生态学

生态学

基本概念

生态学（Ecology）是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。

生物的生存、活动、繁殖需要一定的空间、物质与能量。生物在长期进化过程中，逐渐形成对周围环境某些物理条件和化学成分，如空气、光照、水分、热量和无机盐类等的特殊需要。各种生物所需要的物质、能量以及它们所适应的理化条件是不同的，这种特性称为物种的生态特性。

应当指出，由于人口的快速增长和人类活动干扰对环境与资源造成的极大压力，人类迫切需要掌握生态学理论来调整人与自然、资源以及环境的关系，协调社会经济发展和生态环境的关系，促进可持续发展。

民族生态学（Minzu-ecology）是生态学发展的最高级阶段。生态学的发展经历了植物生态学、动物生态学、人类生态学、民族生态学四个阶段。植物生态学某种意义上只研究植物与其环境之间的关系，随着保护生态学发展，人们发现了其的局限性，因为离开了动物，纯粹只考虑植物生态是毫无疑义的，因为动物可能瞬间就将其破坏；因此，就产生的第二个阶段动物生态学，然而人类的破坏力较动物幅度更大，就产生了人类生态学，也是首次将文理科结合起来，民族生态学是生态学发展的最高级阶段，是研究特定人群（以民族为单位）来研究不同民族的文化、风俗、信仰等影响生态环境的变革。民族生态学（Minzu-ecology）还应该把民族人口规律作为一个重要的因素来考虑，中心问题是探讨不同民族社会与自然环境统一体系的结构与功能、能量流、物质流、信息流的动态规律性。

任何生物的生存都不是孤立的：同种个体之间有互助有竞争；植物、动物、微生物之间也存在复杂的相生相克关系。人类为满足自身的需要，不断改造环境，环境反过来又影响人类。

随着人类活动范围的扩大与多样化，人类与环境的关系问题越来越突出。因此近代生态学研究的范围，除生物个体、种群和生物群落外，已扩大到包括人类社会在内的多种类型生态系统的复合系统。人类面临的人口、资源、环境等几大问题都是生态学的研究内容。

生态学”（?kologie）一词是1866年由勒特（Reiter)合并两个希腊词Οικοθ(房屋、住所）和Λογοθ(学科）构成，1866年德国动物学家海克尔(Ernst Heinrich Haeckel)初次把生态学定义为“研究动物与其有机及无机环境之间相互关系的科学”，特别是动物与其他生物之间的有益和有害关系。从此，揭开了生态学发展的序幕。在1935年英国的Tansley提出了生态系统的概念之后，美国的年轻学者Lindeman在对Mondota湖生态系统详细考察之后提出了生态金字塔能量转换的“十分之一定律”。由此，生态学成为一门有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。近年来，生态学已经创立了自己独立研究的理论主体，即从生物个体与环境直接影响的小环境到生态系统不同层级的有机体与环境关系的理论。它们的研究方法经过描述——实验——物质定量三个过程。系统论、控制论、信息论的概念和方法的引入，促进了生态学理论的

发展，60年代形成了系统生态学而成为系统生物学的第一个分支学科。如今，由于与人类生存与发展的紧密相关而产生了多个生态学的研究热点，如生物多样性的研究、全球气候变化的研究、受损生态系统的恢复与重建研究、可持续发展研究等。

其后，有些博物学家认为生态学与普通博物学不同，具有定量的和动态的特点，他们把生态学视为博物学的理论科学；持生理学观点的生态学家认为生态学是普通生理学的分支，它与一般器官系统生理学不同，侧重在整体水平上探讨生命过程与环境条件的关系；从事植物群落和动物行为工作的学者分别把生态学理解为生物群落的科学和环境条件影响下的动物行为科学；侧重进化观点的学者则把生态学解释为研究环境与生物进化关系的科学。

后来，在生态学定义中又增加了生态系统的观点，把生物与环境的关系归纳为物质流动及能量交换；20世纪70年代以来则进一步概括为物质流、能量流及信息流。

生态学的一般规律大致可从种群、群落、生态系统和人与环境的关系四个方面说明。

在环境无明显变化的条件下，种群数量有保持稳定的趋势。一个种群所栖环境的空间和资源是有限的，只能承载一定数量的生物，承载量接近饱和时，如果种群数量(密度)再增加，增长率则会下降乃至出现负值，使种群数量减少；而当种群数量(密度)减少到一定限度时，增长率会再度上升，最终使种群数量达到该环境允许的稳定水平。对种群自然调节规律的研究可以指导生产实践。例如，制定合理的渔业捕捞量和林业采伐量，可保证在不伤及生物资源再生能力的前提下取得最佳产量。

一个生物群落中的任何物种都与其他物种存在着相互依赖和相互制约的关系。常见的有：

食物链，居于相邻环节的两物种的数量比例有保持相对稳定的趋势。如捕食者的生存依赖于被捕食者，其数量也受被捕食者的制约；而被捕食者的生存和

数量也同样受捕食者的制约。两者间的数量保持相对稳定

竞争，物种间常因利用同一资源而发生竞争：如植物间争光、争空间、争水、争土壤养分；动物间争食物、争栖居地等。在长期进化中、竞争促进了物种的生态特性的分化，结果使竞争关系得到缓和，并使生物群落产生出一定的结构。例如森林中既有高大喜阳的乔木，又有矮小耐阴的灌木，各得其所；林中动物或有昼出夜出之分，或有食性差异，互不相扰

互利共生。如地衣中菌藻相依为生，大型草食动物依赖胃肠道中寄生的微生物帮助消化，以及蚁和蚜虫的共生关系等，都表现了物种间的相互依赖的关系。以上几种关系使生物群落表现出复杂而稳定的结构，即生态平衡，平衡的破坏常可能导致某种生物资源的永久性丧失。

生态系统的代谢功能就是保持生命所需的物质不断地循环再生。阳光提供的能量驱动着物质在生态系统中不停地循环流动，既包括环境中的物质循环、生物间的营养传递和生物与环境间的物质交换，也包括生命物质的合成与分解等物质形式的转换。

物质循环的正常运行，要求一定的生态系统结构。随着生物的进化和扩散，环境中大量无机物质被合成为生命物质形成了广袤的森林、草原以及生息其中的飞禽走兽。一般说，发展中的生物群落的物质代谢是进多出少，而当群落成熟后代谢趋于平衡，进出大致相当。

人们在改造自然的过程中须注意到物质代谢的规律。一方面，在生产中只能因势利导，合理开发生物资源，而不可只顾一时，竭泽而渔。目前世界上已有大面积农田因肥力减退未得到及时补偿而减产。另一方面，还应控制环境污染，由于大量有毒的工业废物进入环境，超越了生态系统和生物圈的降解和自净能力，因而造成毒物积累，损害了人类与其他生物的生活环境。

生物进化就是生物与环境交互作用的产物。生物在生活过程中不断地由环境输入并向其输出物质，而被生物改变的物质环境反过来又影响或选择生物，二者总是朝着相互适应的协同方向发展，即通常所说的正常的自然演替。随着人类活动领域的扩展，对环境的影响也越加明显。

在改造自然的话动中，人类自觉或不自觉地做了不少违背自然规律的事，损害了自身利益。如对某些自然资源的长期滥伐、滥捕、滥采造成资源短缺和枯竭，从而不能满足人类自身需要；大量的工业污染直接危害人类自身健康等，这些都是人与环境交互作用的结果，是大自然受破坏后所产生的一种反作用。

三大定律

美国科学家小米勒总结出的生态学三定律如下：

生态学第一定律：我们的任何行动都不是孤立的，对自然界的任何侵犯都具有无数的效

应，其中许多是不可预料的。这一定律是G．哈定(G．Hardin)提出的，可称为多效应原理。

生态学第二定律：每一事物无不与其他事物相互联系和相互交融。此定律又称相互联系原理。

生态学第三定律：我们所生产的任何物质均不应对地球上自然的生物地球化学循环有任何干扰。此定律可称为勿干扰原理。

大致可从种群、群落、生态系统和人与环境的关系4方面说明。

●种群的自然调节在环境无明显变化的条件下，种群数量有保持稳定的趋势。一个种群所栖环境的空间和资源是有限的，只能承载一定数量的生物，承载量接近饱和时，如果种群数量（密度）再增加，增长率则会下降乃至出现负值，使种群数量减少；而当种群数量（密度）减少到一定限度时，增长率会再度上升，最终使种群数量达到该环境允许的稳定水平。对种群自然调节规律的研究可以指导生产实践。例如，制定合理的渔业捕捞量和林业采伐量，可保证在不伤及生物资源再生能力的前提下取得最佳产量。

● 物种间的相互依赖和相互制约一个生物群落中的任何物种都与其他物种存在着相互依赖和相互制约的关系。常见的是：①食物链。在食物链中，居于相邻环节的两物种的数量比例有保持相对稳定的趋势。如捕食者的生存依赖于被捕食者，其数量也受被捕食者的制约；而被捕食者的生存和数量也同样受捕食者的制约。两者间的数量保持相对稳定。②竞争。物种间常因利用同一资源而发生竞争：如植物间争光、争空间、争水、争土壤养分；动物间争食物、争栖居地等。在长期进化中、竞争促进了物种的生态特性的分化，结果使竞争关系得到缓和，并使生物群落产生出一定的结构（空间结构和时间结构，空间结构又分为水平结构和垂直结构）。例如森林中既有高大喜阳的乔木,又有矮小耐阴的灌木，各得其所；林中动物或有昼出夜出之分,或有食性差异，互不相扰。③互利共生。如地衣中菌藻相依为生，大型草食动物依赖胃肠道中寄生的微生物帮助消化，以及蚁和蚜虫的共生关系等，都表现了物种间的相互依赖的关系。以上几种关系使生物群落表现出复杂而稳定的结构，即生态平衡，平衡的破坏常可能导致某种生物资源的永久性丧失。

●物质的循环再生生态系统的代谢功能就是保持生命所需的物质不断地

循环再生。阳光提供的能量驱动着物质在生态系统中不停地循环流动，既包括环境中的物质循环、生物间的营养传递和生物与环境间的物质交换，也包括生命物质的合成与分解等物质形式的转换。物质循环的正常运行，要求一定的生态系统结构。随着生物的进化和扩散，环境中大量无机物质被合成为生命物质，形成了广袤的森林、草原以及生息其中的飞禽走兽。一般说，发展中的生物群落的物质代谢是进多出少，而当群落成熟后代谢趋于平衡，进出大致相当。人们在改造自然的过程中须注意到物质代谢的规律。一方面，在生产中只能因势利导，合理开发生物资源，而不可只顾一时，竭泽而渔。目前世界上已有大面积农田因肥力减退未得到及时补偿而减产。另一方面，还应控制环境污染。由于大量有毒的工业废物进入环境，超越了生态系统和生物圈的降解和自净能力，因而造成毒物积累，损害了人类与其他生物的生活环境。

● 生物与环境的相互作用生物进化就是生物与环境相互作用的产物。生物在生活过程中不断地由环境输入并向其输出物质，而被生物改变的物质环境反过来又影响或选择生物，二者总是朝着相互适应的协同方向发展，即通常所说的正常的自然演替。随着人类活动领域的扩展,对环境的影响也越加明显。在改造自然的活动中，人类自觉或不自觉地做了不少违背自然规律的事，损害了自身利益。如对某些自然资源的长期滥伐、滥捕、滥采造成资源短缺和枯竭，从而不能满足人类自身需要；大量的工业污染直接危害人类自身健康等，这些都是人与环境相互作用的结果，是大自然受破坏后所产生的一种反作用。

①按所研究的生物类别分，有微生物生态学、植物生态学、动物生态学、

人类生态学、民族生态学等；还可细分，如昆虫生态学、鱼类生态学等。②按生物系统的结构层次分，有个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学等。③按生物栖居的环境类别分，有陆地生态学和水域生态学；前者又可分为森林生态学、草原生态学、荒漠生态学等，后者可分为海洋生态学、湖沼生态学、河流生态学等；还有更细的划分，如植物根际生态学、肠道生态学等。④生态学与非生命科学相结合的，有数学生态学、化学生态学、物理生态学、地理生态学、经济生态学等；与生命科学其他分支相结合的有生理生态学、行为生态学、遗传生态学、进化生态学、古生态学等。⑤应用性分支学科有：农业生态学、医学生态学、工业资源生态学、污染生态学（环境保护生态学）、城市生态学等。

生态学的基本原理，通常包括四方面的内容：个体生态、种群生态、群落生态和生态系统生态。

一个健康的生态系统是稳定的和可持续的：在时间上能够维持它的组织结构和自治，也能够维持对胁迫的恢复力。健康的生态系统能够维持它们的复杂性同时能满足人类的需求。

生态学的基本原理的应用思路，我认为是模仿自然生态系统的生物生产、能量流动、物质循环和信息传递而建立起人类社会组织，以自然能流为主，尽量减少人工附加能源，寻求以尽量小的消耗产生最大的综合效益，解决目前人类面临的各种环境危机。

较为流行的几种思路如下：

1、实施可持续发展

1987年世界环境与发展委员会提出“满足当代人的需要，又不对后代满足其发展需要的能力构成威胁的发展”。可持续发展观念协调社会与人的发展之间的关系，包括生态环境、经济、社会的可持续发展，但最根本的是生态环境的可持续发展。

2、人与自然和谐发展

事实上造成当代世界面临的空前严重的生态危机的重要原因就是以往人类对自然的错误认识。工业文明以来，人类凭借自认为先进的“高科技”试图主宰、征服自然，这种严重错误的观念和行为虽然带来了经济的飞跃，但造成的环境问题却是不可弥补的。人类是生物界中的一分子，因此必须与自然界和谐共生，共同发展。

3、生态伦理道德观

大量而随意地破坏环境、消耗资源的发展道路是一种对后代和其他生物不负责任和不道德的发展模式。新型的生态伦理道德观应该是发展经济的同时还要考虑这些人类行为不仅有利于当代人类生存发展，还要为后代留下足够的发展空间。

从生态学中分化出来的产业生态学、恢复生态学以及生态工程、城市生态建设等等，都是生态学基本原理推广的成果。

在计算经济生产中，不应认为自然资源是没有价值的或者无限的，而是用生态价值观念，应考虑到经济发展对环境的破坏影响，利用科技的进步，将破坏降低到最大限度，同时倡导一种有利于物质良性循环的消费方式，即适可而止、持续、健康的消费观。

简介

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）

几点补充

生态学是一门年轻的科学，所以应该会有极为前途的一面，却往往被其他的生物工作者所鄙夷，认为其“假、大、空”，其实这种想法是完全不正确的。

生态学的产生就是因为它和我们的生活极为紧密，它是用来研究生物与环境相互关系的科学，因而对一个生态工作者来说，生态要求人掌握的知识那是相当的全面，至少要对生物，环境，水温，地理等方面有一定的了解，尤其是要是生物和环境要有相当扎实的功底，所以说一个生态学家要懂得的东西很多。

做生态的都很苦，要到处采集样品，调查原因，还要回来做实验分析，辛苦是难免的。

在这里我还想讲讲关于生态的几本参考书，首先作为一个生态学入门的人来说，内蒙古大学的李博院士所编写的生态学是一本极为好的参考书，不论是从

内容还是排版，都堪称经典，其实上面有人介绍的杨持只是他以前的一个下手（李博院士已经去世了，可叹）。还有一本是北师大的孙儒泳院士编写的基础生态学，也是一本不错的书，孙院士现在还健在，依然活跃在科研第一线。

生态学分支很多，譬如从事草原生态学的，在北京的植物所很厉害；从事水生生态的，在水生所全国数一数二，这里得提一下一个极为厉害的人，刘建康院士，他是淡水生态学的奠基人之一，现在已经93岁高龄了，依然每天上班，精神也很好，称得上是一个元老级的人物。

生态学有前途吗？这是很多人会疑惑的一个问题，个人观念认为：如果你把前途完全看成“钱”途，那奉劝你不要从事生态学研究，如果你真的想为改善日益恶化的生态环境敬一点微薄的力量，可以考虑。

从生态学角度来看，地球表面从地下11千米到地上15千米高度是由岩石圈、水圈和大气圈组成的，在三个圈交汇处存在着生物圈，绝大部分生物是生活在地下100米到地上100米之间。

生物最早是从水圈产生的，逐渐向深水发展，由于大气中氧气含量增加，在大气圈最外层因为宇宙射线的作用，氧分子重组形成臭氧层，臭氧层可以阻止危害生命的紫外线进入大气层，使得生物可以脱离水圈向陆地发展。陆地环境不同区域差异较大，为了适应环境，生物发展出许多不同种类。

能量在不同的圈内流动，绿色植物吸收太阳光能，转换成化学能贮存，动物取食植物吸收植物的能量，太阳能绝大部分被大气圈、水圈和岩石圈吸收，增加温度，造成风、潮汐和岩石的风化裂解。地球本身的能量表现在火山爆发、地

震中，也不断地影响其他各圈。能量的主要来源是太阳，在地球中不断地被消耗。

物质则可以各圈内循环，而没有多大的消耗，以二氧化碳形式存在的碳被植物吸收，经植物和动物的呼吸作用排出，被动植物固定在体内的水、钙和其他微量元素，一旦死亡会重新分解回到其他自然圈，有可能积累形成化石矿物。如植物遗骸形成煤、动物遗骸形成石油、硫细菌遗骸形成硫磺矿等。