高洪山：非線性（中醫(yī)視角）方法論雜談

看到央視教育臺(tái)播竹明先生講平衡養(yǎng)生說(shuō)連載，有點(diǎn)意思，于是作了些相關(guān)閱讀，寫了幾篇“工程師聊聊中醫(yī)”的文章，并由此得到了熱愛(ài)中醫(yī)的美國(guó)心臟協(xié)會(huì)孫娟老師的鼓勵(lì)，“中醫(yī)世家”網(wǎng)站站長(zhǎng)甚至建議筆者也可以寫點(diǎn)連載，這使我有點(diǎn)興奮！原想中西學(xué)間找出共性點(diǎn)趟出一條路來(lái)，經(jīng)過(guò)反復(fù)折騰始終對(duì)不上茬，直到最近了解到非線性科學(xué)的概念，由此解決問(wèn)題似乎透出了曙光，于是邊思考邊提筆寫點(diǎn)感覺(jué)。

非線性理論的基本組成有混沌、突變和分叉概念。筆者文中可能會(huì)把中西醫(yī)理論部分稱為中學(xué)和西學(xué)，而臨床部分稱為中醫(yī)和西醫(yī)，以示有所區(qū)分。

一、干細(xì)胞是胚胎混沌期的產(chǎn)物，一個(gè)胚胎很難具體說(shuō)清楚是什么，然而混沌經(jīng)過(guò)準(zhǔn)備期之后進(jìn)入分形。胚胎部分內(nèi)陷，部分原地不動(dòng)，部分外延，形成人形。分形后的具體環(huán)境對(duì)細(xì)胞基因表達(dá)具有決定性的影響，顯性部分得到充分發(fā)育達(dá)到器官職業(yè)化要求，產(chǎn)生與環(huán)境代謝的功能，而隱性部分內(nèi)容則封存不再作職業(yè)化發(fā)育，干細(xì)胞就地實(shí)現(xiàn)職業(yè)化和專業(yè)化要求，由此可以分清五臟六腑大腦骨骼皮膚等；顯然如果在此過(guò)程中得到意外刺激能量，則可能出現(xiàn)異位或功能障礙；通常分形專業(yè)化分工后的隱形基因不再顯性化，若存在環(huán)境變異造成再次顯性表達(dá)，盲目發(fā)展則可定義為某型腫瘤或癌癥。

二、器官都是按崗位要求自發(fā)工作的，并互傳操作信息并按最佳（節(jié)能）工藝流程在器官之間形成有效地接口和自發(fā)通訊。應(yīng)該指出，專設(shè)的大腦功能主要是用于起動(dòng)和協(xié)調(diào)整體有意識(shí)的聯(lián)動(dòng)，具有調(diào)控選擇性，以此降低長(zhǎng)距離通訊損耗和自身的計(jì)算工作量，大部分信息流則由組織之間按小環(huán)境要素自行流動(dòng)和運(yùn)作，這造成大腦與機(jī)體內(nèi)部器官的信息不對(duì)稱，這顯然是人體按地球村大環(huán)境而自然進(jìn)化形成的復(fù)雜生命體，按節(jié)能減排的高效率，人類大腦對(duì)自身的運(yùn)行規(guī)律則常常處在迷惑不解的狀態(tài)，由此而產(chǎn)生了所謂的科學(xué)研究工作。

三、說(shuō)實(shí)在話，世界真奇妙DNA全知道，問(wèn)題是存在著信息不對(duì)稱，當(dāng)基因處于混沌時(shí)我們看不到，而分形后的絕大部分基因表達(dá)都處于隱形狀態(tài)沒(méi)有發(fā)育，所以我們也不能有意識(shí)地知道，這顯然是自然進(jìn)化最節(jié)能的方法，大腦甚至做到一心二用都很累，由于億數(shù)的腦細(xì)胞區(qū)域各有分工，同時(shí)啟動(dòng)二個(gè)區(qū)域，驅(qū)動(dòng)動(dòng)作的時(shí)鐘頻率就會(huì)加快，控制信息流在彼此之間的總線高頻往返動(dòng)作，十分耗能，一般的一心二用活動(dòng)都處在大腦相鄰地區(qū)以求減少信息物流消耗，如果強(qiáng)行遠(yuǎn)距離多用途高頻總線操作，有可能需要加大大腦的尺寸，包括能量的補(bǔ)充、散熱表面積等等。

四、混沌的定義大概是：一切事物的原始狀態(tài)，都是一堆看似毫不關(guān)聯(lián)的碎片，但是這種混沌狀態(tài)結(jié)束后，這些無(wú)機(jī)的碎片會(huì)有機(jī)地匯集成一個(gè)整體。顯然混沌盤古開(kāi)天地，誰(shuí)也說(shuō)不清，而分形之后中西學(xué)都逐步看的清楚些了，中學(xué)的起始條件是分形環(huán)境（外因），而西學(xué)的起始條件是分形起因（內(nèi)因），由此科研研究工作方向產(chǎn)生分叉，由此形成中學(xué)和西學(xué)兩套各不相同的理論，且由鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)之后的種種歷史原因和實(shí)力證明，西學(xué)和西醫(yī)漸成主流，并屢屢壓迫中學(xué)和中醫(yī)，使得中學(xué)和中醫(yī)生存艱難，筆者仔細(xì)閱讀了不少中醫(yī)存廢的爭(zhēng)議文字，似乎都存在著正確理解中醫(yī)理論定義的問(wèn)題，顯然中學(xué)講的是環(huán)境外因，由外向內(nèi)的信息影響力，西學(xué)講內(nèi)因，講究的是由內(nèi)向外的信息影響力，有點(diǎn)像筆者講碳鋼性能，可以用機(jī)械強(qiáng)度來(lái)表示（譬如作應(yīng)力應(yīng)變曲線），也可以用化學(xué)成分（鐵、碳、錳、硫、磷）來(lái)描述。如果金相中的晶粒尺寸在正常范圍的話，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)成分基本可以等同，前述中西學(xué)的研究起始點(diǎn)相同，雖然經(jīng)過(guò)理論方向分叉，但兩者肯定各具優(yōu)勢(shì)且存在著較高理解層次的等同點(diǎn)，問(wèn)題只是在于研究者的視野高度（混沌區(qū)）不夠，以及在此高度的分析和歸納能力不足（即總結(jié)出可利用理解的兩者間直線通道）。

五、不管承認(rèn)與否，中國(guó)現(xiàn)實(shí)社會(huì)對(duì)中學(xué)已經(jīng)產(chǎn)生（信息）思維和理解障礙，這可以用能量守恒的原理來(lái)解釋其緣由。首先鑒于人類的主流基因段具有高度保守性，可以假定古人、現(xiàn)代中國(guó)人和現(xiàn)代美國(guó)人的信息處理能量（功率）相等，但由于自然環(huán)境以及文化教育傳統(tǒng)造成的種群分叉，其可以理解和接受頻道各不相同，顯然古人的思維處于低頻段，現(xiàn)代美國(guó)人處于中頻段，而中國(guó)現(xiàn)實(shí)快速發(fā)展環(huán)境造成加速度問(wèn)題，應(yīng)該處于高頻段；由收音機(jī)選擇頻道調(diào)臺(tái)的原理可知，當(dāng)選擇高頻道廣播訊號(hào)時(shí)，如果同時(shí)想聽(tīng)清楚低頻、中頻信息是十分困難的，顯然若選擇高頻（中頻）和中頻（低頻）邊緣（交互）地段時(shí)，高頻（中頻）和中頻（低頻）的兼容性較好。

六、由此可知，現(xiàn)代中國(guó)人正處于高頻段，由此造成對(duì)中學(xué)的批判性要高于美國(guó)人，美國(guó)人可能比中國(guó)人更能接受民族性是世界性的概念；另一方面，中國(guó)的老年人由于機(jī)能退化頻率降低速度放慢，接受低頻段的能力也要比年輕人高些；從某種意義上說(shuō)，科學(xué)真理存在于更接近自然生態(tài)的低頻段，美國(guó)的社會(huì)文明程度高于中國(guó)的原因應(yīng)該是處于相對(duì)穩(wěn)定的中頻，而科學(xué)家更應(yīng)該是具有堅(jiān)忍不拔的低頻性格，波長(zhǎng)很長(zhǎng)，由此產(chǎn)生實(shí)實(shí)在在的科學(xué)成果，而中國(guó)科學(xué)家或知識(shí)精英則處在魯迅式投筆從戎的超高頻段高速運(yùn)行，其中肖傳國(guó)與方舟子事件具有典型性和代表性，如此運(yùn)作，顯然與處在低頻段的科學(xué)真理很難兼容。當(dāng)然可以選擇雜交技術(shù)手段，使得低頻和中頻信號(hào)可以同樣清晰，這里顯然存在技術(shù)修飾的高能耗問(wèn)題，信號(hào)容易漂移，理想的和節(jié)能的做法是包容性，即設(shè)法各自降低身段，使得頻譜彼此接近為最佳。這里應(yīng)該指出筆者認(rèn)為科學(xué)真理應(yīng)該在低頻段的理由是由于生存環(huán)境的惡劣，為了生存，古人更具有貼近自然現(xiàn)實(shí)的客觀現(xiàn)實(shí)，盡管活動(dòng)范圍很小，但其思維哲理性的具有宏大性（波長(zhǎng)較長(zhǎng)），中學(xué)象形文字的發(fā)明可以類比西學(xué)的解析幾何（代數(shù)和幾何的思維鏈接）或物質(zhì)與化學(xué)元素表的排列比對(duì)，顯然學(xué)術(shù)超女于丹的出口成章在于小時(shí)候大量唐詩(shī)宋詞背誦與自然美景相鏈接以至于引發(fā)頭腦風(fēng)暴，而當(dāng)現(xiàn)代年輕人只能以視頻直觀識(shí)物，無(wú)法從優(yōu)秀文字中產(chǎn)生積極聯(lián)想時(shí)，思維頻譜就會(huì)越來(lái)越高，則波長(zhǎng)越來(lái)越短，形成意識(shí)障礙，成為精神廢人。

七、筆者感覺(jué)中學(xué)和西學(xué)在信息流的高度上有交集，因?yàn)槲鲗W(xué)在向內(nèi)的探索中向外傳遞著持久地影響力（波長(zhǎng)），而中學(xué)向外的探索中向內(nèi)傳遞著持久地影響力（波長(zhǎng)），由此可以屏蔽掉解剖學(xué)器官及功能精確定位的認(rèn)知干擾，這常是批評(píng)者認(rèn)為中學(xué)不科學(xué)的關(guān)鍵所在，也經(jīng)常是中醫(yī)從業(yè)者底氣不足的原因。筆者在前期的研究中也受自身西學(xué)知識(shí)的慣性誤導(dǎo)，譬如按經(jīng)絡(luò)是實(shí)體氣機(jī)流動(dòng)的機(jī)制去理解，結(jié)果在西學(xué)解剖學(xué)上碰了壁，因?yàn)槿梭w器官細(xì)胞之間存在著屏障，這是由部分局域細(xì)胞布局十分緊密，水氣在此根本就透不過(guò)去，由此可知若把經(jīng)絡(luò)按實(shí)體氣路認(rèn)知存在著理解障礙問(wèn)題。

八、譬如健脾，顯然在解剖學(xué)中可知，脾屬于免疫系統(tǒng)的最大器官，主要負(fù)責(zé)由骨髓造血后血液儲(chǔ)藏和質(zhì)量把關(guān)，小腸才是真正的吸收五谷精微的地方，當(dāng)然有部分精微由小腸直接進(jìn)入淋巴管系統(tǒng)，但這也與脾臟毫無(wú)直接關(guān)系；然而，由氣機(jī)循環(huán)理論，當(dāng)我們理解由脾臟保證血液的原液質(zhì)量，而這對(duì)整個(gè)身體的營(yíng)養(yǎng)和代謝循環(huán)有好處的時(shí)候，一方面我們不能把實(shí)體脾絕對(duì)排除與西學(xué)消化系統(tǒng)沒(méi)有任何關(guān)系，另一方面還應(yīng)該理解中學(xué)的健脾的實(shí)際用藥是按（土）定義功能的，也就是說(shuō)凡能夠幫助協(xié)調(diào)和維護(hù)（虛擬的，即專業(yè)中醫(yī)師所理解的）生化、養(yǎng)育、承載、受納的身體功能，也許以健脾名義診治的主要受益點(diǎn)可能在改善小腸功能（按西學(xué)生理學(xué)所定義的生理功能）。顯然中醫(yī)按五行相生相克相乘相侮，有整套五臟合參分型辯證，接下來(lái)的相關(guān)經(jīng)絡(luò)針灸等一整套診治系統(tǒng)，并有“七情”內(nèi)因引發(fā)“虛”和“六淫”外因引發(fā)“實(shí)”的糾偏辦法，尤其在治未病以及整體性的判斷理論最高值以及廣譜性方面，顯然要高于目前西學(xué)由內(nèi)向外的整體性的影響力程度，應(yīng)該指出，西學(xué)開(kāi)始重視和研究非線性，其定義為復(fù)雜科學(xué)系統(tǒng)，也是期望對(duì)整體性的判斷能力有所提高，筆者以為兩種理論體系完全可以在信息流能源流的高度上實(shí)現(xiàn)鏈接，充分發(fā)掘其兩種語(yǔ)系交集是重要的，當(dāng)然這最好的翻譯家和研究者是具有兩種語(yǔ)系的廣譜特征才行。

九、筆者在這里強(qiáng)調(diào)能源流（顯然信息流是帶有控制特征的能源流），這應(yīng)該符合熱力學(xué)定律，其中第一定律為能量守恒與轉(zhuǎn)換定律；第二定律則指出，凡事涉及熱現(xiàn)象的一切過(guò)程，都有一定方向性和不可逆性，如熱量總是從高溫物體自發(fā)地傳向低溫物體（當(dāng)然如果能加以階梯利用亦可稱之為新能源），而熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，這類通道是需要消耗能量的動(dòng)力過(guò)程，而且只能一部分能量可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，而其余部分（廢熱）傳遞給冷源，應(yīng)該指出，這廢熱如果沒(méi)有更低的冷源吸收，則需要更大的功率消耗，用以加大廢熱功率以維持與冷源的溫度差以有利于散熱。

十、由于地球自轉(zhuǎn)，于是地球有了白天和晚上的概念，然后又有了中學(xué)的陰陽(yáng)概念，顯然白天能量高為陽(yáng)，晚上能量低為陰，如果抽象陰和陽(yáng)，于是就有了陰流向陽(yáng)，然后再返回陰的能量流動(dòng)而且是循環(huán)過(guò)程。如果再細(xì)究一下，按熱力學(xué)定律，陽(yáng)能量高，下降返回陰屬于自發(fā)過(guò)程，而陰能量低，要上升到陽(yáng)則需要能量補(bǔ)充才能提升的耗能過(guò)程，由此我們可以把補(bǔ)充能量的過(guò)程也加進(jìn)去，再考慮利用氣液相變則效率會(huì)更高，由此可采用四段分法，于是我們就產(chǎn)生了卡諾循環(huán)的理念，如果在幾何一下，于是有了一個(gè)溫熵坐標(biāo)圖，上有一頂草帽形曲線，頂上一點(diǎn)為臨界點(diǎn)K，其右側(cè)為飽和蒸汽線，其左側(cè)為飽和液體線，于是我們?cè)诓菝毕旅嫣摂M畫一個(gè)矩形，分成等溫膨脹、絕熱膨脹、等溫壓縮、絕熱壓縮四個(gè)可逆循環(huán)過(guò)程。這是常見(jiàn)的空調(diào)冰箱系統(tǒng)，顯然是把陰陽(yáng)的功能細(xì)分了，這有利于實(shí)際操作，人工操作用氟利昂制冷劑相變的可逆法，首先用壓縮機(jī)（供電）（絕熱壓縮）；過(guò)熱的氟利昂進(jìn)入冷凝器（等溫冷凝）（向環(huán)境自發(fā)散熱，空調(diào)外機(jī)）；（與環(huán)境）等溫的高壓氟利昂進(jìn)入膨脹機(jī)（閥）（絕熱膨脹）降壓降溫；氣液混合氟利昂進(jìn)入蒸發(fā)器（等溫蒸發(fā)）（向環(huán)境吸熱，空調(diào)內(nèi)機(jī)），由于氟利昂相變操作，空調(diào)的總效率可以達(dá)到300%，即給壓縮機(jī)提供1度電的功率，等同于直接處理法3度電的效果。

十一、按陰陽(yáng)兩段展開(kāi)，中學(xué)采用的是五段分類法（五行），由于人體的復(fù)雜性，陰陽(yáng)套疊的氣機(jī)循環(huán)理論，由此借用常見(jiàn)的金木水火土五種物質(zhì)性質(zhì)特征作形象類比，由此逐步擴(kuò)充相似同類項(xiàng)進(jìn)行通訊和聯(lián)系，并根據(jù)同類項(xiàng)癥候的信息通訊（應(yīng)該是觀察到特質(zhì)癥候引發(fā)的壓痛點(diǎn)并由此連成線段）定義為相關(guān)的經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)，鑒于不通則痛的理解，發(fā)展了可以由指甲掐、針灸、放血、熱熏或冷敷等技術(shù)手段加以改善和診治，顯然，同類項(xiàng)特質(zhì)具有相似的物理或化學(xué)性能。

十二、筆者特別希望指出的是，氫鍵基本原理與中醫(yī)的氣機(jī)循環(huán)理論的相關(guān)性，水由一個(gè)氧和二個(gè)氫所組成，這是一般的科學(xué)常識(shí)，其實(shí)水（集團(tuán)）是由氫鍵動(dòng)態(tài)鏈接的網(wǎng)格整體，若使得氫鍵斷開(kāi)，水在－80℃就可以沸騰，而結(jié)合氫鍵后水的沸騰定格在＋100℃，顯然，氫鍵的張弛之間的單位熱容絕對(duì)值量達(dá)到180℃之多；如果我們暫時(shí)有意識(shí)的簡(jiǎn)化中學(xué)論述的精氣血津液的成分差別，簡(jiǎn)單類比成只有一種水的成分在循環(huán)（水運(yùn)）（當(dāng)然可以在循環(huán)的路上添加五谷精微、氧氣，以及卸載垃圾等等），我們規(guī)定肝主生發(fā)（即肝環(huán)境造成部分的氫鍵斷裂，這部分?jǐn)噫I的水，哪怕在零下80℃都可以形成陽(yáng)氣上升），然后想要引火歸元?jiǎng)t在合適的地方把氫鍵再補(bǔ)上，顯然原本氣化的水又變成液體的水，因?yàn)椴坏?00℃是不會(huì)氣化的，由此，所謂的陰陽(yáng)虛實(shí)高低也就是設(shè)法使得氫鍵按流程所需，該斷則斷，該接則接，中醫(yī)師的水平可歸結(jié)于判斷患者斷和接的環(huán)境條件是否合適，當(dāng)然還應(yīng)該細(xì)化到掉下來(lái)的氫鍵的數(shù)量，這影響到酸堿平衡問(wèn)題，顯然這屬于水道通調(diào)，由所定義的腎把關(guān)。

十三、作為非專業(yè)也無(wú)意從事臨床操作的人士，估計(jì)作上述描述大致可行了，繼續(xù)展開(kāi)的內(nèi)容實(shí)在是太多了，如果讀者希望進(jìn)一步深入了解的話，筆者建議閱讀相關(guān)的專業(yè)書籍，筆者很愿意推薦這么幾本教材，1、生理學(xué)；2、細(xì)胞生物學(xué)；3、生物化學(xué)和分子生物學(xué)；4、病理學(xué)；5、醫(yī)用化學(xué)；6、中醫(yī)基礎(chǔ)理論；7、中醫(yī)診斷學(xué)；如果有可能再閱讀些物理化學(xué)、化工原理、自動(dòng)控制原理等工科知識(shí)；還有環(huán)境工程基礎(chǔ)等教材，當(dāng)然專業(yè)閱讀量是越大越好，美國(guó)《科學(xué)》的雜志主編布魯斯·艾伯茨（Bruce Alberts）博士最近訪問(wèn)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，認(rèn)為：應(yīng)該鼓勵(lì)不同領(lǐng)域的專家相互交流，擦出火花，做植物研究的可以去聽(tīng)一下動(dòng)物研究的，這樣碰撞靈感火花，獲得新觀點(diǎn)。一個(gè)研究生要進(jìn)3個(gè)教授實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室要相互開(kāi)放，一名專家在本領(lǐng)域要能讓別的科學(xué)家從中受益?！犊茖W(xué)》刊登的論文專業(yè)面不能太窄，要能在某些領(lǐng)域改變?nèi)藗兊乃枷搿?/p>

十四、生物依賴于環(huán)境

生物是多層次組織結(jié)構(gòu)構(gòu)成的有機(jī)體，愈高級(jí)的生物，組織結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜；

但不管哪一種生物，細(xì)胞都是其基本功能單位。

細(xì)胞由不同的生物大分子，如蛋白質(zhì)、核酸、脂類、碳水化合物等組成，并通過(guò)生物體的基本結(jié)構(gòu)單元細(xì)胞的新陳代謝構(gòu)建成生物體。各類生物大分子有著共同的物質(zhì)基礎(chǔ)元素，而這些元素均來(lái)自環(huán)境，即生物大分子環(huán)境中的各類原子所組成。

新陳代謝是生物細(xì)胞在生長(zhǎng)、繁殖、分化的活動(dòng)中從環(huán)境攝取養(yǎng)分和能量，并將廢物排棄的過(guò)程。

新陳代謝的實(shí)質(zhì)就是環(huán)境中的大分子分解后成為細(xì)胞活動(dòng)所需能量及細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)的元素，細(xì)胞靠細(xì)胞膜的吸收作用從環(huán)境中選擇性的吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及礦物元素，然后通過(guò)酶的作用，細(xì)胞將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，合成機(jī)體大分子，同時(shí)將廢物排棄到細(xì)胞外。

因此，離開(kāi)了環(huán)境，生物因缺乏物質(zhì)基礎(chǔ)及其能量來(lái)源而死亡。

十五、生態(tài)系統(tǒng)中除少數(shù)能自養(yǎng)的細(xì)菌以外，幾乎所有的生物體所獲取的能量，都是太陽(yáng)能單向傳遞的結(jié)果。

【太陽(yáng)能】以陽(yáng)光的形式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，并通過(guò)綠色植物體內(nèi)的光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)—光敏色素，尤其是葉綠素的光合作用被固定，把光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存在有機(jī)物中，其中一部分供給異養(yǎng)生物進(jìn)行生命活動(dòng)。

這樣，太陽(yáng)能通過(guò)光合生物進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化為【化學(xué)鍵上的高效化合能】開(kāi)始流動(dòng)，并通過(guò)生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者之間的食物鏈開(kāi)始傳遞，最終被分解為無(wú)機(jī)物，重新進(jìn)入為植物利用的再循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

這種生物與環(huán)境、生物與生物之間的能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過(guò)程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的【能量流動(dòng)】。

十六、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)也服從熱力學(xué)定律：

這種能量流動(dòng)的特點(diǎn)是能量流動(dòng)的單向性和通過(guò)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量逐漸減少，即以食物形式存在的能量總是從低的營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，傳遞過(guò)程中的有效能不斷損失。這是因?yàn)椋?/p>

① 各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物總有一部分會(huì)未被食用而自然死亡，最終被分解者所利用，不可能全部被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物完全利用；

② 各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物要維系自身的生命活動(dòng)，必須消耗一部分能量，這一部分最后以熱能的形式消散到環(huán)境中；

③ 各營(yíng)養(yǎng)級(jí)不能完全吸收利用上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，通過(guò)排泄損失能量。

十七、碳循環(huán)：

其一，碳是構(gòu)成生物體和貯藏光能的主要元素，在自然界中以碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)體和CO2、碳酸鹽等無(wú)機(jī)體的形式存在，并在大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和化石燃料（石油、煤等）等環(huán)境因素中進(jìn)行碳循環(huán)；氮是構(gòu)成生命物質(zhì)蛋白質(zhì)和各種氨基酸的主要元素，也是大氣的主要組成成分；

其二，雖然大氣中自由氮含量占79％，卻不能直接被生物利用，只有將氮制造成硝酸鹽進(jìn)入土壤，才能被植物吸收，最終通過(guò)食物鏈進(jìn)入各類生命體。氮循環(huán)主要是在大氣、水體、生物和土壤之間進(jìn)行；

其三，硫是氨基酸和蛋白的重要組成成分，它以硫鍵的形式把蛋白質(zhì)分子連接起來(lái)；硫循環(huán)由自然作用和人類活動(dòng)所推動(dòng)，主要在大氣、海洋和陸地之間進(jìn)行。

十八、氮循環(huán)

氮是構(gòu)成生命物質(zhì)蛋白質(zhì)和各種氨基酸的主要元素，也是大氣的主要組成成分。

雖然大氣中自由氮含量占79％，卻不能直接被生物利用，只有將氮制造成硝酸鹽進(jìn)入土壤，才能被植物吸收，最終通過(guò)食物鏈進(jìn)入各類生命體。氮循環(huán)主要是在大氣、水體、生物和土壤之間進(jìn)行，如圖1－2所示。

大氣中的氮進(jìn)入土壤和植物有以下幾種方法：

① 人工固氮。人類通過(guò)工業(yè)手段，將大氣中的氮合成氨或銨鹽，即合成氮肥，供植物利用；

② 非生物固氮。如雷雨天氣的閃電現(xiàn)象而產(chǎn)生的電離作用，能將大氣中的氮氧化成硝酸鹽，隨降雨過(guò)程進(jìn)入土壤，以及火山噴發(fā)出的巖漿所固定的氮，植物吸收這些進(jìn)入土壤的氮；

③ 植物固氮。寄生的豆科植物和其他少數(shù)高等植物根部的根瘤固氮菌具有固定大氣中的氮的能力。

土壤中被固定的氨或銨鹽，經(jīng)硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽或硝酸鹽被植物吸收利用，并與碳結(jié)合形成各種氨基酸，最后合成蛋白質(zhì)；

動(dòng)物直接或間接從植物中攝取植物性蛋白，作為自身的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源；

生物圈中動(dòng)植物的殘?bào)w，以及動(dòng)物新陳代謝過(guò)程中的含氮排泄物被微生物分解后有又形成氨或銨鹽，回歸于土壤。土壤中的氨形成硝酸鹽后，一部分為植物利用，另一部分則由反硝化細(xì)菌把硝酸鹽分解為氮分子，重新進(jìn)人大氣。

十九、硫循環(huán)

硫是氨基酸和蛋白的重要組成成分，它以硫鍵的形式把蛋白質(zhì)分子連接起來(lái)；

硫循環(huán)由自然作用和人類活動(dòng)所推動(dòng)，主要在大氣、海洋和陸地之間進(jìn)行。

【自然作用的循環(huán)過(guò)程】是：

陸地上，地殼中的硫通過(guò)火山噴發(fā)和巖石內(nèi)的硫在風(fēng)化作用下，以H2S、SO2或硫酸鹽的形式進(jìn)入大氣；

海底火山爆發(fā)時(shí)產(chǎn)生的硫分別逸入大氣和溶入海洋；

大氣、水分和土壤中的硫被植物所吸收，并進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)；

當(dāng)生物殘骸被微生物分解時(shí)生成H2S回到大氣；

海洋中的生物遺骸腐敗后，其儲(chǔ)存的硫重新釋放到海水中，當(dāng)海浪飛濺時(shí)，硫又進(jìn)入大氣；

大氣中的硫或硫酸根離子，通過(guò)降水、沉降、和地表面吸收等過(guò)程回到陸地和海洋，并被植物吸收；

地表徑流的沖刷使土壤中的硫進(jìn)入河流、海洋，最終沉積于海底。

二十、生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞

信息是指系統(tǒng)傳輸和處理的對(duì)象。

通常是指在傳播形式中的情報(bào)、信號(hào)、消息、指令、數(shù)據(jù)、圖像等知識(shí)內(nèi)容。

生態(tài)系統(tǒng)中的信息是指各種環(huán)境因素：

在溝通生物和環(huán)境之間，生物種群內(nèi)部、及各生物群落之間的關(guān)系方面；。

生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞和聯(lián)系方式使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合成為一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一整體；

生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞往往是雙向可逆的；

這是指既存在輸入到輸出的信息傳遞，也有從輸出向輸入的信息反饋；

生態(tài)系統(tǒng)中的信息形式主要有【營(yíng)養(yǎng)信息】、【行為信息】、【化學(xué)信息】和【物理信息】。

二十一、營(yíng)養(yǎng)信息

生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈和食物網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)生物的營(yíng)養(yǎng)信息系統(tǒng)。

各種生物通過(guò)營(yíng)養(yǎng)的方式把信息從一個(gè)個(gè)體、一個(gè)種群或一個(gè)群落傳遞給另一個(gè)個(gè)體、另一個(gè)種群或另一個(gè)群落。

例如，食草動(dòng)物與草原植被這兩個(gè)生物群落之間，當(dāng)食草動(dòng)物少時(shí)，草原植被就繁茂昌盛，這一信息傳遞到其它食草動(dòng)物之中，則草原上的食草動(dòng)物將增加；反之，當(dāng)食草動(dòng)物過(guò)多時(shí)，草原植被減少，不足以供養(yǎng)全部的食草動(dòng)物，這一信息使得部分食草動(dòng)物遷移。

因此，從草的多少可以得食草動(dòng)物食物是否豐富的信息，以及食草動(dòng)物數(shù)量的信息。

又如，鼠類、鵪鶉和貓頭鷹組成的食物鏈：當(dāng)鵪鶉數(shù)量較少時(shí)，貓頭鷹大量捕食鼠類，鵪鶉很少受害；當(dāng)鵪鶉數(shù)量較多時(shí)，貓頭鷹轉(zhuǎn)而大量捕捉鵪鶉。

這樣，通過(guò)貓頭鷹對(duì)鵪鶉捕食的輕重，向鵪鶉傳遞了鼠類數(shù)量多少的信息。

二十二、物理信息

生態(tài)系統(tǒng)中通過(guò)物理過(guò)程傳遞的信息稱為物理信息，如聲音、光線、氣溫、磁場(chǎng)等。

各種動(dòng)物發(fā)出的聲音傳達(dá)了警告、恫嚇、安全、驚慌、以及要求配偶等各種信息：

含羞草在強(qiáng)烈聲音的刺激下，會(huì)表現(xiàn)出葉子合并，葉柄下垂的運(yùn)動(dòng)；

空中的飛禽通過(guò)視覺(jué)發(fā)現(xiàn)地面的獵物是一個(gè)光信息的傳遞過(guò)程，獵物是發(fā)出信息的信息源；

氣候由熱至冷的逐漸變化給動(dòng)植物傳遞了食物減少和氣溫高低的信息，使得某些動(dòng)物儲(chǔ)存脂肪、變換膚毛、有的進(jìn)入冬眠，候鳥(niǎo)遷徙，植物落葉減少散熱；

蜜蜂無(wú)數(shù)次將花蜜運(yùn)回蜂巢，候鳥(niǎo)成群結(jié)隊(duì)南北長(zhǎng)途往返飛行都能準(zhǔn)確到達(dá)目的地，這些動(dòng)物主要依靠自己身上的電磁場(chǎng)與地球磁場(chǎng)相互作用確定方位。

二十三、化學(xué)信息

生態(tài)系統(tǒng)中通過(guò)化學(xué)物質(zhì)傳遞的信息稱為化學(xué)信息。

如某些生物在特定的條件下，或某個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段的代謝產(chǎn)物性激素、生長(zhǎng)素等。

生物分泌出的這些特殊化學(xué)物質(zhì)在生物的個(gè)體或種群之間起著某種信息的傳遞作用，協(xié)調(diào)個(gè)體之間的活動(dòng)，并且維持生物的集群活動(dòng)的整體性。例如，許多哺乳動(dòng)物（虎、狗、貓等）動(dòng)物通過(guò)排泄物標(biāo)記自己的行蹤和活動(dòng)領(lǐng)域，其中的雄性動(dòng)物憑借種內(nèi)的雌性個(gè)體釋放的體外性激素尋求配偶。螞蟻通過(guò)自己的分泌物留下化學(xué)跟蹤痕跡，以保持群體活動(dòng)。

二十四、行為信息

生態(tài)系統(tǒng)中通過(guò)生物的異常行為傳遞的信息稱為行為信息。

如許多動(dòng)物的異常表現(xiàn)和行動(dòng)向同伙甚至其他物種發(fā)出識(shí)別、危險(xiǎn)、警告、挑戰(zhàn)和求偶等信息。

例如，蜜蜂發(fā)現(xiàn)蜜源時(shí)，用舞蹈動(dòng)作“告訴”同一巢穴其他的蜜蜂去采蜜，并用不同的行為姿勢(shì)表示出蜜源的遠(yuǎn)近，其他工蜂則以觸覺(jué)來(lái)感覺(jué)舞蹈的步伐，得到正確方向的信息；

當(dāng)某些自然災(zāi)害，如森林火災(zāi)發(fā)生時(shí)，離火源較近的動(dòng)物紛紛逃離，這種異常行為信息可以傳遞給沿途其它物種的動(dòng)物，使得更多的動(dòng)物加入逃跑的行列。

二十五、生物多樣性的結(jié)構(gòu)

生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，生物種類越豐富，食物鏈的環(huán)節(jié)越多，自身調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)；

反之，自身調(diào)節(jié)能力越弱。處于平衡狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者構(gòu)成一個(gè)完整的食物網(wǎng)，缺一不可，否則營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)缺損，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的衰退和破壞，甚至系統(tǒng)可能會(huì)崩潰。

因此，若要維持穩(wěn)定的食物鏈，必須保持一定生物種類和數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定：

例如，一個(gè)草原生態(tài)系統(tǒng)，若只有植被、山羊和狼構(gòu)成簡(jiǎn)單食物鏈，當(dāng)狼群數(shù)量過(guò)多時(shí)，會(huì)使山羊數(shù)量急劇減少，狼群數(shù)量就會(huì)因食物的減少而隨之減少，整個(gè)系統(tǒng)遭到破壞；若山羊消失，這個(gè)系統(tǒng)就可能崩潰；

如果狼的食物除了山羊外，還有野兔、鹿和其它食草動(dòng)物等種類，那么狼的食物就有了更多的選擇，狼群數(shù)量不會(huì)因山羊數(shù)量減少而減少，同時(shí)，山羊數(shù)量又得以恢復(fù)，生態(tài)系統(tǒng)保持了生物物種的相對(duì)平衡。

這些表明，生物多樣性結(jié)構(gòu)提高了生態(tài)系統(tǒng)的自身調(diào)節(jié)能力。

二十六、生態(tài)功能的完整性

生態(tài)系統(tǒng)的功能在生物生理機(jī)能的控制下能得到合理地運(yùn)轉(zhuǎn)稱為生態(tài)功能的完整性。

生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是物質(zhì)、能量和信息的流動(dòng)，合理運(yùn)轉(zhuǎn)是指生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量的輸入和輸出在各種生物的相互作用下達(dá)到相對(duì)平衡，信息網(wǎng)絡(luò)工作通暢。

生態(tài)系統(tǒng)中的能量和物質(zhì)的流動(dòng)如果入不敷出，系統(tǒng)就會(huì)衰退；

若輸入多，輸出少，則生態(tài)系統(tǒng)有積累，也處于非平衡狀態(tài)；

能量、物質(zhì)和信息的流動(dòng)越合理，生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)。

如果能量流動(dòng)在某個(gè)營(yíng)養(yǎng)層上受阻或者物質(zhì)循環(huán)和信息溝通正常途徑的中斷，則生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力下降甚至喪失。例如，向河流中排入大量的酚，若該系統(tǒng)生存著許多對(duì)酚有很強(qiáng)降解能力的微生物和水蔥等高等植物，酚就會(huì)很快得到降解，那么物質(zhì)平衡不會(huì)遭到破壞；反之，這個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)平衡就可能失調(diào)，生態(tài)平衡受到破壞。