生态学

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  生态学汉语拼音:Shengtaixue;英语:Ecology),研究生物与环境及生物与生物之间相互关系的生物学分支学科。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。近代生态学研究的范围,除生物个体、种群生物群落外,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”一词是德国生物学家E.海克尔1869年提出的;eco–源自希腊字oikos,意思是“家”或“生活场所“,–logy源自λóros,意思是“学问”。海克尔在其动物学著作中定义生态学是: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。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年代以后进一步概括为物质流、能量流及信息流。

分支学科

  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)、城市生态学以及景观生态学等。

生态学一般规律

  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;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。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,以及蚜虫的共生关系等,都表现了物种间相互依赖的关系。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。一般来说,发展中的生物群落的物质代谢是进多出少,当群落成熟后代谢趋于平衡,进出大致相当。人类在改造自然的过程中须注意到物质代谢的规律。

  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。如对自然资源的长期滥伐、滥捕、滥采造成资源短缺和枯竭,因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。