生态学[生物、生命系统与环境科学]
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概念
生态学生态学来源于生物学。生态学是由德国生物学家赫克尔于1869年首次提出的。生态学研究的基本对象有两个方面的关系,其一为生物之间的关系,其二为生物与环境之间的关系。简洁地表述为:生态学是研究生物之间、生物与环境之间的相互关系的科学。
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。
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。[1]
形成生态系统古人在长期的农牧渔猎生产中积累了朴素的生态学知识,诸如作物生长与季节气候及土壤水分的关系、常见动物的物候习性等。如公元前 4世纪希腊学者亚里士多德曾粗略描述动物的不同类型的栖居地,还按动物活动的环境类型将其分为陆栖和水栖两类,按其食性分为肉食、草食、杂食和特殊食性等类。亚里士多德的学生、雅典学派首领赛奥夫拉斯图斯(公元前372~前287)在其植物地理学著作中已提出类似今日植物群落的概念。公元前后出现的介绍农牧渔猎知识的专著,如古罗马公元1世纪老普林尼的《博物志》 、6世纪中国农学家贾思勰的《齐民要求》等均记述了素朴的生态学观点。[2]
大约从15世纪到20世纪40年代。15世纪以后许多科学家通过科学考察积累了不少宏观生态学资料。18世纪初叶,现代生态学的轮廓开始出现。19世纪生态学是由于农牧业的发展促使人们开展了环境因子对作物和家畜生理影响的实验研究,19世纪后期开展的对植物群落的定量描述也已经以统计学原理为基础。到20世纪30年代食物链(见生态系统)、生态位、生物量(见生物生产力)、生态系统等。
1866年德国动物学家家赫克尔(H.Haeckel)首次提出生态学一词,并定义生态学是研究生物与其环境相互关系的科学。到20世纪初生态学已经发展成为四个彼此独立的分支:植物生态学、动物生态学、海洋生态学和湖沼生态学。
20世纪30-40年代是生态学基础理论发展的奠基时期,其中最具代表性的是生态系统概念和“十分之一定律”的提出,生态系统概念的提出和广泛使用,,不仅把生态学推向系统研究的新高度,同时也为生态学的研究对象提供了不同层次平台,并为日后生态学研究领域的拓展,尤其是认识和解决日益突出的环境问题进行了理论准备。
20世纪50年代,美国生态学家奥德姆在总结前人研究成果的基础上,进一步发展了生态系统的概念,并从生态学原理和方法等方面极大地丰富了生态学内容。这一切伴随奥德姆编著的《生态学基础》一书的问世,标志着近代生态学(系统生态学)的形成。
20世纪60年代以后,世界人口、资源与环境的不协调发展造成的全球性问题日益激化,20世纪60年代由国际科联发起的国际生物学计划和20世纪70年代联合国教科文组织开展的人与生物圈计划在全世界开展,把生态学推向一个崭新的阶段,即进入现代生态学阶段。
内容大致可从种群、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。
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。
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。
生物与环境的交互作用
生物进化就是生物与环境交互作用的产物。
生物圈从生态学角度来看,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。
生态系统在自然界一定范围或区域内,生活的一群互相依存的生物,包括动物、植物、微生物等,和当地的自然环境一起组成一个生态系统。一个生态系统内,物质和能量的流动达到一个动态平衡。生态系统大小不一,多种多样,小到一滴湖水、一个独立的小水塘、热带雨林中一棵大树;大到一片森林、一座山脉、一片沙漠都可以是一个生态系统。
生产量生态系统中包括有不同的营养级生产者,主要有:
生产者—从阳光中摄取能量的绿色植物,是第一性生产者;
消费者—取食植物和其他动物的生物;
分解者—分解动植物尸体的微生物,还原为矿物质和水,和消费者一同算做第二性生产者。
一切生物都是通过从外界摄取能量和物质以维持生命的,生态系统中的能量和物质流动正是通过各种生物摄取食物的方式形成的,而这种将各种生物联系到一起的能量和物质流动的链条则叫做食物链。
生物多样性生物多样性是一个区域中基因、物种和生态系统的总和。一个生态系统内,组成的成分越多样,能量和物质流动的途径越复杂,食物链网的组成越错综,生态系统自动调节恢复稳定状态的能力越强;成分越单调、结构越简单,应对环境变化的能力越低。因此生物多样性也是衡量一个区域环境状况的指标。
生态危机在自然条件下,由于环境的变化,会出现生态系统的演替。但如果变化过快,也会出现大量物种灭绝的危机,如恐龙在不到一万年的时间内全部灭绝;火山爆发造成当地生态系统的灭绝,都是生态危机。但最常见的是由于人类活动造成的局部地区的生态系统严重破坏,多处生态系统的破坏导致整个生态圈的结构和功能紊乱,最终会威胁人类本身的生存和发展。
生态危机主要成因是因为人类过份发展,破坏生态环境所引致,一但人类不作出改善的方法,最后威胁的是人类。
分支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、环境保护生态学、城市生态学等。
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。
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。
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。
生态学生态学的基本原理,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。
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) 培养人才
学科:理学
门类:环境科学类
专业名称:生态学
业务培养目标:本专业培养具备生态学的基本理论、基本知识和基本技能,能在科研机构、高等学校、企事业单位及行政部门等从事科研、教学和管理等工作的高级专门人才。
业务培养要求:本专业学生主要学习生态学方面的基本理论、基本知识,受到基础研究和应用基础研究的科学思维和科学实验训练,具有较好的科学素养,掌握现代生态学理论和计算机模拟等实验技能,初步具备教学、研究、开发和管理能力。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:
1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识
2.掌握现代生态学的基本理论、基本知识、基本实验技能和生态工程设计的基本方法;
3.了解相近专业的一般原理和知识
4.熟悉国家环境保护、自然资源合理利用、可持续发展、知识产权等有关政策和法规;
5.了解生态学的理论前沿、应用前景和最新发展动态
6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法,具有一定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。
主干学科:生态学、生物学、环境科学。
主要课程:普通生物学、生物化学、生态学、环境微生物学、环境学、地学基础、环境生态工程、环境人文社会科学等。
主要实践性教学环节:包括教学实习、生产实践、毕业论文等,一般安排8-14周。
修业年限:四年
授予学位:理学学士
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