生態發展觀
在萌芽階段,古人在長期的農、牧、漁、獵生產中積累了簡單的生態學知識,如作物生長與季節氣候、土壤水分的關系,常見動物的物候習性等。比如公元前4世紀的希臘學者亞裏士多德粗略描述了動物的不同棲息地,根據動物活動的環境類型分為陸生和水生棲息地,根據食性分為食肉、食草、雜食性和特殊食性。
提奧夫拉斯圖斯是亞裏斯多德的學生,也是公元前三世紀雅典學派的領袖,他在關於植物地理學的著作中提出了壹個類似於今天植物群落的概念。公元前後出現了介紹農、牧、漁、獵知識的專著,如古羅馬1世紀老普林尼的《博物學》和中國6世紀農學家賈思勰的《人民的要求》等,都記述了樸素的生態觀。
形成時期為15世紀至20世紀40年代。
15世紀以後,許多科學家通過科學考察積累了大量宏觀生態數據。19世紀初,現代生態學的輪廓開始出現。例如,在列奧謬爾的六卷昆蟲學中有許多關於昆蟲生態學的描述。瑞典博物學家林奈首次將物候學、生態學和地理學結合起來,全面描述了外界環境條件對動植物的影響。法國博物學家布豐強調生物變異對環境的影響。德國植物地理學家洪堡創造性地將氣候和地理因素的影響結合起來描述物種的分布規律。
19世紀,生態學進壹步發展。壹方面,農業和畜牧業的發展促使人們對環境因素對農作物和牲畜的生理影響進行實驗研究。比如這壹時期確定了五攝氏度為壹般植物的起點溫度,繪制了動物的溫度發育曲線,提出了光照時間與平均溫度的乘積作為比較光化學光度的指標,以及植物營養的最小規律和光譜結構對動植物發育的影響。
另壹方面,馬爾薩斯在1798年出版的《人口論》壹書影響廣泛。1833年,Verhulst用他著名的logistic曲線描述了種群增長率與種群密度的關系,並將數學分析方法引入生態學。在19世紀後期進行的植物群落的定量描述也是基於統計學原理。1851年,達爾文在《物種起源》壹書中提出了自然選擇理論,強調生物進化是生物與環境相互作用的產物,引起了人們對生物與環境關系的重視,促進了生態學的發展。
19世紀中葉至20世紀初,人類對農業、漁貓和與人類健康直接相關的環境衛生的關註,推動了農業生態學、野生動物種群生態學和媒介昆蟲行為的研究。由於當時組織的海洋考察註重生物資源的調查,也豐富了水生生物和水生態的內容。
到了20世紀30年代,許多生態學書籍和教科書已經闡述了生態學的壹些基本概念和論點,如食物鏈、生態位、生物量、生態系統等。至此,生態學基本成為壹門獨立的學科,具有特定的研究對象、研究方法和理論體系。
發展時期自20世紀50年代以來,生態學吸收了數學、物理和化學工程技術的研究成果,向精確和定量的方向前進,形成了自己的理論體系:
數學和物理方法、精密靈敏的儀器和計算機的應用,使生態學家更廣泛、更深入地探索生物與環境相互作用的物質基礎成為可能。因為世界上大部分生態系統都受到人類活動的影響,社會經濟生產系統和生態系統相互交織,實際上形成了壹個巨大的復合系統。隨著社會經濟和現代工業化的快速發展,自然資源、人口、糧食、環境等壹系列影響社會生產和生活的問題日益突出。
為了找到解決這些問題的科學依據和有效措施,國際生物科學聯合會(IUBS)制定了“國際生物計劃”(IBP),對陸生和水生生物群進行生態學研究。1972聯合國教科文組織等,繼IBP之後,成立了人與生物圈國際組織(MABlack Eye),制定了“人與生物圈”計劃,組織參與國開發森林和草原。海洋、湖泊和其他生態系統與人類活動的關系,以及與農業、城市和汙染有關的科學研究。許多國家建立了生態和環境科學研究機構。
和許多自然科學壹樣,生態學的發展趨勢是:從定性研究到定量研究,從靜態描述到動態分析;逐步向多層次綜合研究發展;與其他學科的交叉研究變得越來越重要。
從人類活動對環境的影響來看,生態學是自然科學和社會科學的交叉;在方法論上,環境因素作用機制的研究離不開生理方法、物理和化學技術,群體調查和系統分析離不開數學方法和技術;從理論上講,生態系統的新陳代謝和穩態等概念基本上來源於生理學,而從物質流、能量流和信息流的角度來研究生物與環境的相互作用,可以說是物理學、化學、生理學、生態學和社會經濟學都很難做到的。
現代生態學發展時期的特征(20世紀50年代至今)
20世紀50年代以來,人類經濟和科學技術取得了前所未有的飛速發展,不僅給人類帶來了進步和幸福,也帶來了環境、人口、資源、全球變化等與人類生存相關的重要問題。在解決這些重大社會問題的過程中,生態學與其他學科相互滲透、相互促進,取得了很大的發展。它具有以下特點:
1,整體觀的發展
(1).動植物生態學從分離發展到統壹,生態系統研究成為主流。
(2)生態學不僅與生理學、遺傳學、行為學、進化論等生物學的各個分支相結合,形成壹系列新的領域,而且與數學、地學、化學、物理學等自然科學交叉,產生許多邊緣學科;甚至超越了自然科學的界限,與經濟學、社會學、城市科學相結合,生態學成為自然科學與社會科學之間真正的橋梁之壹。
(3)生態系統理論與農、林、牧、漁業的生產、環境保護和汙染治理相結合,發展成為生態工程和生態系統工程。
(4)生態學與系統分析或系統工程的結合形成系統生態學。
2.生態學研究對象的多層次性更加明顯。
現代生態學的研究對象正在向宏觀和微觀兩個層面發展,從小的自身分子態和細胞生態學發展到景觀生態學、區域生態學、生物圈或全球生態學。雖然宏觀仍是主流,但微觀的成績同樣重要,不容忽視。生態學建立時,其研究對象主要是生物、種群、群落和生態系統的宏觀層次。
3.生態學研究的國際化是其發展趨勢。
生態問題往往超越國界。二戰後,數百個國家相繼參與國際規劃。
最重要的是20世紀60年代的IBP(國際生物計劃),70年代的MAB(人與生物圈計劃),以及現在正在實施的IGBP(國際地圈生物圈計劃)和DIVERSITAS(生物多樣性計劃)。為了保證世界環境質量和人類社會的可持續發展,如保護臭氧層,防止全球氣候變化的影響,壹系列國際協議相繼簽署。65438年至0992年各國元首在巴西裏約熱內盧簽署的《生物多樣性公約》是近十年來在全球範圍內具有重大影響和約束力的國際公約,它涉及各國的諸多生態問題。
(1).國際生物計劃(IBP):由聯合國教科文組織提出,1964實施。它包括陸地生產力、淡水生產力、海洋生產力和資源利用管理等七個領域,其中心是對全球主要生態系統的結構、功能和生物生產力的研究。來自97個國家的工人參加了,但中國沒有。
(2)人與生物圈計劃(MAB):由聯合國教科文組織(UNESCO)於1970提出。這是壹個國際性、政府間和多學科的綜合研究項目,是IBP的延續。其主要任務是研究人類活動影響下地球不同區域各種生態系統的結構、功能和發展趨勢,預測生物圈及其資源的變化以及這些變化對人類的影響。其宗旨是通過自然科學和社會科學研究人類今天的行動對未來世界的影響,為改善全球人與環境的關系提供科學依據,保證在人口不斷增長的條件下對環境和資源的合理管理和利用,保證人類社會的持續協調發展。近100個國家加入了這個組織,中國在1979參與了這個研究項目。
(3)國際地圈生物圈計劃(IGBP):1984年由ICSU正式提出,1991年開始實施。其主要目標是解釋和理解調節地球獨特生命環境的物理、化學和生物學的相互作用。
學習的過程,系統中正在發生的變化,以及人類活動影響它們的方式。即以全球的視角和新的努力,把地球和生物作為密切相關、相互作用的系統來研究。* * *包括10核心計劃和7個關鍵問題。
(4)生物多樣性計劃:由國際生物科學聯合會(IUBS)於1991年首次提出,經過環境問題科學委員會(SCOPE)、聯合國教科文組織(UNESCO)等國際組織的參與,組織整合了生物多樣性研究的各個方面,正式提出並啟動了DIVERSITAS研究項目。1996年7月,科學指導委員會起草並通過了當前DIVERSITAS“行動計劃”的最終版本。運行計劃* * *有10個組件,其中5個是核心組件。“生物多樣性對生態系統功能的影響”是其核心組成部分,生物多樣性的保護、恢復和可持續利用不僅是重要的研究內容,也是研究的最終目的。
4.生態學在理論、應用和研究方法上實現了全面發展。
(1)理論的進展
①生理生態研究,在20世紀60年代IBP和隨後的MAB計劃的推動下,主要集中在與產量生態相關的生物量研究、光合生理生態研究和生物能源研究。生理生態學的研究也突破了個體生態學的範疇,發展到群體生理生態學。同時,隨著生理學和生態學在宏觀方向上的發展,分子生物學和生物技術的興起促使其在細胞和分子水平上發展,涉及到壹些酶系統,如核糖核酸酶耐火性的變化作為植物抵抗幹旱脅迫的指標。
(2)種群生態學發展迅速,動物種群生態學大致經歷了生命表法、關鍵因子分析、種群系統模型和控制函數信息處理的發展過程。植物種群生態學的興起比動物種群生態學晚壹點。它經歷了種群統計學、圖形模型、矩陣模型研究、生活史研究、動植物相互作用研究的發展過程。最近還關註遺傳分化,基因流動的人口學意義,種群與植物群落結構的關系。德國的Lorenz (1950)和Tinbergen (1951,1953)在行為生態學的研究中獲得了諾貝爾獎,將該領域的研究推向了壹個新的階段。哈珀的巨著《植物種群生物學》(1977)突破了植物種群研究中的難點,發展了植物種群生態學,整合了長期以來獨立發展的動植物種群生態學。
③群落生態學研究進入新階段。群落生態學從描述群落結構發展到數量生態學,包括排序和數量分類,進而探討群落結構形成的機制。Daubenmire(1968)的《植被生態學的目的和方法》等著作《植物群落學》如《沈李潭獺刑》(1974)系統闡述了植物群落學的研究方法。德國Knapp(1974)主編的《植被動力學》,全面論述了植被的動力學問題,促進了植被動力學的研究,進壹步完善了演替理論。英國Monteith(1975)主編的《植被與大氣椽子》?處罰?妳怎麽了,嗯陸地植物群落的物質生產(1977)和美國生物圈的初級生產力(1975)等。,全面論述了社區與環境的關系。Whittaker(1978)主編的《植物群落分類》和同年主編的《植物群落排序》,以及Pielou(1984)、Kenneth和John(1964、1973、65433)對生態數據的解讀。強調了植被的“連續性”概念,用數理統計、梯度分析和排序等方法研究群落的分類和演替,特別是計算機的應用,使植物群落生態學的研究進入了定量化和科學化的新階段。動物群落生態學雖然起步較晚,但也取得了很大進展。MacArthur(1961)、Conell(1978)、May(1972)、Ben-Eliahu(1988)等人在動物群落結構方面取得了很大進展。目前,群落資源共享和群落組織已成為動物群落生態學研究的中心問題。社群組織是指決定或塑造社群結構的相關機制,普萊斯(1984)稱之為“新生態”的組成部分。
④生態系統生態學在當前生態學中占有突出地位,這是系統科學和計算機科學發展為生態系統研究提供壹定方法和思路,並使其能夠處理復雜系統和大量數據的必然結果。e .奧德姆的《生態學的基本原理》(1953,1959,1971,1983)對生態系統的研究影響很大。奧德姆和哈欽森(1970)分別從營養動力學的概念出發,進壹步發展了對生態系統能量流動和能量收支的研究。英國的奧溫頓(1975)和前蘇聯的羅丹、巴茲列維奇(1967)先後對養分循環進行了研究。e .奧德姆和Margalef(1967)進壹步研究了生態系統中結構和功能之間的調節和相互作用。Stern和Rothschild合著的《森林生態學的系統遺傳學》(1974)將生態遺傳學的研究引入到生態系統中,闡述了森林生態系統對環境的遺傳、進化和適應對策。美國Bormann和Likens(1981)合著的《森林生態系統的格局與過程》系統闡述了中國北方針葉林生態系統的結構、功能和發展。美國舒加特和尼爾(1979)的《系統生態學》和傑弗斯(1978)的《系統分析及其在生態學中的應用》將系統分析方法應用於研究生態系統,促進了系統生態學的發展,在生態系統研究方法上取得了新的突破,從而豐富和發展了生態學理論。在其發展過程中,生態系統生態學也提出了許多新概念,如結構的關鍵種、功能的功能群、隱含能量、能量質量等,有力地推動了當代生態學的發展。
(2)應用進展
應用生態學的迅速發展是20世紀70年代以來的另壹個趨勢。它是生態學與各種生物生產領域、人類生存環境與生活質量之間的橋梁和紐帶。近20年來,它的發展有兩個趨勢:
(1)農林牧漁經典應用生態學從個體和種群水平發展到群落和生態系統水平,如關註種間結構配置、物流和能量流的合理循環和轉化,研究人工群落和人工生態系統的設計、構建和優化管理。
(2)由於全球汙染和人類對自然控制和管理的宏觀發展,如人類面臨的六個方面的挑戰:人口、糧食安全、物種和生態系統多樣性、能源、工業和城市問題,應用生態學的重點已集中在全球可持續發展的戰略和戰術上。
(3)研究技術和方法的進步。
①遙感已廣泛應用於生態學。近20年來,遙感的範圍和量化發生了很大變化,特別是對全球變化的評估,促使遙感技術記錄小尺度的變化模式。
②用放射性同位素絕對確定古生物的過去保存時間,使重建地質時期的古氣候及其生物群落,並對現存群落與化石群落進行比較成為可能。
③現代分子技術使微生物生態學發生了革命性的變化,在遺傳生態學方面取得了巨大的進步。
④在生態系統的長期觀測中,自動記錄監測技術和可控環境技術已應用於實驗生態學,表達直觀的計算機多媒體技術也取得了很大進展。
⑤基礎生態學和應用生態學都強調數學模型和數量分析方法作為其研究方法。