第一章 生态学概论
一、生态学的定义
§1-1 生态学的形成和发展
一般定义：生态学是研究生物与生物之间，以及生物与其环境之间相互作用规律的科学。 思考：生态学的精髓是什么？ 适应与驯化
生态学家是通过观察和实验的方法从不同的视角研究自然界，了解生物栖息地在时间和空间尺度上的变化规律和特征。生物体是生态学研究的最直接、最基本的对象，是一个最基本的生态学系统。人类是生物圈中重要的组成部分，然而人类对于自然界的破坏力和影响程度，已经上升为生态学研究的焦点问题。 一、生态学的定义
§1-1 生态学的形成和发展
生态学运用了地理学、物理学、化学、数学和经济学的原理和定律，综合了生物学中的生理学、遗传学、进化论和行为学的原理与法则，研究生物和环境的相互作用规律，形成了一门联系广泛的综合性的学科。生态学已经跨出了生物学和地理学的门槛，成为了一门独立的学科。
二、生态学的研究对象
§1-1 生态学的形成和发展
1、生态学按照研究对象的性质可分为：理论生态学和应用生态学
理论生态学，从其研究对象的层次看，包括了分子水平、细胞、器官、生物个体、种群、群落、生态系统和生物圈层次，又形成了相应的各个分支学科，如分子生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学和生态系统生态学等。其中，把个体生态学、种群生态学、群落生态学和生态系统生态学合称为普通生态学或理论生态学。按照具体研究对象的数量划分，分为个体生态学和群体生态学。 二、生态学的研究对象
§1-1 生态学的形成和发展
应用生态学门类繁多，可根据研究具体对象、生物群落、环境特点、交叉学科等，从而出现了许多应用生态学的分支学科。像城市生态学、农业生态学、森林生态学??；植物生态学、鸟类生态学、鱼类生态学、昆虫生态学??；河口生态学、湖泊生态学、极地生态学??；化学生态学、数学生态学、经济生态学、社会生态学??；等等 二、生态学的研究对象
§1-1 生态学的形成和发展
1、生态学是研究生物与环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学基础分支学科。 生物学各分支学科的关系，犹如切多层蛋糕，水平切法表示把生物学按研究的生命现象各个方面加以划分，例如生理学、形态学、遗传学、进化论等各有其特殊研究对象，而生态学研究的则是活生物在自然界中与环境的相互作用和生物之间的相互作用。垂直切法则是按系统分类，把生物学划分为动物学、植物学、细菌学等学科。由此可见，生态学不仅是生物学的基础分支学科之一，也是每一门分类学科的一个重要组成部分。 二、生态学的研究对象
§1-1 生态学的形成和发展
2、生态学是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。现代生物学可按照图1-1所示的方式，把研究对象划分为大小不同的组织层次。生态学研究的主要是右侧的层次。从这个意义上讲，生态学属于宏观生物学的范畴。
二、生态学的研究对象
§1-1 生态学的形成和发展
经典生态学研究的最低层次是有机体（个体），按其研究的大部分问题来看，当前的个体生态学应属于生理生态学的范畴，这是生理学与生态学交界的边缘学科。当然，近代一些生理生态学家更偏重于个体从环境中获得资源和资源分配给维持、生殖、修复、保卫??等方面的进化和适应对策上，而生态生理学家则偏重于对各种环境条件的生理适应及其机制上。但是更多的学者把生理生态学和生态生理学视为同义的。
种群（population）是栖息在同一地域中同种个体组成的复合体。种群是由个体组成的群体，并在群体水平上形成了一系列新的群体的特征，这是个体层次上所没有的。例如种群有出生率、死亡率、增长率；有年龄结构和性比；有种内关系和空间分布格局等等。动物种群生态学在本世纪60年代以前是动物生态学的主流。 二、生态学的研究对象
§1-1 生态学的形成和发展
生物群落（biotic community或biocoenosis）是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物的复合体。同样，当群落由种群组成为新的层次结构时，产生了一系列新的群体特征，诸如群落的结构、演替、多样性、稳定性??等。植物群落生态学是本世纪60年代以前植物生态学的主体（另一是个体生态学）。
生态系统（ecosystem）是在同一地域中的生物群落和非生物环境的复合体，它与生物地理群落（biogeocoenosis）同义。对生态系统是否与生物群落同一组织层次，至今仍有不同看法。有的学者认为生态系统生态学就是生物群落学，另一些学者把它们划分为两个层次。本世纪 60年代以后，由于世界的人口、环境、资源等威胁人类生存的挑战性问题，生态系统研究也发展为生态学研究的主流。 二、生态学的研究对象
§1-1 生态学的形成和发展
随着全球性环境问题日益受到重视，如温室效应、酸雨、臭氧层破坏、全球性气候变化，全球生态学（global ecology）已应运而生，并成为人们普遍关注的领域。
3、生态学研究的重点在于生态系统和生物圈中各组成成分之间，尤其是生物与环境、生物与生物之间的相互作用。
生态学在研究生物与自然环境的相互作用时，还必须依靠生物学以外的其他自然科学，诸如气象学、气候学、海洋学、湖沼学、土壤学等，在研究生态系统时尤其重要。 二、生态学的研究对象
§1-1 生态学的形成和发展 值得一提的是，不仅生态学在其发展过程中提出了包括自然环境和一切生物的生态系统和生态系统生态学的概念，而且在上述这些自然科学发展中也提出了所谓海洋生态系统、农业生态系统、森林生态系统和土壤生态系统等研究方向。
生态学的一些原理，已经深入到许多自然科学学科之中，并被广泛地接受。学科间的相互渗透，发展边缘科学，建立学科间的综合性研究，是现代科学发展的特点，也是生态学发展的特点。在近代的生态系统研究中，如国际性的IBP（国际生物学计划）、SCOPE（环境问题的科学委员会）、MAB（人与生物圈计划）和IGBP（国际地圈生物圈计划），都是从事多学科综合研究的。
三、生态学的研究任务与目标 §1-1 生态学的形成和发展 1、理论生态学
分子生态学（Molecular Ecology）
个体生态学（Autecology、Physiological Ecology） 种群生态学（Population Ecology）
群落生态学（Community Ecology，Synecology） 生态系统生态学（Ecosystem Ecology） 全球生态学（Global Ecology 2、应用生态学
四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展 1、生态学的发展简史
生态学的发展史大致可概括为三个阶段：生态学萌芽前期，生态学建立时期、生态学巩固时期和现代生态学时期。生态学发展史证明它是密切结合人类实践，是在实践活动基础上发展起来的。
（1）生态学的萌芽时期
由公元前2世纪到公元16世纪的欧洲文艺复兴，是生态学思想的萌芽时期。 （2）生态学的建立时期
公元17世纪至20世纪初。 四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展
植物生态学以植物群落学研究为主流，动物生态学则以种群生态学为主流。 在植物群落学研究方面，在半个多世纪中大致形成了4个主要学派：
①英美学派 以美国的F．E．Clements和英国的A．G．Tansley为代表。以研究植物群落的演替和创建顶极学说而著名，有影响的著作有Clements（1916）的《植物的演替》，Clements与Weaver（1929）的《植物生态学》和Tansley（1923）的《实用植物生态学》等。 （3）生态学的巩固时期 四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展
②法瑞学派 以法国的J．Braun-Blanquet和瑞士的E．Rübel为代表。他们以特征种和区别种划分群落类型，称为群丛，并建立了比较严格的植被等级分类系统，完成了大量的植被图，在各学派中影响最大。主要著作有 Braun-Blanquet（1928）的《植物社会学》和Rübel（1922）的《地植物学研究方法》。
③北欧学派 以瑞典的 Du．Rietz为代表，以注重群落分析为特点。 1935年与法瑞学派合流后，被称为大陆学派。重要著作有Rietz（1921）的《近代社会学方法论基础》。
④前苏联学派 以B．H．Cyкaчёв为代表。他们注重建群种与优势种，建立了一个植被等级分类系统，并重视植被生态与植被地理工作。代表著作有Cyкaчёв的《植物群落学》（1908）和和《生物地理群落学与植物群落学》（1945）。 四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展 （4）现代生态学发展期
从本世纪60年代至今，是生态学蓬勃发展的年代。二次大战以后，人类的经济和科学技术获得史无前例的飞速发展，既给人类社会带来了进步和幸福，也带来了环境、人口、资源和全球性变化等关系到人类自身生存的重大问题。这些是促进生态学大发展的时代背景和实践基础；而近代的数学、物理、化学和工程技术向生态学的渗透，尤其是电子计算机、高精度的分析测定技术、高分辨率的遥感仪器和地理信息系统等高精技术为生态学发展准备了条件。现代生态学发展的主要趋势如下：
四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展
①研究层次上向宏观与微观两极发展 经典生态学以动植物种（个体）、种群、群落为主要研究对象。现代生态学已在宏观上扩展到生态系统、景观与全球研究。在微观方向上，如分子生态学也取得了很大进展。 ②研究手段的更新
在传统生态学的研究中，生态学着重研究对象的描述，所用的方法、仪器都很简单。在现代生态学研究中已广泛采用先进的仪器设备进行从个体直到全球范围的监测研究，系统理论与系统分析成为研究生态系统的有效工具。 四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展 ③研究范围的扩展
传统生态学以研究自然现象为主，很少涉及人类社会。现代生态学则结合人类活动对生态过程的影响，从纯自然现象研究扩展到自然—经济—社会复合系统的研究。研究人类活动下生态过程的变化已成为现代生态学的重要内容。 五、生态学的研究方法
§1-1 生态学的形成和发展
生态学的研究对象包括生物与环境两大客体，其研究方法就是围绕这两大客体开展的。研究的方法有：
1、环境科学的研究方法，包括化学的和物理的方法； 2 、生物学的研究方法；
3、野外观察、定位观测、原地实验、同位素示踪与人工模拟的方法； 4、生物统计方法、以及数学建模、数量分析等研究的方法；
5、大尺度(时间和空间)的观测与数据分析方法，包括遥感技术，航拍与卫星扫描等先进技术。（注意：生态学研究中所使用的尺度标准，包括空间尺度和时间尺度，尺度的大小直接影响着生态学的研究结果） 六、如何学习生态学
§1-1 生态学的形成和发展 要求：
1、选择一本好的教材是重要的，但是，不能忽略参考书的作用。教材让你系统地学习生态学，而参考书能让你全面了解生态学；
2、要经常关注与生态学相关的新闻事件、关注重大的生态工程和生态安全问题，并给予积极的思考；
3、生态学涉及的知识面广，需要阅读一些生物学、地学、农学、林学和气象学等有关书籍，可以提高分析问题和解决问题的能力；
4、要善于观察周围的事物，理论联系实际，善于思考问题，培养学习生态学的兴趣，处处留心皆学问；
5、形成生态学的思想，树立可持续发展的理念，并以此规范自己的行为和培养良好的绿色消费习惯。 思考题：
§1-1 生态学的形成和发展
1、当今人类活动对环境的影响已经上升为生态学研究的焦点和热点问题。为什么？
2、中国古代具有及其丰富的生态学思想，并且已有大量的有关生态学的实践活动，所以，有学者提出了“中国生态学”一词，并且已经有专著出版。对 “中国生态学”有什么
新见解？
一、生命的起源
1、有关生命起源的几种假说 神创论 自然发生论 宇生论 化学进化说
§1-2 生物生存环境
上帝创造万物，最后造人。 (见圣经故事) （1）神造论 一、生命的起源
1、有关生命起源的几种假说 §1-2 生物生存环境 腐草化萤 腐肉生蛆 淤泥生鼠
（2）自然发生论 一、生命的起源
1、有关生命起源的几种假说
生物是从非生物环境中自然发生出来的： §1-2 生物生存环境
17 世纪意大利医生F. Redi 用实验证明腐肉不能生出苍蝇 1860年巴斯德用实验证明肉汤不能生出微生物 （3）宇生论
（地球上生命来自宇宙空间别的星球） 彗星
一、生命的起源
1、有关生命起源的几种假说 §1-2 生物生存环境 一、生命的起源
1、有关生命起源的几种假说 （4）化学进化说
认为生命是在漫长的宇宙进化中发生的，是宇宙进化到某一阶段的产物。 ①由简单小分子到复合大分子
随着地表的冷却，水的积累，在原始海洋中和大气中，出现一批简单的小分子。 §1-2 生物生存环境
太阳辐射 火山爆发 雷鸣电闪 使简单小 分子
合成复杂的稍大分子
有机酸、氨基酸、单糖、脂类、 嘌呤、嘧啶、核苷酸等等 提供能量