自然平衡是一种理论,它提出生态系统通常处于稳定的平衡或稳态。也就是说,一个小的变化(例如一个特定种群的大小)将被一些负反馈所纠正,这将使参数回到它与系统其余部分的原始“平衡点”。它可能适用于种群相互依赖的情况,例如在捕食者/猎物系统中,或者食草动物与其食物来源之间的关系中。自然平衡有时也适用于地球生态系统、大气和全球天气情况。
盖亚假说是一个基于自然的平衡理论,它认为地球生态是一个相对协调的稳态系统并借以维持自然的平衡。
生态学科学家们并不认同自然永远处于平衡状态的理论,一个反例比如人口水平的混乱变化是普遍存在的,但是原有的自然平衡观点仍然在公众中被广泛采纳。[1][2] 在二十世纪下半叶,自然平衡理论被突变理论和混沌理论所取代。
自然保持其稳态概念由来已久,希罗多德评论了掠食者和被捕食物种之间的奇妙关系,出自汤姆·雅各布斯的《对“自然平衡”的信念难以动摇》(2007年11月27日)一文(Jacobs, Tom (27 November 2007). "Belief in 'Balance of Nature' Hard to Shake". Miller-McCune. Archived from the original on 29 July 2012. Retrieved 19 June 2011.)。“自然平衡”的概念曾经支配着生态研究,以及自然资源的管理。这导致了一种在一些自然资源保护主义者中流行的理论,即自然最好由它顺其自然,人类对自然的干预是不可取的。[3] 在20世纪初,“自然平衡”的有效性就已经受到质疑,但是生态学领域的科学家们开始普遍放弃这一理论,一直要推迟到该世纪的最后25年。当时研究表明,该理论与植物和动物群体中的实际观察并不一致。[2][4]
捕食者-猎物群体数量,趋向于在一定范围内表现出混沌行为,种群大小以一种看似随机的方式变化,但实际上是遵循确定性的规律,这种规律仅基于猎物种群与其食物来源之间的关系,如Lotka-Volterra方程所示。这方面的一个实验例子是对小型波罗的海生物(如浮游生物)的一项为期八年的研究,这些生物与海洋的其他部分隔离开来。食物链中的每一环会轮流出现增长和消减的过程,即使科学家们保持外部条件不变。《自然》杂志上的一篇文章指出:“新的数学技术证明了这个食物链中存在无可争议的混乱...短期预测是可能的,但长期预测是不可能的。”[5]
尽管一些自然资源保护组织认为,人类活动与平衡的生态系统是不相容的,但历史上有许多例子表明,如今的栖息地源于人类活动:拉丁美洲的一些雨林是由于人类种植和移植它们而存在的,而非洲塞伦盖蒂平原食草动物的大量出现,被一些生态学家认为,部分是由于人为纵火造就了塞瓦那栖息地(这里指具有大面积平原地貌,但兼具森林和丘陵地貌的靠近赤道的热带区域,例如非洲地区)。[3]
澳大利亚土著人的“火烧平原捕猎及农业方式”,可能是人类活动,从根本上改变生态系统的最好例子之一。长期以来,这种做法导致森林被改造成草地,在大洋洲大陆的北部和西部地区养活了更多的动物群体。这些蓄意定期焚烧的影响是如此彻底,以至于来自受影响地区的许多植物和树种,现在出现已经完全适应了每年的火灾情况,因为它们甚至需要经过一场火才能使它们的种子发芽。洛杉矶的一所学校也指出,“我们让孩子们进入操场的森林区。五年后,我们发现没有一朵花能继续在该区域生长,自然潮湿的土壤变硬了,所有美丽的草都被拔掉了”。
尽管这一理论在生态学家中不可信,但公众普遍认为这一理论是正确的,一位权威人士称之为是“永恒的神话”。[2] 至少在美国中西部,“自然平衡”的理念被理科专业和普通学生广泛接受。[1] 在帕特雷大学的一项研究中,科学专业的学生被要求对遭受人为干扰的生态系统的未来进行预测。受试者一致认为,生态系统具有完全恢复其初始状态的可能性,这里指的是恢复初始“平衡”的“恢复过程”,或作为生态系统固有特征的特定“恢复机制”。[6] 在2017年的一项研究中,Ampatzidis 和 Ergazaki讨论关于非生物学专业学生的学习目标和课程设计标准时,认为学生们应该在课程学习中习得敢于挑战“自然平衡理念”思想。[7]
^Zimmerman, Corinne (October 2007). "Ambiguous, circular and polysemous: students' definitions of the "balance of nature" metaphor". Public Understanding of Science. 16 (4): 393–406. doi:10.1177/0963662505063022. Retrieved 19 June 2011..
^Kricher, John (2009). The Balance of Nature: Ecology's Enduring Myth. Princeton University Press. ISBN 978-0691138985..
^Stevens, William K. (31 July 1990). "New Eye on Nature: The Real Constant Is Eternal Turmoil". The New York Times. Retrieved 19 June 2011..
^Heneghan, Liam (9 October 2012). "Out of kilter". aeon. Retrieved 16 January 2018..
^The Ottawa Citizen (13 February 2008). "Study of ocean life shows a "chaotic" balance of nature". CanWest MediaWorks Publications Inc. Archived from the original on 24 June 2010. Retrieved 20 June 2011..
^Ergazaki, Marida; Ampatzidis, Georgios (2012-06-01). "Students' Reasoning about the Future of Disturbed or Protected Ecosystems & the Idea of the 'Balance of Nature'". Research in Science Education (in 英语). 42 (3): 511–530. Bibcode:2012RScEd..42..511E. doi:10.1007/s11165-011-9208-7. ISSN 0157-244X..
^Ampatzidis, Georgios; Ergazaki, Marida (2017-10-01). "Toward an "Anti-Balance of Nature" Learning Environment for Non-Biology Major Students: Learning Objectives and Design Criteria". Natural Sciences Education (in 英语). 46 (1). doi:10.4195/nse2017.07.0016. ISSN 1059-9053..
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