技术功能层级论下生态工程论文范文

一、生态工程概念的出场语境

让我们先来思考一下生态工程概念提出的历史语境。历史上依次发生的第一次科学革命、启蒙运动和第一次技术革命给人类社会带来的一个重大影响是将理性打造成一位世俗的神。与漫长的宗教世纪里那位遥不可及的彼岸上帝相比，理性这位此岸神似乎更真实地赋予了人类真正意义上的自由，至少它使人类不必再在自然面前仅靠施行巫术或是虔诚的祷告来获求心理上的安慰。机械化、工业化之后的人类分别凭借着理性的知识形态(科学)和器物形态(技术)对资源进行了无节制的开采和利用，极大地增加了社会的可支配财富，如配第等启蒙经济学家们甚至直接将自然看做是财富的来源。这种征服自然、视资源为“公地”和“外部性”的做法逐渐将人类自诞生之日就秉持的自然母亲的观念变成了人—自然二元区分的主客观念，此时一边是人类，另一边是一个独立的、供消遣和观察的自然，“环境”一词就是在这样的情形下出现的，“‘环境’是一个人类中心的和二元论的术语，它意味着人类位于中心，所有非人的物质环绕在我们四周，构成我们的环境”。这种由战胜自然引发的乐观的技术热情一直持续到20世纪初，之后自然开始以一种人类意想不到的方式展开了对人类此前贪婪行为的报复，臭氧层空洞、温室效应、能源短缺、生物物种减少甚至灭绝等一系列生态危机在20世纪中期逐一爆发，对人类生活构成了严重影响。以卡逊在《寂静的春天》中提到的化学药剂DDT的使用为例，DDT有效地抑制了农作物中病虫害的发生，但它在土壤和作物中的高残留一边使土地呈现高度的盐碱化，另一边给人类带来了各种疾病隐患。这些现象使一些学者开始思考理性的负面作用，呼吁改善人类中心主义的价值观，还原自然的主体地位，甚至有学者提出了大地伦理学的主张，这一时期出现了一大批如深绿、浅绿、红绿等环保组织。在经济学领域，以罗马俱乐部为首的经济学理论家们也开始质疑如亚当•斯密等古典经济学家的理论，并提出了增长的极限论，指出资源的枯竭必将使过去单纯靠采掘资源的粗放型经济增长在不久的将来达到一个极限并呈现下降趋势，因而在资源利用上必须做到“可持续发展”(sustainabledevelopment)才能实现人类社会的永续前进。于是在这样的背景下，生态学家们提出了生态工程的概念———“生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展”。

二、生态工程的运行机制与实践悖论

按照定义，生态工程运行的基本原理是在技术手段的协助下，充分发挥和依靠自然的“自我设计”和“自我维护”能力，在保证物种多样性和能量循环再生的同时，实现资源的有效获取，从而达致人—自然—社会三元复合平衡的生态系统。显然，这一复杂目标的实现涉及到人文、地理、社会、环境等多方面因素，而生态学家们也意识到了这一点，于是自生态工程概念提出以来，生态学家们积极地将系统论、信息论、控制论等横断学科知识引入到对生态环境的认知中，开发出许多新的模型、算法和评价体系。理论上的这种日渐完善也拓宽了实践的应用领域，这一时期产生了很多成功的生态工程设计案例，比如中国三北防护林体系的建立使三北地区20%以上的沙漠化土地得到基本治理，40%以上的水土流失面积得到有效控制;美国“佛罗里达州的Garimsville种植柏树使之成为森林湿地，去除了污水中50%的有机质、营养盐和金属元素”等。然而需要指出的是，这一过程中也出现了许多失败的案例，尤其以美国亚利桑那州图森市耗时八年、耗资1．5亿美金设计的生物圈Ⅱ号失效最为著名。从某种意义上说，生物圈Ⅱ号可以称得上是生态工程运用的一个典范，却也是最为“恢宏”的一场失败。生物圈Ⅱ号中几乎集中了人类生存所必需的各种子系统，如海洋、平原、雨林、沼泽、沙漠等，科学家们通过技术手段对各个系统之间的作用机制进行调控以帮助维系这一微型世界各项生态组分的自主运转和指标平衡。他们原计划在里面待够两年，这两年间除第一批包括种子在内的物品是外界提供的外，其余一切都要从生物圈Ⅱ号中获取。然而仅仅一年后，生物圈Ⅱ号中就出现了许多令生态学家们始料未及的情况，比如二氧化碳含量高达2500PPM，脊椎动物濒临灭绝等等，最终科学家们不得不撤出实验室。即使生态工程学界将这次失效归结于缺乏专业耕种人员，并在后来由哥伦比亚大学重新接管此次试验后雇用了一名尼泊尔农业学院的大学生进行专业化种植，但最终这场耗时三年的生态模拟实验仍然以失败告终。

从表面上看，生态工程在实践上的屡屡失效似乎是一个悖论。与传统环境工程学相比，生态工程研究对自然本身给予了极大尊重，不仅每一组生态关系的设定都经过严格的科学计算，例如，为了确定湿地的适宜地段，生态学家们总是利用计算机模拟的数学模型对如坡度、土壤基质等几个关键变量进行分析，从而“形成最适地段分布图”，然后按照这一分布进行相应的生态环境设计;而且还尽可能着眼于生态的地域性特质，遵循并利用当地系统内部各个组分间的功能依赖和损益乘补关系。这样一来失效本不该发生，沿着这一逻辑，如果失效发生了，那么可能存在的问题就只能是现有技术手段的不够精准或是理论认知不够完善。这也是为何到目前为止对于生物圈Ⅱ号的失效分析，学术界都更多的是从技术层面入手的原因。时至今日，随着学者们对生态学元理论研究的深化及其他学科知识的引入、整合，类似的解释仍然层出不穷，科学家们似乎认为只要将失效的工程、技术基本原理阐释清楚就可以将上述问题有效地回避掉。然而事实却是，在生态认知已经达到相当程度的今天，很多地方展开的生态工程功能依旧失灵，至少是没有沿着生态学家们希望的方向发展。也就是说，用技术理性剖析技术理性失效的这种自我批判似乎不足以带来满意的答案，鉴于此，笔者以为，我们是否应该找到一种新的非技术立场来重新审视生态工程的失效?

三、生态工程失效分析

基于技术功能层级论的视角必须承认，每一个生态工程设计都广泛利用并充分发挥了一个系统之中各个组分之间的自组织性，但是笔者以为，从本质上说生态工程却依然是以技术为主导，至少是在用技术的力量引导自然向着人类期望的方向发展。按照著名核物理学家阿尔文•温伯格的说法，生态工程依旧延续了技术修正(technologicalfix)的进路，即依靠工程、技术手段实现生态的和谐、有序运行。原本这一理念的提出是意欲从实践上兴起一场对自启蒙运动以来人类中心主义自然观的反动，然而，技术修正的内在导向决定了它本身依然是人类中心主义的。笔者这里并不是说生态工程的内在技术本质而非生态本质是其遭遇失效的原因，理性的化身———科学和技术在环境上的运用的确在很多方面促进了对人类和生态均有益的自然活动。例如，生物圈Ⅱ号中科学家用植物来吸收动物和人呼出的二氧化碳并制造出需要的氧气，依靠海洋将多余的碳以无机盐的形式固定下来;再以应对全球变暖问题为例，气候科学共同体先后推广了绿色能源、地质工程、生物捕碳及向平流层注入硫酸盐溶液的技术做法等，在一定地区和一定程度上有效降低了大气中二氧化碳的浓度。在这一切都非常符合科学原理、操作设备上又完全达到了技术要求的情况下，为何生物圈Ⅱ号最终却运行失灵?而全球变暖的趋势也依旧一直在继续?生态技术的合理运用与最终不期望的结果之间究竟是怎样的一种关系?“技术通过体现出来的功能将某一人类意图与某一特定结果联系到一起”，但这里我们却需要对生态技术的功能有一个分类学上的认识。

笔者举例来说明这一点。当人们作决策时，他们总是倾向于达致其决策指向的目标，而技术总是能够给予人们更好的机会实现这一点(至少比不用技术要强很多)，也就是说在个体使用层面上，技术是意志的促进者。比如某人要从A地到B地旅行，他(她)可能会选择自驾游，也可能会选择乘坐飞机或其他交通工具，但无论哪种方案只要该技术运行良好，都是可靠的。但是必须注意的是，这里每一个可供选择的个体技术其实都是更复杂的系统中的一个组成部分，而这个更复杂的系统与该个体技术功能是否能够有效发挥有着隐含的直接关系。假设此人选择了飞机，貌似只要选定了航班，他(她)就可以准确地实现从A地到B地，然而众所周知，“交通系统在很多时候都是非理性和功能失灵的代名词”，比如它的安检过程非常低效，而且经常出现航班延迟现象等等，那么在这种情形下此人是否还能如期达到自己的目标呢?我们会发现:一个技术原理上看非常有效的、能够满足需求的个体技术，由于嵌入在一个更大的系统网络中运作，而这个更大的系统网络通常都是一个复杂的社会—技术系统。这里面有着无数的不可预测的复杂因素，于是该个体技术功能的发挥总是不可避免地受到这些因素直接或间接的影响。现在关于生物圈Ⅱ号的失效可以得到一点解释了:生物圈Ⅱ号中的每一个生态组分都是按照它们的生态学原理被安置在一起的，比如需要将哪些系统安放在生物圈Ⅱ号中，为何建造草原而不建造丘陵?同时生物圈Ⅱ号中每一组生态关系也都是经过仔细计算确定的，每天进行多少次、剂量为多大的潮汐模拟从而使海洋处于动态平衡都要科学家严格按照传感器上的数字进行调控，在这一层面上，各类科学知识和技术手段确实帮助生物圈Ⅱ号中的生态组分实现了它们各自的生态功能;但是一个生态环境系统中各个组分之间的关系远比我们目前的科学能够定量化理解的要复杂得多。此外，生态学是构建在大量数学模型基础上的，然而所有的模型其实质都是一种对现实实在的简化和纯化。不仅如此，模型中变量权重的取值和假设也都是主观的，也就是说，换一个权重和假设，模型结论很可能是不一样的，生态学上的这种先天的不确定性经常导致在对待某一环境问题上某专家按照自己的计算找到的解决方案在另一个专家看来却行不通，关于生物圈Ⅱ号失败的解释层出不穷似乎已经印证了这一点。在关于如何控制全球变暖问题上也体现了生态科学不确定性带来的无法协调的争议:有专家指出海水具有极强的碳耦合能力，而地球70%都是海水，因此应该利用海水吸碳能力降低二氧化碳沉积;但哥伦比亚大学地球与生态工程系教授克劳斯马上撰文指出海水中其他成分与二氧化碳结合会产生如碳酸钙之类的化合物，这类化合物并不是海洋生物需要的，因而有可能会在解决一场环境危机的同时引发另一场危机。

通过上面的分析可以发现，生态技术或更广泛地说技术本身内在地包含了两个独立的实在:“局部精确性”和“整体不确定性”。当技术在以个体身份独立使用时之所以呈现出极大的可靠性，是因为此时的技术扮演了一台因—果机器，它在被建造之前有着明确的目标指向，这一点能够令设计师预测技术运行过程中绝大部分可能出现的情况，因而可以事先将这些关系以数学的形式铭刻到技术之中，这样一来技术知识也好，技术手段也好，在个体层面的使用上表现出了极大的可靠性。然而各个生态组分之间构成了一个复杂而宏大的生态网络，这其中的互动关系充满了或然性、不确定性，但这却是每一个独立的生态学认知和生态技术生存的真实环境。这个时候个体技术在面对更大的生态语境时会遇到怎样的情况是无法提前预知的，更谈不上解释了。因此随着系统组分的增多、系统边界的模糊、系统组分间互动的扩大，生态技术功能的稳定性下降，甚至有时候还会出现一些意想不到的后果，即功能失效，而人类对于这些后果充其量只能持有一种后见之明罢了。现在看来，关于开篇提到的生态失效的必然性与或然性的问题似乎也有了答案。每一个生态工程的整个存在状态都是一个典型的非线性过程，它对初始状态极端敏感，无论是外部环境还是内在组分之间的互动带来的扰动一旦超出预定临界值，就有可能出现功能失常乃至功能失效。这些扰动就是所谓的或然性，因为一般而言，扰动压迫生态组分运行的情况并不经常发生;然而，系统之所以要承受过量扰动干预正常系统运行的风险，却是因为生态工程根本上的复杂非线性属性，从这一意义上说，生态工程失效又是必然的，其实或然性只是必然性实现的一个条件、一个表象罢了。

四、生态工程失效带来的关于应对人类情境真实性的思考

笔者在这里并不是要否认生态工程学作为一门科学的合法性，亦或是宣称生态环境是混沌一片，因而是超出分析的，从而在人与环境的关系上渲染上一层悲观主义色彩。相反，笔者想要强调的是生态工程学承认环境的复杂性，其基本诉求是依靠组分之间的互动将污染和产出的比值调节到对环境、人类有益的范围内，但这样的理论其首要的哲学假定是承诺环境是一个本体论上的存在，因而也就是可供理性认知的，这事实上是一种朴素的实在论立场。生态工程的失效将这一立场内在的瑕疵暴露出来———线性认知对于环境是不够的。科学获得知识的过程首先是将一个现象的情境因素去除掉，然后在一个高度纯化的实验条件下模拟重现这一现象，引入的所有的变量都不仅是技术上可控的，而且是数学上可预测的，科学家们根据实验的结果实现对现象的描述。然而，现实的环境尤其是生态环境之间的关系很难做到简单而精准，美国技术论学者甚至将我们生存的环境说成是“境遇”(condition)，环境一词始终将人与生态二元区分，但境遇一词却承认人—生态共同演化并构建了一个适切情境，这里面人的行为和生态的行为都是非线性的，充满了不可预测性和或然性，而这恰恰是人类情境的真实性(authenticity)所在。然而，直面真实性并不是意味着像那些极端环保主义者宣称的那样放任自然自由发展，否定一切生态学甚至科学认知的意义，毕竟就连利奥•波德这样的大地伦理学家也没有任由生态自由发展，而是或多或少使用技术手段按照人类的需求在“摆弄”自然来建立所谓的自然共同体，这样一来，这与人类中心主义又有多少分别呢?况且自然并不总是友善的，历史上爆发的每一次大规模自然灾害使人类遭受了诸多打击，而在科学技术帮助下的今天的我们至少在很多时候面对气候异常有了应对之策。生态工程的失效其实是从一个侧面启示我们，对待环境认知应该放弃所谓的各种主义之争，而是持一份开放的心态，这种开放心态意味着我们要在接受人类境遇矛盾性的前提下，发挥人类在面对矛盾性时的适应性和创造性，保持一种不断向生态环境学习的心态。

作者：尹文娟单位：东北大学科学技术哲学研究中心