生态学简介

1.018/7.30J 2003年秋季生态学基础

第1讲绪论

今天的提要：

I. 什么是生态学？

II. 为什么要研究生态学？

III. 如何研究生态学？

IV.从何处研究生态学？

V. 我们如何学习生态学？

I. 什么是生态学？

词的来源：

oikos =家庭

logy =…的研究

与economy(经济学)有着有趣的类似，economy = 家庭的管理

许多共同的原理– 资源分配，成本-利润比

定义：

1870年Haeckel (德国动物学家)：“我们用生态学来表示有关自然界的经济学的知识体系-对动物与其无机的和有机的环境间的总的关系的调查研究。”

Burdon-Sanderson (19世纪80年代)：把生态学上升为生物学的三个自然分支之一：生理学-形态学-生态学

Andrewartha (1961年)：“对生物体的丰富度和分布的科学研究。”

Odum (1963年)：“自然界的结构和功能。”

我们用的定义(Krebs 1972年)：

“生态学是研究调节生物体丰富度和分布及它们之间的相互作用的过程，研究这些生物反过来如何影响生物圈中的能量和物质的运输与转变（也就是说研究生态系统的结构和功能的模式）的一门科学。”

生态学的目标是了解自然界系统运作的原则和预测其对变化的响应。

生态学不是什么：

生态学不是环境保护主义，也不是“深层生态学”。生态学是基于生物，物理和化学的原理上的科学，应该是价值中立的。环境保护主义主张采取某些行动并带有政治立场。

II. 为什么研究生态学？

好奇心– 我们周围的世界是如何运作的？我们如何被我们周围的环境影响？

责任感– 我们的行为如何改变我们的环境？我们如何把我们有害的行为作用降低到最小？比如，过度捕鱼，栖息地破坏，生物多样性的丧失，气候变化

自然是向导– 我们生存的世界比我们存在的时间长很多，它已经用创造性的方法解决了很多问题。生态系统是可持续性的典范。我们如何养活不断增长的人口？我们将会住在哪里？

可持续性– 是人类社会的一个特性，生态系统（包括人类）正是在人类社会中运作，这样维持地球上现今的生命的环境条件才能保持下去。 生态学帮助我们理解复杂的问题。

例如： 澳洲的蔗娃 夏威夷的野猪

维多利亚湖（南非）中的尼罗鲈 黄石国家公园中的狼

III. 如何研究生态学？

生态学家进行什么类型的实验？

观察– 到野外观察发生的现象

微生态系统– 隔离出一部分，限制一些因子，控制条件 数学模型– 用方程来描述生态系统的相互作用

大气科学 (1,12)

地质学 (12)

行为学 (7,9)

生物化学 (5,7)

水文学 (1)

生理学 (5,7)

遗传学 (7)

改编自《Elements of Ecology 》，R.L. Smith and T.M. Smith, 4th Ed.

生态学

与其他学科 的联系：

IV. 从何处去研究生态学？

生物体（组织）细胞器分子原子

种群：相互作用并可种内杂交繁殖的生物体的群体

群落：生活在一起并相互作用的不同种群。

种群的相互作用可以表现为种间竞争，捕食和被捕食，或共生。

生态系统：在一个特定的区域内的生物体连同它们的物理的和化学的环境。

能在隔绝除大气环境以外的任何环境的情况下维持生命循环的最小

单位。

生物群系：具有相似的植被和气候特征的大片区域。

生物圈：地球表面所有生命生存的一薄层，所有生态系统的联合。这是一个高度有序的体系，通过太阳能联系在一起。

什么时候生物体不能称为生物？

种群受它们周围的非生物环境的影响，反过来，也改变它们生活的非生物环境。

例如，大气中来自光合作用的O2 。其它呢？

这些组织层次并不是孤立存在的。最大规模的和最小规模的组织层次间有反馈作用。

不同层次间的相互作用导致新特性的产生。

分级控制的原理(Odum)：“当各组分组合起来通过一系列分级产生更大的功能整体时，新的特性就会出现。也就是，我们了解了某一层次下面的一个层次中的组分，还是不能解释该层次所有的特性。”

V. 我们如何学习生态学？

先学习能量流动

在每一个层次上，生物体如何活下去？

在生态系统的层次上，能量如何流动？

接着学习营养成分

养分的可利用性如何限制生物生长？

在生态系统和全球规模上，生物体如何适应全球的养分循环？

然后着重学习种群和群落

单个种群增长的数字模型

然后应用这些模型来建立种群间对同一资源竞争的模型

物种多样性的度量和群落对变化的反应

学习问题

z举出一例能改变其周围环境的生物（课上没有提到过的）。

z生态学和环境保护主义有什么关系？Remmert从哪里看出生态学适合更广泛的社会问题？

z Remmert为什么称绿色植物为“环境的第一个的大治污者”？

z什么是入侵物种？它们为何给生态学家带来了如此大的难题？

z举出一个生态系统的例子并解释有关的群落由什么组成？

z生态学家进行什么类型的实验？每一种实验的优缺点各是什么？

z根据Vernadskii，生命以什么方式改变地球表面？如果所有生命都灭绝，将会发生什么？“生物圈是太阳的创造物”和“在生物圈的热力学条件下，水是强大的化学反试剂…”但是在死亡的地球上，水是“…有很弱的化学活性的化合物”各是什么意思？

z Rowe的“生物学谬论”对用生物层次方法研究生命表示怀疑。试述能量流动会有什么不同，假设你a)在一个细胞内或者b)在一艘太空船中往下看地球。没有先前的知识，你会把什么称为生命？

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