馴鹿放到了圣馬太島上。這個小島，位于阿拉斯加，四面環(huán)水，環(huán)境優(yōu)美，既沒有人類居住，又沒有馴鹿的天敵，這座島上覆蓋著馴鹿愛吃的地衣。在這里，馴鹿仿佛進入天堂，不僅吃飽、長大，而且迅速繁殖。到了1963年，島上馴鹿的數(shù)量已經(jīng)超過6000頭。1965年5月，美國海岸警衛(wèi)隊派了一架飛機，希望拍攝這些馴鹿的生活。不過機組人員沒有發(fā)現(xiàn)馴鹿，他們不知道此時的島上只剩下42頭馴鹿了;到1980年，這剩余的42頭馴鹿也都死了。馴鹿之所以死，正是種族增長過快、資源消耗過多的結(jié)果。當(dāng)馴鹿消耗的地衣超過自然界可以補充的地衣時，它們就超過了資源承載力“極限值”。因為馴鹿對自己的狀況一無所知，所以仍在不斷地繁殖，并消耗著有限的資源。馴鹿摧毀了它們自己的生活環(huán)境，最終導(dǎo)致整個群體滅亡。

什么是承載力呢？

1922年，Hawden和Palme首次提出草場所能支持的牲畜的最大數(shù)量就是承載力。1933年，Leopold又從密度角度提出了一個類似的定義，他說在一定的變化范圍內(nèi)，草場單位面積所能支持野生食草動物的最大密度就是承載力。因此，從承載力角度來看，如果有人上島給馴鹿采取一定的節(jié)育措施或定期從島上遷移出一部分馴鹿，始終讓資源承載力保持在其“閾值”之內(nèi)，今天的圣馬太島上留下的絕不是累累鹿骨。

然而，人類歷史上出現(xiàn)“圣馬太島上馴鹿”那樣的悲劇也并非少見。遠(yuǎn)古至今，幼發(fā)拉底河和底格里斯河滋潤著兩河流域這一片廣袤的平原，兩河文明以其古老而又獨特的魅力一直吸引著世界眼球，但是它的不公命運又讓人們扼腕嘆息。兩河流域的不幸，也就是地兒太肥美了，可謂“稟賦”優(yōu)等，而且還位于幾大古典帝國反復(fù)爭奪的“交通要道”。持續(xù)不斷的戰(zhàn)爭，嚴(yán)重摧毀環(huán)境，過度開發(fā)資源，最終超出其生態(tài)環(huán)境承載力，導(dǎo)致土地嚴(yán)重鹽堿化、沼澤化，直至文明消亡。

生態(tài)環(huán)境承載力是一個區(qū)域生物種群及其活動的最大負(fù)荷或最大約束。牛吃草的同時，也通過糞便等回饋草地，使草生長更好。一定數(shù)量的牛生活在適宜的草地上，它們和諧共處，草一直在生長，而牛永遠(yuǎn)都有草吃。如果那些生活在新月沃土上的古巴比倫人懂得這些道理，并能夠遵從“生態(tài)環(huán)境承載力”的約束，或許今天依然可見熠熠生輝的兩河文明。

Malthus，T.R.小的時候可能也是受到“牛吃草”的啟發(fā)，1798年，他寫了一本書，叫《人口原理》，他在書中強調(diào)人口具有迅速繁殖的傾向，這種傾向受資源環(huán)境的約束，會限制經(jīng)濟的增長。后來，WilliamVogo延續(xù)7 Malthus的思路，1949年，在《生存之路》一書中，他以糧食為標(biāo)準(zhǔn)研究土地資源承載力，在理論界產(chǎn)生了較大影響。他認(rèn)為，人類的生存完全取決于環(huán)境，同時又影響著環(huán)境，而賴以生存的自然資源（土壤、水、植物、動物）的供給能力又受到物理、生物和人為等環(huán)境阻力的影響和制約。據(jù)此，Vogo首次將人類對資源環(huán)境的過度開發(fā)導(dǎo)致的生態(tài)變化稱為“生態(tài)失衡”，并明確提出區(qū)域承載力概念，以反映區(qū)域資源環(huán)境所能承載人口與經(jīng)濟發(fā)展的容量。

世界共關(guān)注

1972年，羅馬俱樂部發(fā)表《增長的極限》，構(gòu)建著名的“世界模型”，深入分析了人口增長、工業(yè)化發(fā)展與不可再生資源枯竭、生態(tài)環(huán)境惡化和糧食生產(chǎn)的關(guān)系，認(rèn)為全球的增長將會因糧食短缺和環(huán)境破壞在某個時段達(dá)到極限，提出經(jīng)濟“零增長”發(fā)展模式，從而引發(fā)全世界對資源環(huán)境承載力的強烈關(guān)注。1977年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織協(xié)同聯(lián)合國人口基金會和國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所，對全球五個區(qū)域117個發(fā)展中國家的土地資源的人口承載能力展開調(diào)查，成為資源環(huán)境承載力較有影響力的一次實踐。1985年，MalcolmSleeser等綜合考慮人口、資源、環(huán)境和發(fā)展之間的關(guān)系，通過模擬不同策略方案下人口與承載力之間的動態(tài)變化關(guān)系，建立一套同時滿足人口、政治、環(huán)境與資源條件的目標(biāo)和政策。1987年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展委員會在《我們的共同未來》報告中首次出現(xiàn)“可持續(xù)發(fā)展”一詞。1992年，在巴西里約熱內(nèi)盧聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上通過的《21世紀(jì)議程》中正式提出可持續(xù)發(fā)展理念，標(biāo)志著人類文明進入生態(tài)文明時代。

美國經(jīng)濟學(xué)家、諾獎得主Arrow1995年在《SCIENCE》上發(fā)表“經(jīng)濟增長、承載力和環(huán)境”一文，再次引發(fā)了承載力研究的熱潮。在建設(shè)社會主義生態(tài)文明的新時代，我們要更加自覺地珍愛自然，更加積極地保護生態(tài)。唯有如此，才能真正避免“圣馬太島上馴鹿悲劇”重演;唯有如此，才能讓“寂靜的春天”不再寂靜;唯有如此，才能真正讀懂白樸小令《天凈沙·秋》：“孤村落日殘霞，輕煙老樹寒鴉，一點飛鴻影下。青山綠水，白草紅葉黃花。”