第二章 产业技术生态系统的基本理论
第一节 生态学基本理论
生态学(ecology)源于希腊文oikos，原意为房子、住所、栖息地，可见生态学是源于研究居住环境的科学。生物是呈等级组织存在的，现代生态学的研究范围包括了：生物分子—基因—细胞—个体—种群—群落—生态系统—景观，直到生物圈；除此之外还包括了生态位、食物链、能量流动等许多方面。生态学研究对象的广泛性决定了生态学理论应用范围的广泛性，生态学与其他任何学科的交叉融合都可形成一门新的学科，从自然到社会、从理论到实践、从工程到技术、从宏观到微观、从物质到精神，体现了自然科学与社会人文科学的渗透和交叉。本书主要从生态系统和生态位理论来研究产业技术创新生态系统相关的问题。
1．生态系统理论
(1)生态系统的概念
A.G.Tansley (1935)最早提出，“生态系统(ecosystem)是自然界中生物与其生存的自然环境之间相互作用、相互制约而形成具有特定结构和功能的集合体”。Raymond Lindeman (1942)指出，生态系统是生命体通过能量、物质和信息的传递和循环，在一定的时空范围内组成的复合体。M.Koyre (1958)针对人、自然、经济三者的关系，提出了生态圈是一个系统，认为生态圈由人类社会、人类活动以及这种活动所处的自然环境组成，重点强调人与生存环境的关系，强调其生态意义。E.P.Odum (1971)提出把生态系统的概念从生物界推广到人类社会，“生态系统应该是研究人和环境的全部整体，即特定空间中全部生物和物理环境相互作用的任何统一体”。马世骏(1984)认为生态系统由社会体制、经济发展状况以及自然环境三个性质各异的子系统构成，任何一个子系统的生存和发展都受到来自其他子系统结构或功能的制约。
(2)生态系统的组成
地球上的任何生物都不是独立存在的，总会与其他生物存在不同程度的依赖关系，当多个同种生物共同生活时构成了某类生物种群，多个生物种群在一定时空内集聚生存便构成生物群落，某一时空范围内的生物群落与其生存环境共同构成了生态系统(见图2-1)。
图2-1 生态系统
可见，生物成分是生态系统的主体，而非生物成分(包括光、热、水、气、土、营养成分等)是生物生活的场所和必备要素，是生物能量的源泉，被称为生物的生命支持系统。
(3)生态系统理论的应用
生态系统理论在经济社会实践中得到了广泛应用。谢王丹和杨建梅(2004)总结归纳出，生态系统理论在区域技术创新、生态工业、企业发展、城市规划管理等众多领域均有广泛的适用性。罗发友和刘友金(2004)运用演化的行为生态学特征，提出了技术创新群落形成、发展、成熟与更新的四阶段理论，技术创新群落的内部条件包括创新单元的产业属性与效用属性、技术创新群落的内部结构，技术创新群落的外部环境包括科技资源、基础设施、社会制度、文化教育等因素。
2．生态位理论
(1)生态位的定义及内涵
生态位(ecological niche)是现代生态学的重要概念之一，多年来国外学术界从不同的角度对生态位的概念进行界定。Joseph Grinell (1917)首次把生态位定义为物种所占据的适当单元，他强调了生物的“住所”，即“空间生态位”。动物生态学家Charles Elton (1927)基于动物获取食物与其天敌之间的关系，提出生态位是动物在生物群落中的位置，他强调的是物种的“职业”,即“营养生态位”或“功能生态位”。G.F.Gaulse(1934)认为由于物种间的生存竞争，两个相似物种的生态位可能相斥或者极少重叠，即“竞争生态位”。G.E.Hutchinson (1957)利用数学的点集理论，将现实的生态环境模拟成数学理论上的一个多维空间，每一个维度分别代表不同的生存条件，他用生态位表示一个生物单位(个体、种群或物种)在这个多维空间中的空间位置和功能地位的总集合体，即“N维超体积生态位(N-dimensional hypervolume)”。
国内学者对于生态位的定义也有独特的见解。王刚等(1984)认为生态位不仅体现了生命有机体与其所处生境条件之间的关系，还可以表示为生物群落中的物种或种群之间的关系。马世骏、刘建国(1990)认为生态位具有时空特性，植物在一定的时间和空间中只利用了部分存在的生态位，存在但没有被植物利用的生态位具有潜在性，这些潜在的生态位有可能存在于其他时空间内，继而被利用或被占据。
(2)生态位适宜度
M.A.Leibold (1957)基于N维超体积生态位的理论基础，指出生物一定范围内的生存和繁衍必然受到(时间、空间、营养、天敌等多维)环境因素的制约，如果每个可度量的环境因素都作为N维空间的一个坐标给出，那么某种生物对其N维资源(温度、湿度、气候、营养等诸多环境变量)的选择范围，是表征生态位适宜程度的变化规律。李自珍(1993)等提出了一种对N维超体积生态位适合性测度的新方法，即通过建立生态位适宜度的数学函数来测度反映现实生境条件(现实资源位)与最适生境条件(最适资源位)之间的贴近程度。欧阳志云(1996)在土地利用适宜性评价的研究中提出，区域发展对资源(自然环境、社会经济条件等物质资源)的需求构成一个N维的需求生态位；根据区域现状资源与需求资源的匹配关系，将土地利用的生态位适宜度范围假设在[0,1]。