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1、第一章绪 论第一节 生态学的概念和研究内容一、生态学的概念 生态学是研究有机体与其周围环境(包括非生物环境和生物环境)相互关系的科学。非生物环境是指光、温、水、营养物质等理化因素，生物环境则是指同种和异种的其他有机体。生态学这一概念最初是由德国生物学家Haeckel于1869年提出的。生态学(Ecology)最早起源于两个希腊单词oikos(住所或生活所在地)和Logos(研究或讨论)，Oikologie从字面上解释为研究生境的科学。Haeckel提出的定义为：“生态学是动物与有机和无机环境的全部关系。”显然，Haeckel在此强调的是相互关系，或称相互作用，有机体与环境的相互作用，有机体之间
2、的相互作用，包括同种有机体之间的种内相互作用和异种有机体之间的种间相互作用。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 此后，一些著名生态学家也对生态学进行了定义。l909年，植物生态学的奠基人瓦尔明(EWarming)认为植物生态学的任务是研究“影响植物生活的外在因子及其对植物结构、生命延续时间、分布和其他生物关系之影响”；俄罗斯6AkeBIep院士给生态学的定义是：“生态学是研究生活中的植物在与其结合的特定外界环境条件紧密相互作用中的形态、结构与化学特点”；一些动物生态学家认为生态学是研究有机体的生活要求和家务习性的科学。俄罗斯Haymob的生态学定义是“研究动物的生活方式与生存条件的联系，以及动物生存条件对
3、繁殖、生活、数量及分布的意义。”聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 随着生态学的发展，生态学家认为生物与环境是不可分割的整体，以至后来欧德姆(EPOdum)认为应把生物与环境看作一个整体来研究，定义生态学是“研究生态系统结构与功能的科学”，研究一定区域内生物的种类、数量、生物量、生活史和空间分布；环境因素对生物的作用及生物对环境的反作用；生态系统中能量流动和物质循环的规律等。他的这一理论对大学生态学教学和研究有很大影响，他本人因此而荣获美国生态学的最高荣誉泰勒生态学奖。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 我们不难发现，虽然诸学者给生态学下的定义很不相同，但归纳起来大致可分三类：第一类的研究重点是自然历史；第二类是动物
4、的种群生态学和植物的群落生态学；第三类是生态系统生态学。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。这三个类型代表了生态学发展的不同阶段，强调不同的基础生态学的分支领域。生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学。但生态学发展至今，其内涵和外延都有了变化，生态学的定义不能局限于当初经典的涵义，结合近代生态学发展动向，归纳各种观点，可将生态学定义为：生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其相互规律的科学，其目的是指导人和生物圈(即自然、资源和环境)的协调发展。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 近年来，由于工业的高度发展和人口的大量增加，带来了许多全球性的问题(例如，人口问题、环境问题、资源问题和能源问题
5、等)，涉及到人类的生死存亡。人类居住环境的污染、自然资源的破坏与枯竭，以及加速的城市化和资源开发规模的不断增长，迅速改变着人类自身的生存环境，造成对人类未来生活的威胁。上述问题的控制和解决，都要以生态学原理为基础，因而引起社会对生态学的兴趣与关心。生态学原属于生物学的一门纯理论学科，由于研究领域的日益扩大，不再限于生物学，而且渗透到地理学、经济学以及农、林、牧、渔、医药卫生、环境保护、城市建设等各个部门，从而使生态学成为举世瞩目的科学。联合国教科文组织号召要把生态学知识普及到每个人，做到家喻户晓。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。二、生态学的研究内容和对象 1生态学的研究内容 早期生态学是研究生物与环境之
6、间相互关系的生物学分支，经典生态学研究的最低层次是有机体(个体)。随着生物学向宏观方向变化，生态学作为宏观生物学主要以个体、种群、群落等不同的生命体系为研究对象。现代生态学的研究重点在于生态系统中各组成成分之间，尤其是生物与环境、生物与生物之间的相互作用。因此，现代生态学的研究对象既不是生物，也不是环境，而是由生物与环境相互作用构成的整体一生态系统。其实，从生态学的研究内容可看出，无论是经典生态学研究生物与环境的关系，还是现代生态学研究生态系统结构和功能，都是研究一定实体(生态系统)内各层次、各要素的相互作用规律。当然，这个包含生命成分的实体有大有小，大到生物圈，小到一滴水；实体内的层次及组成
7、要素也有简有繁，具体情况视研究目的而定。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 (1)个体生态学 个体生态学主要研究生物个体生长发育与环境之间的相互关系，即生物对环境的适应过程，生物体与环境间能量、物质的交换，数量与质量的动态关系，以及环境对生物的塑造作用。以确定某个生物种对生态因素的稳定性与趋向性的界限，探讨环境对有机体的形态、生理和行为的影响。就植物来说，是研究植物个体的发芽、生长、开花、结果、落叶、休眠等各个阶段的形态变化、生理变化反应与环境的关系，就动物而言，是研究动物个体的适应性、耐受性、食性、迁移、繁殖、生活史等。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 不同的物种之间存在明显差异，但不管差异多大，不管是动物、植物
8、还是微生物，它们都在一定的环境中生存，一方面生物种要从环境中获取其生活必须的物质资源以构建自身有机体，同时还要获得能量资源进行各种生命活动，其生存和活动时刻会受到自然环境的制约与影响；另一方面，生物又时刻对所处的环境产生各种反应，并影响环境。生物间差异及生殖隔离的产生、形状迥异的生物的形成正是生物对千变万化的环境适应的结果。由于环境的变动和一个种的分布区内环境的异质性，常常会引起物种形状的改变或分化。所以生物种是在生物界的漫长历史中进化产生的，是生物对环境异质性的适应的产物，它不能脱离其生存环境，每一物种多在自己的进化过程中形成了和环境一一对应的关系。个体生态学就是在个体水平层次上研究这种一一
9、对应的关系。个体生态学是以生物个体及栖息地为研究对象，研究栖息地环境因子对生物的影响及生物对栖息地的适应和生态适应的形态、生理和生化机制。由于个体生态学涉及生物个体的生活及生物种的生存和进化，所以可定义个体生态学是研究生物个体发育、系统发育及其与环境关系的生态学分支。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 (2)种群生态学 种群是组成同一种生物的不同个体在特定环境空间内的集群。因此，在一定地段上群落中的一个种的所有个体就是一个种群。在自然界中，种群是物种存在的基本单位，是生物群落或生态系统的基本组成部分。种群生态学主要是研究种群与环境之间相互关系。以阐明各个生物种群的存在条件和分布状况，在不同的群落生境中，各
10、生物种群的存在方式、结构、增长等动态特征。研究的重点是种群的数量与结构在时空中的变化规律和调节机制。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 例如种群有出生率、死亡率、增长率有年龄结构和性比；有种内关系和空间分布格局等等。动物种群生态学在本世纪60年代以前是动物生态学的主流。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 (3)群落生态学 群落生态学以生物群落为研究对象。所谓群落是指多种植物、动物、微生物种群聚集在一个特定的区域内，相互联系，相互依存而组成的统一的整体。群落生态学是研究群落与环境间的相互关系，揭示群落中各个种群的关系，群落的自我调节和演替等。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 群落生态学的研究可以从植物群落、动物群落和微生物群落三
11、个不同角度来研究。其中以植物群落研究得最多，也最深入。群落生态学的一些基本原理多是在植物群落研究中获得的。植物群落学主要研究植物群落的结构、功能、形成、发展及其与所处环境的相互关系。目前对植物群落的研究已形成比较完整的理论体系，在该学科发展的各个历史时期都有一些代表人物和代表著作。因为动物具有移动性，所以动物群落的研究较植物群落困难。但群落研究中涉及复杂的食物网，包括各个营养级及其相互作用，必须有更高营养级的消费者参加，有关生态锥体、营养级间能量传递效率等原理的发现，没有动物群落生态研究是不可能的。而形成群落结构和功能基础的物种间相互关系，诸如捕食、食草、竞争、寄生等许多重要生态学原理，多数也
12、由动物群落研究开始。对近代群落生态学做出重要贡献的一些原理，如边缘效应、岛屿效应、中度干扰假说对形成群落结构的意义、竞争压力对物种多样性的影响等都与动物群落学的进展分不开。因此，最有成效的群落生态学研究，应该是动物、植物、微生物群落的有机结合。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 (4)生态系统生态学 生态系统生态学以生态系统为研究对象。生态系统是指生物群落与生活环境间由于相互作用而形成一种稳定的自然系统。生物群落从环境中取得能量和营养，形成自身的物质，这些物质由一个有机体按照食物链转移到另一个有机体，最后又返回到环境中去，通过微生物的分解，又转化成可以重新被植物利用的营养物质，这种能量流动和物质循环的各个
13、环节都是生态系统生态学的研究内容。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 生态系统的概念是英国学者坦斯利在1935年明确提出的。自从20世纪60年代以来，由于世界的人口、环境、资源等威胁人类生存的挑战性问题的出现，使得生态系统研究也逐渐发展成为生态学研究的主流。而生态学已从生物学中的一个分支学科上升到举世瞩目的地位，并发展成一门独立的生态科学。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 (5)景观生态学 景观是以相似的形式在一定面积上重复出现的具相互作用的生态系统的聚合所组成的区域，是反映内陆地形、地貌或景色(如草原、森林、山脉和湖泊等)的图像。景观生态学就是研究一定区域景观单元的类型组成、空间格局及其与生态学过程相互作用规律的
14、生态学分支。景观结构包括组成景观的要素(地形、水文、地质、气候、土壤、植被和动物)和组分(森林、草地、农田、果园、水体、聚落和道路)的种类、大小、形状、轮廓、数目和它们的空间配置。景观结构及其变化对生态过程有不同程度的影响，包括要素和组分间的相互作用，能量、物质和生物有机体在组分间的流动等。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 景观生态学的研究，通常是在各种图上进行的，其结果也包括各种各样的图。它最主要的数据收集途径是使用航空相片、卫星相片和其他遥感技术配合野外抽样调查以取得所需要的更详细的信息。景观生态学的许多研究内容需借助3S技术，即Rs(遥感技术)、GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)。对于
15、已经取得的数据可以进行多种分析，其中空间格局分析是景观生态学研究中最常用的方法之一。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 (6)全球生态学 人类已经进入了21世纪，就人类在地球上持续生存而言，这是一个关键的世纪。近几个世纪人类对地球面貌改变的速度急剧增加，它一方面给人类创造了前所未有的发达的社会文明，包括物质文明和精神文明，使我们这一代人具有很高的生活水准；但另一方面，也给人类带来了一系列对于社会持续发展的问题，如人口、资源、环境等。这些问题的解决要求现代生态学家从全球尺度上研究生态学现象，以保证人类社会得以持续发展。正如一些科学家所指出的，21世纪的人类是历史上能以高度发展的现代技术和工具，从全球规模研究
16、生态学，即全球生态学的一代人；同时也可能是具有此种机会对地球变化方向做出重要影响的最后一代人。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 当前人们最为关注的全球变化主要有四个方面： 第一，大尺度大气一海洋系统对于生态系统的全球影响； 第二，土地利用和景观变化对于生物多样性的影响； 第三，人类活动通过人工固氮对于全球尺度氮循环的影响； 第四，人类活动通过增加大气二氧化碳对于全球温度的影响。 进行全球尺度生态学研究除了要有新的研究工具和途径外，最为重要的可能还是科学文明的改变，这涉及的是科学家本身的精神文明。这就是说，为了有效地进行全球变化这样复杂的课题，科学家必须充分意识到各种学科的价值，并且能在多学科的队伍中进行有效地合作研究。大尺度的全球变化研究也要求建立国际的合作队伍。綾镝鯛駕櫬鹕
