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1耗散結(jié)構(gòu)理論概述
耗散結(jié)構(gòu)(DissipativeStructure)理論由普里高津(I.Prigogine)于1969年提出,是指"一個(gè)遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng)當(dāng)外界條件達(dá)到某閾值時(shí),量變引起質(zhì)變,系統(tǒng)通過不斷地與外界交換物質(zhì)和能量,會(huì)動(dòng)出現(xiàn)一種自組織現(xiàn)象,系統(tǒng)的各子系統(tǒng)會(huì)形成一種互相協(xié)同的作用,從而可能從原來的無序狀態(tài)變?yōu)橐环N時(shí)間、空間和功能的有序結(jié)構(gòu)"。一個(gè)系統(tǒng)要處于耗散結(jié)構(gòu),即動(dòng)態(tài)有序,必須滿足以下幾個(gè)條件:1)系統(tǒng)必須開放;2)遠(yuǎn)離平衡態(tài);3)非線性相互作用;4)漲落現(xiàn)象
上述條件是相互緊密聯(lián)系的,根據(jù)這些條件可以把耗散結(jié)構(gòu)概括為:在非平衡條件下產(chǎn)生的,依靠物質(zhì)、能量、信息的不斷輸入和輸出條件來維持其內(nèi)部非線性相互作用的有序系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到生態(tài)產(chǎn)出最大、功能穩(wěn)定和生態(tài)平衡狀況時(shí),就是該系統(tǒng)最高級(jí)的生態(tài)環(huán)境耗散結(jié)構(gòu)。
2草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耗散結(jié)構(gòu)特性分析
根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論,草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)符合耗散結(jié)構(gòu)的特性。首先,草原生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開放的大系統(tǒng)。草原生態(tài)系統(tǒng)與牧區(qū)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換,經(jīng)濟(jì)和社會(huì)系統(tǒng)不斷向草原生態(tài)系統(tǒng)輸入正或負(fù)熵流,正熵流輸入導(dǎo)致草原生態(tài)惡化,如,過度放牧和無序開墾等;負(fù)熵流輸入時(shí)草原生態(tài)得以恢復(fù),如退耕還林(還草)等。第二,草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的。草原生態(tài)系統(tǒng)中,生物氣候形成的春生夏長(zhǎng),秋收冬眠,花開花落,四季循環(huán),正是非平衡系統(tǒng)中的時(shí)、空有序態(tài)。草原生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)具有自我調(diào)節(jié)功能的系統(tǒng),同時(shí),草原生態(tài)系統(tǒng)受當(dāng)?shù)厝丝凇⒔?jīng)濟(jì)、政策等諸多因素的影響和制約,這些因素導(dǎo)致草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于遠(yuǎn)離平衡的非線性區(qū),在與外界發(fā)生物質(zhì)、能量和信息交換時(shí),隨機(jī)的突變可能導(dǎo)致草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化。第三,草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)具有非線性的特征。草原生態(tài)系統(tǒng)包含多個(gè)自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)子系統(tǒng),這些子系統(tǒng)之間相互影響、相互制約的關(guān)系不是線性的,而是非線性的。非線性輸入輸出和非線性變化發(fā)展是草原生態(tài)系統(tǒng)的重要特征,是草原生態(tài)系統(tǒng)無限多樣性、豐富性和復(fù)雜性的根源。最后,漲落現(xiàn)象在草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中是普遍存在的。普里高津關(guān)于"漲落導(dǎo)致有序"的觀點(diǎn),突出強(qiáng)調(diào)了在非平衡系統(tǒng)具備了形成有序結(jié)構(gòu)的客觀條件后,漲落對(duì)實(shí)現(xiàn)這種有序結(jié)構(gòu)起著決定作用。例如,"以草定畜"、"圍封轉(zhuǎn)移"等政策的實(shí)施使得草原生態(tài)系統(tǒng)不斷恢復(fù),即政策的"微漲落"經(jīng)過一定時(shí)期的發(fā)展導(dǎo)致草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的"巨漲落"3基于耗散結(jié)構(gòu)的草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)沖擊力、承載力及反饋力分析草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一個(gè)具有自組織特性的復(fù)雜系統(tǒng),根據(jù)耗散結(jié)構(gòu)的特性動(dòng)態(tài)分析草原生態(tài)系統(tǒng)的沖擊力、承載力和反饋力,以草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的脆性和突變特性分析該系統(tǒng)的沖擊力,以草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境閾值來分析整個(gè)草原生態(tài)系統(tǒng)的承載力,以負(fù)熵流來分析系統(tǒng)的反饋力。
3沖擊力與草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的脆性
草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的沖擊力主要體現(xiàn)在:1)自然因素帶來的沖擊。氣候干旱化是草原生態(tài)系統(tǒng)沖擊力的自然因素中最重要的因素之一。氣候干旱化的原因有很多,其中氣候變暖、降水量減少、蒸發(fā)量增是一個(gè)很重要的自然因素。內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象資料表明,進(jìn)入20世紀(jì)70年代以來氣候變暖明顯。氣候變暖的同時(shí)降水量也在減少,全區(qū)大部分地區(qū)年降水量在50-450mm之間。氣候干旱,降水量減少必然使植被破壞加快,沙塵天氣增多;2)社會(huì)因素帶來的沖擊。除了自然因素惡劣導(dǎo)致草原沙漠化之外,最直接的、主要的原因是人類活動(dòng)。社會(huì)因素的沖擊主要包括:第一,過度放牧。近年來,牧區(qū)人口迅速增加與可利用草地面積逐年減少導(dǎo)致人與畜、草與畜、草與土地等矛盾加劇,為了增加收入,牧民就會(huì)不斷地增加牲畜頭數(shù)導(dǎo)致嚴(yán)重超載。隨著人口的不斷增加,草原的載畜量已嚴(yán)重超過其承載力。第二,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)草原生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。近年來,為了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和GDP的迅速增長(zhǎng),一些地方政府開始倡導(dǎo)發(fā)展工業(yè),走新型工業(yè)化道路,但對(duì)"新型工業(yè)化"的內(nèi)涵缺乏確切理解,在一些旗縣一提及"工業(yè)化"字眼兒就簡(jiǎn)單理解為"上項(xiàng)目、建工廠",盲目在草原牧區(qū)引進(jìn)污染嚴(yán)重、破壞環(huán)境的工業(yè)項(xiàng)目。上世紀(jì)九十年代左右新建的"六小"工業(yè)項(xiàng)目毀壞了大面積的草場(chǎng),浪費(fèi)了大量的自然資源、污染嚴(yán)重,給生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。違反"土地管理法"、"農(nóng)牧區(qū)合同承包條例"占據(jù)牧民承包的草場(chǎng),把大面積草原變成了采礦場(chǎng)、采煤場(chǎng),已開工的廠礦排出的工業(yè)廢物污染了大面積草原和河流。
由以上討論可以得到下面結(jié)論:
首先,當(dāng)脆性熵到達(dá)某一危險(xiǎn)的最大值時(shí),草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生危機(jī);脆性熵超過這個(gè)值,該系統(tǒng)將因外部能量的沖擊而崩潰。也就是說,該系統(tǒng)對(duì)于外界的沖擊或干擾,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)脆性的激發(fā),這時(shí)系統(tǒng)本身無法正常運(yùn)行,直至崩潰。如過度開墾草原超過草原的自我恢復(fù)能力就會(huì)導(dǎo)致草原不可逆轉(zhuǎn)的沙化和退化,最終可能是草原消失。其次,當(dāng)脆性熵到達(dá)某一最小值時(shí),草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于專制的有序狀態(tài);脆性熵小于這個(gè)值時(shí),草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)將會(huì)處于一個(gè)沒有發(fā)展的狀態(tài),這樣的狀態(tài)最終將被淘汰。這就告訴我們對(duì)草原既要保護(hù)還要利用。最后,一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),脆性熵應(yīng)適當(dāng)?shù)拇螅嘈造靥。菰鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)不再發(fā)展;脆性熵太大,草原生態(tài)系統(tǒng)最終導(dǎo)致崩潰。也就是說,草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,它的脆性熵的大小要合適,既不能停止對(duì)草地資源的開發(fā)和利用使整個(gè)系統(tǒng)的脆性熵維持很小值,也不能過度、無序地開發(fā)與利用,一旦出現(xiàn)干擾,致使整個(gè)系統(tǒng)的脆性熵達(dá)到極限值,那么就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)最終崩潰,無法正常運(yùn)行。