生態學

“生態學”（Ökologie）一詞是1866年由勒特（Reiter)合併兩個希臘詞Οικοθ(房屋、住所）和Λογοθ(學科）構成，1866年德國動物學家海克爾(Ernst Heinrich Haeckel)初次把生態學定 義為“研究動物與其有機及無機環境之間相互關係的科學”，特別是動物與其他生物之間的有益和有害關係。從此，揭開了生態學發展的序幕。在1935年英國的Tansley提出了生態系統的概念之後，美國的年輕學者Lindeman在對Mondota湖生態系統詳細考察之後提出了生態金字塔能量轉換的“十分之一定律”。由此，生態學成為一門有自己的研究對象、任務和方法的比較完整和獨立的學科。生態學已經創立了自己獨立研究的理論主體，即從生物個體與環境直接影響的小環境到生態系統不同層級的有機體與環境關係的理論。60年代形成了系統生態學而成為系統生物學的第一個分支學科。如今，由於與人類生存與發展的緊密相關而產生了多個生態學的研究熱點，如生物多樣性的研究、全球氣候變化的研究、受損生態系統的恢復與重建研究、可持續發展研究等。

其後，有些博物學家認為生態學與普通博物學不同，具有定量的和動態的特點，他們把生態學視為博物學的理論科學；持生理學觀點的生態學家認為生態學是普通生理學的分支，它與一般器官系統生理學不同，側重在整體水平上探討生命過程與環境條件的關係；從事植物群落和動物行為工作的學者分別把生態學理解為生物群落的科學和環境條件影響下的動物行為科學；側重進化觀點的學者則把生態學解釋為研究環境與生物進化關係的科學。

後來，在生態學定義中又增加了生態系統的觀點，把生物與環境的關係歸納為物質流動及能量交換；20世紀70年代以來則進一步概括為物質流、能量流及信息流!

生態學（Ecology）是研究有機體與環境之間相互關係及其作用機理的科學。

生物的生存、活動、繁殖需要一定的空間、物質與能量。生物在長期進化過程中，逐漸形成對周圍環境某些物理條件和化學成分，如空氣、光照、水分、熱量和無機鹽類等的特殊需要。各種生物所需要的物質、能量以及它們所適應的理化條件是不同的，這種特性稱為物種的生態特性。

應當指出，由於人口的快速增長和人類活動干擾對環境與資源造成的極大壓力，人類迫切需要掌握生態學理論來調整人與自然、資源以及環境的關係，協調社會經濟發展和生態環境的關係，促進可持續發展。

任何生物的生存都不是孤立的：同種個體之間有互助有競爭；植物、動物、微 生物之間也存在複雜的相生相剋關係。人類為滿足自身的需要，不斷改造環境，環境反過來又影響人類。

隨著人類活動範圍的擴大與多樣化，人類與環境的關係問題越來越突出。因此近代生態學研究的範圍，除生物個體、種群和生物群落外，已擴大到包括人類社會在內的多種類型生態系統的複合系統。人類面臨的人口、資源、環境等幾大問題都是生態學的研究內容。

表1 關於生態學的代表性定義

Table 1 Representative definitions of ecology

生態學的發展大致可分為萌芽期、形成期和發展期三個階段。

古人在長期的農牧漁獵生產中積累了樸素的生態學知識，諸如作物生長與季 節氣候及土壤水分的關係、常見動物的物候習性等。如公元前4世紀希臘學者亞里士多德曾粗略描述動物的不同類型的棲居地，還按動物活動的環境類型將其分為陸棲和水棲兩類，按其食性分為肉食、草食、雜食和特殊食性等類。

亞里士多德的學生、公元前三世紀的雅典學派首領賽奧夫拉斯圖斯在其植物地理學著作中已提出類似今日植物群落的概念。公元前後出現的介紹農牧漁獵知識的專著，如古羅馬公元1世紀老普林尼的《博物志》、6世紀中國農學家賈思勰的《齊民要術》等均記述了素樸的生態學觀點。

大約從15世紀到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不少宏觀生態學資料。18世紀初葉，現代生態學的輪廓開始出現。如雷奧米爾的6卷昆蟲學著作中就有許多昆蟲生態學方面的記述。瑞典博物 學家林奈首先把物候學、生態學和地理學觀點結合起來，綜合描述外界環境條件對動物和植物的影響。法國博物學家布豐強調生物變異基於環境的影響。德國植物地理學家洪堡)創造性地結合氣候與地理因子的影響來描述物種的分佈規律。

19世紀，生態學進一步發展。這一方面是由於農牧業的發展促使人們開展了環境因子對作物和家畜生理影響的實驗研究。例如，在這一時期中確定了五攝氏度為一般植物的發育起點溫度，繪製了動物的溫度發育曲線，提出了用光照時間與平均溫度的乘積作為比較光化作用的“光時度”指標以及植物營養的最低量律和光譜結構對於動植物發育的效應等。

另一方面，馬爾薩斯於1798年發表的《人口論》一書造成了廣泛的影響。費爾許爾斯特1833年以其著名的邏輯斯諦曲線描述人口增長速度與人口密度的關係，把數學分析方法引入生態學。19世紀後期開展的對植物群落的定量描述也已經以統計學原理為基礎。1851年達爾文在《物種起源》一書中提出自然選擇學說，強調生物進化是生物與環境交互作用的產物，引起了人們對生物與環境的相互關係的重視，更促進了生態學的發展。

19世紀中葉到20世紀初葉，人類所關心的農業、漁獵和直接與人類健康有關的環境衛生等問題，推動了農業生態學、野生動物種群生態學和媒介昆蟲傳病行為的研究。由於當時組織的遠洋考察中都重視了對生物資源的調查，從而也豐富了水生生物學和水域生態學的內容。

到20世紀30年代，已有不少生態學著作和教科書闡述了一些生態學的基本概念和論點，如食物鏈、生態位、生物量、生態系統等。至此，生態學已基本成為具有特定研究對象、研究方法和理論體系的獨立學科。

20世紀50年代以來，生態學吸收了數學、物理、化學工程技術科學的研究成果，向精確定量方向前進並形成了自己的理論體系：

數理化方法、精密靈敏的儀器和電子計算機的應用，使生態學工作者有可能更廣泛、深入地探索生物與環境之間相互作用的物質基礎，對複雜的生態現象進行定量分析；整體概念的發展，產生出系統生態學等若干新分支，初步建立了生態學理論體系。

由於世界上的生態系統大都受人類活動的影響，社會經濟生產系統與生態系統相互交織，實際形成了龐大的複合系統。隨著社會經濟和現代工業化的高速度發展，自然資源、人口、糧食和環境等一系列影響社會生產和生活的問題日益突出。

為了尋找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)，對陸地和水域生物群系進行生態學研究。1972年聯合國教科文組織等繼IBP之後，設立了人與生物圈(MAB)國際組織，制定“人與生物圈”規劃，組織各參加國開展森林、草原。海洋、湖泊等生態系統與人類活動關係以及農業、城市、污染等有關的科學研究。許多國家都設立了生態學和環境科學的研究機構。

發展趨勢　和許多自然科學一樣，生態學的發展趨勢是：由定性研究趨向定量研究，由靜態描述趨向動態分析；逐漸向多層次的綜合研究發展；與其他某些學科的交叉研究日益顯著。

由人類活動對環境的影響來看，生態學是自然科學與社會科學的交匯點；在方法學方面，研究環境因素的作用機制離不開生理學方法，離不開物理學和化學技術，而且群體調查和系統分析更離不開數學的方法和技術；在理論方面，生態系統的代謝和自穩態等概念基本是引自生理學，而由物質流、能量流和信息流的角度來研究生物與環境的相互作用則可說是由物理學、化學、生理學、生態學和社會經濟學等共同發展出的研究體系。

2021年6月，甘肅省學位委員會下發了《關於同意甘肅農業大學等高校增列學士學位授予專業的通知》，該校生態學等3個專業經過專家評審，省學位委員會審核，同意增列為學士學位授權專業。

按所研究的生物類別分

有微生物生態學、植物生態學、動物生態學、人類生態學等。

生物系統的結構層次分

有：個體生態學、種群生態學、群落生態學、生態系統生態學等。

生物棲居的環境類別分

有陸地生態學和水域生態學；前者又可分為森林生態學、草原生態學、荒漠生態學、土壤生態學等，後者可分為海洋生態學、湖沼生態學、流域生態學等；還有更細的劃分，如：植物根際生態學、腸道生態學等。

生態學與非生命科學相結合的，有數學生態學、化學生態學、物理生態學、地理生態學、經濟生態學、生態經濟學、森林生態會計等；與生命科學其他分支相結合的有生理生態學、行為生態學、遺傳生態學、進化生態學、分子生態學、古生態學等。

應用性分支學科有：農業生態學、醫學生態學、工業資源生態學、環境保護生態學、環境生態學、生態保育、生態信息學、城市生態學、生態系統服務、景觀生態學等。

表2生態學的分類

Table 2 Classification of ecology

為何出現如此繁多的生態學也不是一件特別容易回答的問題。從根本上來看，生態（包括生物類群、生境類型、生存環境、生命過程、生命演化等）的複雜性可能主導性地決定了生態學科的多樣性：

1）生態學要面對一個龐大而變化多樣的生物類群：地球上現存的生物物種超過170萬，小的種類的個體不足1微米，大的可達150多米（植物）或190噸（動物），種類極為紛繁，且跨越巨大的生命（體積）尺度；

2）生態學要涉及一系列空間跨度極為巨大的生態系統：小可到一個燒杯大可到整個生物圈；

3）生態學要涉及一系列事件跨度極為巨大的生態過程：短可僅為數分鐘，長可涉及數十億年的生物演化；

4）生態學要面對的生物的生存條件跨越巨大的氣候梯度：從寒冷的極地冰川，到炎熱的熱帶區域，年平均降雨量從0.5 mm（南美洲智利共和國最北端的阿里卡）到超過12000 mm（印度的乞拉朋奇），等等。

5）生態學要面對的生物生存的垂直梯度從海拔-416 m的地表（死海）到海拔超過8000 m的高山（珠穆朗瑪峰），從水陸交接的海岸帶到超過11000 m的深海（馬里亞納海溝），跨越巨大的物理化學等環境梯度；

6）生態學要涉及各種各樣地貌特徵完全不同的生境，如湖泊、河流、水庫、濕地、森林、草地、農田、海洋等等，以及這些生境之間異常複雜的交融與相互作用，等等。

簡言之，可能沒有哪一類學科像生態學這樣，試圖在相當精細的程度上，面對如此繁多的研究對象和生境類型，跨越如此寬廣的時空尺度，包含如此之大的氣候與環境梯度以及如此之多樣的地貌類型。生態學的多樣性從本質上來看正是其所關注對象（物種、群落、生態系統、格局、過程等）多樣性的一種映射。

生態學的一般規律大致可從種群、群落、生態系統和人與環境的關係四個方面說明。

在環境無明顯變化的條件下，種群數量有保持穩定的趨勢。一個種群所棲環境的空間和資源是有限的，只能承載一定數量的生物，承載量接近飽和時，如果種群數量(密度)再增加，增長率則會下降乃至出現負值，使種群數量減少；而當種群數量(密度)減少到一定限度時，增長率會再度上升，最終使種群數量達到該環境允許的穩定水平。對種群自然調節規律的研究，可以指導生產實踐。例如，制定合理的漁業捕撈量和林業採伐量，可保證在不傷及生物資源再生能力的前提下取得最佳產量。

一個生物群落中的任何物種都與其他物種存在著相互依賴和相互制約的關係。常見的有：

食物鏈，居於相鄰環節的兩物種的數量比例有保持相對穩定的趨勢。如捕食者的生存依賴於被捕食者，其數量也受被捕食者的制約；而被捕食者的生存和數量也同樣受捕食者的制約。兩者間的數量保持相對穩定

競爭，物種間常因利用同一資源而發生競爭：如植物間爭光、爭空間、爭水、爭土壤養分；動物間爭食物、爭棲居地等。在長期進化中、競爭促進了物種的生態特性的分化，結果使競爭關係得到緩和，並使生物群落產生出一定的結構。例如森林中既有高大喜陽的喬木，又有矮小耐陰的灌木，各得其所；林中動物或有晝出夜出之分，或有食性差異，互不相擾

互利共生。如地衣中菌藻相依為生，大型草食動物依賴胃腸道中寄生的微生物幫助消化，以及蟻和蚜蟲的共生關係等，都表現了物種間的相互依賴的關係。以上幾種關係使生物群落表現出複雜而穩定的結構，即生態平衡，平衡的破壞常可能導致某種生物資源的永久性喪失。

生態系統的代謝功能就是保持生命所需的物質不斷地循環再生。陽光提供的能量驅動著物質在生態系統中不停地循環流動，既包括環境中的物質循環、生物間的營養傳遞和生物與環境間的物質交換，也包括生命物質的合成與分解等物質形式的轉換。

物質循環的正常運行，要求一定的生態系統結構。隨著生物的進化和擴散，環境中大量無機物質被合成為生命物質形成了廣袤的森林、草原以及生息其中的飛禽走獸。一般說，發展中的生物群落的物質代謝是進多出少，而當群落成熟後代謝趨於平衡，進出大致相當。

人們在改造自然的過程中須注意到物質代謝的規律。一方面，在生產中只能因勢利導，合理開發生物資源，而不可只顧一時，竭澤而漁。世界上已有大面積農田因肥力減退未得到及時補償而減產。另一方面，還應控制環境污染，由於大量有毒的工業廢物進入環境，超越了生態系統和生物圈的降解和自凈能力，因而造成毒物積累，損害了人類與其他生物的生活環境。

生物進化就是生物與環境交互作用的產物。生物在生活過程中不斷地由環境輸入並向其輸出物質，而被生物改變的物質環境反過來又影響或選擇生物，二者總是朝著相互適應的協同方向發展，即通常所說的正常的自然演替。隨著人類活動領域的擴展，對環境的影響也越加明顯。

在改造自然的話動中，人類自覺或不自覺地做了不少違背自然規律的事，損害了自身利益。如對某些自然資源的長期濫伐、濫捕、濫采造成資源短缺和枯竭，從而不能滿足人類自身需要；大量的工業污染直接危害人類自身健康等，這些都是人與環境交互作用的結果，是大自然受破壞后所產生的一種反作用。

生態學的基本原理，通常包括四方面的內容：個體生態、種群生態、群落生態和生態系統生態。

一個健康的生態系統是穩定的和可持續的：在時間上能夠維持它的組織結構和自治，也能夠維持對脅迫的恢復力。健康的生態系統能夠維持它們的複雜性同時能滿足人類的需求。

生態學的基本原理的應用思路，我認為是模仿自然生態系統的生物生產、能量流動、物質循環和信息傳遞而建立起人類社會組織，以自然能流為主，盡量減少人工附加能源，尋求以盡量小的消耗產生最大的綜合效益，解決人類面臨的各種環境危機。

較為流行的幾種思路如下：

1、實施可持續發展

1987年世界環境與發展委員會提出“滿足當代人的需要，又不對後代滿足其發展需要的能力構成威脅的發展”。可持續發展觀念協調社會與人的發展之間的關係，包括生態環境、經濟、社會的可持續發展，但最根本的是生態環境的可持續發展。

2、人與自然和諧發展

事實上造成當代世界面臨的空前嚴重的生態危機的重要原因就是以往人類對自然的錯誤認識。工業文明以來，人類憑藉自認為先進的“高科技”試圖主宰、征服自然，這種嚴重錯誤的觀念和行為雖然帶來了經濟的飛躍，但造成的環境問題卻是不可彌補的。人類是生物界中的一分子，因此必須與自然界和諧共生，共同發展。

3、生態倫理道德觀

大量而隨意地破壞環境、消耗資源的發展道路是一種對後代和其他生物不負責任和不道德的發展模式。新型的生態倫理道德觀應該是發展經濟的同時還要考慮這些人類行為不僅有利於當代人類生存發展，還要為後代留下足夠的發展空間。

從生態學中分化出來的產業生態學、恢復生態學以及生態工程、城市生態建設等等，都是生態學基本原理推廣的成果。

在計算經濟生產中，不應認為自然資源是沒有價值的或者無限的，而是用生態價值觀念，應考慮到經濟發展對環境的破壞影響，利用科技的進步，將破壞降低到最大限度，同時倡導一種有利於物質良性循環的消費方式，即適可而止、持續、健康的消費觀。

生態學的定義還有很多：

生態學是研究生物（包括動物和植物）怎樣生活和它們為什麼按照自己的生活方式生活的科學。（埃爾頓，1927）

生態學是研究有機體的分佈和多度的科學。（Andrenathes,1954）

生態學是研究生態系統的結構與功能的科學。（E.P.Odum，1956）

生態學是研究生命系統之間相互作用及其機理的科學。（馬世駿，1980）

生態學是綜合研究有機體、物理環境與人類社會的科學。（E.P.Odum，1997）

學科：理學

門類：環境科學類

專業名稱：生態學

業務培養目標：本專業培養具備生態學的基本理論、基本知識和基本技能，能在科研機構、高等學校、企事業單位及行政部門等從事科研、教學和管理等工作的高級專門人才。

業務培養要求：本專業學生主要學習生態學方面的基本理論、基本知識，受到基礎研究和應用基礎研究的科學思維和科學實驗訓練，具有較好的科學素養，掌握現代生態學理論和計算機模擬等實驗技能，初步具備教學、研究、開發和管理能力。

畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力：

1．掌握數學、物理、化學等方面的基本理論和基本知識

2．掌握現代生態學的基本理論、基本知識、基本實驗技能和生態工程設計的基本方法；

3．了解相近專業的一般原理和知識

4．熟悉國家環境保護、自然資源合理利用、可持續發展、知識產權等有關政策和法規；

5．了解生態學的理論前沿、應用前景和最新發展動態

6．掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法，具有一定的實驗設計，創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。

主幹學科：生態學、生物學、環境科學。

主要實踐性教學環節：包括教學實習、生產實踐、畢業論文等，一般安排8-14周。

修業年限：四年

授予學位：理學學士

主要到城市建設、園林、林業部門和花卉企業從事風景區、森林公園、城鎮各類園林綠地的規劃、設計、環保、城市規劃、園林、農林、水利、施工園林植物繁育栽培、養護及管理的工作；還可以在高校任教或在高校、研究所工作；還可到政府機構從事生態監測和動物保護工作。

普通生物學、生物化學、生態學、環境微生物學、環境學、地學基礎、環境生態工程、環境人文社會科學等。

本一級學科中，全國具有“博士授權”的高校共57所，本次參評48所；部分具有“碩士授權”的高校也參加了評估；參評高校共計100所。 （註：評估結果相同的高校排序不分先後，按學校代碼排列）

從生態學角度來看，地球表面從地下11千米到地上15千米高度是由岩石圈、水圈和大氣圈組成的，在三個圈交匯處存在著生物圈，絕大部分生物是生活在地下100米到地上100米之間。

生物最早是從水圈產生的，逐漸向深水發展，由於大氣中氧氣含量增加，在大氣圈最外層因為宇宙射線的作用，氧分子重組形成臭氧層，臭氧層可以阻止危害生命的紫外線進入大氣層，使得生物可以脫離水圈向陸地發展。陸地環境不同區域差異較大，為了適應環境，生物發展出許多不同種類。

能量在不同的圈內流動，綠色植物吸收太陽光能，轉換成化學能貯存，動物取食植物吸收植物的能量，太陽能絕大部分被大氣圈、水圈和岩石圈吸收，增加溫度，造成風、潮汐和岩石的風化裂解。地球本身的能量表現在火山爆發、地震中，也不斷地影響其他各圈。能量的主要來源是太陽，在地球中不斷地被消耗。

物質則可以各圈內循環，而沒有多大的消耗，以二氧化碳形式存在的碳被植物吸收，經植物和動物的呼吸作用排出，被動植物固定在體內的水、鈣和其他微量元素，一旦死亡會重新分解回到其他自然圈，有可能積累形成化石礦物。如植物遺骸形成煤、動物遺骸形成石油、硫細菌遺骸形成硫磺礦等。