一般規律大致可從種群、群落、生態系統和人與環境的關系四個方面說明。
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采伐量,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系。常見的有:
食物鏈,居于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于被捕食者,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,結果使競爭關系得到緩和,并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系等,都表現了物種間的相互依賴的關系。以上幾種關系使生物群落表現出復雜而穩定的結構,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,而當群落成熟后代謝趨于平衡,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,由于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并向其輸出物質,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(Ecology),是德國生物學家恩斯特·海克爾于1866年定義的一個概念:生態學是研究生物體與其周圍環境(包括非生物環境和生物環境)相互關系的科學。目前已經發展為“研究生物與其環境之間的相互關系的科學”。有自己的研究對象、任務和方法的比較完整和獨立的學科。它們的研究方法經過描述——實驗——物質定量三個過程。系統論、控制論、信息論的概念和方法的引入,促進了生態學理論的發展。
淵源
“生態學”(?kologie)一詞是1866年由勒特(Reiter)合并兩個希臘詞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系的科學”,特別是動物與其他生物之間的有益和有害關系。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后,美國的年輕學者Lindeman在對Mondota湖生態系統詳細考察之后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系的理論。它們的研究方法經過描述——實驗——物質定量三個過程。系統論、控制論、信息論的概念和方法的引入,促進了生態學理論的發展,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,由于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。
其后,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系;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系的科學。
后來,在生態學定義中又增加了生態系統的觀點,把生物與環境的關系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!
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