论农业中的“蝴蝶效应”

论农业中的“蝴蝶效应”
摘要通过列举农业系统中的“蝴蝶效应”现象，分析并指出其发生的原因，提出应对的措施，以期有效应对这一现象。

关键词蝴蝶效应；农业；混沌
巴西的一只蝴蝶扇动几下翅膀，几个月后将会在美国德克萨斯州引起一场龙卷风，这就是“蝴蝶效应”，它是混沌理论中的一种现象。

“蝴蝶效应”反映了混沌运动的一个重要特征，用混沌术语表达就是系统长期行为对初值的敏感性依赖[1]；或者也可以理解为，一个极微小的起因，经过一段时间及其他因素的参与作用，可以发展成为巨大和复杂的影响力。

“蝴蝶效应”不仅在自然界中大量存在，在农业领域也普遍存在，并且经常带来严重的负面影响。

1农业中的“蝴蝶效应”现象
1938年，瑞士化学家米勒发明了DDT，导致了DDT在世界范围内的广泛使用，DDT的广泛使用导致了DDT对环境的污染，环境的污染物又导致了动物的死亡和鸟蛋的孵化率的大规模下降；2005年6月5日，英国食品标准局在超市上的鲑鱼体内发现“孔雀石绿”，英国《星期日泰晤士报》报道“孔雀石绿”事件，此后日本政府对中国水产品强制检测“孔雀石绿”，中国农业部下发通知要求全国严查“孔雀石绿”，广东罐头企业遭受寒流，中韩两国决定在北京举行“中韩卫生部水产品工作会议”；一只带有禽流感病毒的候鸟将禽流感病毒带到某个养鸡场，某个养鸡场禽流感的暴发可能导致禽流感在世界蔓延，禽流感的蔓延将导致成批的禽类被宰杀，同时还导致旅游业不景气，股票的下跌，甚至影响了整个世界的经济。

DDT的发明主要是米勒的个人行为；带有“孔雀石绿”的只是一小部分的鲑鱼；最初带有禽流感病毒的只是1只侯鸟。

然而这些似乎不起眼的事情正如蝴蝶翅膀的扇动，最终导致了极严重的后果，影响范围极广。

2农业中“蝴蝶效应”产生的原因
（1）初始条件偏差的存在。

在混沌学中“蝴蝶效应”的产生依赖于对初始条件的敏感性。

初始条件的偏差就好比是巴西上空那只蝴蝶的翅膀，没有它就不会有几个月后德克萨斯州的那场龙卷风。

如果没有初始条件的偏差，就不可能会有偏差在后续一系列的事情中被放大，也不可能会有其后的严重后果。

农业系统对初始条件的敏感性来源于农业系统的非线性及存在非线性反馈。

这种非线性反馈在某参数范围内会一步步地不断使涨落放大，而产生最后输出的极大变化，进而影响到各种农业系统乃至整个世界全局运动性质的变化。

在农业领域中初始条件的偏差十分普遍，如DDT的发明、部分带有“孔雀石绿”的鲑鱼、1只带有禽流感的候鸟都可以看成是初始条件的偏差。

如果没有这些偏差的存在就不会有其后的各种严重后果。

当然并不是所有的偏差都会被放大到影响全局的地步[2]。

影响全局的结果的产生不仅在于初始条件的偏差，还在于这一偏差是牵一发而动全身的临界点，混沌意味着这种临界点无处不在[2]。

可见，农业体系中初始偏差的存在正是“蝴蝶效应”产生的必要条件。

（2）农业体系中各事物之间的强依赖性。

混沌学说的研究表明：事物间的相互依赖度越高，发生“蝴蝶效应”的可能性越大。

因为较高的依存度使得一方的误差往往会对其他各方造成巨大影响，形成难以预测的结局[3]。

随着科技的不断进步，农业系统中事物的联系日趋紧密，特别是农业信息化技术的发展和农业生产的专业化更是使得农业体系中各个要素的联系更紧密、依赖性更强。

另外，随着信息化的发展和全球一体化的进程加快，整个世界中各事物的相互联系将更紧密、相互影响将更深远、相互依赖将更强烈。

农业体系作为这个世界体系的一个重要组成部分，不可能独立存在，它必然也与整个世界体系中的其他要素紧密相连，相互依赖。

禽流感之所以会由一个农场发展到波及全球，正是因为这种强依赖性的存在使得发生在一个农场的偏差被迅速地传递和放大，最终导致整个世界的全局运动的性质发生了变化。

（3）非线性因素的介入。

混沌系统的一个重要特征就是：有非线性因素的存在，但是系统是确定性的。

混沌学研究表明，“蝴蝶效应”的不可预测性来源于非线性因素的介入。

因为非线性因素的介入，扰乱了原有先行系统内的正常秩序，事物间可确定的关系被无可确定所替代，使得初始条件偏差能够引发不可测度的多样性后果。

世界不但是非线性的，而且也是开放的，所有系统都在不断地进行着物质、能量、信息的交换[4]。

农业系统是一个人为与自然叠加的复合复杂系统，自然也是一个非线性的和开放的系统，具有存在无穷而客观的嵌套着的自相似结构的混沌系统特征。

如在“孔雀石绿”事件中，“孔雀石绿”被发现和报道可以看成是该事件的初始条件的变化，由于系统非线性反馈的不断放大，才引发一系列难以预测的后发事件。

3应对农业中“蝴蝶效应”的方法
3.1用科学的态度去认识“蝴蝶效应”
农业系统是一个人为与自然叠加的复合复杂系统，是混沌的，蝴蝶效应的产生是不可避免的。

人类所真正面临的世界是动态、复杂的、不可逆的、随机的、千变万化的自然图景。

以往那种追求有序、精确、简单的观点是不全面的[1]。

学习混沌学的有关理论、掌握混沌学的有关方法、学会用混沌思维去思考问题，才能更接近真实的去刻画、模拟农业系统，才能更好地去认识农业系统中“蝴蝶效应”。

只有认识了农业系统中“蝴蝶效应”，才谈得上去控制和利用“蝴蝶效应”更好地为农业服务。

3.2控制“蝴蝶效应”
（1）重视细微偏差。

由于“蝴蝶效应”的产生依赖于初始条件的偏差。

这就促使人类必须重视农业系统中的细节，要用普遍联系的观点来看待问题，要注重事情的长期行为，不要被短期的利益或者假象所蒙蔽。

要学会从蝴蝶翅膀的煽动，看到龙卷风的来临。

如同在“孔雀绿石”事件中，如果商家、生产者或者有关政府部门能够事先察觉“孔雀绿石”这一偏差及其可能带来严重后果并采取相关有效的措施，那么也就不会有严重后果的产生。

如果人们能够尽早地从长期利益的角度去看待DDT，而不是被它能够有效消灭各种害虫这一短期利益所蒙蔽，那么也不会造成环境被DDT污染的严重后果。

（2）建立完善农业系统预警机制。

初始条件的偏差是客观存在的，人类不可能对各种初始偏差进行一一研究。

因此有效控制农业系统中误差的方法就是建立并完善系统的预警机制，使其具有较好容错性。

笔者认为“蝴蝶效应”可以表示为初始条件的偏差被不断传递和放大的过程。

其思路是定时对系统进行检测，当发现某一种偏差被放大并有可能造成严重后果的时候，则通过控制器发出一个控制信息，防止偏差不断的被传递和放大，达到将事态控制在较小范围内这一目的。

3.3吸取经验教训，避免重蹈覆辙
对于已经发生并造成严重负面影响“蝴蝶效应”，应该弄清事情的前因后果，吸取各种经验和教训，并且要制定相关的有效措施或者政策防止类似事件的再次发生。

例如对于禽流感的暴发，人类如果能够认真总结从中需求经验教训，建立一整套预防、控制禽类、畜类、兽类等传染疾病的措施，那么将可以将像禽流感、疯牛病、口蹄疫、猪链球菌疫等传染疾病控制在影响较小的范围内乃至将其消灭。

3.4利用“蝴蝶效应”
客观地说，并不是所有的“蝴蝶效应”都会造成负面影响，甚至有些会带来正面影响。

如以色列滴灌技术就可以看成是一个正面的“蝴蝶效应”。

对于那些可以产生正面影响的“蝴蝶效应”，应该尽可能人为地制造能够引发产生“蝴蝶效应”的初始条件偏差，促使其更早来临。

如制定相关的法律法规及政策鼓励科学家去研究提高农业产出的方法与途径。

4参考文献
[1] 王兴元.复杂非线性系统中的混沌[M].北京：电子工业出版社，2003.
[2] 林钰.论国际经济关系中的“蝴蝶效应”[J].世界经济研究，1997（1）：20-23.
[3] 李鹏.纳税服务偏差“蝴蝶效应”发生及校正[J].涉外税务，2004（12）：74-77.
[4] 赵联宁.“蝴蝶效应”与东南亚金融危机[J].河海大学校报（哲学社会科学版），2000，2（1）：66-68.。