海洋生态学讲稿绪论.docx
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海洋生态学讲稿绪论
《海洋生态学》讲稿
（2013年）
中国海洋大学
海洋生命学院
绪论
第一节生态学的定义、研究对象和研究意义
一定义
（一）定义的提出：
德国，Haeckel,1869
Ecology来源于希腊文的两个词根：
Oikosandlogos：
Oikos表示住所或栖息地；logos表示学问。
Ecology因此定义为：
研究生物有机体与其栖息地环境之间相互关系的科学。
（二）定义的发展
生态学的定义在不同的发展阶段是不同的。
（1）1945年，苏联生态学家：
生态学研究生物的形态、生理和行为的适应性；
（2）之后的研究强调生态学是研究种群动态的科学，代表：
1954年，Australian的Anderwartha，将生态学定义为：
研究有机体的分布和多度的科学，其中心是强调种群的动态；
从个体的形态、生理和行为的个体生态学转向研究种群动态的种群生态学；
（3）1971年，美国的Odum认为：
生态学特别特别注意到生物群体的生物学以及在陆地、海洋和淡水中的功能过程，因此将生态学定义为：
研究生态系统的结构和功能的科学。
类似的，我国学者马世骏：
生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学，强调将生物看成是有一定结构和调节功能的生命系统，将环境看成是诸要素相互作用组成的环境系统。
研究重心演变为：
种群生态学——生态系统生态学
（4）1992,德国生态学家，Lieth：
将生态学概括为人类生存的科学。
（5）现代生态学；人类活动对环境和资源造成巨大的压力，生态学的研究重点演变为：
如何利用生态学原则指导和调整人与自然、环境、资源之间的关系，即如何保持环境与资源的可持续发展；
生态学的研究地位不断上升，从最初的生物科学中研究生物与环境相互作用的分支科学转变为指导人类行为准则的学科；
基于此，1997年，国家自然基金委员会提出：
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规律的科学；其目的是指导生物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。
生态系统生态学——生物圈生态学
定义的变化反映了生态学发展史中不同研究阶段的研究重点的差异：
从个体到种群再到生态系统；Haeckel的定义目前仍然广泛使用。
定义中包含两重意思：
（1）生态学强调的是生物与其环境之间的相互关系，是生命科学和环境科学的交叉学科；
（2）生态学强调的是各种因素间的综合效应包括生物与其生物因素之间相互联系、相互作用的综合效应和环境各要素之间相互联系和相互作用的综合效应。
二研究对象、内容和研究意义
（一）研究对象
Odum用生物组织层次（leveloforganization）或称生物学谱（biologicalspectrum）的概念表示生态学的研究对象：
较低层次的只能部分说明上个层次的特性，但不能预测后者的所有特性。
一种新的研究方法：
生物标志物方法的建立
这种方法在医学上的研究较多，比如通过血液中的15－20个指标的变化既能初步断定可能存在的一些问题，比如白血球高是炎症，转氨酶高预示着肝脏可能存在问题等。
在生物学研究中，通过细胞或组织水平的一些指标发生变化，来预测其可能面临的一些胁迫。
如抗氧化系统的变化可能和其氧化胁迫有关；热激蛋白被称为胁迫蛋白，其变化也能说明个体的受到外源胁迫的状态。
（二）研究内容
（1）个体生态学（autecology）
以生物个体为研究对象，探讨生物与环境之间的关系，尤其是生物对环境的适应性及其机制。
个体生态学通常通过控制条件下的实验研究，模拟生物个体在不同环境条件的要求、耐受和适应范围。
个体生态学的核心是生理生态学，在现代生态学理论和研究中仍占有重要地位。
如：
在东海赤潮发生区分离出一种原甲藻，首先进行种类鉴定，包括形态学和分子生物学；然后对其生活习性进行研究，如光照条件，温度、盐度范围，对营养盐的需求；是否产毒；以及一些最适生长条件的探讨等。
然后扩大到种群生态学，如种间、种内竞争等。
对浮游动物的研究也是同样的方法。
首先研究单个生物个体的生活习性和环境适应范围，然后在最适生长条件下研究其一系列的问题。
如水蚤，轮虫，以及一些海洋动物，如贝类、鱼类等。
（2）种群生态学（populationecology）
研究栖息于统一地区同种生物个体的集合体所具有的特性，包括种群的年龄组成、性比例、数量变动于调节等及其与环境的关系。
研究种群生态学对保护和合理利用生物资源以及防治有害生物具有特别重要的意义。
种群生态学是在个体生态学的基础上完成的，必须有个体生态学的研究基础。
是目前的研究热点：
上届学生，出国，国外导师给了题目，已知两种轮虫，出生时的雌雄比例不同，问种群的可能变化趋势？
：
种群的概念，涉及到种群的内涵，因此年龄组成、性比例、数量变动（出生率、死亡率）以及生命表等均为重要的检测指标。
（3）群落生态学（communityecology）
研究栖息于同一地域种所有种群集合体的组合特点、它们之间及其与环境之间的相互关系、群落的形成与发展等。
20世纪70年代后，群落生态学有明显的发展，表现为由描述群落结构进而探讨群落结构形成及变化的机制。
群落生态学对保护自然环境和生物多样性有重要指导意义。
（4）生态系统生态学（ecosystemecology）
生态系统的概念：
生态系统是生物群落与其栖息环境相互作用所构成的自然整体，包括生产者、消费者和分解者以及它们周围的非生物环境，是生态学研究的基本单位。
生态系统生态学主要研究生态系统的能量流动、物质循环和信息传递以及稳态调节机制（生态系统在一定范围内保持平衡，因此内部存在自我调节机制，即通过何种方式保证平衡和稳定），这是现代生态学的主流和核心。
（5）生物圈生态学（biosphereecology）
生物圈又称生态圈，是地球上最大、接近自我维持的生态系统，是地球上全部生物及与之发生相互作用的物理环境的总和。
其范围加大，包括大气圈的下层、岩石圈的上层以及整个水圈和土圈。
因为这个薄圈中存活有世界上所有的生物，因此被称为生物圈。
有关生物圈的研究在世界各国陆续开展，主要研究生命必须元素（C,N,P等）和重要污染物在大气、海洋、陆地之间的生物地球化学循环、海－气交换过程、陆－海相互作用等。
因为研究对象涉及到生物圈的各个层次，因此又被称为生物圈生态学和全球生态学。
Odum（1971）指出，从相互依存、相互作用和生存的观点看，生物组织层次的谱不可能有明显的断裂，而且每个层次都有各自的特点。
（三）生态学的研究意义
（1）为环境和资源的可持续发展和利用提供依据：
人为活动对环境和资源的破坏；
（2）为政府部门相关法律法规的制定（经济和社会发展）提供基础的理论依据：
指导人与资源与环境的协调发展。
必须依赖于生态学原理和方法才能维护人类赖以生存的环境和持续利用各种资源成为可能。
当人们树立了生态学的整体观（生物与生物、生物与环境之间是相互依存、相互制约的统一整体是生态学的首要原理）以及掌握了生态演替规律和生态平衡理论，就会自觉遵守生态学原理开发利用环境和生物资源，避免出现破坏环境和掠夺生物资源的后果；合理利用生物资源，避免物种的大量灭绝。
三生态学的发展史
（一）生态学建立前期
公元前2世纪到公元16世纪的欧洲文艺复兴，是生态学思想的萌芽时期。
（二）生态学的建立和成长期
从公元16世纪到20世纪50年代，是生态学的建立和成长期。
（三）现代生态学发展期
从本世纪60年代至今。
现代生态学的研究特点：
（1）生态系统生态学研究是生态学发展的主流。
（2）70年代以来，群落生态学有明显发展，由描述群落结构，发展到数量生态学，包括群落的排序和数量分类，并进而探讨群落结构形成的机理。
（3）现代生态学向宏观和微观两极发展，虽然宏观的是主流，但微观的成就同样重大而不容忽视。
（3）应用生态学的迅速发展。
四生态学的发展趋势与重点研究领域
（一）发展趋势
现代生态学已不仅是通常意义上的研究生物与环境之间的关系，而是必须运用生态学的原理，探讨人类与环境的协调关系和对策，以达到可持续的生物圈的目的。
（二）三个优先研究的领域
（1）全球变化（globalchange）：
UV-B辐射增强，高温，温室效应（节能减排），有机污染等；
（2）生物多样性（biodiversity）减少；
（3）可持续的生态系统（sustainableecosystem）
五生态学的分支学科和交叉学科
（一）分支学科
随着生态学的发展，出现越来越多的分支学科。
1按照环境或栖息地的类型划分
淡水、海洋和陆地生态学，还可划分为更小的范围。
（1）淡水生态学（freshwaterecology）：
湖泊、河流等
（2）海洋生态学（marineecology）
潮间带生态学；
浅海生态学；
深海生态学等等。
（3）陆地生态学（terrestrialecology）
森林生态学；
荒漠生态学；
草地生态学等等。
2按照分类学系统划分
（1）动物生态学（Animalecology）
昆虫生态学；
鸟类生态学；
鱼类生态学；
兽类生态学。
（2）植物生态学（Plantecology）
（3）微生物生态学（Microbialecology）
3生态学的理论与人口、资源及环境问题相联系，产生了以下新的分支学科
（1）资源生态学（Resourceecology）
（2）人类生态学（Humanecology）
（3）渔业生态学（Fisherecology）
（4）污染生态学（Pollutionecology）
（5）城市生态学（Cityecology）
（6）农业生态学（Agro-ecology）
（7）景观生态学（Landscapeecology）
（二）交叉学科（生态学与其它学科相互渗透）
（1） 化学生态学（Chemicalecology）
生物之间的生化关系，指生物的外代谢产物的作用，如胞外酶，相生相克物质等（一些脂类、不饱和脂肪酸、萜类等）。
（2）数学生态学（Mathematicalecology）
模型，利用数学的方法，将一些重要的环境和生物参数融入到数学公式中，建立一种可以预测某种生态变化的数学公式。
（3）经济生态学（Economicalecology）：
（4）地理生态学
（5）进化生态学
以进化生物学为线索，以分子生态学、行为生态学、种群和群落生态学等学科方法，研究生物的生态适应。
（6）生理生态学
植物生理生态，动物生理生态等。
（7）行为生态学
动物行为生态学是研究动物行为的原因、发生或发展、适应功能、进化历史的一门科学.行为生态学是在行为学与生态学的交叉领域,主要研究生态学中的行为机制与动物行为的存活值、适合度和进化意义,是生态学科中最年轻的分支学科之一。
第二节海洋生态学的发展历史
一海洋生态学的定义
海洋生态学（MarineEcology）：
是研究海洋生物之间以及海洋生物与其环境之间关系的科学（宏观生物学和微观生物学）；是生态学的分支学科，又是海洋生物学的重要组成部分。
二海洋生态学的发展阶段
海洋生态学作为一门系统的学科历史较短。
（一）创立时期
18世纪末至19世纪末，是海洋生态学发展的初级阶段。
（1）18世纪初：
零星的海洋调查
英国，Forbs：
用底栖拖网采集并观察底栖生物，提出海洋生物垂直分布的分带现象（潮间带、昆布带Laminarianzone、珊瑚藻带、深海珊瑚藻带等）—海洋生态学的奠基人。
（2）初始阶段：
18世界末—19世纪末
《欧洲海的自然史》：
第一部海洋生态学著作。
英国挑战者号海洋调查：
1872-1876，初步分析了海洋生物与海洋环境的关系，提出一些生态学的概念和术语等。
1872年—1876年，英国“挑战者号”进行了一次较为系统的海洋调查，特点：
调查范围广：
涉及到三大洋的主要部分；发现了大量新的物种；初步分析了海洋生物与海洋环境间的关系。
1887年，亨森（德国）：
提出了浮游生物（plankton）一词。
1891年，赫克尔Haeckel（德国）：
提出了底栖生物（benthos）和游泳生物（nekton）二个名词。
这三大类群的划分沿用至今。
（二）发展时期
20世纪初—20世纪50年代
（1）发展时期的明显特征
在定性研究的基础上，开始定量研究。
（2）经历的主要事件
浮游生物：
德国生态学家亨森对浮游生物的数量分布、群落组成及其与环境因素的关系进行了深入研究。
底栖生物：
丹麦学者彼得森对底栖生物的数量分布、群落组成及其与环境因素的关系进行了研究。
游泳生物：
对一些经济鱼类的种群生态以及人工捕捞对种群的影响进行了研究，为渔业资源的合理开发利用提供了宝贵的资料。
调查船只、测量仪器明显改进，调查方法更加先进和规范，获得了大量的深海资料，促进了深海生态的研究。
（三）经典时期
20世纪60年代—至今
人为活动对环境和资源的破坏推动了海洋生态学研究的快速发展：
过度利用生物资源，大量污染物倾泻入海以及人为活动对海洋环境的破坏等。
国际性和地区性研究网络的建立；《国际地圈和生物圈计划》直接与海洋有关的有：
全球海洋通量联合研究；沿岸带陆海相互作用研究；全球海洋真光层研究。
多学科的交叉与合作。
海洋环境生态学：
人为干扰对海洋生态系统的影响：
结构和功能。
海洋环境生物学。
二海洋生态学的重大发现
（一）海洋初级生产力总量的研究
将14C同位素示踪技术应用于海洋初级生产力的测定（14C的半衰期在5730年）。
近20年来，随着海洋调查和研究的深入，发现一些超微型浮游生物在初级生产中起着极为重要的作用。
70年代以前过低估计了海洋初级生产总量的水平（少估算了浮游生物输送到海水中的部分）。
（二）新生产力与物质通量的研究
提出了“新生产力”的概念（1967），认为初级生力应包括再生生产力和新生生产力两部分。
新生产力（newproductivity）定义：
真光层之外的N提供的生产力。
研究意义：
与生物泵联系，对调节全球气候变化（温室效应）的调节有重要意义。
C与其他生源要素（N、P、Si等）在不同海洋界面的通量研究日益受到重视。
（三）微型和超微型浮游生物的研究
近20年，观测和试验手段的进步，发现许多原先不曾发现的微生物；
对其分类、生理生态、营养行为等进行研究；
生物粒径谱；
微型浮游生物；
超微型浮游生物；2-0.2μm。
（四）海洋生态系统食物链、食物网的研究
除了二条经典的能流途径—牧食食物链和碎屑食物链外，提出了微型食物链和微型食物网：
将海洋生物按照粒径级联结，得到有规律的生物量谱；
认识了碎屑食物链在能流过程中的重要性。
（五）海洋微型生物食物环的研究
海洋异养细菌既是分解者，也是生产者；
微型生物食物环：
可溶性有机物—细菌和真菌—原生动物—后生动物。
（六）对特定类型生态系统的研究
河口生态系统：
人类和自然双重影响；生产力水平较高。
南极海区生态系统：
耐低温生物的研究为主。
红树林生态系统：
红树林的破坏过程和恢复过程（红树林不是单一的分类类群植物，而是对一个景观的描述，它是热带、亚热带海岸淤泥浅滩上的富有特色的生态系统），红树植物是能耐受海水盐度的陆地植物，我国在广东、广西、福建、台湾等地区均有。
珊瑚礁生态系统：
复杂而脆弱的生态系统。
（七）大海洋生态系统的研究
提出：
1984，ShermanandAlexander,通过研究海洋中较大海域的生态系统特征及变化机制和资源保护管理；
针对近海渔业资源的过度利用和渔业资源结构的重大变化问题；
将海洋生物资源开发利用的研究从单个种类的研究向多种资源和系统水平的研究和管理方向发展。
（八）生物泵及海洋对大气二氧化碳的调节作用研究
CO2是引起全球气温上升的主要温室气体；
海洋可大量吸收大气中的CO2，对温室效应具有重要的调节作用；
海洋对大气CO2的净吸收主要是通过生物泵来完成的。
（九）特殊生物群落的研究
热液喷口生物群落研究；
冷渗口生物群落研究。
（十）全球海洋生态动力学研究
提出：
20世纪80年代后期，美国，探索全球变化对海洋动物种群的丰度、多样性和产量的影响以及海洋物理过程与生物过程相互作用的重要意义；
目前的研究：
多尺度的物理环境过程如何引起大尺度海洋生态系统的变化；全球变化对种群动态的影响；海洋生态生态系统变化对全球系统的影响；
目标：
了解全球海洋生态系统的结构、功能及它们对物理压力的响应等，预测海洋生态系统对全球变化的响应。
（十一）保护海洋生物多样性的研究
生物多样性：
物种多样性、遗传多样性和生态多样性；
人为活动对海洋生物多样性的破坏；
对海洋生物多样性的损害评估、保护措施等；
地球生物每小时灭3种；
据世界新闻报报道，联合国近日发表一份声明，指出由于人类的活动，每小时有3种生物从地球上消失。
声明中提到了许多动物和植物面临着灭绝的危险，包括露脊鲸、利比里亚猞猁、野生土豆和野花生等。
联合国生物多样性公约执行秘书处警告说，每小时地球上消失3种生物，每一天消失150种生物，每一年由1800至55000种生物消失，人类正面临着自恐龙灭绝以来的最大的生物灭绝波（已经发现的物种，未发现的物种可能会更多）。
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