环境生态学

1环环境境生生态态学学李李兆兆华华卢卢进进登登编编湖湖北北大大学学资资源源环环境境学学院院2目录第第一一章章绪绪论论第第二二章章生生物物与与环环境境第第三三章章种种群群生生态态学学第第四四章章群群落落生生态态学学第第五五章章生生态态系系统统第第六六章章重重大大生生态态环环境境问问题题及及其其对对策策第第七七章章可可持持续续发发展展与与清清洁洁生生产产3第第一一章章绪绪论论一一．．生生态态学学的的定定义义1．生态学（ecology）是研究生物与周围环境和无机环境相互关系及机理的科学。（E.Haeckel，1866）它包括4个层次的内容：•生物在其历史条件下的适应；•生态系统的结构与功能；•种群的形成与发展规律；•生物群落（生态系统）的形成与发展规律。实则上包含了个体—→种群—→群落—→生态系统这4个理论主体。生态学的定义还有很多：生态学是研究生物（包括动物和植物）怎样生活和它们为什么按照自己的生活方式生活的科学。（埃尔顿，1927）生态学是研究有机体的分布和多度的科学。（Andrenathes,1954）生态学是研究生态系统的结构与功能的科学。（E.P.Odum，1956）生态学是研究生命系统之间相互作用及其机理的科学。（马世骏，1980）生态学是综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学。（E.P.Odum，1997）二二、、生生态态学学的的研研究究内内容容1971，Odum,《生态学基础》：生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。（1）一定地区内生物的种类、数量、生物量、生活史及空间分布。（2）该地区营养物质和水等非生命物质的质量和分布。（3）各种环境因素（如湿度、温度、光、土壤等）对生物的影响。（4）生态系统中的能量流动和物质循环。（5）环境对生物的调节（如光周期现象）和生物对环境的调节（如固氮作用）三三、、生生态态学学的的形形成成与与发发展展理论上：概念上的提出—→论著的出版—→学科的形成。时间上：萌芽时期—→近代发展：4大学派的形成—→现代发展：生态系统、人类生存环境的研究。实验技术上：描述—→定性—→定量—→模拟。11、、生生态态学学发发展展简简史史（1）生态学萌发阶段（时期）公元16世纪以前：在我国：公元前1200年《尔雅》一书，草、木；公元前200年《管子》“地员篇”；公元前100年前后，农历确立了24节气，同时《禽经》一书（鸟类生态）问世；《本草纲目》。在欧洲：公元前285年也有类似著作问世。（（22））近近代代生生态态学学阶阶段段建立时期：17世纪后生态学作为一门科学开始成长。1792年德国植物学家C.L.Willdenow出版了《草学基础》；1807年德国A.Humbodt出版《植物地理学知识》提出“植物群落”“外貌”等概念；1798年T.Malthus《人口论》的发表；41859年达尔文的《物种起源》；1866年Haeckel在他的著作《普通生物形态学》中首先提出ecology一词，并首次提出了生态学定义。1895年E.Warming发表了他的划时代著作《以植物生态地理为基础的植物分布学》（1909年经改写成《植物生态学》）。巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）：（1）动植物生态学并行发展，著作与教科书出版。代表作：C.Cowels(1910)发表的《生态学》；F.E.Chements(1907)发表的《生态学及生理学》；前苏联苏卡切夫的《植物群落学》（1908）、《生物地理群落学与植物群落学》（1945）；A.G.Tamsley(1911)发表的《英国的植被类型》等；R.N.Chapman(1931)的《动物生态学》；中国费鸿年（1937）的《动物生态学》；特别是W.C.Alle（1949）等的《动物生态学原理》出版，被认为是动物生态进入成熟期的重要标志。（2）学派的形成：主要有①北欧学派：以注重群落结构分析为特点。代表人物：G.E.DuRietz②法瑞学派：注重群落生态外貌，强调特征种的作用。代表人物是J.Braum-Blanquet③英美学派：以动态和数量生态为特点。代表人物是Clements和Tansley④俄国学派（前苏联学派）：植物（群落）与地学结合。代表人物：B.H.Cykayeb（三）现代生态学阶段（20世纪60年代至现在）以人类生存环境为中心。22、、对对生生态态学学有有重重要要贡贡献献的的中中外外科科学学家家黑克尔(HaeckelE.)(1834-1919)德国动物学家，“生态学”词汇的创始人。oecologie中的希腊词根oikos意为房子或住所，logos即学科或讨论。1866他给生态学下的简洁定义为：生态学是研究生物与环境之间的相互关系的科学。这一概念至今仍为各国学者沿用、信守不渝。洪堡德(HumboldtA.)(1769-1859)德国植物地理学家。曾进行过环球旅行，对地球上不同区域进行生物学和地理学考察。1799-1804年到南美洲热带和温带地区对植物及其生存环境进行了5年的考察，收集了大量的植物标本与资料，回国后出版了26卷巨著，从而奠定了植物地理学的基础。1897发表《植物地理学知识》，对世界的植物分布做了理论上的阐述，创立了植物地理学。●坦斯勒(TansleyA..G)(1871-1955)英国著名植物生态学家，以其提出的生态系统概念奠定了他在生态学界的不朽地位。坦氏兴趣广泛，早期对对植物生态学进行了深入的研究，发现土壤、气候和动物对植物的分布和丰盛度有明显的影响，于是产生了一个概念，即居住在同一地区的动植物与其环境是结合在一起的，即居住在同一地区的动植物与其环境是结合在一起的，生物与其特定的系统构成了地球表面上具有大小和类型的基本单位，这就是生态系统。著有《英伦三岛的植被》(TheBritishIslandsandTheirVegetation)(1926)、《实用植物生态学》(PracticalPlantEcology)(1923)《植物生态学概论》(IntroductiontoPlantEcology)(1946)等。●辛柏尔(SchimperA.F.W.)(1856-1901)德国植物生态学家，现代植物生态学的奠基人之一。他的著作《以生理学为基础的植物地理学》(1898)，奠定了现代植物生态学的学科框架。辛氏从植物生理功能与形态结构、生活力等方面，阐述植物的生态适应；用环境因子综合性的观点，阐明植物分布的多样性；从历史发展的观点，分析研究植物和群落的起源和发展，5从而开辟了植物生理生态学和进化生态学研究领域●苏卡却夫(CykaqëbB.H.)前苏联地植物学家。于1942和1945年提出按照演替的主导因子而划分群落演替类型，如群落发生演替、内因生态发生演替、外因生态演替和地因生态演替等。苏卡却夫的另一个重要贡献是几乎与坦斯勒同时提出生态系统的概念。与生态系统的含义相似，他提出了“生物地理群落”概念(1940-1945)，即生物地理群落是地球表面的一个地段，在这一定的空间内，生物群落和其所在的大气圈、岩石圈、水圈和土壤圈都是相适应的，它们之间的相互作用具有同样的特征，即生物地理群落由生物群落(植物群落和动物群落)和所在生物环境(土壤环境和气候环境)。这一观点实质上就是生态系统的理论●克莱门茨(ClementsF.F.)美国植物生态学家，首次提出了生物群区(biome)概念，并将这一概念作为生物群体的基本单位。然而他最著名的贡献，是提出了植物群落演替学说，以及植物群落分布气候顶极(climaticclimax)或单元顶极(monoclimax)理论。他的研究和学说为后来生态系统概念的提出和研究打下了基础。总结性专著有《植物的演替》(1916)、《植物演替和指示植物》(1928)、以及与Weaver合著的《植物生态学》(1925)等。●林德曼(LindemanR.L.)美国动物学家，生态系统理论的重要贡献人之一。1941年在美国明尼苏达州进行的泥炭湖的生物量、生物群落的营养关系、生物量能流过程的研究。是对生物与环境的联系，生物间相互关系具体实验研究的示范。在该他所进行的一系列实验结果的支持下，继承和发展的生态系统的理论。他根据研究结果，提出了“十分之一定律”，即自然界中进入任何群体的能量的一小部分，可以用来维持依靠它为生的群体，在食物链传输的能量，下一级进入到上一级的能量约为10%左右。●李比西(LiebigJ.)德国植物生理学家，矿质营养理论的创始人。在此基础上引申出了生态学上的最小因子定律，即在能够影响生物的无数因子中，总有一个因字子限制植物的生长、生存或繁殖，这一因子被成为不可或缺的因子或最小因子(1840)。李氏的这一理论对于植物生理生态学和实验生态学的研究与发展贡献很大●侯学煜(1912-1991)中国植物生态学家,中国植物生态学与地植物学的创始人之一。早年从事植物与土壤关系研究，在大量调查的基础上提出了在植被分区或分类中的指示植物的观点。前苏联著名地植物学家苏卡乔夫将根据这一观点将侯氏做为生态系统土壤顶极的代表人物。1978以来，在大量事实调查的基础上，对国内当时流行的“以粮为纲”的做法提出质疑，反对毁林开垦、草原开荒、围湖造田、向海要粮。并就自己对生态系统的理解提出了大粮食和大农业的观点。代表作有《中国境内酸性土、钙质土和盐碱土指示植物》(1954)；《中国植被的类型》(1956)《中国植被区划》(1960)；《中国的植被》(1960)；《中国植被地理及优势植物化学成分》(1982)等；《生态学与大农业发展》(1984)●马世骏(1920-1991)著名动物生态学家,长期从事昆虫生态学研究。晚期从事生态系统与生态平衡理论研究,提出生态工程、系统生态以及城市生态等重要研究方向。是1972年联合国环境发展大会重要文件《我们共同的未来》的起草人之一。著有《现代生态学透视》(1993)等四、生态学的学科框架●按照研究的对象划分-植物生态学(PlantEcology)-动物生态学(AnimalEcology)-农业生态学(AgricultureEcology)-林业生态学(ForestryEcology)-草地生态学(GrasslandEcology)-景观生态学(LandscapeEcology)-城市生态学(UrbanEcology)6●按照研究的内容划分-个体生态学(Autecology)-种群生态学(PopulationEcology)-群落生态学(CommunityEcology)-生态系统生态学(EcosystemEcology)-生理生态学(Ecophysiology)●按照问题划分(围绕人类社会发展)-全球生态学(GlobalEcology)-恢复生态学(RestorationEcology)-应用生态学(AppliedEcology)-污染生态学(PollutionEcology)五、生态学的理论框架●生态因子的基本原理-植物生态学(PlantEcology)-动物生态学(AnimalEcology)●种群生态学-个体生态学(Autecology)-种群生态学(PopulationEcology)-群落生态学(CommunityEcology)-生态系统生态学(EcosystemEcology)-生理生态学(Ecophysiology)●群落分布及其演替的理论●生态系统的结构与功能●生态系统管理六、生态学的发展趋势深入到自然科学和社会（人文）科学中，形成各自的分支学科。渗入到人类社会各种活动甚至思维和意识中。1、个体群落生态系统19世纪末到20世纪初，侧重个体生态学的研究，继承了自然史、博物学、进化论等许多学科的研究成果，具有明显的综合性。从19世纪末到1930年，以群落为研究重点，由描述到定量、静态到动态、局部到整体、考察到实验，出现了丰富度、恒定度、频度、演替等概念，把各种生物看成一个整体，并与环境联系起来综合研究。20世纪30年代至今，以生态系统的研究为重点，信息论、控制论、系统论为生态学带来了自动调节原理和系统分析方法，揭示生态系统中物质、能量和信息之间的关系。研究涉及农、林、牧