生態(tài)學(xué)[生物、生命系統(tǒng)與環(huán)境科學(xué)]
本文關(guān)鍵詞:生態(tài)學(xué),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
概念
生態(tài)學(xué)來源于生物學(xué)。生態(tài)學(xué)是由德國(guó)生物學(xué)家赫克爾于1869年首次提出的。生態(tài)學(xué)研究的基本對(duì)象有兩個(gè)方面的關(guān)系,其一為生物之間的關(guān)系,其二為生物與環(huán)境之間的關(guān)系。簡(jiǎn)潔地表述為:生態(tài)學(xué)是研究生物之間、生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系的科學(xué)。
生物的生存、活動(dòng)、繁殖需要一定的空間、物質(zhì)與能量。生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中,逐漸形成對(duì)周圍環(huán)境某些物理?xiàng)l件和化學(xué)成分,如空氣、光照、水分、熱量和無機(jī)鹽類等的特殊需要。各種生物所需要的物質(zhì)、能量以及它們所適應(yīng)的理化條件是不同的,這種特性稱為物種的生態(tài)特性。
任何生物的生存都不是孤立的:同種個(gè)體之間有互助有競(jìng)爭(zhēng);植物、動(dòng)物、微生物之間也存在復(fù)雜的相生相克關(guān)系人類為滿足自身的需要,不斷改造環(huán)境,環(huán)境反過來又影響人類。
隨著人類活動(dòng)范圍的擴(kuò)大與多樣化,人類與環(huán)境的關(guān)系問題越來越突出。因此近代生態(tài)學(xué)研究的范圍,除生物個(gè)體、種群和生物群落外,已擴(kuò)大到包括人類社會(huì)在內(nèi)的多種類型生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng)。人類面臨的人口、資源、環(huán)境等幾大問題都是生態(tài)學(xué)的研究?jī)?nèi)容。[1]
形成古人在長(zhǎng)期的農(nóng)牧漁獵生產(chǎn)中積累了樸素的生態(tài)學(xué)知識(shí),諸如作物生長(zhǎng)與季節(jié)氣候及土壤水分的關(guān)系、常見動(dòng)物的物候習(xí)性等。如公元前 4世紀(jì)希臘學(xué)者亞里士多德曾粗略描述動(dòng)物的不同類型的棲居地,還按動(dòng)物活動(dòng)的環(huán)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(xué)生、雅典學(xué)派首領(lǐng)賽奧夫拉斯圖斯(公元前372~前287)在其植物地理學(xué)著作中已提出類似今日植物群落的概念。公元前后出現(xiàn)的介紹農(nóng)牧漁獵知識(shí)的專著,如古羅馬公元1世紀(jì)老普林尼的《博物志》 、6世紀(jì)中國(guó)農(nóng)學(xué)家賈思勰的《齊民要求》等均記述了素樸的生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)。[2]
大約從15世紀(jì)到20世紀(jì)40年代。15世紀(jì)以后許多科學(xué)家通過科學(xué)考察積累了不少宏觀生態(tài)學(xué)資料。18世紀(jì)初葉,現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的輪廓開始出現(xiàn)。19世紀(jì)生態(tài)學(xué)是由于農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展促使人們開展了環(huán)境因子對(duì)作物和家畜生理影響的實(shí)驗(yàn)研究,19世紀(jì)后期開展的對(duì)植物群落的定量描述也已經(jīng)以統(tǒng)計(jì)學(xué)原理為基礎(chǔ)。到20世紀(jì)30年代食物鏈(見生態(tài)系統(tǒng))、生態(tài)位、生物量(見生物生產(chǎn)力)、生態(tài)系統(tǒng)等。
1866年德國(guó)動(dòng)物學(xué)家家赫克爾(H.Haeckel)首次提出生態(tài)學(xué)一詞,并定義生態(tài)學(xué)是研究生物與其環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)。到20世紀(jì)初生態(tài)學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為四個(gè)彼此獨(dú)立的分支:植物生態(tài)學(xué)、動(dòng)物生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)和湖沼生態(tài)學(xué)。
20世紀(jì)30-40年代是生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論發(fā)展的奠基時(shí)期,其中最具代表性的是生態(tài)系統(tǒng)概念和“十分之一定律”的提出,生態(tài)系統(tǒng)概念的提出和廣泛使用,,不僅把生態(tài)學(xué)推向系統(tǒng)研究的新高度,同時(shí)也為生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象提供了不同層次平臺(tái),并為日后生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域的拓展,尤其是認(rèn)識(shí)和解決日益突出的環(huán)境問題進(jìn)行了理論準(zhǔn)備。
20世紀(jì)50年代,美國(guó)生態(tài)學(xué)家奧德姆在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步發(fā)展了生態(tài)系統(tǒng)的概念,并從生態(tài)學(xué)原理和方法等方面極大地豐富了生態(tài)學(xué)內(nèi)容。這一切伴隨奧德姆編著的《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》一書的問世,標(biāo)志著近代生態(tài)學(xué)(系統(tǒng)生態(tài)學(xué))的形成。
20世紀(jì)60年代以后,世界人口、資源與環(huán)境的不協(xié)調(diào)發(fā)展造成的全球性問題日益激化,20世紀(jì)60年代由國(guó)際科聯(lián)發(fā)起的國(guó)際生物學(xué)計(jì)劃和20世紀(jì)70年代聯(lián)合國(guó)教科文組織開展的人與生物圈計(jì)劃在全世界開展,把生態(tài)學(xué)推向一個(gè)嶄新的階段,即進(jìn)入現(xiàn)代生態(tài)學(xué)階段!
內(nèi)容大致可從種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和人與環(huán)境的關(guān)系4方面說明。
種群的自然調(diào)節(jié)
在環(huán)境無明顯變化的條件下,種群數(shù)量有保持穩(wěn)定的趨勢(shì)。
物種間的相互依賴和相互制約
一個(gè)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(guān)系。
物質(zhì)的循環(huán)再生
生態(tài)系統(tǒng)的代謝功能就是保持生命所需的物質(zhì)不斷地循環(huán)再生。
生物與環(huán)境的交互作用
生物進(jìn)化就是生物與環(huán)境交互作用的產(chǎn)物。
生物圈從生態(tài)學(xué)角度來看,地球表面從地下11千米到地上15千米高度是由巖石圈、水圈和大氣圈組成的,在三個(gè)圈交匯處存在著生物圈,絕大部分生物是生活在地下100米到地上100米之間。
生態(tài)系統(tǒng)在自然界一定范圍或區(qū)域內(nèi),生活的一群互相依存的生物,包括動(dòng)物、植物、微生物等,和當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境一起組成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi),物質(zhì)和能量的流動(dòng)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。生態(tài)系統(tǒng)大小不一,多種多樣,小到一滴湖水、一個(gè)獨(dú)立的小水塘、熱帶雨林中一棵大樹;大到一片森林、一座山脈、一片沙漠都可以是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。
生產(chǎn)量生態(tài)系統(tǒng)中包括有不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)生產(chǎn)者,主要有:
生產(chǎn)者—從陽光中攝取能量的綠色植物,是第一性生產(chǎn)者;
消費(fèi)者—取食植物和其他動(dòng)物的生物;
分解者—分解動(dòng)植物尸體的微生物,還原為礦物質(zhì)和水,和消費(fèi)者一同算做第二性生產(chǎn)者。
一切生物都是通過從外界攝取能量和物質(zhì)以維持生命的,生態(tài)系統(tǒng)中的能量和物質(zhì)流動(dòng)正是通過各種生物攝取食物的方式形成的,而這種將各種生物聯(lián)系到一起的能量和物質(zhì)流動(dòng)的鏈條則叫做食物鏈。
生物多樣性生物多樣性是一個(gè)區(qū)域中基因、物種和生態(tài)系統(tǒng)的總和。一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi),組成的成分越多樣,能量和物質(zhì)流動(dòng)的途徑越復(fù)雜,食物鏈網(wǎng)的組成越錯(cuò)綜,生態(tài)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的能力越強(qiáng);成分越單調(diào)、結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單,應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的能力越低。因此生物多樣性也是衡量一個(gè)區(qū)域環(huán)境狀況的指標(biāo)。
生態(tài)危機(jī)在自然條件下,由于環(huán)境的變化,會(huì)出現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的演替。但如果變化過快,也會(huì)出現(xiàn)大量物種滅絕的危機(jī),如恐龍?jiān)诓坏揭蝗f年的時(shí)間內(nèi)全部滅絕;火山爆發(fā)造成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的滅絕,都是生態(tài)危機(jī)。但最常見的是由于人類活動(dòng)造成的局部地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞,多處生態(tài)系統(tǒng)的破壞導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)圈的結(jié)構(gòu)和功能紊亂,最終會(huì)威脅人類本身的生存和發(fā)展。
生態(tài)危機(jī)主要成因是因?yàn)槿祟愡^份發(fā)展,破壞生態(tài)環(huán)境所引致,一但人類不作出改善的方法,最后威脅的是人類。
分支1、按所研究的生物類別分,有微生物生態(tài)學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、動(dòng)物生態(tài)學(xué)、人類生態(tài)學(xué)等;還可細(xì)分如昆蟲生態(tài)學(xué)、魚類生態(tài)學(xué)等。
2、按生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次分,有個(gè)體生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)等。
3、按生物棲居的環(huán)境類別分,有陸地生態(tài)學(xué)和水域生態(tài)學(xué);前者又可分為森林生態(tài)學(xué)、草原生態(tài)學(xué)、荒漠生態(tài)學(xué)等,后者可分為海洋生態(tài)學(xué)、湖沼生態(tài)學(xué)、河流生態(tài)學(xué)等;還有更細(xì)的劃分,如植物根際生態(tài)學(xué)、腸道生態(tài)學(xué)等。
4、生態(tài)學(xué)與非生命科學(xué)相結(jié)合的,有數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)、物理生態(tài)學(xué)、地理生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)等;與生命科學(xué)其他分支相結(jié)合的有生理生態(tài)學(xué)、行為生態(tài)學(xué)、遺傳生態(tài)學(xué)、進(jìn)化生態(tài)學(xué)、古生態(tài)學(xué)等。
5、應(yīng)用性分支學(xué)科有:農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)生態(tài)學(xué)、工業(yè)資源生態(tài)學(xué)、環(huán)境保護(hù)生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)等。
第一定律:我們的任何行動(dòng)都不是孤立的,對(duì)自然界的任何侵犯都具有無數(shù)的效應(yīng),其中許多是不可預(yù)料的。這一定律是G.哈定(G.Hardin)提出的,可稱為多效應(yīng)原理。
第二定律:每一事物無不與其他事物相互聯(lián)系和相互交融。此定律又稱相互聯(lián)系原理。
第三定律:我們所生產(chǎn)的任何物質(zhì)均不應(yīng)對(duì)地球上自然的生物地球化學(xué)循環(huán)有任何干擾。此定律可稱為勿干擾原理。
生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)的基本原理,通常包括四方面的內(nèi)容:個(gè)體生態(tài)、種群生態(tài)、群落生態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)。
一個(gè)健康的生態(tài)系統(tǒng)是穩(wěn)定的和可持續(xù)的:在時(shí)間上能夠維持它的組織結(jié)構(gòu)和自治,也能夠維持對(duì)脅迫的恢復(fù)力。健康的生態(tài)系統(tǒng)能夠維持它們的復(fù)雜性同時(shí)能滿足人類的需求。
生態(tài)學(xué)的基本原理的應(yīng)用思路,我認(rèn)為是模仿自然生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)、能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞而建立起人類社會(huì)組織,以自然能流為主,盡量減少人工附加能源,尋求以盡量小的消耗產(chǎn)生最大的綜合效益,解決人類面臨的各種環(huán)境危機(jī)。
較為流行的幾種思路如下:
1、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展
1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)提出“滿足當(dāng)代人的需要,又不對(duì)后代滿足其發(fā)展需要的能力構(gòu)成威脅的發(fā)展”?沙掷m(xù)發(fā)展觀念協(xié)調(diào)社會(huì)與人的發(fā)展之間的關(guān)系,包括生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,但最根本的是生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
2、人與自然和諧發(fā)展
事實(shí)上造成當(dāng)代世界面臨的空前嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)的重要原因就是以往人類對(duì)自然的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。工業(yè)文明以來,人類憑借自認(rèn)為先進(jìn)的“高科技”試圖主宰、征服自然,這種嚴(yán)重錯(cuò)誤的觀念和行為雖然帶來了經(jīng)濟(jì)的飛躍,但造成的環(huán)境問題卻是不可彌補(bǔ)的。人類是生物界中的一分子,因此必須與自然界和諧共生,共同發(fā)展。
3、生態(tài)倫理道德觀
大量而隨意地破壞環(huán)境、消耗資源的發(fā)展道路是一種對(duì)后代和其他生物不負(fù)責(zé)任和不道德的發(fā)展模式。新型的生態(tài)倫理道德觀應(yīng)該是發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)還要考慮這些人類行為不僅有利于當(dāng)代人類生存發(fā)展,還要為后代留下足夠的發(fā)展空間。
從生態(tài)學(xué)中分化出來的產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)以及生態(tài)工程、城市生態(tài)建設(shè)等等,都是生態(tài)學(xué)基本原理推廣的成果。
在計(jì)算經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中,不應(yīng)認(rèn)為自然資源是沒有價(jià)值的或者無限的,而是用生態(tài)價(jià)值觀念,應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境的破壞影響,利用科技的進(jìn)步,將破壞降低到最大限度,同時(shí)倡導(dǎo)一種有利于物質(zhì)良性循環(huán)的消費(fèi)方式,即適可而止、持續(xù)、健康的消費(fèi)觀。
生態(tài)學(xué)的定義還有很多:
生態(tài)學(xué)是研究生物(包括動(dòng)物和植物)怎樣生活和它們?yōu)槭裁窗凑兆约旱纳罘绞缴畹目茖W(xué)。(埃爾頓,1927)
生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體的分布和多度的科學(xué)。(Andrenathes,1954)
生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的科學(xué)。(E.P.Odum,1956)
生態(tài)學(xué)是研究生命系統(tǒng)之間相互作用及其機(jī)理的科學(xué)。(馬世駿,1980)
生態(tài)學(xué)是綜合研究有機(jī)體、物理環(huán)境與人類社會(huì)的科學(xué)。(E.P.Odum,1997) 培養(yǎng)人才
學(xué)科:理學(xué)
門類:環(huán)境科學(xué)類
專業(yè)名稱:生態(tài)學(xué)
業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo):本專業(yè)培養(yǎng)具備生態(tài)學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,能在科研機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校、企事業(yè)單位及行政部門等從事科研、教學(xué)和管理等工作的高級(jí)專門人才。
業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求:本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)方面的基本理論、基本知識(shí),受到基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的科學(xué)思維和科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,具有較好的科學(xué)素養(yǎng),掌握現(xiàn)代生態(tài)學(xué)理論和計(jì)算機(jī)模擬等實(shí)驗(yàn)技能,初步具備教學(xué)、研究、開發(fā)和管理能力。
畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)和能力:
1.掌握數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等方面的基本理論和基本知識(shí)
2.掌握現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的基本理論、基本知識(shí)、基本實(shí)驗(yàn)技能和生態(tài)工程設(shè)計(jì)的基本方法;
3.了解相近專業(yè)的一般原理和知識(shí)
4.熟悉國(guó)家環(huán)境保護(hù)、自然資源合理利用、可持續(xù)發(fā)展、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等有關(guān)政策和法規(guī);
5.了解生態(tài)學(xué)的理論前沿、應(yīng)用前景和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)
6.掌握資料查詢、文獻(xiàn)檢索及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法,具有一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件,歸納、整理、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,撰寫論文,參與學(xué)術(shù)交流的能力。
主干學(xué)科:生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)。
主要課程:普通生物學(xué)、生物化學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)、環(huán)境學(xué)、地學(xué)基礎(chǔ)、環(huán)境生態(tài)工程、環(huán)境人文社會(huì)科學(xué)等。
主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié):包括教學(xué)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)踐、畢業(yè)論文等,一般安排8-14周。
修業(yè)年限:四年
授予學(xué)位:理學(xué)學(xué)士
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