城市生态系统的生态调控研究

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摘要：城市生态系统是生态系统中最为复杂的类型，借助于先进的科学理论对其进行分析，是城市生态系统研究的发展趋势。本文试图将当代科学前沿理论—自组织理论的观点应用于城市生态系统中，探究系统自组织演化的条件、动力和途径，以期从不同侧面来探索城市生态系统的可持续发展，促进城市生态系统的良性循环

　　关键词：城市生态系统；自组织理论；竞争协同；序参量；城市生态调控

　　自20世纪80年代中期以来，我国城市生态的研究开始进入了系统研究和综合治理的阶段。从个体生态的研究走向系统生态的研究，从定性的描述和分析向模拟和综合的研究方向发展已成为今后探索的主要方向，这要求科研人员要将当代一些学科如控制论、运筹学、决策论、自组织理论等最新理论应用于城市生态系统进行分析和模拟，寻找其最佳结构和最优控制，并能对复杂的城市生态系统进行模拟和预测。本文试图在城市生态系统研究中引入自组织的理论与方法，从另一侧面研究其发展变化规律，为进一步应用数字化对其进行定量研究提供参考。

　　自组织理论的引入

　　20世纪70年代以来，在当代科学前沿出现了一大批像“耗散结构理论”、“协同学”、“混沌理论”、“分形理论”、“突变论”、“超循环理论”等这样的新兴学科，研究的对象都是具有非线性的复杂系统。在这类复杂系统中，自组织系统尤为引人注目。“协同学”创始人哈肯（H. Haken）曾为其下了准确的定义：“如果一个体系在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干涉，我们便说该体系是自组织的。这里的“特定”一词，是指那种结构或功能并非外界强加给体系的，而且外界是以非特定的方式作用于体系的。”

　　1.自组织概念的理解

　　要真正理解“自组织”的含义，还需区别“组织”与“非组织”、“自组织”与“被组织”的概念。“组织”是指事物内部按一定结构和功能关系构成的存在方式或系统。“组织”与“非组织”是一对相对立的概念。在组织过程中，按照事物本身的组织方式，可划分为“自组织”和“被组织”。“自组织系统”无需外界指令而能自行组织、自行创生、自行演化，即能自主地从无序走向有序。“被组织系统”则不能自行组织、自行创生、自行演化，即不能自主地从无序走向有序，而只能在外界指令的推动下组织和演化，从而被动地从无序走向有序，二者虽然对立，但同属于组织的范畴。与之相对应，“自无序”和“被无序”则是“非组织”量级内的一对相对概念。它们之间的关系可通过表1加以理解。

　　2.自组织的演化过程

　　自组织系统在其演化过程中，可经历三个过程：第一过程，由非组织到组织，从混乱的无序状态到有序状态的演化，它意味着组织的起源；第二过程，在相同组织层次上由简单到复杂的过程演化，它标志着组织结构与功能在相同组织层次上从简单到复杂的水平增长；第三过程，由组织程度低到组织程度高的过程演化，这是一个组织层次跃升的过程，是有序程度通过跃升得以提升的过程。可形象表述为图1的形式。这三个过程形成了组织化的连续统一体。在自组织系统的这些运动演化过程中涉及到系统演化条件与动力的问题，自组织理论的相关理论对其作了深刻的研究和实践。一个系统要演化成为“自组织系统”，需要具备一定的基本条件。在自组织系统运行演化过程中，其演化动力在系统内部，即系统内部各个系统之间的竞争和协同，而不是外部指令。