生態學

生態學是研究生物與環境，及生物與生物之間相互關系的生物學分支學科。

　　生物的生存、活動、繁殖需要一定的空間、物質與能量。生物在長期進化過程中，逐漸形成對周圍環境某些物理條件和化學成分，如空氣、光照、水分、熱量和無機鹽類等的特殊需要。各種生物所需要的物質、能量以及它們所適應的理化條件是不同的，這種特性稱為物種的生態特性。

　　任何生物的生存都不是孤立的：同種個體之間有互助有競爭；植物、動物、微生物之間也存在復雜的相生相克關系。人類為滿足自身的需要，不斷改造環境，環境反過來又影響人類。

　　隨著人類活動范圍的擴大與多樣化，人類與環境的關系問題越來越突出。因此近代生態學研究的范圍，除生物個體、種群和生物群落外，已擴大到包括人類社會在內的多種類型生態系統的復合系統。人類面臨的人口、資源。環境等幾大問題都是生態學的研究內容。

生態學的淵源

　　“生態學”一詞是德國生物學家海克爾1869年提出的。海克爾在其動物學著作中定義生態學是：研究動物與其有機及無機環境之間相互關系的科學，特別是動物與其他生物之間的有益和有害關系。

　　其后，有些博物學家認為生態學與普通博物學不同，具有定量的和動態的特點，他們把生態學視為博物學的理論科學；持生理學觀點的生態學家認為生態學是普通生理學的分支，它與一般器官系統生理學不同，側重在整體水平上探討生命過程與環境條件的關系；從事植物群落和動物行為工作的學者分別把生態學理解為生物群落的科學和環境條件影響下的動物行為科學；側重進化觀點的學者則把生態學解釋為研究環境與生物進化關系的科學。

　　后來，在生態學定義中又增加了生態系統的觀點，把生物與環境的關系歸納為物質流動及能量交換；20世紀70年代以來則進一步概括為物，質流、能量流及信息流。

　　生態學的發展大致可分為萌芽期、形成期和發展期三個階段。

　　萌芽期  古人在長期的農牧漁貓生產中積累了樸素的生態學知識，諸如作物生長與季節氣候及土壤水分的關系、常見動物的物候習性等。如公元前4世紀希臘學者亞里士多德曾粗略描述動物的不同類型的棲居地，還按動物活動的環境類型將其分為陸棲和水棲兩類，按其食性分為肉食、草食、雜食和特殊食性等類。

　　亞里士多德的學生、公元前三世紀的雅典學派首領賽奧夫拉斯圖斯在其植物地理學著作中已提出類似今日植物群落的概念。公元前后出現的介紹農牧漁獵知識的專著，如古羅馬公元1世紀老普林尼的《博物志》、6世紀中國農學家賈思勰的《齊民要求》等均記述了素樸的生態學觀點。

　　形成期  大約從15世紀到20世紀40年代。

　　15世紀以后，許多科學家通過科學考察積累了不少宏觀生態學資料。19世紀初葉，現代生態學的輪廓開始出現。如雷奧米爾的6卷昆蟲學著作中就有許多昆蟲生態學方面的記述。瑞典博物學家林奈首先把物候學、生態學和地理學觀點結合起來，綜合描述外界環境條件對動物和植物的影響。法國博物學家布豐強調生物變異基于環境的影響。德國植物地理學家人洪堡)創造性地結合氣候與地理因子的影響來描述物種的分布規律。

　　19世紀，生態學進一步發展。這一方面是由于農牧業的發展促使人們開展了環境因子對作物和家畜生理影響的實驗研究。例如，在這一時期中確定了五攝氏度為一般植物的發育起點溫度，繪制了動物的溫度發育曲線，提出了用光照時間與平均溫度的乘積作為比較光化作用的“光時度”指標以及植物營養的最低量律和光譜結構對于動植物發育的效應等。

　　另一方面，馬爾薩斯于1798年發表的《人口論》一書造成了廣泛的影響。費爾許爾斯特1833年以其著名的邏輯斯諦曲線描述人口增長速度與人口密度的關系，把數學分析方法引入生態學。19世紀后期開展的對植物群落的定量描述也已經以統計學原理為基礎。1851年達爾文在《物種起源》一書中提出自然選擇學說，強調生物進化是生物與環境交互作用的產物，引起了人們對生物與環境的相互關系的重視，更促進了生態學的發展。

　　19世紀中葉到20世紀初葉，人類所關心的農業、漁貓和直接與人類健康有關的環境衛生等問題，推動了農業生態學、野生動物種群生態學和媒介昆蟲傳病行為的研究。由于當時組織的遠洋考察中都重視了對生物資源的調查，從而也豐富了水生生物學和水域生態學的內容。

　　到20世紀30年代，已有不少生態學著作和教科書闡述了一些生態學的基本概念和論點，如食物鏈、生態位、生物量、生態系統等。至此，生態學已基本成為具有特定研究對象、研究方法和理論體系的獨立學科。

　　發展期  20世紀50年代以來，生態學吸收了數學、物理、化學工程技術科學的研究成果，向精確定量方向前進并形成了自己的理論體系：

　　數理化方法、精密靈敏的儀器和電了計算機的應用，使生態學工作者有可能更廣泛、深入地探索生物與環境之間相互作用的物質基礎，對復雜的生態現象進行定量分析；整體概念的發展，產生出系統生態學等若干新分支，初步建立了生態學理論體系。

　　由于世界上的生態系統大都受人類活動的影響，社會經濟生產系統與生態系統相互交織，實際形成了龐大的復合系統。隨著社會經濟和現代工業化的高速度發展，自然資源、人口、糧食和環境等一系列影響社會生產和生活的問題日益突出。

　　為了尋找解決這些問題的科學依據和有效措施，國際生物科學聯合會(IUBS)制定了“國際生物計劃”(IBP)，對陸地和水域生物群系進行生態學研究。1972年聯合國教科文組織等繼IBP之后，設立了人與生物圈(MAB)國際組織，制定“人與生物圈”規劃，組織各參加國開展森林、草原。海洋、湖泊等生態系統與人類活動關系以及農業、城市、污染等有關的科學研究。許多國家都設立了生態學和環境科學的研究機構。

　　和許多自然科學一樣，生態學的發展趨勢是：由定性研究趨向定量研究，由靜態描述趨向動態分析；逐漸向多層次的綜合研究發展；與其他某些學科的交*研究日益顯著。

　　由人類活動對環境的影響來看，生態學是自然科學與社會科學的交匯點；在方法學方面，研究環境因素的作用機制高不開生理學方法，離不開物理學和化學技術，而且群體調查和系統分析更高不開數學的方法和技術；在理論方面，生態系統的代謝和自穩態等概念基本是引自生理學，而由物質流、能量流和信息流的角度來研究生物與環境的相互作用則可說是由物理學、化學、生理學、生態學和社會經濟學等共同發展出的研究體系。

生態學的基本內容

　　按所研究的生物類別分，有微生物生態學、植物生態學、動物生態學、人類生態學等；還可細分，如昆蟲生態學、魚類生態學等。

　　按生物系統的結構層次分，有個體生態學、種群生態學、群落生態學生態系統生態學等。

　　按生物棲居的環境類別分，有陸地生態學和水域生態學；前者又可分為森林生態學、草原生態學、荒漠生態學等，后者可分為海洋生態學、湖沼生態學、河流生態學等；還有更細的劃分，如植物根際生態學、腸道生態學等。

　　生態學與非生命科學相結合的，有數學生態學、化學生態學、物理生態學、地理生態學、經濟生態學等；與生命科學其他分支相結合的有生理生態學、行為生態學、遺傳生態學、進化生態學古生態學等。

　　應用性分支學科有：農業生態學、醫學生態學、工業資源生態學、環境保護生態學、城市生態學等。

　　生態學的一般規律大致可從種群、群落、生態系統和人與環境的關系四個方面說明。

　　在環境無明顯變化的條件下，種群數量有保持穩定的趨勢。一個種群所棲環境的空間和資源是有限的，只能承載一定數量的生物，承載量接近飽和時，如果種群數量(密度)再增加，增長率則會下降乃至出現負值，使種群數量減少；而當種群數量(密度)減少到一定限度時，增長率會再度上升，最終使種群數量達到該環境允許的穩定水平。對種群自然調節規律的研究可以指導生產實踐。例如，制定合理的漁業捕撈量和林業采伐量，可保證在不傷及生物資源再生能力的前提下取得最佳產量。

　　一個生物群落中的任何物種都與其他物種存在著相互依賴和相互制約的關系。常見的有：

　　食物鏈，居于相鄰環節的兩物種的數量比例有保持相對穩定的趨勢。如捕食者的生存依賴于被捕食者，其數量也受被捕食者的制約；而被捕食者的生存和數量也同樣受捕食者的制約。兩者間的數量保持相對穩定；

　　競爭，物種間常因利用同一資源而發生競爭：如植物間爭光、爭空間、爭水、爭土壤養分；動物間爭食物、爭棲居地等。在長期進化中、競爭促進了物種的生態特性的分化，結果使競爭關系得到緩和，并使生物群落產生出一定的結構。例如森林中既有高大喜陽的喬木，又有矮小耐陰的灌木，各得其所；林中動物或有晝出夜出之分，或有食性差異，互不相擾；

　　互利共生。如地衣中菌藻相依為生，大型草食動物依賴胃腸道中寄生的微生物幫助消化，以及蟻和蚜蟲的共生關系等，都表現了物種間的相互依賴的關系。以上幾種關系使生物群落表現出復雜而穩定的結構，即生態平衡，平衡的破壞�？赡軐е履撤N生物資源的永久性喪失。

　　生態系統的代謝功能就是保持生命所需的物質不斷地循環再生。陽光提供的能量驅動著物質在生態系統中不停地循環流動，既包括環境中的物質循環、生物間的營養傳遞和生物與環境間的物質交換，也包括生命物質的合成與分解等物質形式的轉換。

　　物質循環的正常運行，要求一定的生態系統結構。隨著生物的進化和擴散，環境中大量無機物質被合成為生命物質形成了廣袤的森林、草原以及生息其中的飛禽走獸。一般說，發展中的生物群落的物質代謝是進多出少，而當群落成熟后代謝趨于平衡，進出大致相當。

　　人們在改造自然的過程中須注意到物質代謝的規律。一方面，在生產中只能因勢利導，合理開發生物資源，而不可只顧一時，竭澤而漁。目前世界上已有大面積農田因肥力減退未得到及時補償而減產。另一方面，還應控制環境污染，由于大量有毒的工業廢物進入環境，超越了生態系統和生物圈的降解和自凈能力，因而造成毒物積累，損害了人類與其他生物的生活環境。

　　生物進化就是生物與環境交互作用的產物。生物在生活過程中不斷地由環境輸入并向其輸出物質，而被生物改變的物質環境反過來又影響或選擇生物，二者總是朝著相互適應的協同方向發展，即通常所說的正常的自然演替。隨著人類活動領域的擴展，對環境的影響也越加明顯。

　　在改造自然的話動中，人類自覺或不自覺地做了不少違背自然規律的事，損害了自身利益。如對某些自然資源的長期濫伐、濫捕、濫采造成資源短缺和枯竭，從而不能滿足人類自身需要；大量的工業污染直接危害人類自身健康等，這些都是人與環境交互作用的結果，是大自然受破壞后所產生的一種反作用。