생물체 (생물학적 유기체)와 그들의 비생물적(비생물학적) 환경은 분리할 수 없이 상호 관련되어 있고 서로 상호 작용한다. 생태계(ecosystem)는 주어진 지역에서 모든 유기체(생물 군집, the biotic community)를 포함한다. 생태계는 물리적 환경과 상호작용하여, 에너지 흐름이 명확하게 정의된 생태 구조와 생물과 비생물 구성 요소 간의 물질 순환을 이끄는 단위를 의미한다 (Odum, The Fundamentals of Ecology, 18).
생태학은 통합학문이며, 자연의 생과 인간의 삶을 분리하지 않고 관리하고 새로운 오이코스를 구성해내가는 다학제적 소통과 배움에 기초한다. 이것은 고전적인 헥켈의 생태학의 정의 즉 "살아있는유기체와 환경의 상호의존성과 작용"을 너머서, 생태권의 복잡한 스펙트럼과 위계질서를 검토한다. 이것은 생물종의 다양성과 환경요인들의 긍정적이거나 부정적인 피드백을 사실주의적으로 분석하고 생테돌봄의 기술적 차원을 신중하게 고려한다.
1977년 "생태학의 새로운 통합 학문으로서의 출현"이라는 논문에서 현대 생태학의 아버지로 불리는 유진 오덤 (E. P. Odum) 은 생태학이 생물학의 하위 분야가 아니라 생물학, 물리학, 사회 과학에 뿌리를 둔 새로운 통합 학문으로 강조했다. 생태학의 목표 중 하나는 자연과 사회 과학을 연결하는 것이다.
이런 점에서 공공신학은 생태학에 접근할 때 다학제적 접근 방식에 관심한다. 공공신학은 특히 시스템 생물학과 소산구조 즉 생의 출현이론에 주목한다. 공공신학은 사회생태학의 관점에서 자연의 생을 자연과학적으로 접근한다. 이러한 과학적 접근은 심층 생태주의나 해방신학의 가이아 이론이나 애코 패미니즘의 자연중심주의와는 거리를 취한다.
왜냐하면 공공신학은 생테계에 대한 시스템 접근을 시도하며, 생태계가 실제로 일반 시스템으로 작동하는 정도와 자기 조직화에 주목한다. 이러한 생태 시스템 접근법은 실제 환경 문제를 해결하는 데 유용하게 드러난다. 따라서 공공신학은 생태계의 돌봄이라는 차원에서 동식물의 에피게놈의 테크놀로지를 신중하게 고려한다. DNA에서 환경요인으로 인해 나타나는 메텔화 현상은 수질의 변화, 날씨, 탄소량의 증가 그리고 기후 온난화 등과 피드백으로 연결된다. 기후변화에 적응하고 살아가도록 동식물 DNA 메텔화 현상에서 나타나는 에피게놈 기술은 돌봄과 치유의 차원애서 생의 테크놀로지로서 생명과학에서 도덕적 차원을 갖는다.
생의 출현: 소산구조와 비평형상태
환경 사회학이 생명망의 상호 의존성에 접근할 때 생의 출현이론은 매우 중요하다. 다윈의 진화론에 기초한 자연선택과 적자생존 또는 생존투쟁이라는 점진적 진보주의나 사회 진화론은 거절된다. 다윈주의 전통에서 오토포이에시스는 고려되지 않는다.
자기 생산성의 생물학적 개념은 열역학과정과 소산구조연구와 분리되지 않는다. 소산 구조는 러시아 출신의 화학자이자 물리학자인 일리야 프리고진에 의해 주장되었는데 그는 1977년 노벨상 수상자이고 브뤼셀의 자유대학의 물리화학 교수로 재직했다. 마투라나와 발레라의 산티아고 이론은 자기 생산적인 네트워크와 패턴을 기술하는데서 조직과 작동의 닫힘에 초점을 두었다.
그러나 프리고진은 살아있는 시스템의 구조를 에너지와 물질과의 관계에서 명료화했다. 살아있는 시스템이나 구조는 질서와 무질서의 경계에 존재하며, 외부환경의 영향을 통해 비 안정적인 지점이나 두 갈래로 나뉘어지는 분기점에 도달한다. 그리고 새롭게 분화된 질서나 시스템의 변화 그리고 새로운 구조로 출현한다. 소산구조 이론은 살아있는 자기 조직적인 유기체가 비평행상태에 있을 때 나타나는 새로운 출현에 대해 통찰을 제공한다. 이것은 삶의 과정이 비평형조건 아래서 유지되는 것을 지적한다.
예를들어 밑에서부터 냄비의 물을 데우면 일정한 열이 밑에서부터 위로 퍼져 생겨난다. 바닥과 위 사이에서 열차이가 지속적인 열전도를 통해 증가되면, 어느 단계에서 비안정적인 지점에 도달하게 되고, 열의 흐름은 열의 대류로 대처된다. 이 지점에서 새로운 분자적 질서인 육각형의 세포형태가 질서정연한 벌집처럼 출현한다. 이것은 자기조직성이 불안정한 지점에서 또는 평형과는 다른 무질서에서 육각형과 같은 열의 대류로 출현하는 질서정연한 세포의 패턴을 보여준다 (베르나르 세포).
이러한 실험은 소산구조의 출현을 설명하는 데, 창발현상 또는 자기 조직화로 부를 수 있다. 분자들의 집합이 자동촉매작용을 통해 새로운 안정된 화합물로 변형된다. 이것은 다른 자연현상들 (허리케인, 토네이도, 소용돌이) 이나 또는 사회 정치적 현상 (위기, 변화, 개혁이나 혁명)에서도 관찰할 수 있다.
생의 출현에 대한 이러한 접근은 생물과 무생물이 에코 시스템 안에서 열린환경과 끊임없는 상호작용을 하며, 모든 것을 포괄하는 무한한 관계의 망을 보여준다. 비평형이 유기체의 소산구조에서 질서의 근원으로 작동하며 생의 비결정성이 출현한다. 이것은 서구전통을 타고 흘러온 이분법적 사고나 우열과 열등을 기초로한 이항의 대립이나 식민주의적 사교와는 전혀 다른 생의 방식을 보여준다. 살아있는 자연의 생은 인간에게 존중과 합력 그리고 새로운 대화를 요구하지 더 이상 전통적인 자연 지배와 콘트롤은 불가능하다 (Prigogine and Stengers, Order Out of Chaos).
촉매작용과 복잡성 시스템
소산구조는 평형상태를 벗어난 비안정적인 지점을 거치면서 외부의 동요와 영향을 통해 새로운 복잡성의 구조로 변형된다. 다른 구조로 바뀌는 지점에서 이것은 환경이 주는 적은 동요와 자극에도 매우 예민하게 반응한다. 복잡한 생화학 시스템에서 촉매적인 회로가 나타나며, 비 안정적인 무질서의 상태를 거치면서 높은 질서의 새로운 구조를 생산한다. 그러나 우리는 앞으로 새로운 구조를 만들어내는 시스템의 길을 예측할 수가 없다. 더우기 열린환경에서 애너지와 물질의 교란이 일어날 경우 소산구조는 새로운 질서의 출현이 아니라 부패하고 붕괴한다.
이러한 비결정성은 비평형상태에 처해있는 자기조직과정이 불가역적이며 예측불가능한 성격을 지적한다. 구조의 변화는 기존의 결정주의적인 견해에서부터 인식론적인 파열 또는 변형 (비평형, 비일직성, 비안정성, 비결정성)을 의미한다. 인식론적인 비결정성은 살아있는 구조가 재생산하고, 진화는 이전의 발전과 새로운 환경의 에너지와 자원의 주입을 통해 나간다.
공공신학의 생태학적 돌봄
공공신학은 생의 출현이론과 소산구조 그리고 분자영역에서 촉매작용과 네트워크 활동을 생태 시스템에서 고려한다. 유전자의 영역에서가 아니라 유기체의 수준에서 자연선택은 생존경쟁과 적자생존이 아니라, 합력과 공생으로 나타난다. 이러한 차원을 다윈 역시 인정하고 있었다.
예를 들어, 자연 선택의 진화는 유기체 수준에서 돌연변이와 기타 직접적인 유전적 상호작용을 포함하지만, 더 높은 수준에서는 간접적인 공진화 및 집단 선택 과정을 포함할 수 있다. 생태계에서 긍정과 부정적 피드백 조절은 보편적이지만, 유기체 수준에서 아래로 내려가면 조절이 세트 포인트가 된다. 이는 성장과 발달에 매우 정밀한 유전적, 호르몬적, 신경적 조절이 포함되며, 종종 항상성이라고 불리는 상태에 이르게 된다.
유기체 수준 이상으로 세트 포인트 제어는 존재하지 않는다. 왜냐하면 자연에는 화학 조절기나 온도 조절기같은 것이 없다. 따라서, 피드백 제어는 훨씬 느슨하여, 안정 상태보다는 맥박을 치는 상태를 초래한다. 그리스어로 "흐름을 유지하다"라는 의미의 용어인 호메오레시스가 이 맥동 제어를 설명한다. 다시 말해, 생태계와 생물권 수준에서는 평형 상태가 없지만, 생산과 호흡 또는 대기 중 산소와 이산화탄소 사이에는 맥동하는 균형이 존재한다. 사이버네틱스 (제어 또는 조절 메커니즘을 다루는 과학)에서 이 차이를 인식하지 못한 것은 이른바 "자연의 균형"의 현실에 대한 많은 혼란을 초래했다 (Odum, The Fundamentals of Ecology, 9).
생테계에서 작동되는 신진대사 과정의 방대한 네트워크는 시스템을 비평형 상태에 유지하면서 내적인 피드백 루프를 통해 분기점을 만들어내고 새로운 발전과 진화를 한다. 생태계에서 먹이사슬 또는 식량 사이클은 식물은 동물에게 먹히고 동물은 다른 동물들에게 먹힌다. 식물의 영양분이 음식망을 통해 이어진다. 에너지는 열로서 호흡을 통해 소산되며, 배설을 통해 쓰레기로 소산된다. 쓰레기와 죽은 짐승이나 식물은 곤충이나 박테리아에 의해 부식된다. 그리고 곤충과 박테리아는 기본 영양소로 분해되어 살아있는 식물들에게 주어진다. 영양분과 다른 기본요소들은 생태계에서 끊임없이 순환된다.
산소와 이산화탄소의 맥동 수준은 대기 중 CO2 농도와 기후 온난화 간의 관계에서 긍정과 부정적 피드백이 어떻게 상호작용하는 지 보여준다. CO2의 증가는 지구 온난화와 식물 성장에 긍정적인 온실 효과를 미친다.
그러나, 토양 시스템은 온난화에 적응되기 때문에 토양의 호흡은 온난화와 함께 증가하지 않는다. 이러한 적응은 토양에서의 탄소 격리에 부정적인 피드백을 초래하여, 결과적으로 대기로 CO2 배출을 줄인다. 이것은 대기중 CO2의 양을 줄여 기후 변화를 완하는데 중요한 역할을 한다 (ibid., 13).
생태계에서 물질은 순환이 되며, 에너지는 소산된다. 전체 생태계에서 만들어지는 쓰레기는 호흡의 열 에네지이며 광합성의 작용에 의해 다시 채워진다. 생태계의 먹이 순환에서 보면 모든 살아있는 시스템은 소산(dissspative)과 구조라는 두 가지 대립적 요소가 공존한다. 열린 환경에서 소산구조는 에너지를 유입하면서 평형상태에서 비평형상태의 과정에서 새로운 구조와 질서가 출현한다.
그러나 자기 조직화와 생태계의 글로벌 차원에서 생의 출현구조는 생태권의 복잡성에서 볼 때 보편법칙이 아니다. 오히려 그것은 구체적으로 개별 시스템의 고유함과 다양성에 달려있다. 그것은 수학적인 컴퓨터 작동이나 사이버네틱스 처럼 혼돈의 가장자리에서 보편적으로 결정되지 않는다. 분기점의 비결정성은 소산구조애서 비예측성으로 드러난다.
생태계는 유기체의 세트 포인트에서 나타나는 향상성과 맥동의 상테가 공존한다. 이러한 공존은 긍정과 부정의 피드백의 효과를 가지며 샹테계에 대한 사실주의적 접근을 요구한다. 이러한 사실주의적 접근은 사회 자연성과 에피게놈의 필요성을 이해하는 데 중요하는 개념을 제공한다. 탄소의 증가, 수질 온도, 그리고 기후 온난화 그리고 환경의 오염은 생태학의 공존을 에너지와 물질이 교란을 통해 닫힌 시스템으로 변질 시킨다. 생은 새로운 차원의 질서로 출현하기 보다는 맥박을 잃어버린 질병의 존재가 되고 만다. 인간의 생명도 죽어간다.