生态学基本原理

生态学基本原理

第一节生态学的基本理论

一、生态学的基本概念

（－）生态学的概念

生态学的概念是德国生物学家海克尔1866年提出的，他将生态学定义为研究生物与其环境相互作用的科学。生态学的发展经过了一段漫长的历程。第一代是个体生态学，研究的是个体生物和环境之间相互关系的学科；第二代是群体生态学，研究的是生物群落与环境之间的关系，还包括生物与生物之间的关系；第三代就是生态系统生态学，它认为应当把生物和环境，把有生命的生物群体和无生命的环境作为一个统一的整体来研究。是什么把生物和环境联成一个整体呢？就是物质和能量。

（二）生态系统

1.生态系统的概念生态系统就是在一定的时间和空间内由生物群体与其生存环境共同组成的动态平衡系统，或者说，是生命系统与无机环境系统在特定空间的组合。按类型则可分为水域的淡水生态系统、海洋生态系统，陆地的沙漠生态系统、草甸生态系统、森林生态系统；按由来又可分为自然生态系统（如极地、原始森林）、半人工生态系统（如农田、薪炭林、养殖湖）、人工生态系统（城市、工厂、矿区）等。

2.生态系统的组成在生态系统中存在着永不停息的物质循环和能量流动。物质循环是由生产者、消费者和分解者所组成的营养级转化，从无机物有机物无机物，最后归还给环境。

无机环境：包括日光、大气（O2、CO2等）、水、土壤及营养物质，是生物生存发展的重要物质基础。

生产者：亦称自养生物，主要是绿色植物，具有光合作用特殊功能，能从环境中吸收CO2、水分和营养物质，在日光作用下合成蛋白质、脂肪、碳水化合物等有机物质，将太阳能转化为化学潜能，贮存在有机体内，供给自身生长、发育需要，也供给其他生物和人类食用或提供能源，亦称初级生产者。

消费者：主要是动物，取食植物或其他动物，是异养生物，对于

生态系统的物质循环和能量转化起着重要作用，也称次级生产者。

分解者：又称还原者，主要是微生物，能分解动植物残体、死体和排泄物，为生产者提供营养物质和能源，在生态系统的能流和物流中起重要作用。

3.生态系统的基本特点生态系统具有一般系统所具有的共同性质但又与其他系统有所不同，其基本特点如下：

（1）在组成成分方面，它是由有生命的和无生命的两种物质组成，不仅包括植物、动物、微生物，还包括无机环境中作用于生物的物理化学成分，这是与其它系统最本质的区别。

（2）通常与特定空间相联系，因而能反映一定地区的自然地理特点一定空间的结构特点（包括水平结构与垂直结构）。

（3）生物具有生长、发育、繁殖与衰亡的特征，相应地生态系统也可分为幼年期、成长期和成熟期等阶段，即有自身发展的演替规律。

（4）生态系统是一个开放系统，需要不断从外界输入物质和能量，通过变换与转化以维持物质和能量的流动。

（5）具有复杂的动态平衡特征系统内不仅存在生物种内、种间的协调，也存在生物与环境的功能协调，以维持其相对平衡，且这种平衡也处于不断变化之中，存在着正反馈与负反馈的不平衡。系统又具有自我调控和人为调控的特点，使不平衡又趋于平衡状态，使整个系统不断向前发展。

二、生态学的基本规律

生态学研究的主要内容是生物与环境之间的关系，生态学的基本原理也体现着生物与环境之间的相互关系与规律，主要表现在以下四个方面：

（一）相互作用的协同进化关系

生物为了生存和繁衍，必须经常从环境中摄取物质和能量，包括空气、水、光、热及营养物，另外也不断释放、排泄废物（气），死后将遗体归还给环境，使环境得到物质的补充。环境影响生物，生物也影响环境，它们之间的相互作用关系，可称为生态学的作用与反作用规律。人类生产活动得益于自然环境，又破坏了自然环境，所以不可避免地受到自然环境的惩罚，这就是说明此规律的例证。

（二）链索式的制约关系

自然界存在着多种生物，任何一种生物的存在都不是孤立的，它

们之间相互依存，相互克制。“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”，它们一环一环地构成链索，通常称为食物链。

（三）物质循环不息的再生关系

植物从土壤和空气中吸取无机物，通过光合作用，合成有机物，一部分供动物食用，另一些残破和衰老的部分归还给土壤。动物取食植物，一部分用于建造机体和维持生命，同时通过呼吸和排泄把一些物质和能量分别输送给大气和土壤，微生物对动植物归还给土壤的有机物进行加工分解，被分解的简单化合物和元素，又归还给自然，如此循环往复，使自然界成为具有一定程度的自生自灭和自给自足性能的自动调节系统。

（四）相生相克交织而成的协调关系

自然界的各种生物相互依存，许多生物由于对某一两个环境条件的相近要求，共生在一起，例如森林中不同层次的植物（上层乔木、中层乔木、下层灌木、地面草丛）以及依靠这些植物为生的动物对于森林中的小气候税环境有相互依存的关系。但动、植物和动物与动物之间也有相克的关系。某一动、植物发展过快，形成优势，就会影响其他动植物。一些动物存在着自己的天敌。各种生物相生相克，维持着自然界的生态平衡。由生物组成的生态系统和生物本身一样，也有幼期、中期、鼎盛期和衰老期，所以生态系统发育到一定阶段后，即发生自然稀疏或周期演替的现象。

三、生态系统中的能量流动和物质循环

（－）生态系统中的能量流动

1.能量流动的基本规律所谓能量流动是指物体做功的能力，是可以测量的。能量有多种形式，按运动形式可分为动能和潜能。生态系统中的动能是生物与其环境之间，以传导和对流的形式互相传递和转化的一种能量，包括热和辐射。潜能主要是储藏在光合产化学键内处于静态的能量，只能通过生物与生物之间进行传递与转化。这种生物与生物、生物与环境之间能量传递和转化过程，就是生态系统的能量流动过程，这一过程服从热力学第一定律和第二定律。

2.能量流动的主要渠道在生态系统中，能量流动的渠道主要是通过“食物链”和“食物网”来实现的。在食物链或食物网中，某种生物距离初级生产者的梯级称为营养级，通常以绿色植物为第一营养级，草食动物为第二营养级，肉食动物为第三、四营养极，人处在营