生态系统信息不可具体化为刺激
（南京师范大学生命科学学院江苏南京210023）
对于生态系统中的信息是什么以及具体信息的分类，中文文献有许多讨论。如有文献提出，生态系统中的信息可分为物理、化学、行为和营养信息（秦建新和赵双飞，2004）。但对于诸如蜜蜂跳舞、孔雀开屏之类的行为信息是否可归入物理信息也有人提出过争论（谭永平和徐欢，2016）。与之形成鲜明反差的是，外文文献特别是海外生态学教科书对生态系统中的信息却鲜少涉及。其原因有必要进行探究。
另外，生物区别于非生物的主要特征之一就是生物具有应激性，即对刺激作出反应的能力和特性。那么刺激与信息的关系如何呢？王鹤颖等（2019）讨论过生态系统中的营养信息。下面着重探讨生态系统中信息的准确含义与理论作用。
20世纪初，通讯技术得到迅猛发展，特别是在第二次世界大战中，信息论应运而生。为衡量信息在交流或传输中的不确定性（某种程度上，不确定性类似于物理学上的混乱程度，即熵），Shannon（1948）从数学角度提出了一个描述两个相关信息因素发生概率的定量关系。这标志着信息论的开端。Shannon将信息论中的“信息”定义为：信息是消除不确定性的东西。
Wiener（1948）从动物机体（如体温、内稳态）以及机械系统（如蒸汽机的调速器、舵机引擎）能够保持稳定性的角度，提出控制论，即研究这些系统中控制与通讯的交叉学科。而这些系统之所以能够一定程度上保持稳定，并能够保持控制与通讯，除能量与物质外，最关键的是由于有“信息”的反馈。Wiener认为信息就是负熵：“正如一个系统中的信息量是它的组织化程度的度量，一个系统的熵就是它的无组织程度的度量;前者正好是后者的负数。”
Odum（1953）提出，能量在食物网中传递时，因有损耗，故它通过不同的食物链流动会对群落稳定性产生不同的影响，即能量流动时的“选择”会对结果有影响。也就是说，如果食物网复杂化，即有物种的多余或“冗余”，则群落稳定性提高。MacArthur（1955）认识到Odum提出的“选择”与Shannon提出的“不确定性”有共同之处，都包含“冗余”，因而将Shannon提出的数学公式引入到生态系统稳定性研究中。这就将信息概念以及信息论引入到生态系统生态学。
实际上，Rosenblueth等（1943）、Wiener（1948）在提出反馈以及控制论时，也认为生物在不同水平上都可看作是一个可自我调节的稳定系统。Odum（1953）将反馈概念应用到生态系统中。由此可以看出，Wiener等也可看作是将信息概念引入到生态学中的学者。
Shannon（1948）和Wiener（1948）对“信息”的准确定义是数学公式。在文字描述中，他们都认为信息是一种抽象的概念，它表示系统中某个成分的状态。Wiener（1948）讲得很清楚：“信息就是信息，不是物质也不是能量。信息量就是熵的负数。”“在这里，我们所定义的信息量的‘量’，是在类似情况下被我们定义为熵的那个量的负数。”“作为一个量（我们也许会认为这个量是某个概率）的负数，信息量实际上是一种负熵。一般来说，信息量的属性常常让我们联想到熵。”“我们会看到，信息损耗的过程几乎就是熵增加的过程，这些过程存在于概率（这些概率一开始都相互独立）区域的融合中。”
钟义信（1986）将信息定义为“泛指以任何形式表现的事物运动的状态和方式，包括它的内部结构的状态和方式，以及外部联系的状态和方式”。从认识信息的角度，可将其定义为“是关于事物运动状态和方式的表述，或者，等效地说，是关于事物运动状态和方式的广义化知识。”
可见，“信息”是一种抽象的、总体性的、非实体性的概念，就是对系统或其中某个成分具体状态的抽象描述，不与具体的某种物质对应。“熵”是对某个系统混乱程度的抽象描述，与之对应，“信息”是对某个系统“有序状态”或“组织程度”的抽象描述，它可简称为“负熵”（Johnson，1970）。当然，“信息”并不与“熵”完全相反对应，它不仅指代有序程度，往往还指代系统或系统成分的不确定性、概率、选择多样性等。
生态系统之所以能够存在和维持其高度有序性，是因为外界不断向生态系统中输入能量和物质。信息与物质或能量的区别是什么？物质和能量在生态系统各成分（无机环境、生产者、消费者和分解者）之间有序传递时，其总量在各营养级中是不断减少的。但处于较高营养级中的生物其功能往往更为完善、结构更为复杂、分类地位更高。而信息正是表达系统有序状态的指标和概念，故可以说，与物质和能量不同，信息量在营养级之间传递时不一定减少（许洪昌，1986）。Odum（1983）提到的潜能可较形象地帮助理解信息量在营养级中的变化：从数量上来看，假设100单位的食草动物能量产生出1单位的捕食动物能量，这意味着捕食动物的能量品质是食草动物的100倍，其所具有的或包含的“