生态系统会“失灵”吗?
2021年的一项研究发现,亚马逊雨林正在失去吸收碳的能力,如今其碳排放量已超过吸收量。在热带地区,海洋科学家报告称珊瑚礁正在退化,这威胁到了鱼类种群。同样令人担忧的是对大西洋经向翻转环流(Amoc)的研究——这一庞大的洋流系统有助于调节气候——它在本世纪面临崩溃的风险。整个全球生态系统似乎正在丧失其运作能力。 我们在报纸、杂志、技术报告和学术期刊中都能看到这种观点。但以功能的角度思考环境,也是我们许多人自然而然地理解世界的方式。我们可能认为森林的存在是为了产生氧气,湿地是为了过滤水源,蜜蜂是为了给农作物授粉。 这种思维方式存在一个问题:生态系统并非为了达成目标而存在。亚马逊雨林吸收碳,但它并非“旨在”这样做。它只是存在着。我们在自然界中发现的任何运作标准,都直接源于我们自身的欲望——比如对气候稳定、丰富的渔业资源、美景或文化意义的追求。 那么,为什么我们总是认为生态系统具有它们可能无法履行的功能呢? 我在20世纪90年代末作为研究生时遇到了这个难题,当时关于生物多样性与生态系统功能的研究正在迅速发展。起初,我计划撰写一篇关于传统生态学主题的论文:物种丰富度是否驱动生产力。然而,我后来参与了科学哲学小组的活动,参加了他们的研讨会,并最终在从事生态学工作的同时,获得了哲学硕士学位。在那里,我发现了关于功能概念的丰富辩论——它意味着什么,何时适用,以及它起什么作用。但似乎没有人将这场辩论与生态学家们如何不假思索地使用同一个词来描述生态系统所做的事情联系起来。这篇文章就是试图将这些对话结合起来。 我对生态系统和功能的关注从来不仅仅是学术上的。我是一名环保主义者,为自然之地的丧失而困扰。作为一名父亲,我担心我们这一代人会给我们的孩子留下一个不那么富饶、不那么有韧性的星球。这些责任感也驱动着我对功能辩论的兴趣。如果我们思考生态危机的方式本身就不稳固,我们就有可能错失真正利害攸关的东西。 我担心我们通常理解眼前问题的方式是不够的。因为如果生态系统没有内在目标,并且不能真正地“崩溃”,我们该如何修复它们?在一个没有目标的生态系统的世界里,我们该如何应对环境危机? 长期以来,关于自然是否有目的,或者我们是否将自己的目标投射到自然之上,这些争论塑造了保护方法。每一次为新的保护措施辩护的背后,都隐藏着一个未言明的答案:环境是用来做什么的? 在19世纪的美国和英国,这些答案植根于旨在维持用于运动或资源利用的物种数量的狩猎法和狩猎传统。到了20世纪中期,美国林务员、早期环保主义者奥尔多·利奥波德提出了一个更广泛的答案,他建议我们的道德共同体应该包括“土地”本身:土壤、水域、植物和动物。 在20世纪70年代和80年代,环保主义者的答案越来越多地基于特定物种的内在价值,正如《美国濒危物种法案》等法律所体现的那样。但十年后,许多人认为“保护生物学”这种以物种为中心的方法存在不足。它只针对那些对其生态系统循环贡献甚微的稀有生物——比如斑点猫头鹰和蜗牛镖鱼。一些研究人员担心,这种方法可能忽略了更重要的关切,包括生态系统提供的重大“服务”。生态系统提供基本的益处,如食物、清洁水源、干旱防护、风暴缓冲、木材和纤维。 在20世纪90年代末,这场危机催生了一个名为“生物多样性与生态系统功能”(BEF)的新研究焦点。这种方法提供了一个科学严谨的框架,同时也为保护提供了强有力的论据。与之前关注稀有物种不同,BEF认为所有生物多样性都很重要。 在21世纪初,这个想法变得更为宏大,支撑了联合国项目和国际科学政策。各国政府开始建立自然资本账户,试图为授粉、洪水控制、碳储存和其他自然过程赋予货币价值。对于“自然是为了什么?”这个问题的答案变成了:自然是为了它提供给人类的服务而存在。生态系统功能的概念是连接两者的桥梁,使得这个答案看起来是科学的,而不仅仅是政治性的。 因此,功能的概念现在塑造了我们描述和理解生态系统的方式。想想你是如何看待你周围的生态系统的。如果你曾称森林为碳汇,或湿地为天然过滤器,你就是在运用BEF思维。如果你曾认为雨林为人类提供氧气,或珊瑚礁通过鱼类提供蛋白质,你就是在运用“生态系统服务”的逻辑。 我们所说的“功能”是什么意思?有时,它指的是设计好的目的。例如,钟表的功能是报时,或者化油器的功能是混合空气和燃料以供燃烧。在这些情况下,物体是特意为特定目的制造的。这种逻辑适用于一个层级结构:化油器是发动机的一部分,发动机是汽车的一部分,汽车是运输系统的一部分。 其他功能则来自于将某物用于其预期目的之外的其他用途。在野餐桌上写作时,我可能会用一本书或一块石头来压住我的纸张。石头并非为此设计,书本是用来阅读的,但两者都可以服务于我的目标。我通过以特定方式使用它们,赋予了它们功能。 还有一些功能的出现没有任何意图,尤其是在自然界中。哲学家凯伦·尼安德举了企鹅的例子,它们曾被认为在陆地上是近视的。如果这是真的,并不意味着它们的眼睛有缺陷;相反,它们是为在水下(它们捕食的地方)看清东西而优化的。陆地近视是视觉系统为适应不同环境而形成的副作用。 查看完整图片:南乔治亚岛上的一群王企鹅。摄影:Mint Images/David Schultz/Getty Images 尽管“功能”有几种用法,但主要有两种理论指导着科学家通常如何思考它:因果角色理论和选择效应理论。 罗伯特·卡明斯提出了因果角色理论,以回应欧内斯特·内格尔在《科学的结构》(1961年)中的论点,即科学应避免使用目的论语言。内格尔建议科学家不应以暗示特定目标或目的的方式来解释事物。 例如,与其说“肺的功能是给血液充氧”,内格尔可能会说:“鉴于肺组织的结构、气体的性质以及呼吸过程中的压力差,氧气扩散到血液中,二氧化碳扩散出来。”这变成了一个基于定律和初始条件的科学解释。 然而,卡明斯认为这忽略了科学家实际思考功能的方式。他认为,在解释事物如何运作时,提及功能可以是一个有用的捷径。卡明斯提出了一种不同的方法。根据他的观点,说某物具有功能,只是描述一个部分如何对其所属系统的整体“能力”做出贡献的一种方式。在这种观点下,使用功能语言是可以的。例如,汽车中的化油器帮助发动机将化学能转化为机械能;发动机帮助汽车运输人员;等等。 很容易理解为什么这个想法吸引生态学家,他们通常专注于追踪因果链。从他们的角度来看,细菌和其他分解者的功能是将死亡的生物体分解成更小的碎片并改变其化学成分。绿色植物的功能是将二氧化碳转化为食草动物可以利用的碳形式。在这种观点下,一切事物都是为了其他事物而存在。 然而,卡明斯的因果角色理论有一些严重的缺陷。首先,它并没有真正给我们提供一种方法来决定哪些过程算作真正的能力。我们选择的能力取决于科学家碰巧对什么感兴趣,而不是客观上对系统什么重要。哲学家露丝·米利肯说明了这个问题:心脏泵血,但它也会发出怦怦声。医生可能会用这种声音进行诊断,但他们不将其视为心脏的功能。为什么不呢?在因果角色理论中,没有办法区分真正的功能和副作用。 另一个局限性是,因果角色理论无法解释某物如何可能发生故障。正如哲学家艾玛·沙利文-比塞特在她2016年的文章《为故障辩护》中所探讨的那样,任何好的功能理论都必须能够解释生物事物如何可能无法完成它们应该做的事情。虽然因果角色理论可以说一个有瓣膜问题的心脏仍在做某事(即使效率低下,也在输送血液),但它不能说心脏工作得不好。它无法描述做好工作的标准应该是什么。 因果角色理论的替代方案,也可能是当今生物哲学家中最常见的观点,是选择效应理论。这是由拉里·赖特,以及尼安德和米利肯发展起来的。在这种观点下,说一个特征具有功能意味着讲述它的历史——确定它存在和持续存在的原因。根据这一理论,任何生物功能都是自然选择选择该特征所产生的效应。你可能也以这种方式理解世界。你可能会认为心脏的功能是泵血,因为泵血是原始心脏在进化过程中被动物青睐的原因。这种历史焦点将选择效应解释与因果角色解释区分开来,后者只关注一个特征今天做什么,而不是它是如何产生的。 这个理论之所以重要,是因为它为科学家提供了成功或失败的标准。如果一个特征的功能植根于进化史,那么当它无法完成历史选择它去做的事情时,它就可能发生故障。问题在于生态系统是否也能拥有这种标准。 正如我们所看到的,“功能”在每种情况下并不意味着相同的事情。我们可以区分这个词的两种广泛用法。第一种是描述性的:解释一个系统如何运作。另一种是目标导向的(或目的论的):它说明一个系统是用来做什么的(以及它如何可能失败)。当我们观察雨林、珊瑚礁和其他具有我们可以描述的效果但没有明确目标需要实现的系统时,这种区别变得尤为重要。没有目标,生态系统可能“故障”的想法就开始站不住脚了。...