生態學
生態學(Ecology)一詞最早是由德國生物學家黑格爾(ErnstHaeckel)在1869年提出的,名詞的英文詞首和經濟學(Economics)是相同的,都是Eco,起源於希臘文Oikos,是家庭居處或環境的意思,可見生態學和經濟學、家庭、環境等,從詞源和詞義上說是有密切關係的。
生態學原是一門研究動植物與其生活環境相互關係的科學,是生物學主要分科之一。由於人類環境問題和環境科學的發展,生態學就擴展到人類生活和社會活動方麵,把人類這一個生物種也列入生態係統中,來研究並闡明整個生物圈的生態係統的相互關係問題。這樣就使生態學成為一個領域更廣泛、內容更豐富的科學。同時,現代科學技術的新成就也已經滲透到生態學的領域中,賦予它新的內容和動力,成為多學科的、當代較活躍的科學領域之一。以研究生物的形態、生理、遺傳、細胞等結構和功能為基礎的生物學部分與環境相結合形成的生態學,又與係統工程學、經濟學、工藝學、化學、物理學、數學相結合而產生相應的新興學科,這是20世紀60年代以來生態學的一個重要發展趨勢。
生態學的發展進程中,有三個主要特點:
(1)從定性探索生物與環境的相互作用,到定量研究;
(2)從個別生態係統到複合生態係統,由單一到綜合,由靜態到動態地認識自然界物質循環與能量轉化規律;
(3)與基礎科學和應用科學相結合,發展了生態學,擴大了生態學的研究領域。生態學的許多基本原理同樣也可以應用於環境科學中,來研究和解決人類生活與環境問題。
生態係統
一個生物物種在一定範圍內所有個體的總和,在生態學中稱為種群(Population);一定的自然區域中許多不同種的生物的總和稱為群落(Community);任何一個生物群落與其周圍非生物環境的綜合體就是生態係統(Ecosystem)。生態係統就是生命係統和環境係統在特定空間的組合,在生態係統中,各種生物之間及生物與非生物環境因素之間互相作用,密切聯係,不斷地進行著物質和能量的流動。人類所生活的生物圈(Bio-sphere)內有無數大小不同的生態係統,在一個複雜的大生態係統中又包含無數個小的生態係統。池塘、湖泊、河流、草原和森林等都是典型的例子。城市、礦山、工廠等從廣義上也可以說是一種人為的生態係統。各種各樣的生態係統組成了統一的整體,就是人類生活的自然環境,因此,整個生物圈便是一個最大的生態係統。
1。生態係統的組成
生態係統的組成包括必要和非必要的兩部分。
必要的部分又分為非生物成分和生物成分兩種。前者包括陽光和養分,供生產者(植物)合成有機物之用。後者包括生產者、分解者和轉變者:生產者又稱自養者(Autotrophs),以綠色植物為主(高等植物和藻類浮遊植物);分解者(Decomposers)包括一部分細菌和真菌,能使生物體分解為無機物質;轉變者也是細菌,其作用是將分解後的無機物轉變為可供植物利用的養分。細菌的分解和轉變作用在生態係統中非常重要,沒有它,生產者就會缺乏養分,無法自養,不能生存。
非必要的部分主要是各級消費者,它們是靠生產者的有機物質為生的,故又稱異養者。按其食性,消費者可分為草食動物、肉食動物、寄生生物和腐食動植物等。它們在生態係統中隻能消費,不能生產。歸納起來,生產者、消費者、分解者和轉變者、無機養分是生態係統的四個基本組成部分。生態係統中能量和物質的流動都是通過這四個部分來實現的。
2。生態係統的類型
1)陸地生態係統:又可分自然和人工兩類。自然陸地生態係統如森林生態係統、草原生態係統、荒漠生態係統等,人工陸地生態係統如農田、城市、工礦區等。
2)淡水生態係統,包括池塘、湖泊、河流、水庫等。
3)海洋生態係統,包括海岸、河口、淺海、大洋、海底等。
生態係統中的各種生物基於生產者和各級消費者的營養關係,構成了生態係統中的食物鏈(Foodchain)。所謂食物鏈,就是一種生物以另一種生物為食,彼此形成一個以食物連接起來的鏈鎖關係。在一個生態係統中,食物關係往往很複雜,各種食物鏈互相交錯,形成食物網。能量的流動,物質的遷移和轉化,就是通過食物鏈和食物網進行的。
森林生態係統食物網結構圖