对自然环境中引入塑料制品后自组织机制的探讨

随着人类生产活动的不断进行，各种新的物质不断的被人类开发出来。塑料就是被人类大量开发并被使用的物质。1869 年 John Wesley Hyatt 首先研制出赛璐珞, 随即引发了塑料的生产。[1]由于塑料制品有其非常优秀的使用性能，耐腐蚀性能，优良的力学性能。人类逐渐开始大规模的使用塑料制品。并且塑料制品的出现给世界经济的增长带来新的动力。然而塑料制品具有回收利用困难，自然降解困难的缺点。伴随着塑料的大量使用它的这一缺点使得人类社会环境不断的向自然环境系统中排放塑料制品。由于自然环境中的新物质若要产生相应的可以腐蚀降解的细菌，微生物类物质至少需要150-200年左右的时间。然而最早塑料的诞生不过130左右的时间，并且新的塑料品种被不断的开发出来。所以对应的能够腐蚀降解塑料的细菌，微生物类物质还没有来得及产生，发展，壮大。所以对于自然环境系统来说这是其内部一个因素的变化，并且因此自然环境系统内部的动态平衡被打破了。

本文就引入了塑料制品后的自然环境系统如何进行系统内部的自然演化的自组织机制展开讨论。

2O世纪6O年代末7O年代初，一批关于复杂系统从无序到有序进化机制的系统自组织理论 (如耗散结构论、协同学、超循环理论等等)相继诞生。从系统论的观点来说，“自组织”是指一个系统在内在机制的驱动下，自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展，不断地提高自身的复杂度和精细度的过程。

自然环境系统本身是“自组织”中的“自”。而自然环境系统对应其内部的塑料制品产生可以腐蚀降解塑料的细菌，微生物并且从无到有，从简单到复杂，从低级到高级的发展进化过程则是自然环境系统“自组织”中的组织化。

本文将从自组织理论的三个主要部分：耗散结构理论（Dissipative Structure）、协同学（Synergertios）、 突变论（Calastrophe Theory）的角度去讨论自然环境系统对于塑料制品引入之后的自然演化的自组织机制，并对其自组织产生作用的条件进行了探讨。

1. 引入了塑料制品后的自然环境系统产生突变

由于人类社会的生产将大量的塑料制品引入到自然环境中，由于塑料制品出现的时间比较短，并且不断有新的塑料制品被开发出来，自然环境系统中尚未有与之竞争的细菌，微生物类的物质将其腐蚀降解。自然环境中塑料的引入使得自然环境系统的元素发生了改变，使得原本是动态稳定的自然环境系统变得不稳定，这对于自然环境系统来说是一个突变的过程。但是随着时间的延续，自然环境系统在自组织机制的调节下会产生相应的可以腐蚀降解对应塑料的细菌，微生物，并且其种群不断壮大，直至可以与塑料制品对自然环境系统造成的破坏竞争到一个平衡态，使得塑料制品对自然环境系统造成的破坏减小到最低的程度。由此我们可以看出自然环境系统中引入塑料制品这个突变的过程其实是自然环境系统由一种稳定的状态经过不稳定态向新的稳定态跃迁的过程。但是不可否认的是对于自然环境系统中引入塑料制品这一突变过程，如果只是凭借自然系统的自组织机制进行调节，那么将会产生不同的结果，即可能达到若干不同的新稳态，每个状态都呈现出一定的概率。当然自然系统环境中细菌，微生物最终竞争不过塑料制品从儿产生世界性的环境破坏灾难的可能性也是存在的。

2.引入了塑料制品后的自然环境系统的耗散结构理论

自然环境系统是一个开放的系统，人类进行生产生活与自然环境系统不断的进行物质与能量的交换，人类产生的塑料制品不断的进入到自然环境这个系统中。人类社会生产的塑料制品与自然环境中的细菌，微生物等都是自然环境系统中的子系统。这是引起自然系统产生耗散结构的前提。耗散结构理论认为非平衡态是有序之源。自然环境系统中多出的各种塑料制品与自然环境中的各种细菌，微生物是一种竞争关系，而这种“竞争”就是一种非平衡态，自然环境系统中多出的大量的塑料制品是自然环境系统变化的一个因素，它打破了自然环境的动态平衡，那么自然环境系统中的相应细菌，微生物也要积极努力的产生，产生自己的新品种，扩大自己的种群从而与自然环境中的塑料制品去竞争，最终达到一个新的动态平衡。并且耗散结构理论提出的涨落有序的观点同样适合于此。塑料制品作为自然环境系统的一个元素，塑料制品从无到有，也就是自然环境这个系统中的一个元素发生了变化，而且这个元素的变化使得整个自然环境系统中的细菌，微生物产生变化并最终形成一个新的相对稳定状态。其实这个是利用耗散结构理论研究自然环境系统进行自我保护的自然演化的自组织机制。

3. 引入了塑料制品后的自然环境系统的协同作用

自然环境这个开放系统在人类生产活动的社会系统进行物质与能量的交换之后远离了平衡态。但是它会通过自己内部的协同作用，自发的在时间上，空间上，功能上，达到一种新的有序结构，一种新的动态平衡。其实自然环境系统中的塑料制品与能够腐蚀降解它的细菌，微生物等不仅存在着竞争关系还存在着协同关系。（1）自然环境系统中的塑料制品与能够腐蚀降解它的细菌微生物存在共生关系。细菌，微生物通过腐蚀降解塑料制品获得所需的营养物质与能量。塑料制品被腐蚀降解之后可以迅速的进入自然环境然后开始新一轮循环去形成新的石化物质然后被开采利用得到新的塑料制品。（2）自然环境系统中的塑料制品与能够腐蚀降解它的细菌微生物存在利他关系。自然环境系统中的塑料制品为能腐蚀降解塑料的细菌，微生物提供了充足的营养，能量物质来源。而能够腐蚀降解塑料的细菌，微生物也为塑料制品的再循环做出了很大贡献。总之，自然环境系统中的塑料制品与能够腐蚀降解塑料的细菌，微生物之间除了竞争以外还有合作协同的关系。二者竞争是各自为了自己的存在与壮大。二者协同合作是为了维持更大的系统的稳定。正是竞争与合作两种力量的此消彼长形成了自然环境系统中的涨落，自然环境系统在涨落变化的张力之中维持着动态平衡。

引入了塑料制品后的自然环境系统的自组织机制的演化需要一定的条件。本文主要讨论时间与空间条件。

1.引入了塑料制品后的自然环境系统的自组织机制产生作用需要时间条件。

现在由于人类生产活动的影响导致向自然环境中排放大量的塑料制品。而短时间内相应的能够腐蚀，降解塑料制品的细菌微生物还处在萌发阶段，二者的竞争关系已经失衡，于是出现了现在的白色污染严重的问题。由此可以看出自然环境系统的自组织机制是需要时间的。随着时间的延续，在自然环境系统中的陆地环境不断的自组织调节能够腐蚀降解塑料的细菌，微生物的量会不断的增加，甚至可能会出现塑料制品跟腐蚀塑料的细菌，微生物的竞争关系中强与弱的转变。到那个时候由于自然环境系统中由于腐蚀塑料的细菌，微生物的含量太多，就会给人类塑料的使用带来相应的麻烦。到了那个时候人类又要开始研究探讨如何保护塑料制品不受腐蚀塑料的细菌，微生物的腐蚀与降解的问题了。

2.引入了塑料制品后的自然环境系统的自组织机制产生作用需要空间条件。

在海水中的废旧塑料制品的降解速率远低于陆地上废旧塑料制品的降解速率，其原因就在于海水中含有大量的盐分，其浓度太高，不适于细菌，微生物的产生，从而海水中缺乏可以腐蚀降解塑料的细菌微生物。而自然环境系统中的陆地环境比海水环境要温和的多，相对海水环境来说也更适合细菌，微生物的产生，因此陆地环境中细菌，微生物的量要比同样时间内海水环境中细菌，微生物的量多，从而陆地环境中的塑料制品比海水环境中的塑料制品降解速率要快。引入了塑料制品后的自然环境系统的自组织机制产生作用也需要一定的空间条件。

      从以上的分析可以得出以下结论：塑料制品引入自然环境系统中之后，自然环境系统会产生自组织机制，并且自组织机制能够进行自然演化，直到另一种新的动态稳定产生。