人类自然与城市/青少年身边的环保丛书

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生态学 和各种科学一样，生态学的发展自有历史记载以来，有一个逐渐的、间 歇的过程。“生态学”这一名词是近代才创造的，是1869年由德国生物学家 海克尔首先提出的。大约从1900年开始，生态学被公认为生物学的一个独立 的领域，而仅在最近的几十年，“生态学”才成为一个普通的词汇。今天， 每 个人都深刻认识到环境科学对于创造和保持高度的人类文明是必不可少的工 具。因此，生态学迅速发展成为和人们每天生活都有着最密切联系的一门分 支科学。 生态学原是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的主 要分科之一。初期偏重于植物，后来逐渐涉及动物，因而有植物生态学和动 物生态学之分。近来，由于人类环境问题和环境科学的发展，生态学扩展到 人类生活和社会形态等方面，把人类这一个生物物种也列入生态系统中，来 研究并阐明整个生物圈内生态系统的相互关系问题，这样便形成了人类生态 学，形成了这一领域更广泛、内容更丰富的科学。同时，现代科学技术的新 成就也已经渗透到生态学的领域中，赋予它新的内容和动力，使之成为多学 科的、当代较活跃的科学领域之一。 例如，系统工程学与生态学结合形成的系统生态学，属于生态学领域 中方法论的发展，核心是从整体出发考虑问题。尤其是大系统的兴起，正 在受到人们的普遍注意，这类系统的性能如有所改善，预期经济效益将是 非常大的。又如生态学与数学结合产生的数学生态学，不仅给认识和阐明 各种复杂的生态系统提供了有效的工具(如系统分析、建立数学模型等 等)，而且数学的抽象概念及推导方法，也将对未来的生态学起显著 作用。 此外，计算科学和计算技术的应用，有可能帮助人们进一步认识和解释 生态系统中的复杂现象，并从中找出规律。近年来，数学模型已逐渐在害虫 控制、益虫利用、鱼群捕捞、森林管理、牧场改良中得到应用，提供了一系 列最优管理策略和预测方法。当它与化学生态学和物理生态学所提供的生态 信息相结合，就可获得最好的生态效益。毫无疑问，数学生态学迅速发展， 必将导致生态学新理论、新方法的出现，使人类在了解自然、利用自然和改 造自然的斗争中更加主动。 其他生态学分支的形成也将会在人类社会的发展中产生积极作用。特 别是综合运用生态学各分支的成就，使得经济效益、社会效益、生态效益 相结合，这种结合为协调高速度经济发展与环境保护之间的关系指明了 方向。 由上可见，传统的生态学定义已不能概括当今生态学的丰富内容了。现 代生态学应该是一门多学科的自然科学，它研究生命系统与环境系统之间相 互作用的规律及机理。所谓生命系统，就是自然界具有一定结构和调节功能 的生命单元，如动物、植物、微生物等。所谓环境系统，就是自然界的光、 热、空气、水分以及各种有机物和无机元素相互作用所共同构成的空间。现 代生态学的这种解释，对生态科学本身也提出了更高的目标。 概括起来，生态学的发展进程中，有三个主要特点： (一)从定性探索生物与环境的相互作用到定量研究； (二)从个体生态系统到复合生态系统，由单一到综合，由静态到动态地 认识自然界的物质循环与转化规律； (三)与基础科学、应用科学相结合，发展了生态学，扩大了生态学的 领域。 综上所述，生态学和环境科学显然有很多共同的地方，他们所研究的问 题基本上是相近的，只不过生态学是以一般生物为对象，着重研究自然环境 因素与生物的相互关系，单纯属于自然科学的范畴。环境科学则以人类为主 要对象，把环境与人类生活的相互影响作为一个整体来研究，从而和社会科 学发生十分密切的联系。 因此，生态学的许多基本原理同样也可以用于环境科学中，作为基础理 论而联系到人类独特的主观能动性和复杂的社会关系，来研究和解决人类生 活与环境问题。 知识点 海克尔 海克尔(1834—1919)，德国博物学家，达尔文进化论的捍卫者和传播 者。在1866年出版的《普通形态学》一书中，海克尔以进化的观点阐明生物 的形态结构，并以“系统树”的形式，表示出各类动物的进化历程和亲缘关 系。1899年，海克尔出版了《宇宙之谜》一书，书中不但对19世纪自然科 学的巨大成就，特别是生物进化论作了清晰的叙述，而且根据当时的科学水 平，对宇宙、地球、生命、物种、人类及其意识的起源和发展，进行了认真 的探索，力求用自然科学提供的事实，为人们勾画出一幅唯物主义的世界图 景。他发现了144个放射虫的新种，对近4000种的海洋动物作了描述或归 类，写出了《放射虫》一书，并对“生态学”和“生物分布学”等名词下过 明确的定义。 生物圈 地球上自有生物出现以来，他的发展便进入了新的更高级阶段，这是因 为生物在地球的物质循环和能量交换的过程中起了特殊的重要作用。 生物圈的概念是由奥地利 地质学家休斯在1875年首次提 出的，直到1962年苏联的地球 化学家维尔纳茨基所做的“生 物圈”报告之后，才引起人们 的注意。现代对生物圈的理解 仍是当时维尔纳茨基的概念。 生物圈是指地球上有生命活动 的领域及其居住环境的整体。 生物圈由大气圈下层、水 圈、土壤岩石圈以及活动于其中的生物组成，其范围包括从地球表面向上23 千米的高空至向下12千米的深处(太平洋中最深的海槽)。在地表上下100 米左右的范围内是生物最集中、最活跃的地方。 生物圈的形成是生物界和水圈、大气圈及土壤岩石圈长期相互作用的结 果。作为地球一个外套的生物圈，它之所以存在，是因为具备了下列3个条 件：1.可以获得来自于太阳的充足光能。一切生命活动都需要能量，这些能 量的基本来源是光能，绿色植物通过光合作用产生有机物而进人生物循环； 2.有可被生物利用的大量液态水。几乎所有的生物体都含有大量的水分，没 有水就没有生命；3.生物圈内有适宜生命活动的温度条件，在此温度变化范 围内的物质存在着气态、固态、液态三种物态变化，这也是生命活动的必要 条件。 生物圈内提供了生命物质所需要的营养物质，包括氧气、二氧化碳以及 氮、碳、钾、钙、铁、硫等矿物质营养元素，它们是生命物质的组成成分， 并参加到各种生理过程中去。以上都是生物圈内存在的生物生存所必需的环 境条件。此外，还有许多环境条件(例如风、水的含盐浓度等)，虽然不一定 是各种生物生存的必要条件，但也对生物产生影响，所有这些环境条件可总 称为生态条件。 在最适宜的条件下，生物的生命活动促进了物质的循环和能量的流通， 并引起生物的生命活动发生种种变化。同时，生物要从环境中取得必要的能 量和物质，就得适应环境；环境因生物的活动发生了变化，又反过来推动生 物的适应性。生物与生态条件这种交互作用促进了整个生物界持续不断的 变化。 综上所述，在地球上有生命存在的地方均属生物圈。构成生物圈的生物 ， 包括人类在内的所有动物、植物和微生物，他们不断地与环境进行物质和能 量的交换。相比地球上其他生命的历史来说，人类的生命史是比较短暂的， 在人类出现农业生产以前，人类活动对生物圈的影响是微不足道的。自从有 了工农业生产以后，人类开始利用大自然，并对自然环境不断产生影响。因 此，人类与生物圈的相互关系问题的研究，已越来越引起人们的关注。P2-5