1．3．1　生态学

1．生态学的定义

生态学（ecology）这个名词出现在19世纪下半叶。1866年，E．Haeckel首先对生态学作了如下定义：生态学是研究生物有机体与其周围环境（包括生物环境和非生物环境）相互关系的科学。马世骏根据系统科学的思想提出：生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学。E．P．Odum在《生态学基础》引言中提到：“对这个内容广泛的学科领域，最好的定义可能是最短的和最不专业化的，如环境的生物学。”所以，生态学这个名词的出现至今有一百多年了，“生态学是研究生物及其环境关系的科学”的提法，已被科学家们普遍接受。

生态学是人类在认识自然过程中逐渐发展起来的。人类在和自然的斗争中，已经认识到环境和气候对生物生长的影响，以及生物和生物之间关系的重要性。在我国的古农书和古希腊的一些著作中已有记载。例如《管子·地员篇》就详细介绍了植物分布与水文地质环境的关系。在秦汉时期就确定了反映农作物和昆虫等生物现象与气候之间联系的24节气。Aristotle在《自然史》一书中按栖息地把动物分为陆栖、水栖等大类，还按食性分为肉食、草食、杂食及特殊食性等四类。以上这些实例都孕育着朴素的生态学思想。

17世纪至19世纪末，生态学开始作为一门学科出现。1670年R．Boyle发表的有关低气压对动物影响的试验，标志着动物生理生态学的开端。而1798年T．Malthus的《人口论》分析了人口增长与食物生产的关系。1859年，C．Darwin出版了著名的《物种起源》，提出生物进化论，对生物与环境的关系作了深入探讨。1866年，E．Hacekel首次提出了生态学定义，标志着生态学的诞生，生态学已正式成为一门独立的学科。

20世纪上半叶，植物和动物生态学得到了长足的发展。在动物生态学方面，开始了种群研究，并将统计学引入生态学。这一时期出版了《动物生态学》（R．N．Chapman，1931），《动物生态学》（C．Elton，1927），《实验室及野外生态学》（V．E．Shelford，1929），《动物生态学纲要》（费鸿年，1937），《动物生态学基础》（Kaшкapoв，1945）等书。而1949年W．C．Allee等合著的《动物生态学原理》被认为是动物生态学进入了成熟时期的标志。在植物生态学的研究方面，出版的专著有《近代植物社会学方法论基础》（G．E．Du Rietz，1921），《植物社会学》（J．Braun-Blanquet，1928），《实用植物生态学》（A．G．Tansley），《植物生态学》（J．E．Weaver，1929），《植物群落学》（B．H．Sukachev，1908）等。这一时期的重要特征是生态学从描述、解释走向机理研究。特别是1935年A．G．Tansley提出了生态系统的概念，标志着生态学进入以研究生态系统为中心的近代生态学发展阶段。而R．L．Lindeman（1942）提出了著名的十分之一定律，发展了“食物链”和“生态金字塔”理论，为生态系统研究奠定了基础。

20世纪60年代以来，生态学得到了快速发展。这一方面是因为生态学自身的学科积累已经到了一定的程度，形成了自己独特的理论体系和方法论；另一方面是高精度的分析测试技术、电子计算机技术、遥感技术和地理信息系统技术的发展，为现代生态学的发展提供了物质基础和技术条件；第三则是社会的需求。自第二次世界大战以后，科学技术的飞速发展促进了工业的快速增长，人类的物质文明也达到了新的高峰；与此同时，工业发展、经济增长也带来了资源竞争、工业污染及生态环境的恶化。如何协调人与自然的关系，寻求全球持续发展的途径已成为当今社会面临的迫切问题。这些问题的解决都需要借助生态学的理论，因而生态学引起了社会各界的兴趣，刺激了现代生态学的发展。目前，生态学已深入到社会的各个领域，成为当今最重要的学科之一。

2．生态学的研究对象

生态学源于生物学，是生物科学的一个分支学科。传统的生态学认为，“生态学是研究以种群、群落、生态系统为中心的宏观生物学”，“生态学研究的最低层次是有机体”（孙儒泳，2001）。而现代分子生物学的发展使生态学研究进入到分子水平。因此，现代生态学研究的范畴，按生物组织水平划分，可从分子、个体、种群、群落、生态系统、景观直到全球。

（1）个体生态学（autecology）是以生物个体为研究对象，探讨生物与环境的关系，特别是生物体对环境的适应性及其机制的科学，其核心是生理生态学（physiological ecology）。

（2）种群生态学（population ecology）是研究栖息在同一地区同种生物个体的集合体所具备的特性，包括种群的年龄组成、性比例、数量变动与调节等及其与环境的关系的科学。动物种群生态学是20世纪60年代以前动物生态学的主流。研究种群生态学对保护和合理利用生物资源以及防治有害生物具有特别重要的意义。

（3）群落生态学（community ecology）是研究栖息于同一地域中所有种群集合体的组合特性，它们之间及其与环境之间的相互关系、群落的形成与发展等的科学。植物群落生态学是20世纪60年代以前植物生态学的主体。群落生态学对保护自然环境和生物多样性有重要的指导意义。

（4）生态系统生态学（ecosystem ecology）是主要研究生态系统的组成要素、结构与功能、发展与演替，以及人为影响与调控机制的生态科学。20世纪60年代以后，全球出现了人口、环境、资源等威胁人类生存的挑战问题，生态系统研究成为生态学研究的主流。

（5）生物圈（biosphere）是指地球上全部生物和一切适合于生物栖息的场所，其范围包括大气圈的下层、岩石圈的上层以及全部水圈和土圈。地球上所有生命都在这个“薄层”里生活，故称为生物圈。生物圈生态学（biosphere ecology）主要研究生命必需元素和重要污染物在大气、海洋、陆地之间的生物地球化学循环、海-气交换过程、陆-海相互作用、火山活动、太阳黑子活动、核污染对地球影响及其在全球变化中的作用等。生物圈生态学也称全球生态学（global ecology），它需要多学科、多部门配合来进行综合性研究，是至今为止尚未充分研究的最高组织层次的生态学。

综上可见，生态学的研究虽然以宏观生物学为主，但现代生态学出现了许多新变化，生态系统成为学科研究的重点对象，同时，学科发展也呈现出“两极化”的态势，即宏观扩展到生物圈的功能研究，微观则向分子领域深入。

随着生态学的发展和应用范围的日益扩大，生态学出现越来越多的分支学科。按照生物类群分类，生态学可分为动物生态学、植物生态学和微生物生态学等。根据生物的不同门类，还可以将它们划分为更小的单位，如动物生态学还可分为哺乳动物生态学、鸟类生态学、昆虫生态学和鱼类生态学等。

按照环境或栖息地的类型分类，生态学可分为陆地生态学、淡水生态学和海洋生态学。在更小范围内它们还可细分，如陆地生态学可再划分为森林生态学、草原生态学和荒漠生态学等。按环境划分的生态学分支其基本原理是相同的，但栖息在不同环境中生物的种类组成、研究方法却大相径庭。

当生态学的理论与人口、资源和环境等实际问题相结合则产生了应用生态学，它是研究人对生物圈的破坏机制及自然资源合理利用原则的科学。目前，应用生态学已发展成为独立的生态学分支，如环境生态学、农业生态学、恢复生态学、污染生态学、自然资源生态学、人类生态学、城市生态学、持续发展生态学、全球生态学等。此外，生态学与其他学科间的相互渗透，则形成了一些新型的边缘学科，如数学生态学、化学生态学和经济生态学等。这些交叉学科对推动生态学的发展具有重要意义。