城市生態系統的生態調控研究

　　摘要：城市生態系統是生態系統中最為複雜的類型，藉助於先進的科學理論對其進行分析，是城市生態系統研究的發展趨勢。本文試圖將當代科學前沿理論—自組織理論的觀點應用於城市生態系統中，探究系統自組織演化的條件、動力和途徑，以期從不同側面來探索城市生態系統的可持續發展，促進城市生態系統的良性循環

　　關鍵詞：城市生態系統；自組織理論；競爭協同；序參量；城市生態調控

　　自20世紀80年代中期以來，我國城市生態的研究開始進入了系統研究和綜合治理的階段。從個體生態的研究走向系統生態的研究，從定性的描述和分析向模擬和綜合的研究方向發展已成為今後探索的主要方向，這要求科研人員要將當代一些學科如控制論、運籌學、決策論、自組織理論等最新理論應用於城市生態系統進行分析和模擬，尋找其最佳結構和最優控制，並能對複雜的城市生態系統進行模擬和預測。本文試圖在城市生態系統研究中引入自組織的理論與方法，從另一側面研究其發展變化規律，為進一步應用數位化對其進行定量研究提供參考。

　　自組織理論的引入

　　20世紀70年代以來，在當代科學前沿出現了一大批像「耗散結構理論」、「協同學」、「混沌理論」、「分形理論」、「突變論」、「超循環理論」等這樣的新興學科，研究的對象都是具有非線性的複雜系統。在這類複雜系統中，自組織系統尤為引人注目。「協同學」創始人哈肯（H. Haken）曾為其下了準確的定義：「如果一個體系在獲得空間的、時間的或功能的結構過程中，沒有外界的特定幹涉，我們便說該體系是自組織的。這裡的「特定」一詞，是指那種結構或功能並非外界強加給體系的，而且外界是以非特定的方式作用於體系的。」

　　1.自組織概念的理解

　　要真正理解「自組織」的含義，還需區別「組織」與「非組織」、「自組織」與「被組織」的概念。「組織」是指事物內部按一定結構和功能關係構成的存在方式或系統。「組織」與「非組織」是一對相對立的概念。在組織過程中，按照事物本身的組織方式，可劃分為「自組織」和「被組織」。「自組織系統」無需外界指令而能自行組織、自行創生、自行演化，即能自主地從無序走向有序。「被組織系統」則不能自行組織、自行創生、自行演化，即不能自主地從無序走向有序，而只能在外界指令的推動下組織和演化，從而被動地從無序走向有序，二者雖然對立，但同屬於組織的範疇。與之相對應，「自無序」和「被無序」則是「非組織」量級內的一對相對概念。它們之間的關係可通過表1加以理解。

　　2.自組織的演化過程

　　自組織系統在其演化過程中，可經歷三個過程：第一過程，由非組織到組織，從混亂的無序狀態到有序狀態的演化，它意味著組織的起源；第二過程，在相同組織層次上由簡單到複雜的過程演化，它標誌著組織結構與功能在相同組織層次上從簡單到複雜的水平增長；第三過程，由組織程度低到組織程度高的過程演化，這是一個組織層次躍升的過程，是有序程度通過躍升得以提升的過程。可形象表述為圖1的形式。這三個過程形成了組織化的連續統一體。在自組織系統的這些運動演化過程中涉及到系統演化條件與動力的問題，自組織理論的相關理論對其作了深刻的研究和實踐。一個系統要演化成為「自組織系統」，需要具備一定的基本條件。在自組織系統運行演化過程中，其演化動力在系統內部，即系統內部各個系統之間的競爭和協同，而不是外部指令。