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生态学绪论复习资料
生态学——绪论
主讲教师：
戴月
学习目的：
1、掌握生态学的定义和现代生态学的研究内容。
2、了解生态学发展简史及生态学的发展趋势。
3、了解生态学的分支学科及与其他学科的关系，能够列举生态学主要分支学科，简要说明生态学与其他学科的联系。
4、了解生态学的研究手段和学习方法，提高对生态学作用的认识和学习兴趣。
重点：
1、生态学的定义和研究内容。
2、生态学的分支学科及与其他学科的关系。
难点：
对生态学的定义和研究对象的理解。
教材：
《基础生态学》，孙儒泳等，高等教育出版社，2002。
先修课程：
植物学、动物学
知识框架：
..生态学是什么？
——研究对象，概念，分支学科，交叉学科
..形成和发展；——主要的历史阶段，代表性任务，重要学术著作
..现状如何？
——对象变化；手段变化；范围扩大
..如何学习？
—方法论，研究手段
名词概念（注意对应的英文术语）:
生态学、生物环境、非生物环境、种群、群落、生态系统、生物圈、副生物圈、Gaia学说。
生态学的来源
生态学（Ecology）这个词是在19世纪下半叶由美国的自然主义者、诗人、作家和哲学家亨利·梭罗（H·D·Thoreau,1817—1862）最先使用的。
Ecology的中文译名为生态学。
该词来源于希腊文。
词根“Eco-”是“家”、“住所”或“栖息地”的意思。
“Logos”是“道理”、“学问”或“科学”的意思，因此从原意上讲，Ecology是研究生物住所的科学。
一、生态学的定义和研究内容
1、生态学的定义
生态学（Ecology）是研究生物有机体及其周围环境相互关系的科学。
其中环境包括非生物环境和生物环境。
非生物环境：
指光、温、气、水、营养物等理化因素。
生物环境：
指同种或异种的其它有机体。
生态学强调的重点：
“相互关系”或“相互作用”。
包括有机体与环境的相互作用、以及有机体之间的相互作用。
生态学是研究生物与环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学基础分支学科。
上述定义是德国生物学家海克尔（Haeckel,1866年）在《有机体的普通形态学原理》一书中首先提出的。
他在该书中指出：
“我们可以把生态学理解为关于有机体与周围外部世界关系的一般科学，外部世界是广义的生存条件。
”
海克尔所赋予的生态学的定义很广泛，它引起许多学者的争议。
一些著名的生态学家对生态学下过不同的定义。
2、生态学定义的不同表述
★E.Haeckel（1866）：
生物与环境的关系。
这一概念至今仍为各国学者沿用、信守不渝。
赫克尔（E.Haeckel,1834~1919）是第一位给生态学以确切定义的人。
他是德国动物学家，也是达尔文主义的捍卫者和传播者。
他根据动物形态和胚胎学方面的研究成果，提出“重演定律”，即：
“动物的个体发生是在迅速而不完全地重演其系统发生”。
这条定律为生物进化论提供了有力的证据；他将生物分为动物、植物和无核生物三大部分；于1866年就从理论上推测细胞核与遗传有关；创造了许多生物学词汇；是第一个给生态学以确切定义的人。
他在1869年明确提出：
“生态学是研究生物有机体和无机环境全部关系的科学”。
显然，赫格尔所赋予的生态学的定义是广义的，它曾引起了许多学者的争议，有的学者提出，如果生态学是如此广泛的学问，那么，不属于生态学的问题就不多了。
因而，各国科学家在其代表性论著中都试图给生态学一个更好、更新的定义。
但迄今，广泛被采用的仍然是1869年赫格尔所提出的那个含义广泛的定义。
随后的著名定义：
★德国Warming（1909）：
是研究影响植物生活的外在因子及其对植物的影响。
既包括个体，也包括群落。
Warming，植物生态学家。
★英国Elton（1927）：
科学的自然史。
——《动物生态学》
Elton认为生态学是“研究生物（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”，指出生态学是“科学的自然历史”。
★前苏联Kamkapob（1945）：
一门研究生物的形态、生理和行为等的适应性的学科。
★澳大利亚Andrewartha（1954）：
生物分布、多度与环境相互作用。
——强调种群生态学。
★美国E.Odum（1958）：
是研究生态系统的结构和功能的科学。
以生态系统为中心，对大学生态教学和研究有很大影响。
E.Odum，生态学家，1977年获美国生态学最高荣誉：
泰勒生态学奖。
著名著作：
《生态学基础》。
★中国马世俊（1980）：
是研究生命系统与环境系统相互关系的科学。
★E.Odum（1997）：
有机体、物理环境与人类社会。
事实上，现代生态学的发展已越来越多的把人放在了中心位置。
当代人口猛增所引起的环境问题和资源问题，使生态学的研究日益从以“生物”为研究主体发展到以“人类”为主体，从“自然生态系统”的研究发展到“人类生态系统”的研究。
我国生态学者尚玉昌（1992）将生态学定义为：
研究生物和人与环境之间的相互关系，研究自然生态系统和人类生态系统的结构和功能的一门科学。
★美，R.E.Ricklefs（2001）：
自然的经济学。
经济学：
利用有限的资源进行合理的配置和可持续的开发。
以上定义可大致归为三类：
⑴研究重点是自然历史和适应性。
Elton（1927）
⑵研究重点是动物的种群生态学和植物的群落生态学。
Warming（1909），Andrewartha（1954）
⑶研究重点是生态系统生态学。
E.Odum（1958），马世俊（1980）
这三大类型代表了生态学发展的不同阶段，强调了不同的基础生态学的分支领域。
对现代生态学基本概念及研究内容的理解：
①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。
②是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。
③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。
④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。
2、生态学定义的内涵：
（1）环境对生物的决定和塑造作用。
（2）生物对环境的适应。
（3）适应环境的生物对环境的改善作用。
生物对环境的改造作用——Gaia假说
由英国科学家J.Lovelock和美国LynnMargulis于20世纪60年代提出。
即大地女神假说。
Gaia（GAIA）在希腊语里是大地母亲的意思。
假说内容：
地球表面的温度和化学组成是受地球表面的生命总体（生物圈）主动调节的。
并保持着动态平衡。
当地球大气的化学成分、温度和氧化还原状态等受天文的、物理的或其他干扰而发生变化，产生偏离后，生物通过改变其生长和代谢，如光合作用吸收CO2释放O2，呼吸作用吸收O2释放CO2，以及排泄废物和分解等过程，对偏离作出反应，缓和地球表面的这些变化。
生物如何主动调节地球表面的环境？
解答：
地球大气的成分、温度和氧化还原状态等受天文的、生物的或其他的干扰而发生变化，产生偏离，生物通过改变其生长和代谢，如光合作用吸收CO2释放O2，呼吸作用吸收O2释放CO2，以及排泄废物、分解等，对偏离作出反应，缓和地球表面的这些变化。
Gaia学说认为地球圈是一个相对独立于环境的，具有自我调控功能的复杂系统。
以温度为例，地球的大气温度之所以能稳定在一定范围内是由于存在一系列适应太阳光线强弱的植物。
当太阳光线过强时，能够反射阳光的植物群占优势，使地球的温度不致过热；反之，能够吸收阳光的植物群占优势，使地球的温度不致过冷。
地球大气的化学成分等也同温度一样受地球生态系统的调控。
该学说改变了人们以往的传统观点即地球的变化主要依赖宇宙大环境的变化，认为地球是一个由内部因素相互作用下的复杂巨系统。
Gaia假说与传统的进化论也存在很大分歧。
传统的进化论认为，生物的变化是对环境的适应，而Gaia假说却强调生物对环境的调控。
宇宙历史上许多次大规模的生物灭绝后，由于生物总量的减少及调控能力的减弱，大气的二氧化碳水平上升到一个很高的水平并持续很久。
随着生物总量及调控能力的恢复，二氧化碳又恢复到原有水平。
这一现象是Gaia假说的有利证据。
Gaia假说还正在改变人类寻找外星生命的传统作法。
Lovelock认为，外星生命存在的标志不在于是否有类似地球上的核甘酸或氨基酸，更重要的是星体周围的大气理化指标是否稳定。
如果某一星球上具有生命，它一定是一个稳态的自调控系统，其大气理化性质应较稳定，否则，不可能有什么生命。
参考文献：
张知彬，王祖望，李典谟：
生态复杂性研究——综述与展望，生态学报.1998，18（4）.
3、生态学的研究对象及其特殊性
★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：
⑴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。
⑵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。
⑶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（bioticcommunity）。
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（plantcommunity,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。
⑷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。
⑸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2500～3000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（globalecology）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。
★生态学研究中的尺度：
空间尺度
时间尺度
组织尺度
★生态学的特殊性
当前生态学发展的主流是研究生态系统，甚至有人认为：
生态系统是生态学研究的基本单位。
生态系统既是一个综合体（包括生产者、消费者、和分解者这些生物和非生物环境），又是一个功能单位，其功能主要表现在物质流、能量流和信息流（稳态和调节功能）上，通过三大流，生态系统的各个成员联系成为一个具有统一功能的系统，并具有稳态和反馈调节的内部机制。
生态学的研究，是多学科的综合研究，需要许多学科的科学家共同协作，但在研究过程中，生态学往往具有特殊的作用：
它们要研究生态系统各组成成分间的相互作用和相互联系，研究整个系统的物质流、能量流和信息流，与系统科学家协作建立系统模型，进行模拟研究。
⑴强调生态系统中各个组成成分的相互联系，尤其是相互作用，从生态系统整体来研究能量、物质和信息的流动和转换……，研究其结构、动态、甚至优化和调控，这正是生态学研究对象的特殊性。
尽管近代生态学已超出个体、种群、群落和生态系统这些组织层次的框框，向宏观和微观两个方向发展，但无论小到分子层次，大到全地球层次，生态学家都没有离开生物与环境、生物与生物间的相互作用，生态学研究对象的特殊性就在这里。
现代生态学工作者可分为两大类型：
一是专门从事昆虫生态学、藻类生态学、鸟类、鱼类、等单个生物类群研究的专家。
他个具有扎实的生物学专业知识。
二是带有更宏观的目的和对象，并以生态系统理论武装起来的、能与系统科学等新兴学科相结合的生态学家。
他们往往要有更广博的知识，是生态学综合研究的设计者和组织者，这就是生态学发展的现实。
⑵生态学是一种哲学
事物普遍联系法则是辩证唯物主义哲学的最重要法则之一。
从此意义上讲，生态学又是在分析和研究生物与环境和生物之间的一种哲学，即人们所谓的生态哲学。
它由研究生物与环境关系的生态学向研究人类社会与自然界的普遍关系扩展而形成。
二、生态学的形成与发展
概括：
☆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。
生态学这个词虽在19世纪后半叶才出现，但生态学思想的萌芽在公元前四五百年我国和希腊古代的著作中就有文字记载。
生态学的形成与发展大致可概括为以下四个时期：
（1）生态学的萌发阶段（时期）公元前2世纪——公元16世纪欧洲文艺复兴
特点：
生态学思想萌芽时期，自然现象观察，淳朴的生态观。
原始人类渔猎生活中：
有关生物习性、生态特征等知识的积累，不成系统、不成文。
文字记载：
在我国：
公元前1200年《诗经》——《尔雅》一书；记载有200多种植物的形态、生态环境。
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；
1590年，李时珍，《本草纲目》。
载有药物1892种，收集医方11096个，绘制精美插图1160幅，分为16部、60类。
在欧洲：
公元前285年也有类似著作问世。
（2）生态学的建立阶段（时期）公元17世纪—19世纪末
特点：
17世纪后生态学作为一门科学开始成长。
生物的多度、分布规律，动物的种群研究。
1792年，德国植物学家C.L.Willdenow出版了《草学基础》；
1807年，德国A.Humbodt（汉德堡）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；阐明了人口增长与食物的关系。
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》）。
（3）生态学巩固时期20世纪初至20世纪50年代
特点：
动、植物生态学并行发展。
著作与教科书出版，生态学理论体系建立、不同学派形成；植物群落研究，生态系统概念提出。
代表作：
☆C.Cowels（1910）发表的《生态学》；
☆美国植物生态学家克莱门茨F.E.Clements（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）；
☆英国A.G.Tamsley（1911）发表的《英国的植被类型》；1935年提出生态系统概念。
☆查普曼R.N.Chapman（1931）的《动物生态学》；
☆中国费鸿年（1937）的《动物生态学》；
☆林德曼（1942）生态系统能流研究；
☆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。
学派的形成——主要有：
①北欧学派：
以注重群落结构分析为特点。
代表人物：
G.E.DuRietz德日兹
研究重点：
对群落进行分析，研究了森林群落与土壤pH值的关系。
②法瑞学派：
注重群落生态外貌，强调特征种的作用。
代表人物是法国布朗－布兰柯J.Braum-Blanquet，瑞士卢贝尔。
研究重点：
特征种和区别种对植物群落进行分类，并且建立了一套植被等级分类系统。
③英美学派：
以动态和数量生态为特点。
代表人物：
美国克莱门茨Clements和英国坦斯列Tansley。
研究重点：
植物群落的演替。
④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苏卡切夫
研究重点：
以欧亚大陆寒温带森林土壤为研究对象，着重于草原利用、沼泽开发，北极的资源评价。
20世纪50年代后：
种群生态学发展，行为生态学推进，植物种群生态学发展。
（4）现代生态学阶段20世纪60年代至现在
特点：
①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。
②向微观和宏观两个方向上扩展，更加综合、系统。
与有关学科之间的渗透更加广泛，研究领域不断扩大。
③从描述性科学向实验性科学方向发展；从定性研究向定量研究发展；从单纯考察向实验室分析发展。
④指导思想的重大变化：
协同进化的观点已对生态学产生重要作用。
注重探讨人类或生物与其生存环境的协同进化过程及其表现形式；研究主体、客体两者之间协调发展的途径。
与此相适应的是：
生态系统成为生态学研究的中心；种群生态学也注重了种间关系，对种群动态变化影响的机制展开了研究。
⑤与生产和社会需要紧密结合，成为当今人类所面临的许多重大问题的骨干学科。
尤其是应用生态学等各分支学科的相继产生，促进了这种结合。
三、生态学的分支学科及与其他学科的关系
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：
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：
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紫外辐射生态学行为生态学人类文化生态学农药生态学
微生态学个体生态学系统生态学极端环境生态学群落生态学展望宏观生态学社会生态学
生态哲学进化生态学生理生态学生物物理生态学放射生态学高级生态工程学经济生态学
生态美学宇宙生态学能量生态学集合种群生态学空间生态学物理生态学生态银行生态旅游
生态法学数学生态学地理生态学生态系统生态学生态遗传学生态伦理学生态文艺学边际生态学
普通生态学菌类生态学工业生态学自然环境生态学动物生态学灾害生态学热带鱼类生态学
现代生态学城市生态学文艺生态学社会环境生态学火灾生态学热带生态学生态社会主义
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