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【生态文明关键词】之生态学的发展

时间:2019-08-08 08:24:17     来源:国家林业和草原局

【生态文明关键词】之生态学的发展

   生态学的萌芽时期。公元16世纪以前,已有关于生态学知识的记载,但没有形成系

   统、成文的科学。生物一出现就与环境有着紧密的联系,人类在生产和生活实践中注意到

   了这种关系,积累了有关生物习性和生态特征的生态学知识。

   公元前1200年,我国《尔雅》一书中有草、木两章,记载了176种木本植物和50多种

   草本植物的形态与生态环境。公元前200年的《管子·地员》中叙述了植物分布的生态现

   象:植物的生长与土壤的性质有关,不同质地的土壤,适宜生长的植物各不相同;植物的

   分布与地势的高低有关。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4类。之后出现了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想的《齐民要术》等均记述了素朴的生态学观点。

   生态学的建立时期。18世纪初到19世纪末,生态学开始发展成为一门相对独立的学

   科,虽然在学科理论、方法和结构上并不成熟。

   曾被推举为第一个现代化学家的波义耳(Robert Boyle)在1670年发表了低气压对动物

   效应的试验,标志着动物生理生态学的开端。1792年德国植物学家魏德诺(C.LWllde-

   now)在《草学基础》一书中,详细讨论了气候、水分与高山深谷对植物分布的影响。这本

   书已表现出近代植物地理学的维形,说明了近代植物地理学的种属植物地理学、生态植物

   地理学和历史植物地理学三个部分(李继侗,1958)。1807年德国植物学家洪堡(A.Hum、

   boldt)在《植物地理学知识》一书中,提出植物群落、群落外貌等概念,并结合气候和地理

   因子描述了物种的分布规律。1798年,马尔萨斯(T.Malthus)《人口论》的发表,促进了达

   尔文生存斗争及物种形成理论的形成,并促进了人口统计学及种群生态学的发展。

   进入19世纪之后,生态学得到很快发展并日趋成熟。1859年达尔文的《物种起源》你

   进了生物与环境关系的研究,使不少生物学家开展了环境诱导生态变异的实验生态学工

   作。1866年,海克尔(Emst Haeckel)提出ecology一词,并首次定义了生态学。1895年丹

   麦植物学家瓦明(E.Warming)的《植物分布学》(1909年经作者本人改写,改名为《植物生

   态学》),和1898年德国施姆普(A.F.W.Schimper)的《植物地理学》两部划时代著作,全

   面总结了19世纪末叶以前生态学的研究成就,标志着生态学已作为一门生物科学的独立

   分支而诞生。

   生态学的巩固时期。20世纪初到50年代,动植物生态学并行发展,出版了大量生态

   学著作和教科书。20世纪50~60年代,传统生态学开始向现代生态学过渡。

   动物生态学方面,主要是关于生理生态学、动物行为学、动物群落学和种群研究,尤

   其是种群调节和种群增长的数学模型研究。1937年,我国费鸿年的《动物生态学纲要》出

   板,是我国第一部动物生态学著作;1949年,阿里(W.C.Allee)等合著的《动物生态学原

   理》标志着动物生态学进入成熟期。植物生态学方面,主要研究生理生态与群落生态。

   这一时期,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。

   生态学由植物群落研究向生态系统研究方向迈进。1935年,坦斯利(A.G.Tansley)提出

   生态系统的概念是生态学发展史上一次理论上的重大突破。生态系统的结构和功能的研究

   都有了最基本的发展,如埃尔顿(C.Elton,1927)的能量金字塔和林德曼(R.LLinde-

   man,1942)的生物营养级及十分之一定律。基本的生物生态学学科体系已建立,欧德姆

   (Eugene P.Odum,1953)在《生态学基础》中明确提出了个体生态学、种群生态学、群落

   生态学和生态系统生态学的学科体系。

   现代生态学时期。20世纪60年代以后,生态学蓬勃发展。生态学的定义也由“研究

   生物体与其周围环境相互关系的科学”,发展为“从生物与环境相互作用的视点,研究生物

   多样性各种机理的科学(Smith&Smith,2001)”,其研究内容已经从单纯的生物生态学发

   展到关心人类未来的科学;现代数学、物理学、化学和工程技术的渗透,使生态学从定性

   走向定量,从部门走向综合与交叉;广泛应用电子计算机、高精度的分析测定技术、高分

   辨率的遥感仪器和地理信息系统等技术,生态学获得了新的研究条件。现代生态学发展的

   主要趋势如下。(!)生态系统生态学。国际生物学计划(TBP,1964~1974)是由97个国家参加,包括

   能地生产力、淡水生产力、海洋生产力,资源利用和管理等7个领域的生物科学中空前浩

   太的计划,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。近年来,生态系

   统服务功能是生态学的研究热点。生态系统服务功能指生态系统形成和所维持的人类赖以

   生存和发展的环境条件与效用,其研究重在认识生态系统服务功能形成、演变、调控的机

   制及其空间格局、尺度特征、评估方法。目前的研究主要集中在生物多样性与生态系统服

   务功能、生态系统服务功能的时空尺度特征、生态系统服务功能的时空格局变化及驱动机

   制等(中国科学技术协会,2010)。

   (2)系统生态学。系统生态学的发展是系统分析和生态学的结合,它进一步丰富了本

   学科的方法论,欧德姆(E.Odum)甚至称其为生态学发展中的革命。Patten等的《生态学中

   的系统分析和模拟》(1971)、Smith的《生态学模型》(1975),Jorgenson的《生态模型法原

   理》(1983,1988)和H.Odum的《系统生态学引论》(1983)等是这方面的主要专著:

   (3)群落生态学。20世纪70年代以来,群落生态学有明显发展,由描述群落结构,

   发展到数量生态学,包括群落的排序和数量分类,并进而探讨群落结构形成的机理。如

   Strong等(1984)的《生态群落》、Gee等的《群落的组织》(1987)和Hastings的《群落生态学》

   文集(1988)。Tilman(1982,1988)则从植物资源竞争模型研究开始探讨群落结构理论,如

   《资源竞争与植物群落》和《植物对策与植物群落的结构和动态》,Cohen的《食物网和生态

   位空间》(1978)、《群落食物网:资料和理论》(1990)和Pimm的《食物网》(1982)等著作,

   使食物网理论有明显发展,特别是提出了一些统计规律和预测模型,如级联模型(cascade

   model)。Schoener(1986)则明确提出《群落生态学的机理性研究:一种新还原论?》。

   (4)应用生态学。20世纪70年代以来应用生态学迅速发展,涉及多个领域,与其他

   自然科学和社会科学有很多结合。生态学与环境问题研究相结合,是20世纪70年代后期

   应用生态学最重要的领域。主要著作如:Anderson的《环境科学用的生态学》(1981),Park

   的《生态学与环境管理》(1980)、Polunin的《生态系统的理论与应用》(1986)、IUCN的《世

   界保护对策:生物资源保护与持续发展》(1980)等。

   生态学与经济学相结合,产生了经济生态学。虽然这是还未成熟的学科,但国内外都

   相当重视,它研究各类生态系统、种群、群落、生物圈的过程与经济过程相互作用方式,

   调节机制及其经济价值的体现。

   生态工程是根据生态系统中物种共生、物质循环再生等原理设计的分层多级利用的生

   产工艺。我国在农业生态工程应用上创造了许多不同形式,已引起国际上重视,虽然其理

   论发展还落后于实践。Mitsch等的《生态工程》(1989)是世界上第一本生态工程专著。

   人类生态学是应用生态学基本原理研究人类及其活动与自然和社会环境之间相互关系

   的学科。虽然20世纪70年代已有人类生态学专著出现,如Sargent(1974)、Ehrlich

   (1973)和Smith(1976),以后有Clapham的《人类生态系统》(1981),但尚未见公认而比较

   系统的专著。马世骏(1983)提出的“社会一经济一自然复合生态系统”的概念与人类生态

   系统很接近,而前苏联的《社会生态学》(马尔科夫,1989)大致与人类生态学相一致。人

   类生态学近年主要研究人体和人群的生理和心理生态健康、不同类型生产和生活活动的物

   质能量代谢过程的健康、区域自然和人文生态服务功能的健康,从涉及人类和动物公共卫生实践到自然资源保护、生态系统管理、城乡发展统筹规划等各个接点,应用生态系统原

   则应对人类健康与可持续发展的挑战(中国科学技术协会,2010)。

   此外,农业生态学、城市生态学、渔业生态学、放射生态学等都是生态学应用的重要

   领域。

   (5)恢复生态学和保护生物学。恢复生态学是研究生态系统退化的过程与原因、退化

   生态系统恢复的过程与机理、生态恢复与重建的技术与方法的科学。近年在森林、草地、

   土壤、湿地、矿区、农业、城市等退化生态系统及极端退化生态环境恢复与重建的理论与

   技术等研究中取得了一定进展。

   保护生物学主要研究如何保护生物物种及其生存环境,从而保护生物多样性。主要研

   究领域是生物多样性的生态系统功能、起源、维持、丧失、编目与分类、监测、保护、恢

   复、持续利用,目前进展较快的研究方向是生物多样性现状评估和保护生物地理学、生物

   多样性的生态系统功能、宏观生态学、谱系生物地理学、全球变化对生物多样性的影响、

   DNA条形码技术和生物多样性调查、编目、监测等。

   (6)产业生态学。产业生态学是一门结合生态学理论与可持续发展思想而建立起来的

   新学科。目前,我国产业生态学研究主要集中在以下几个领域:国外文献的翻译及评述;

   产业生态学内涵、理论基础和方法研究;产业生态学应用研究,如可持续消费、产品生命

   周期评价、产品碳足迹等;产业共生模式和机理;生态工业园区理论和方法等。总体上,

   我国生态工业园区主要以政府主导下的企业共生模式出现,基本上都位于产业聚集区、国

   家级和省级开发区、ISO14000国家示范区、循环经济示范园区等政府划定的区域内。应实

   践需求,我国也相应形成了庞大的产业共生和生态工业园区研究队伍(中国科学技术协会,

   2010)。

   研究人类活动下生态过程的变化已成为当今生态学的重要内容。生态学可促进人类更

   好地认识、管理、恢复、创建生态系统,能够也应该成为未来人类与自然生态系统共存的

   理论依据和行动指南。今后的研究重点将包括;全球变化生态学、生态系统服务科学、生

   物多样性保护、生物入侵机制与控制、退化生态系统恢复与人工生态设计、生态系统管理

   和生态文明建设等。

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