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欧宝在线登录:生态学的由来及发展(资料2)

2016年12月10日 17:43  点击:[]

生态学的由来及发展(2

  生态学的发展

  萌芽期 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、公元前三世纪的雅典学派首领赛奥夫拉斯图斯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。

  形成期 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。19世纪初叶,现代生态学的轮廓开始出现。如雷奥米尔的6卷昆虫学著作中就有许多昆虫生态学方面的记述。瑞典博物学家林奈首先把物候学、生态学和地理学观点结合起来,综合描述外界环境条件对动物和植物的影响。法国博物学家布丰强调生物变异基于环境的影响。德国植物地理学家人洪堡)创造性地结合气候与地理因子的影响来描述物种的分布规律。

  19世纪,生态学进一步发展。这一方面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。例如,在这一时期中确定了五摄氏度为一般植物的发育起点温度,绘制了动物的温度发育曲线,提出了用光照时间与平均温度的乘积作为比较光化作用光时度"指标以及植物营养的最低量律和光谱结构对于动植物发育的效应等。

  另一方面,马尔萨斯于1798年发表的《人口论》一书造成了广泛的影响。费尔许尔斯特1833年以其著名的逻辑斯谛曲线描述人口增长速度与人口密度的关系,把数学分析方法引入生态学。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。1851年达尔文在《物种起源》一书中提出自然选择学说,强调生物进化是生物与环境交互作用的产物,引起了人们对生物与环境的相互关系的重视,更促进了生态学的发展。

  19世纪中叶到20世纪初叶,人类所关心的农业、渔猫和直接与人类健康有关的环境卫生等问题,推动了农业生态学、野生动物种群生态学和媒介昆虫传病行为的研究。由于当时组织的远洋考察中都重视了对生物资源的调查,从而也丰富了水生生物学和水域生态学的内容。

  到20世纪30年代,已有不少生态学著作和教科书阐述了一些生态学的基本概念和论点,如食物链、生态位、生物量、生态系统等。至此,生态学已基本成为具有特定研究对象、研究方法和理论体系的独立学科。

  发展期 20世纪50年代以来,生态学吸收了数学、物理、化学工程技术科学的研究成果,向精确定量方向前进并形成了自己的理论体系:

  数理化方法、精密灵敏的仪器和电了计算机的应用,使生态学工作者有可能更广泛、深入地探索生物与环境之间相互作用的物质基。由于世界上的生态系统大都受人类活动的影响,社会经济生产系统与生态系统相互交织,实际形成了庞大的复合系统。随着社会经济和现代工业化的高速度发展,自然资源、人口、粮食和环境等一系列影响社会生产和生活的问题日益突出。

  为了寻找解决这些问题的科学依据和有效措施,国际生物科学联合会(IUBS)制定了"国际生物计划"(IBP),对陆地和水域生物群系进行生态学研究。1972年联合国教科文组织等继IBP之后,设立了人与生物圈(MAB)国际组织,制定"人与生物圈"规划,组织各参加国开展森林、草原。海洋、湖泊等生态系统与人类活动关系以及农业、城市、污染等有关的科学研究。许多国家都设立了生态学和环境科学的研究机构。

  和许多自然科学一样,生态学的发展趋势是:由定性研究趋向定量研究,由静态描述趋向动态分析;逐渐向多层次的综合研究发展;与其他某些学科的交叉研究日益显著。

由人类活动对环境的影响来看,生态学是自然科学与社会科学的交汇点;在方法学方面,研究环境因素的作用机制高不开生理学方法,离不开物理学和化学技术,而且群体调查和系统分析更高不开数学的方法和技术;在理论方面,生态系统的代谢和自稳态等概念基本是引自生理学,而由物质流、能量流和信息流的角度来研究生物与环境的相互作用则可说是由物理学、化学、生理学、生态学和社会经济学等共同构成。

现代生态学的发展期20世纪50年代至今)特点

  20世纪50年代以来,人类的经济和科学技术获得了史无前例的飞速发展,既给人类带来了进步和幸福,也带来了环境、人口、资源和全球变化等关系到人类自身生存的重大问题。在解决这些重大社会问题的过程中,生态学与其它学科相互渗透,相互促进,并获得的了重大的发展。它有以下一些特点:

  1、整体观的发展

  1).动植物生态学由分别单独发展走向统一,生态系统研究成为主流。

 。2).生态学不仅与生理学、遗传学、行为学、进化论等生物学各个分支领域相结合形成了一系列新的领域,并且与数学、地学、化学、物理学等自然科学相交叉,产生了许多边缘学科;甚至超越自然科学界限,与经济学、社会学、城市科学相结合,生态学成了自然科学和社会科学相接的真正桥梁之一。

 。3. 生态系统理论与农、林、牧、渔各业生产、环境保护和污染处理相结合,并发展为生态工程和生态系统工程。

 。4)生态学与系统分析或系统工程的相结合形成了系统生态学。

  2、生态学研究对象的多层次性更加明显。

  现代生态学研究对象向宏观和微观两极多层次发展,小自分子状态、细胞生态,大至景观生态、区域生态、生物圈或全球生态,虽然宏观仍是主流,但微观的成就同样重大而不可忽视。而在生态学建立时,其研究对象则主要是有机体、种群、群落和生态系统几个宏观层次。

  3、生态学研究的国际性是其发展的趋势

  生态学问题往往超越国界,二次大战以后,有上百个国家参加的国际规划一个接一个。

最重要的是:

60年代的IBP(国际生物学计划),

70年代的MAB(人与生物圈计划),

以及现在正在执行中的IGBP(国际地圈生物圈计划)和DIVERSITAS(生物多样性计划)。为保证世界环境的质量和人类社会的持续发展,如保护臭氧层、预防全球气候变化的影响,国际上一个紧接一个地签定了一系列协定。1992年各国首脑在巴西里约热内卢签署的《生物多样性公约》是近十年来对全球有较大影响力和约束力的一个国际公约,有许多方面涉及到了各国的生态学问题。

 。1. 国际生物学计划(IBP:由联合国科教文组织(UNESCO)提出,1964年开始执行,包括陆地生产力、淡水生产力、海洋生产力和资源利用管理等7个领域,其中心是全球主要生态系统的结构、功能和生物生产力研究。工友97个国家参加,我国没有参加。

 。2. 人与生物圈计划(MAB:由联合国科教文组织(UNESCO1970年提出,是一个国际性、政府间的多学科的综合研究计划,是IBP的继续。它的主要任务是研究在人类活动的影响下,地球上不同区域各类生态系统的结构、功能及其发展趋势,预报生物圈及其资源的变化和这些变化对人类本身的影响,其目的是通过自然科学和社会科学这两个方面,研究人类今天的行动对未来世界的影响,为改善全球性人与环境的相互关系,提供科学依据,确保在人口不断增长的情况下合理管理与利用环境及资源,保证人类社会持续协调地发展。有近百个国家加入这个组织,我国已于1979年参加了这个该研究计划。

 。3. 国际地圈生物圈计划(IGBP:由国际科学联盟委员会(ICSU)于1984年正式提出,1991年开始执行,主要的目标是:解释和了解调节地球独特生命环境的相互作用的物理、化学和生物。

  学过程,系统中正在出现的变化,人类活动对它们的影响方式。即用全球的观点和新的努力,把地球和生物作为相互作用的紧密相关的系统了来研究。共包括10个核心计划和7个关键问题。

 。4. 生物多样性计划(DIVERSITAS:由国际生物科学联盟(IUBS)在1991年最早提出,并在环境问题科学委员会(SCOPE)和联合国科教文组织(UNESCO)等国际组织参加进来以后,将生物多样性研究的各个方面加以组织和整合,正式提出DIVERSITAS研究项目并开始执行。19967月,科学指导委员会草拟并通过了当前DIVERSITAS"操作计划"的最后版本。操作计划共有10个组成方面的内容,其中5个为核心组成部分。"生物多样性对生态系统功能的作用"是其最核心的组成部分,生物多样性的保护、恢复和持续利用既是重要的研究内容又是研究所要达到的最后目的。

  4、生态学在理论、应用和研究方法各个方面获得了全面的发展。

  1)理论方面的进展

  生理生态学研究在60年代IBP及随后的MAB计划的带动下,以生物量研究和产量生态学有关的光合生理生态研究、生物能量学研究较为突出。生理生态的研究也突破了个体生态学为主的范围,向群体生理生态学发展。在生理生态向宏观方向发展的同时,由于分子生物学、生物技术的兴起,促使其也向着细胞、分子水平发展,涉及某些酶系统,如核糖核酸酶火性的变化用作植物对干旱胁迫抗性的指标等。

  种群生态学发展迅速,动物种群生态学大致经历了以生命表方法、关键因子分析、种群系统模型、控制作用的信息处理等发展过程。植物种群生态学的兴起稍晚于动物种群生态学,它经历了种群统计学、图解模型、矩阵模型研究、生活史研究,以及植物间相互影响、植物-动物间相互作用研究的发展过程,近期还注重遗传分化、基因流的种群统计学意义、种群与植物群落结构的关系等。德国的Lorens1950)和Tinbergen1951,1953)在行为生态学的研究方面获得了诺贝尔奖,把这一领域的研究推向了新阶段;Harper1977)的巨著《植物种群生物学》,突破了植物种群研究上的难点,发展了植物种群生态学,并使长期以来各自独立发展的动、植物种群生态学融为一体。

  群落生态学研究进入了新阶段。群落生态学由描述群落结构,发展到数量生态学,包括排序和数量分类,并进而探讨群落结构形成的机理。Daubenmire(1968)的《植物群落椫参锶郝渖Ы坛獭,Mueller-Dombois1974)等著的《植被生态学的目的和方法》,系统阐述了植物群落的研究方法。德国Knapp(1974)主编的《植被动态》,全面论述了植被的动态问题,促进了植被动态的研究,进一步完善了演替理论。英国Monteith(1975)主编的《植被与大气椩怼罚毡咀籼俅笃呃?1977)的《陆地植物群落的物质生产》,美国Lieth(1975)等的《生物圈的第一性生产力》等,综合论述了群落与环境的相互关系。Whittaker(1978)编著的《植物群落分类》和同年主编的《植物群落排序》,以及加拿大Pielou(1984)所著的《生态学数据的解释》,KennethJohn(1964,1973,1985)合著的《定量与动态植物生态学》等著作,强调了植被的"连续性概念",采用数理统计、梯度分析和排序来研究群落的分类和演替,尤其电子计算机的应用,使植物群落生态学的研究进入了数量化、科学化的新阶段。动物群落生态学虽然起步较晚,但也取得了长足的进步,MacArthur1961)、Conell1978)、May1972)、Ben-Eliahu1988)等人在动物群落结构、组织与物种间相互关系及环境空间异质性的关系方面开展了大量的工作。目前群落资源分享和群落组织两方面已成为动物群落生态学研究的中心问题,群落组织是指决定或塑造群落结构的有关机理,Price1984)称之为"新生态学"的一个组成部分。

  生态系统生态学在现在生态学中占据了突出地位,这是系统科学和计算机科学的发展给生态系统研究提供了一定的方法和思路,使其具备了处理复杂系统和大量数据的能力的必然结果。E. Odum的《生态学基础》(1953,1959,1971,1983),对生态系统的研究产生了重大影响。H. OdumHutchinson(1970)分别从营养动态概念着手,进一步开拓了生态系统的能流和能量收支的研究。英国Ovington(1975)和前苏联的RodinBazilevic(1967)相继研究了营养物质循环。E.OdumMargalef(1967)进一步研究了生态系统中结构和功能间的调节及相互作用。德国的斯特恩和罗厅(1974)合著的《森林生态系统遗传学》,把生态遗传学的研究引人生态系统,阐述了森林生态系统的遗传、进化以及对环境的适应对策等。美国BormannLikens(1981)合著的《森林生态系统的格局与过程》,系统阐述了北方针叶林生态系统的结构、功能和发展。美国ShugartNeiIl(1979)的《系统生态学》,以及Jefers(1978)的《系统分析及其在生态学上的应用》等著作,应用系统分析方法研究生态系统,促进了系统生态学的发展,使生态系统的研究在方法上有了新的突破,从而丰富和发展了生态学的理论。生态系统生态学在其发展过程中,也提出了许多新的概念,如有关结构的关键种(keystone species)、有关功能的功能团、体现能(embodied energy)、能质等,这些都有力地推动了当代生态学的发展。

  2)应用方面的进展

  应用生态学的迅速发展是70年代以来的另一个趋势,它是联结生态学与各门类生物生产领域和人类生活环境与生活质量领域的桥梁和纽带。近20多年来,它的发展有两个趋势:

  经典的农、林、牧、渔各业的应用生态学由个体和种群的水平向群落和生态系统水平的深度发展,如对所经营管理的生物集群注重其种间结构配置、物流、能流的合理流通与转化,并研究人工群落和人工生态系统的设计、建造和优化管理等等。

  由于全球性污染和人对自然界的控制管理的宏观发展,如人类所面临的人口、食物保障、物种和生态系统多样性、能源、工业及城市问题六个方面的挑战,应用生态学的焦点已集中在全球可持续发展的战略战术方面。

  3)研究技术和方法上的进展

  遥感在生态学上已普遍应用,近20年来,遥感的范围和定量发生了巨大的变化,尤其是对全球性变化的评价,促使遥感技术去记实细小比例尺的变化格局。

  用放射性同位素对古生物的过去保存时间进行绝对的测定,使地质时期的古气候及其生物群落得以重建,比较现存群落和化石群落成为可能。

  现代分子技术使微生物生态学出现革命,并使遗传生态学获得了巨大的发展。

  在生态系统长期定位观测方面,自动记录和监测技术、可控环境技术已应用于实验生态,直观表达的计算机多媒体技术也获得较大发展。

  无论基础生态和应用生态,都特别强调以数学模型和数量分析方法作为其研究手段。

 

 

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