生态学/导论
第 1 章. 基本生态学导论
本维基教科书基本生态学学习指南的目标是让读者更好地了解地球上生命的运作方式以及其组织方式。本节将介绍建立生物学和生态学方法课程所需的基本概念和定义。您将了解到，生态学中有很多术语基本意思相同，并且对精确定义也有很多观点。随着生态学在 19 世纪和 20 世纪初的兴起，人们提出了许多关于生态组织的概念。这些概念来自动物学家和植物学家（他们很少阅读彼此的文献），以及不同的学派。
oekologie（生态学）一词由德国生物学家恩斯特·海克尔于 1866 年创造，来自希腊语oikos，意思是“家”或“住所”，以及logos，意思是“科学”或“研究”。因此，生态学是“对自然住所的研究”。海克尔希望它涵盖对动物与其物理环境以及与其相互作用的其他植物和动物之间关系的研究。
生态学的当代定义是
对生物分布和丰度及其决定分布和丰度的相互作用的科学研究[1]。
这个定义不仅涵盖了海克尔所认识的植物和动物，还包括细菌、古菌和原生动物等微生物。决定生物分布和丰度的相互作用包括能量流动、生长、繁殖、捕食、竞争等多种过程。 [2]
为了充分理解生态学，必须定义一些常用术语。环境一词以一种未指定的方式描述影响生物的物理和生物条件的总和（Kendeigh，1961）。地球环境中生命渗透的子集被称为生物圈。相对于地球而言，生物圈仅渗透到陆地和海洋下方岩石的有限距离，以及远离地球向太空延伸的有限距离。到目前为止，所有的人类努力都无法证明生物圈延伸到这些极限之外，或者宇宙中存在其他生物圈。因此，我们不能得出它们不存在的结论，只能得出我们对此一无所知的结论。生态系统可能是生态学中最广泛使用的术语。它被定义为正在研究或考虑的生物体和物理因素的系统。虽然生态系统的边界在自然界中有时很难定义，但生态系统（无论如何界定）构成了自然的基本单位（Tansley，1935）。生境通常被生物学家认为是围绕物种、物种种群、物种组合或群落的物理条件（Clements 和 Shelford，1939）。
生物圈的基本物理单元是岩石圈（陆地）、水圈（水）和大气层（空气）。显然，大气中没有永久性的生物群落，虽然昆虫和鸟类等会广泛利用这种环境（Hesse 等人，1951）。这些基本单元在任何景观中都很容易识别，例如欧洲白俄罗斯右边的场景所示。
注意本教科书中使用的术语定义已收集到各种词汇表中，基本词汇表是基本生态学词汇表.
人类研究自然已有数千年，并在生物学科学下正式研究了几个世纪，那么为什么我们说生态学是一门相对较新的科学呢？（注意，术语“生态学”只有大约 150 年的历史）。生态学家做什么或研究什么，生物学家可能不会呢？Kendeigh（1961 年，第 3 页）写道，“[e]cology 是生物学的三个主要分支之一；另外两个是形态学 [生物结构方面] 和生理学 [生物功能方面]”。行为科学涵盖了生物与其物理和生物环境相互作用的一个方面，因此是生态学的一部分。
几种技术被用来研究生态学；其中一种方法被称为强推论。强推论被定义为通过故意尝试证明假设的错误来检验假设的方法（Kinraide 和 Denison，2003）。进行实验是使用强推论的首选方法。实验的目的是控制变量和/或模式并预测结果。
传统上，生态学更多地基于弱推论（另一种推论）而不是强推论。在弱推论中，没有实验；相反，观察之间存在相关性。弱推论被定义为一种“常识”方法，使用简单系统模型来构建理解（Elner 和 Vadas）。
在过去几千年的许多不同的科学课程中，弱推论和强推论都被使用过（Kinraide 和 Denison）。然而，据说强推论更有优势，因为弱推论更容易出错。弱推论使人们试图坚持一种观点；而强推论（进行实验）导致人们从多个角度思考，并在他们的旧假设被证伪时不断提出不同的假设来检验。
生态学包含并与生物学和物理科学中的许多其他学科重叠。当然，在一定程度上，关于自然环境的信息没有与生态学相关的适用性。另一方面，科学之间的这种相互关系比大多数人意识到的要普遍得多。根据 Kendeigh 的说法（1961 年，第 1 页），生态学是一门独特的科学，因为它组织关于自然世界的信息的方式；以及由于其独特的方法论和观点，从中提取知识。
- 生态学没有目标，但生态学家有。生态学家的问题从根本上来说与任何其他自然主义者没有区别。目标上的表面差异是由于不同的观点或方法论，而不是由于问题本质上的任何本质差异 —（查尔斯·亚当斯，1913 年；引自 Hedgepeth，1957 年）。
这里列出生态学家特别感兴趣的现象可能会有所帮助，即使只是为了更好地澄清涵盖基本生态学的本文的范围（列表修改自 Kendeigh，1961 年，第 1 页）。生态学家研究
- 生物与其环境相关的结构、功能和行为适应性（第 3 章）；
- 物种及其种群之间的相互关系，以及种群在其群落中的相互关系（第 4 章）；
- 生物的局部和地理分布；
- 生物丰度的区域差异；
- 生物分布、丰度和行为的随时间变化；以及
- 所描述的相互关系的进化。
生态学既是生物科学又是环境科学，这一点从上面给出的定义中应该很明显。许多环境科学很少关注生物学（例如气象学），而其他环境科学（例如环境毒理学）则必须将物理科学和生物科学结合起来。另一方面，环境主义是一种政治立场，它与管理环境的各个方面有关。
- 阅读生态学（此时无需关注链接或扩展（“主要”）文章）
生态学有很多子类别。植物生态学研究不同气候和栖息地中各种植物的差异和相似之处。动物生态学的起源可以追溯到两位欧洲人，来自德国的R. Hesse和来自查尔斯·埃尔顿的英国。生理生态学，或生态生理学，研究个体生物对环境的反应。种群生态学的概念是由两位著名人物提出的，查尔斯·达尔文研究了种群的异同以及它们如何随着时间的推移相互取代，以及格雷戈尔·孟德尔。最后一个子类别是生态系统生态学，它引入了诸如湖沼学之类的术语，由A. Thienemann提出。
生态学的早期历史
[edit | edit source]由于生态学是生物学的一个方面，因此不可能明确定义一个时间或人物来代表生态学思想与生物学截然不同的开始。最早的生态学家可能是泰奥弗拉斯托斯，他是亚里士多德的同代人和学生。泰奥弗拉斯托斯早在公元前 4 世纪就描述了动物之间以及动物与其环境之间的各种相互关系（拉马莱，1940 年）。
- 阅读泰奥弗拉斯托斯（目前不必追溯链接，除非必要以澄清要点）
在接下来的几个世纪里，随着博物学家（如布丰和林奈）对植物和动物本质的理解不断加深，生物学知识逐渐扩展。这些早期的博物学家当然明白生物与环境之间存在着联系，特别是形式的分布与地理的物理特征有关。
- 阅读卡尔·林奈（仅在需要澄清术语和要点时才进行链接）
- 阅读亚历山大·冯·洪堡（仅在需要澄清术语和要点时才进行链接）
现代生态学中关于生物群落的整合概念起源于 19 世纪，德国植物学家奥古斯特·格里塞巴赫 (1838) 的研究。他的同代人，也是他的同胞，恩斯特·海克尔在 1866 年创造了“生态学”一词。其他生物学家遵循格里塞巴赫对自然史研究的生态学方法：K. Möbius (1877) 研究了丹麦牡蛎滩，斯蒂芬·A·福布斯 (1887) 描述了湖泊群落是一个微观世界，J. E. B. Warming (1895) 描述了丹麦植物群落，C. C. Adams 在密歇根州北部 (1905) 和皇家岛 (1909) 进行生态学研究。
- 阅读恩斯特·海克尔（仅在需要澄清术语和要点时才进行链接）
- 阅读生态学历史（仅追溯您感兴趣的链接以获得更多见解）
参考文献
[edit | edit source]Tansley, A. G. 1935。植被概念和术语的使用与滥用。生态学，16(3): 284-307。
进一步阅读
[edit | edit source]- Adams, Charles C. 1905。北美生物群的冰川后扩散。生物。公牛，9: 53-71。
- _______。1909。苏必利尔湖皇家岛的生态调查。地质调查局报告，1908 年。密歇根州兰辛，468 页。
- _______。1913。动物生态学研究指南。
- Forbes, Stephen A. 1887。湖泊作为一个小世界。（转载）伊利诺伊州自然史调查局公报，15，1925：537-550。
- Hedgepeth, Joel W. 1957。第 1 章。介绍。在：海洋生态学和古生态学论著。美国地质学会，备忘录 67，第 1-16 页。
- Kendeigh, S. Charles。1961。动物生态学。Prentice-Hall, Inc.，新泽西州英格伍德悬崖，468 页。
- Möbius, Karl。1877。Die Auster und die Austernwirtschaft。（译为“牡蛎和牡蛎养殖”）柏林。（英文翻译）美国渔业委员会报告，1880 年：683-751。
- Ramalay, Francis。1940。科学的成长。科罗拉多大学研究，26：3-14。
- Warming, J. E. B. 1895。Plantesamfund。（为英文版修订为“植物生态学”，1909 年），牛津克拉伦登出版社：422 页。