6．2．2　全球生态学

1．全球生态学的概念

自20世纪中期以来，如何应对全球变化，保证地球成为一个适于人类生存与持续发展的生命支持系统已经引起了科学家、各国政府与社会各界的密切关注，成为人类迫切需要解决的关乎生存的根本性问题。为此，国际科学界联手开展了诸如世界气候研究计划、国际地圈-生物圈计划、全球环境变化的人类因素计划、生物多样性科学国际计划等一系列重大国际科学计划。这些计划的研究内容都涉及陆地和水生生物群落，生态系统的结构、功能、分布等，及其与大气、海洋（包括深海层、极地、海冰）的生物地球化学相互作用，以及海陆相互作用、海气相互作用、火山活动、太阳黑子活动、核污染对地球的影响乃至在全球变化中的作用等。这些研究任务无疑将生态学基础研究推向了全球性研究的应用顶峰，是对生态学理论研究水平和应用价值的挑战。

由此可见，人类活动的迅速发展使得自然环境的变化扩展到越来越广阔的区域，甚至达到了全球的规模，超出了生态学所关注的局地生物有机体与其环境之间的相互关系。与此相联系，生态学研究的范围涉及整个地球或者地球的相当大范围内的生物有机体与其周围环境的相互关系，拓展了原有生态学研究的内涵与外延，形成了生态学研究的新领域。这个新的领域被称为全球生态学。

全球生态学（global ecology），或称生物圈生态学（biosphere ecology），是研究全球范畴或整个生物圈的生物分布及其量度的各种因素之间相互关系的科学，其研究范畴涉及全球范围或整个生物圈的生态问题。

2．全球生态学的形成背景

环境变化与人类社会之间的相互关系是漫长而复杂的。这一相互关系因时因地而发生巨大变化。随着科学技术的发展及对于环境变化与人类社会关系的深入研究，人们对于地球本质有了两个基本的认识：首先，地球本身是一个单独的系统，在该系统中，生物圈是一个活跃的组成成分，即生命是一个参与者而非旁观者；其次，人类活动以复杂的、相互作用的、快速的方式在全球尺度上影响着地球，人类有能力改变地球系统，但其方式却会影响人类赖以生存的生物和非生物过程及地球系统的组分。

“生物圈”一词是奥地利地质学家E．Suess于1875年在其关于山脉发生的著作《论阿尔卑斯山的起源》中首次提及的，但并没有给出确切的定义。1926年苏联科学家В．И．Вернадский（1863—1945）在其撰写的《生物圈》一书中较详细地讨论了生物圈的范围和性质，建立了关于地球生物圈的完整学说，提出了生物圈的整体概念，开创了生物圈生物地球化学循环和人类活动对生物圈影响的研究，揭开了生物圈研究的序幕。

全球生态学或生物圈生态学的出现较“生物圈”概念的提出要晚得多。1971年6月底在芬兰举行的“第一届环境未来国际大会”上，N．Polunin教授首次提出了生物圈的生态问题，其论文《生物圈的今天》（The Biosphere Today）被收集在会议文集《环境的未来》（The Environmental Future）中，这是讨论全球生态学问题的第一篇重要文献，标志着全球生态学的诞生。

一门学科的诞生是有其时代背景的，全球生态学就是在当时所谓“环境革命”时期形成的。环境问题促使科学家们认识到人类与整个地球生物圈环境的密切关系及人类对环境的依赖性。20世纪80年代，生物圈由于核冲击或其他意外事件成为国际社会关注的新焦点，于是国际科联（ISCU）的环境问题科学委员会（SCOPE）等国际组织开展了核战争的全球环境影响研究。这些研究和讨论均强调指出，生物圈的所有部分是相互联系和不可分割的，这一认识对全球生态学研究起到了积极的推动作用。

引起全球生态学为世人重视的首要原因是累积性的环境污染所产生的以全球气候变暖为标志的全球环境变化。当前，人们关心的重大生态问题，如臭氧层的耗竭、大气二氧化碳和其他温室气体的增加、森林过伐与草原过牧、气候变暖伴随着生物多样性的消失等全球性环境问题，正严重威胁着人类所居住的生物圈，进一步加强了人们对全球生态学研究的必要性和紧迫性的认识。全球环境变化促使人们从生物圈层次研究各种生态过程——诸如生命必需的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，海陆相互作用，火山活动及太阳黑子活动，核污染等——对地球的影响及其在全球变化中的作用。当前，国际科学界开展的一系列重大科学计划将极大地推动生态学研究。

3．全球生态学的研究内容

从系统科学的角度看，人类的生存环境，亦称地球环境，是由大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈组成的地球系统，是一个各部分相互作用着的、受到人类活动影响的、处于变化之中的整体。如何保证地球成为一个适于人类生存与可持续发展的生命支持系统已经引起了科学家、各国政府与社会各界的广泛关注，成为人类迫切需要解决的生存问题。

面对全球范围或整个生物圈的生态问题，全球生态学的理论核心主要涉及以下四个方面。①生态系统与生物圈理论。研究生态系统与生物圈的结构及与此相联系的“流”，其中能流、物流、信息流（知识的载体即为信息）与价值流是最关键的生态功能过程。②系统生态学。作为系统生态学核心部分的系统分析与数量建模使得传统生态学跨进了系统科学的领域，信息论、系统论、控制论与耗散结构理论、协同论与突变论成为全球生态学的方法论。③进化生态学。生态适应与协同进化是生态系统进化的机理与历史观。④景观生态学。研究环境、生物群落与人类社会的整体性，特别强调人类活动在改变生物与环境方面的作用。

在研究全球生态学问题时，不能局限于生态学研究中的经验与方法。为了定量预测因人类活动引起的生物圈的大规模变化，有必要对决定生物圈状态的全部过程采用数学模拟的方法。这一模型不仅应该能描述决定大气圈、海洋和岩石圈上层状态的物理过程，还应该能描述影响生物平衡的生物学过程。全球生态学重视生物圈的发生过程，考虑到生物圈的演化，在此基础上研究现代人类活动对生物圈的影响。在过去的地质年代里，大气圈、海洋和岩石圈表层的物理状况和化学组成发生了重大变化，这些变化在一定程度上是由生物过程决定的，同时又影响着生物。因此，全球生态学内容涉及整个地球系统，它的研究将对揭示生物圈的进化规律起到推进作用。