专插本生态学笔记

一、生态学及其发展 一生态学的定义 1生态学（ecology）是研究生物与周围环境和无机环境相互关系及机 理的科学。（E.Haeckel，1866） 它包括4个层次的内容： 生态学的定义还有很多： 生态学是研究生物（包括动物和植物）怎样生活和它们为什么按照自己 的生活方式生活的科学。（埃尔顿，1927） 生态学是研究有机体的分布和多度的科学。（Andrenathes,1954） 生态学是研究生态系统的结构与功能的科学。（E.P.Odum，1956） 生态学是研究生命系统之间相互作用及其机理的科学。（马世骏， 1980） 生态学是综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学。（E.P.Odum， 1997） 二生态学的研究对象 由于生态学研究对象的复杂性，它已经发展成为一个庞大的学科体 系，根据研究对象的层次及研究性质等，可以将研究对象划分为以下大 小不同的组织层次： 生物系统的层次：基因系统细胞系统器官系统有机体系统 种群系统群落系统生态系统 以上层次也是现代生物学研究对象的不同层次。 随着科学技术的发展和人类认识水平的提高， 生态学所研究的内 容已向宏观和微观两个方面发展 在微观方面，向器官、细胞、细胞 器、分子水平发展，出现了分子生态学、化学生态学等微观生态学分 支；在宏观方面，由个体、种群、群落和生态系统水平， 向景观和生 物圈方向发展， 出现了景观生态学和全球生态学。传统生态学属于宏 观生物学的范畴，普通生态学的研究对象通常包括以下几个层次： 个体（有机体）经典生态学研究的最低层次。 按其研究的大部分问题来说，当前个体生态学应属于“生理生态 学”的范畴，这是生理学与生态学交界的边缘学科。近代该范畴的研究 更偏重于：个体从环境中获得资源和资源分配给维持、生殖、修复、保 卫等方面的进化和适应对策上。 另有“生态生理学”：偏重于对各种环境条件的生理适应及机制 上。但更多的学者将两者视为同义。 个体生态学在上世纪六十年代以前是植物生态学的主体之一。 种群（population）是在同一时期内占有一定空间的同种生物个 体的集合。 种群是由个体组成的群体，并在群体水平上形成了一系列新的群体 特征，这是在个体层次上所没有的。例如：种群的出生率、死亡率、增 长率；年龄结构和性比；种内关系和空间分布格局等。 动物种群生态学在上世纪六十年代以前是动物生态学的主流。 群落(biocoenosis)是指在一定地段或一定生境里各生物种 （动、植物、微生物等）相互联系和相互影响所构成的组合结构单元。 又称生物群落（biotic community）。 同样，由种群组成的群落也上升到新的层次，产生了一系列新的群 体特征。如：群落的结构、演替、多样性、稳定性 植物群落（plant community, phytocoenosium, phytocommunity）是指由一些植物在一定生境条件下所构成的一个相互 影响、互为关联的总体。植物群落生态学也是上世纪六十年代以前植物 生态学的主体。 生态系统（ecosystem）是在同一地域中的生物群落和非生物环 境的复合体。它与生物地理群落(biogeocoenosis)同义。 本世纪60年代以后，由于世界人口、环境、资源等威胁人类生存的 挑战性问题。生态系统研究已发展成为生态学研究的主流。 生物圈（biosphere）：地球表层中的全部生物和适于生物生存的范 围，它包括岩石圈上层、水圈的全部和大气圈下层。 岩石圈 包括土壤，是陆生生物生存的基底。大多数生物生存于土 壤上层几十厘米内，植物根系可伸得较深。限制生命向深层分布的主要 因素为缺光、缺氧。石油细菌可生活在地下25003000米深处。 水圈 其中几乎到处有生物，但水体表层和底层生物较多。限制生 物分布于深海的主要因素是缺光、缺氧和随深度而增加的压力。但在大 洋11000米以下仍有深海生物。 大气圈 厚度有1000公里以上，接近地面的对流层是发生天气现象 的场所，也是直接构成生物的气体环境。大多数鸟类只能在1000米以下 的空中活动，极少数能飞到5000米以上的空中。限制生物向高空分布的 主要因素是缺氧、缺水、低温和低气压。 副生物圈：指不能为生物提供长期生活条件之处。有些细菌、真菌 或昆虫可能被大气环流带到22000米高的平流层中，但万米以上的空中 不能为生物提供长期生活条件，故此空间称为“副生物圈”。 生物圈是一个不断进行物质循环和能量流动，并具有一定调节功能 的动态平衡的系统。人类对生物圈的主要影响有：温室效应、破坏大气 臭氧层、酸雨、排放有毒物质造成环境污染和全球气候变化等。 随着全球性环境问题日益受到重视，全球生态学（global ecology）已 应运而生，并成为人们普遍关注的领域。全球生态学，有人称为“生物 圈生态学”，是以人类栖息的地球和生物圈整体为研究对象，研究生物 圈与地质运动、大气变迁、太阳活动等因子的关系，以及研究国土整治 与规划、环境污染治理、温室效应、臭氧空洞等宏观问题。 三生态学的形成与发展 理论上：概念上的提出论著的出版学科的形成。 时间上：萌芽时期近代发展：4大学派的形成现代发展：生态 系统、人类生存环境的研究。 实验技术上：描述定性定量模拟。 （1）生态学萌发阶段（时期） 公元16世纪以前： 在我国：公元前1200年 尔雅一书； 公元前200年管子“地员篇”； 公元前100年前后，农历确立了24节气，同时禽经一书（鸟类生 态）问世； 本草纲目。 在欧洲：公元前285年也有类似著作问世。 （2）近代生态学阶段（公元17世纪19世纪末） 建立时期： 17世纪后生态学作为一门科学开始成长。 1792年德国植物学家C.L.Willdenow出版了草学基础； 1807年德国A.Humbodt出版植物地理学知识提出“植物群落”“外 貌”等概念； 1798年T.Malthus人口论的发表； 1859年达尔文的物种起源； 1866年Haeckel在他的著作普通生物形态学中首先提出ecology一 词，并首次提出了生态学定义。 1895年E.Warming发表了他的划时代著作以植物生态地理为基础的植 物分布学（1909年经改写成植物生态学）。 巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）： （1）动植物生态学并行发展，著作与教科书出版。 代表作：C.Cowels(1910)发表的生态学； F.E.Chements(1907)发表的生态学及生理学； 前苏联苏卡切夫的植物群落学（1908）、生物地理群落学与植物 群落学（1945）； A.G.Tamsley(1911)发表的英国的植被类型等； R.N.Chapman(1931)的动物生态学； 中国费鸿年（1937）的动物生态学； 特别是W.C.Alle（1949）等的动物生态学原理出版，被认为是动物 生态进入成熟期的重要标志。 （2）学派的形成：主要有 北欧学派：以注重群落结构分析为特点。代表人物：G.E.Du Rietz 法瑞学派：注重群落生态外貌，强调特征种的作用。代表人物是 J.Braum-Blanquet 英美学派：以动态和数量生态为特点。代表人物是Clements和 Tansley 俄国学派（前苏联学派）：植物（群落）与地学结合。代表人 物：B.H.Cykayeb （三）现代生态学阶段（20世纪60年代至现在） 以人类生存环境为中心。 四生态学的研究内容 是研究生物与其环境间的相互关系和作用机理的科学。其研究范 畴包括：生物与生物之间、生物与非生物因子之间的关系。 是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。 当前研究的重点在于生态系统和生物圈中各组成成分之间，尤其 是生物与环境、生物与生物之间的相互作用和相互关系。 应用生态学得到空前发展，与有关学科间的渗透更加广泛，研究 领域不断扩大 五生态学的科学分支 生态学原先只是自然科学中生物科学的一个分支，现在，生态学的概念 不论在内涵和外延上都在不断地丰富和发展，并且突破了原先生物学的 范畴，与数学、物理、化学、地理、大气、系统科学、信息科学等学科 相结合，成为研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机制的综 合性学科，有着自己庞大的学科体系。目前，生态学不仅仅是生物科学 中的前沿，而且又更进一步地突破了自然科学的界限，强烈地与社会科 学相互渗透结合，出现了生态法学、生态伦理学、经济生态学等学科， 建立了自然科学与社会科学的联盟，成为全球超种族、超国界、超意识 形态的共同责任和共同课题来对付人类所面临的生态危机和生存挑战。 因为我们“只有一个地球”。 生态学现在已发展成为多源的综合性学科。它涉及动物学、植物 学、分类学、生理学、遗传学、行为学、气象学、地质学、社会学、物 理学、数学、数学摸拟、遥控技术、经济、城乡建设等各个领域；它不 仅是生物资源开发利用的基础学科之一，而且与农、林、牧、副、渔、 猎、医药等行业的规划、工业污染的控制等均有密切关系。因为这些都 需要在生态学调查的基础上和生态学原则的指导下进行。因此，生态学 具有重大的实用意义，并日益受到普遍的重视。现在的生态学已经有了 100多个分支： 目前，生态学已发展成为一门研究内容广泛、分支学科众多、综合 性很强的多源性学科。它涉及动物学、植物学、分类学、生理学、遗传 学、行为学、气象学、地质学、社会学、物理学、数学、计算机科学、 数学摸拟、遥控技术、经济学、哲学、城乡建设等各个领域。 值得一提的是：不仅生态学在其发展过程中提出了包括自然环境、 一切生物的生态系统和生态系统生态学的概念，而且上述这些学科的发 展也提出了海洋、农业、森林、土壤、生态系统等研究方向。学科间的 相互渗透、发展边缘科学，建立学科间的综合性研究，既是现代科学发 展的特点，也是生态学发展的特点。许多与生态学有关的国际性研究机 构，皆为多学科综合研究的，如：国际性IBP（国际生物学计划）、 SCOPE（环境问题的科学委员会）、MAB（人与生物圈计划）、IGBP（国 际地圈生物圈计划）等等。 1、根据研究对象的分类群划分 植物生态学 (藻类生态学，蕨类生态学， ) 动物生态学（昆虫生态学，寄生虫生态学， ) 微生物生态学（细菌生态学，真菌生态学，） 2、根据研究对象的环境类别划分 水域生态学：n海洋生态学，河流生态学，湖泊生态学， 陆地生态学：森林生态学，草原生态学，荒漠生态学， 3、生态学的交叉学科 在生物学内的交叉： 生理生态学，生态遗传学，行为生态学， 与自然科学的交叉： 数学生态学，化学生态学， 与人文、经济和社会科学的交叉： 经济生态学，社会生态学，政治生态学，人类生态学，民族生态 学，哲学生态学， 生态学应用领域全面拓展，派生出一大批生态学的学科群： n 自然资源生态学，污染生态学，农业生态学，林业生态学，城市生 态学，产业生态学，生态毒理学，医学生态学， 现在的生态学已经有了100多个分支： 古生态学 种群生态学 气候生态学行为生态学 人类文化生态学等 生态学的产生和发展是伴随着人类的认识和社会的进程而发展前进 的,相信生态学的分支一定还会不断增多。 应注意的是：生态学的综合性强并不意味着“生态学就是一门包罗 万象的自然科学。”或“生态学变成了没有任何特殊研究对象的科 学。”生态学并没有取代土壤学、气象学、海洋学、林学、农学等学 科，而是在各门学科发展的影响下同时向前发展。 六现代生态学的发展趋势及特点 特点： 以人类生存环境为中心，关心人类和整个生物圈的健康与发展； 全球气候变化、生物多样性保护和可持续发展的问题是生态学近期 的研究重点，这三个问题都是与人类生存最密切相关的问题。全球气候 变化对森林稳定性和农业生产的影响、臭氧层空洞的形成与防止、如何 保护“生物安全 等问题都是急需解决的课题。