前言:
笔者在人工群落的研究基础上,通过进一步对细胞信息载体、受体、信号通道等微观领域研究,逐步总结出生命是一群落运行系统的生命定义,进而提出《生命群落学》这一学科框架,并将此在“第十二届世界生态学大会(2017年 北京)”新闻发布会上公布。
本文将《生命群落学》这一学科及其相关研究进展初步总结如下:
一、学科定位
笔者将生命群落学定义为“生命群落学是研究生命存活状态的科学”,它与生态学的区别在于两者的研究对象各不相同,生态学的研究对象是生物,研究范围局限于生物这一物种层次与环境之间的相互关系。而生命群落学的研究对象是生命,是从生命的角度,探讨从微观到宏观的多层次、多种类、多维度的生命群落系统运行规律。这一视角的转换,为理解生命现象本质提供了新的可能性。
二、理论依据
生命群落学的核心理论,首先基于笔者提出的生命定义:
“生命是有机载体及其共生环境在信息作用下产生活力的群落运行系统。”
上述定义把生命定义为“群落运行系统”,强调了生命的系统性和统一性,信息驱动性和群落协同性。可从基因、细胞、物种以及与“人”这一特殊物种相关的家庭、家族、民族、宗教、党团、企业、军队、学校、国家、地球生物圈,直至整个宇宙的多层次、多种类生命群落系统的存活状态进行探索研究,超越了传统生命科学将生命孤立于物种层次的片面认知。
三、生命群落的实践应用——人工群落
人工群落,是笔者自1960年起与吴征镒院士、曲仲湘教授共同承担的中国科学院重大研究课题。从生命群落学的观念而言,人工群落的核心技术,就是“生命群落结构调控技术”。历经数十年长期研究的结果,证明人工群落是生命群落学的重要技术支撑,其研究核心是通过人工智能,调控生命群落结构,优化人工生命群落的系统运行效率。
在长期的人工群落研究实践中,取得了如下一系列研究成果:
(一)热带雨林的人工生命群落摸拟重建
自1961年开始,以100多种热带经济植物,在一片荒地上进行人工热带雨林组建,历经六十余年,建立起了世界上第一片人工多层多种热带雨林生命群落(图1)。全部生物种在群落运行中各居其位,各司其职,除早期的人工种植干预外,四十多年来不受任何如施肥、灌溉、中耕、除草、病虫害防治等人工管理,在完全自我管理的群落系统运行下,成长为5个层次、近40公尺高的人工热带雨林生命群落,将天然的光、热、水、土、气资源,通过多层次、多种类的结构进行了科学的合理再分配,达到资源的充分利用,不仅收到了高效的经济效益,而且发挥了巨大的生态功能。是一座绿水青山的金山银山具体实证。

图1 人工热带雨林群落

<巴西橡胶>已作了数十年产胶贡献

< 望天树>长至群落王者之位

热带兰花安居在乔木身上

硕果累累老茎结果的热带葡萄

自我繁殖的第三代咖啡

群落最下层的药用植物千年健
(二)《胶茶人工群落》的研究及推广
以巴西橡胶与云南大叶茶组合而成的“胶茶人工群落”,在海南、云南、广东、广西推广达二十多万亩(图2),获中国科学院科技进步一等奖(图3) 及瑞士国际雄才大略奖。

图2

图3
(三)“茶叶-蜘蛛-小绿叶蝉”—— 防治虫害的生命群落构建
虫害是农业生产中一大问题,采用生命群落结构调控技术,把茶园组建成“茶蛛蝉生命群落”(图4),结果,为了防治茶园最大害虫小绿叶蝉,每年需打农药十几次的茶园传统管理,通过人工生命群落构建,改变成了几十年不打一次农药的《茶-蛛-蝉》生命群落茶园,找到了生命群落结构调控技术防治虫害的可行性。

图4 茶蛛蝉人工生命群落
(四)用生命群落结构调控技术,找到了橡胶寒害与太阳日照之间的定量关系
即120卡/平方厘米/日的寒害临界值,用此指标,通过生命群落结构调控技术,构建成功了防寒性巴西橡胶生命群落种植园,找到了克服在具有寒害风险的热带边缘地区种植巴西橡胶的最大障碍。
(五)用生命群落结构调控技术,将单一种植的巴西橡胶一园,构建为<橡胶+茶叶+防风林带>的生命群落,明显解除了海南等台风多发地区橡胶风害问题。
(六)用人工群落的“藤冠技术”与中国科学院东北地理所合作,仅用两年半时间,便将一片盐碱地改造成硕果累累的葡萄园(图5)。

盐碱地治理前状况 治理两年半后的景观 作者(右一)与刘兴土院士(中)考察治理后的盐碱地
图5
用生命群落结构调控技术还可以设想对医药、农业、教育、企业管理等进行结构调控,以加强其生命活力。如:
调控微生物群落以修复环境污染。
设计智能城市中的社会生命群落协同网络。
优化企业组织架构以增强生命力。
生命群落学与人工群落学两者构成的“理论--实践”螺旋上升的认知体系,将不断推动着生命科学的发展。 (图6.7.)

图6

图7
四、生命群落学的研究范畴:多维度复杂系统
生命群落学的研究对象跨越物理、生物、社会、宇宙四大维度:
微观层:基因、细胞、物种;
中观层:家庭、企业、民族、国家;
宏观层:地球生物圈、太阳系、银河系……
其目标是揭示生命群落的普遍规律,重塑多个领域的认知范式与实践路径,探索“天人合一”的宇宙共生机制。
五、核心使命:解决“人”的系统性问题
从生命本质出发,生命群落学致力于:
内在系统:研究人体健康与心理、基因、细胞群落的关联;
外在系统:优化家庭关系、组织国际协作共生模式;
终极目标:通过系统调控,实现个体与集体的可持续繁荣发展。
六、现实意义: 为全球性问题提供新范式
用生命群落学理论结合实践的思想和方法,推进“人类命运共同体”,为全人类的持久性和谐发展做出贡献:
指导生态修复、社会治理、星际探索等重大课题;
推动文明向更高层级的“共生智慧”演进。
结语
《生命群落学》不仅是学科创新,更是一种认知革命——它打破学科壁垒,以“群落思维”重新定义生命,为人类可持续发展提供答案。在人工智能与生物技术爆发的时代,这一猜想或许将成为未来科学的重要基石之一。
本文基于开创性学科构想,可进一步探讨和推进理论细节及应用实践。