关于生态学的几个问题
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|系统分类:|关键词:生态学
关于生态学的几个问题
学生来信问什么是生态学、如何学生态学、以及毕业以后可以做什么等问题。我知道，这些问题对学生很重要，其实对老师也很重要。我不能肯定，教生态学的教授都能真正回答好这些问题。我们生态系关于生态专业本科生的课程设计的争论就从来没有停止过，这说明教授们对这些基本问题的看法是有区别的但又是一直在发展的。
我不准备回答这个问卷，有些行政管理方面的问题我不清楚，也不是很关心。但对于“什么是生态学”和“如何学生态学”这两个根本性的问题，我还是有一些话要说。对于“生态学有什么用”，我的回答也许不是很准确，尽力为之吧。
一、&&&&&&&&&& 什么是生态学
关于什么是生态学，教材上有很多定义。然而最简单的、也是被广泛认同的定义是：生态学是关于生物与环境之间相互关系的科学。这个定义之所以被广泛接受，原因之一是因为它简单。简单的定义下，各人可以根据自己的理解去丰富它，增添他自己认为重要的内容。原因之二，是简单的定义反而概括性强，较少漏洞和破绽，容易被大家所接受。
每个学生态学的学生都会背这个定义，但我敢肯定，每个学生对这个定义的理解都会有所不同。即使是生态学教授，由于各个研究方向的差异，他们每个人心目中的生态学也是不同的，这是生态学的“怪异之处”， 但也是它的魅力所在。之所以出现这样的问题，是因为生态学其实还是很“年轻”的学科，没有定型，可塑性强，每个人都在心目中按自己的理想来定义和描述生态学。
这对学生来说，也许并不是一件好事。学生在基础阶段，就想学定型的、经典的知识，而不想把时间花在那些变来变去的东西上，这是对的。但如果你将来准备做生态学研究，那么生态学的不定型，对你来说就是一件好事。因为年轻的学科总是意味着有更多的机会，让你把研究成果写进将来的教科书。
现在，我们再回到生态学的定义上来。生态学是关于生物与环境之间相互关系的科学。然而，生物有很多种类，有植物、动物、微生物， 每一大类下又可以划分出若干门、纲、目、科、属、种等分类单位。据估计，现存的生物物种大约有上百万种，还有很多是我们没有发现没有命名的物种。这些生物之间，有没有相互关系？有。有什么样的关系？粗略的说，有竞争关系、捕食与被捕食的关系、共生关系、共栖关系等等。还有一些我们认识得不清楚的关系，如化感关系。假定生物物种是一百种，每个物种与其他物种的相互关系有五种，那么这种相互关系的排列组合有多少种？请数学学得好的同学算一算，这是一个天文数字。
且慢，我刚才说的是一个物种与其他的99，9999个物种的关系。但还有其他的组合，即某2个物种与其他99，9998个物种的关系， 某3个物种与其他99，9997个物种的关系。。。。。。某50，0000个物种与另外50，0000个物种的相互关系。。。。。。等等。这些关系太多了。这些关系的总和，与天上的星星数量相比，那个更多？这是一个趣味数学问题，有兴趣的同学可以自己算一算。
对这些生物之间的相互关系，我们有多少了解？我可以告诉你们，我们对这些问题的了解非常非常少！少得生态学家们自己都不好意思说。因为，系统地研究生物之间的相互关系，是从上世纪50年代才开始的。一个天才的美国博士生，林德曼（R.L. Lindermam）, 1930年代末，在美国赛达伯格湖做水生浮游生物的研究时，才开始系统地研究生物之间的相互关系，主要是捕食与被捕食的关系，也就是我们今天常说的食物链关系或能量传递。因为林德曼的这一开创性工作，我们才跨入了现代生态学的研究阶段。
那么，在这之前，生态学家们在做些什么呢。他们也是在做“生物与环境”的关系研究--把每个生物个体，或者生物种群独立出来，与环境因素一一对应，看各种环境因子对这个生物体（或这一生物种群）有什么影响。这是生态学的起步阶段，今天，我们称之为个体生态学或种群生态学。直到今天，仍然有很多人在做种群生态学研究。例如，在农业科学领域，你研究环境因子对一种作物的影响，不是种群生态学研究的范围吗？你研究一种植物害虫的流行与爆发趋势，不也是种群生态学的研究范围吗？如果有农学教授跟你说，他在研究生态学问题，大抵也是没错的。但是，他所研究的范围，是生态学里一个起步早但“级别”较低的领域。在生态学研究领域里，这是一种最简单的生态学。
然而，即使是这种“最简单”的生态学，我们也还是所知甚少。因为环境因子很多，有气候因子、水份因子、土壤因子等。我们假定每一类环境因素有10个因子，那么三类环境因子就有30个环境因子（其实不只这三类，我在这里简化了，只说最基本的）。这些环境因子之间也是相互作用的。我们对这些环境因素之间的相互作用了解有多少呢？我只能说，我们了解了一些，但还很不够。你们问到生态学与环境科学有什么区别。我认为环境科学应该更多地关注环境因素之间的相互作用规律，但我不知道环境科学家们是不是同意我的这一看法。统一认识可能需要一个过程。现在的状况是有点混乱。大家都在忙着“抓”什么，不管是什么，先“抓”了再说。 抓到后再来想，这是不是我想要的。这有点像几十年前老百姓挤在商店柜台前抢购紧缺商品一样。这是不好的现象，我希望这个过渡阶段尽快过去。
生态学里的环境要素，除了自然环境要素以外，还包括经济、社会等人为环境要素。因为很多生态系统是人工管理的生态系统，这样，人的管理和活动也成为生物所处环境的一部分。当自然环境要素加上经济、社会要素以后，情况就变得更为复杂了。这里不仅涉及到自然科学的问题，还涉及到经济、社会、政治等诸多人文科学的内容。当然，经济社会因素与自然因素也是相互作用的，这一部分内容应该是环境科学要重点研究的。
生物与生物之间的关系，如果根据能量流动来分析，是一个递进的关系，不是简单的物理上的集合，放在一起就行了。根据林德曼的能量流动定律，生物链之间的能量流动不能超过五个环节。因为，能量每流过一个环节，就要递减十分之九，只有十分之一的能量能够进入下一个环节。这个定律，在生态学里又称为十分之一定律有。事实上，生物之间的相互关系，比这更为复杂。现实中的食物链，其实是食物网。因为很多生物是杂食性的，不会只固定在某一个食物链环节上。以我们人为例。如果你是个素食主义者，你在食物链中处于第二级。第一级是能进行光合作用的绿色植物。但如果你既吃粮食、蔬菜、水果，又吃肉，那么你就同时处在第二级和第三级食物链上。如果你还肉食动物—老虎肉，那么你就进入了第四级食物链。一个物种，同时跨过二至三个食物链的节点，这在生物界是常见的。这就给我们对能量流动的分析带来了很大的困难。假如我分析你在食物链上的行为，我得知道你吃了多少粮食、蔬菜、水果，吃了多少肉，什么样的肉，要分别根据它们的成份计算出所含的能量。即使是我们学生态学的同学，也没几个人真正了解他的食物成分构成和能量特征。
当然，一定要计算的话，肯定是能够算出来的。可我们是受过训练的人啊，能说会写啊。当我们面对的是“没有文化”的一大群植物和动物，你怎么知道它们都吃了些什么、喝了些什么，谁跟谁关系更好？谁跟谁关系很差？这是一个很难搞清楚的问题。我后面要说到，研究生物与生物之间的关系，属于“高级生态学”的范围，原因就在这里。
另外，环境因素之间的相互关系，也是一种递进的关系，而不是一种平行的关系。就是说，环境因子A影响了环境因子B，B 又接下来影响环境因子C。这样一种关系，我们常常称之为循环，或者说“系统动力学过程”。
总之，生物物种之间的关系，因为物种的丰富，还因为递进的食物网结构，相互影响的过程非常复杂。环境要素之间也存在着递进关系，即循环过程。所以，它们之间的关系也是比较复杂的。但与生物之间的相互关系相比，要简单。
现在，我们再上升到第三个层次，即所有生物因素和所有环境因素的关系。前面已经分析了，第一个层次，是生物要素之间的相互关系， 我在这里称为子集1；第二个层次，环境要素之间的相互关系， 我在这里称为子集2；第三个层次，生物与环境关系的总和， 应该是子集1与子集2的剩积。这是一个简单的数学问题。从这个剩积，你们可以看出，生态学的研究范围有多大！这就是为什么，有很多人在研究生态学，有上百个生态学分支学科。当然有的是新名词的炒作，没有多少实际内容。但有实质内容的生态学分支学科也有几十个。从这一点来说，当一个生态学教授，其实是很难的。我相信，很难有一个生态学教授敢说他对于每个生态学领域的分支学科都是了解的。
当然，做一个生态系的学生也不容易。你们问我，怎样学生态学。这是一个现实的问题，也是一个生态系教授必须回答的问题。
二、&&&&&&&&&& 如何学生态学
上面说到，生物之间相互关系的组合，用数学公式来推算的话，是一个比天文数还大的数字。当然，这一数字是“最大或然数”。就是说，这种相互关系，从逻辑上来说成立，但从事实上来说，不一定存在。比如说，我是中国农业大学校园里的一种土壤线虫，而你是美国普度大学校园里的另一种线虫。尽管我们都在地球上，但相距遥远，不一定会发生什么相互作用。但假如有一天，普度大学的教授从校园里挖了一把土，把你带到中国农业大学的校园里，这样，我们就有可能发生点什么关系了。这是一种直接的关系。另外，还有一种间接的关系。就是说，你一直在普度大学的校园里，我一直在中国农业大学的校园里，我们老死不见面，那我们有没有可能发生关系呢？那仍是可能的。我分解农大土壤里的有机质，放出二氧化碳，进入大气层。你在普度大学也做同样的事，我们释放出的二氧化碳在大气层里相遇，这样，我们就间接的“联系”上了。你看，这就是生态学的奇妙之处。
研究生物之间的相互关系，是生态学的“高级”领域，不是每个生态学者都能进入这一领域。美国生态学会的会刊“Ecology”, 只接受研究两个物种以上的生态学论文。绝大多数的生态学论文，只研究一个（类）物种与环境的关系。这类论文我暂且把它们放入“低级生态学”的范围。这是绝大多数生态学家所占据的领域，也是一个容易进入的领域。但是，你若想从“低级生态学”进入“高级生态学”，却是难于上青天。我知道，很多生态学领域的教授都在作这一努力，却少有成功的。为什么？因为他们缺少最基础的生物学训练。如果他没有系统地学过植物学、动物学、微生物学以及与之相关的遗传学、发育学、生理学和生物化学，他很难去研究生物之间的相互关系。他对这些生物连一点感性认识都没有，谁是谁都分不清楚，从外部形态到内部结构再到生理生化过程，完全是两眼一抹黑，怎么去发现问题？不能发现问题，又谈何解决问题？
一个学者，应该在他三十岁以前，把他一生中最难学的知识学到手。过了这个阶段，他很难有这样集中的时间和精力来做这最难的事。基础的生物学课程，是每一个学生态学的学生，应该在本科阶段花很大精力来学好的课程。这部分课程最难学， 要花很多的时间和精力。
我很幸运，在湖南师范大学读本科时，受到了很好的生物学训练，很全面、很系统，基础知识是扎实的。湖南师大的生物系是50年代院系调整时从湖南大学划分过来的，师资很好。我们做实验用的显微镜和标本，上面都标着“湖南大学”的字样。我们学植物学学了一年半，动物学学了一年半，而且课时很多。每一门课，每周讲课两次（4学时），实验一次（3学时）。这样，一门课学下来有几百个课时。这种训练强度是很大的。我们做动植物的解剖实验，对每一种观察的生物，都要绘图。我们花了很多时间来做绘图作业。这是基本功。尽管我的绘图水平较差，但这种训练强化了我们的观察能力和理解能力。这种看以“很笨”的训练，其实是非常有用的基本训练。
后来，我到农大来教书，先是在生物学院教“普通生物学”基础课。这门课是娄成后、闫隆飞等老先生力主开设的一门“通识课”，旨在强化对本科生全面的生物学训练。但农大是一个“研究型”大学，基础课的教学是不受重视的。有名的教授都在忙着做研究，能讲的课，也是很“尖端”的，面很窄的专业课。我可以负责任地说，25年前，农大生物学院本科生受到的生物学基本训练不如我在湖南师大受到的训练好。主要原因是在研究型大学，基础课不受重视。教基础课的教师没有地位。当年我被分配到农大，就被我的师兄骂了一通。他说：“农大是一个专业院校，你去那里教基础课，是不会有出息的，一辈子都一个二流教师。”他还说我太糊涂，这么重要的事也不和他商量一下。我果然被他说中了，在农大20多年都不得“翻身”！
这是闲话。现在言归正传。我在农大生物学院教不受重视的基础课，对我个人而言，其实是有好处的。我在教学过程中，把生物学里最经典、最核心的知识又系统地重温了一遍，并加深了对这些知识的理解，以及对知识点之间相互关系的认识。如果说，我在湖南师大学学的生物学是感性层面的、初步的生物学，那么，我在农大生物学院教“普通生物学”的几年，所理解和认识的生物学，就是一个理性层面的生物学。这个阶段，生物学作为一个整体，真正进入了我的大脑和心灵。对我后来能够得心应手的运用生物学知识有极大的帮助。
例如，我在读博士阶段，就把动物体和植物体的“十大系统功能”作了一个类比。 后来有同学看了我博士论文里的这张表，很吃惊地说：“你怎么有这么强的概括能力？怎么会想到要把动物和植物的系统功能进行类比”？在生物学领域，专业分得很细。学动物学的人，很少去想植物学的问题。而学植物学的人，也很少会去想动物学的问题。学微生物的人呢，可能动物、植物的问题想得都不是很多吧。这就造成了知识上的一些“隔断”。这些“隔断”的存在，非常有害，是日后成为“高级生态学家”的最大障碍。
因为生物的种类大多，一个人穷尽一生，也不可能对各类生物了解得很多。但是，如果你受了全方位的系统训练，将来当你要做研究时，你会知道到图书馆的哪个位置去找哪一本书。当你打开这本书时，你不会看不懂。这就足够了。本科阶段的基础课训练，就是让你达到这个水平的。本科阶段，你写在教材上的某个不能理解的问题，可能日后会找到自己的解决办法。最近，我就有这样的一个经历。我因为研究磷抑制真菌的机理问题，去图书馆找书，只花了5个小时，就找到了我所需要的所有书籍，并在书中准确地找到了我所需要的知识和答案。我不能不再次感谢我在大学本科阶段所受到的训练，和训练我的老师们。回到家里，当我打开当年用过的《生物化学》教材时，看见我30年前在教材上写的批注，不禁笑起来。这真是一件很有趣的事。
30年前，我们用的是北京大学沈同等教授编写的《生物化学》，在上册第37页有这样一段话：
高等动物、植物的脂肪酸有以下的共性：
（1）。。。
（2）。。。
（3）在高等植物和低温生活的动物中，不饱和脂肪酸的含量高于饱和脂肪酸。
（4）不饱和脂肪酸的熔点比同等链长的饱和脂肪酸的熔点低（见表2-2）
（5）。。。。
我把“共性”两字用钢笔框起来，并在旁边重重地写下“记住！”尽管我当年郑重其事的说要记性，其实没有记住。如果记住了，就不用现查书了。
我还在（3）和（4）两句话的末端，分别写下“为什么？”,“为什么？”。我似乎能想象我当年写下这些标注时的认真和严肃。现在，我对这些问题仍然没有答案，但心情与当年已有很大的不同。我当年问“为什么”，以为这些问题肯定有答案，只是教授没有把这个答案告诉我们。现在，当我自己做了教授，才知道很多问题是迄今为止没有答案的。这大概也是我们为什么要活着的原因之一吧。
我用自己的求学与求索过程作为案例，说了这么多，其实只是想说清楚一句话：要想学好生态学，先要学好生物学。生物学学不好，以后很难做出好的生态学研究。
在美国的很多高校里，生态学是作为生物学的一部分来教的，即生物学的最后那个部分。我在生物学院教《普通生物学》，最后的部分也是生态学，当时只有4个课时。现在，尽管生态学已经独立出来成为一级学科，但它与生物学的关系并不因此而改变。在我国的很多综合性院校里，生态系也是放在生物学院的。如果谁要以为学生态学也可以“跨越式发展”，跳过生物学直接进入生态学，那多半是一件不可靠的事。科学的发展有它内在的规律，这是不以人的意志为转移的。
在学好生物学课程的同时，还要学好数学、物理和化学。特别是化学，无机化学、有机化学、生物化学都要有系统的训练。这些基础课学好了，以后做实验，只要看看相关的实验指导就会做。比如，如果你的《无机及分析化学》学得很好，要做土壤农业化学实验，你即使没上过这门课，照着实验指导，也会自己做。我上大学本科，学《无机及分析化学》学了一年，做了很多实验；《有机化学》学了半年；《生物化学》也学了一年。数学课很也重要。因为生态学研究中要用到很多数学模型。我在大学学习过一年高等数学，现在感觉不够用。也许是我数学天赋不够的原故吧。
基础课学好了，即使有些“尖端”的专业课没有来得及学，也没有关系。将来你有能力自学成才。而基础课，学生是没有办法自学的。一定要有很好的教授来教这些课。今年夏天我去美国普度大学，和我儿子系里的教授谈话。他告诉我，我儿子正在学的那门基础课《热力学》，普度大学教了150年，没有变过。这就是经典。而麻省理工学院的《热力学》，又是另外一种教法，那是另外一种经典。大学本科要学的基础课，在我看来就是要学那种上百年都不变的课程。那些时髦的、有关各学科最新进展的课，可以作为选修课、旁听课或研究生上的课。
三、&&&&&&&&&& 生态学有什么用
生态学有自身的学科框架和理论框架。只是，这个理论现在还很不成熟，研究方法和研究手段也很不成熟。但现实社会中，存在的环境问题和生态问题很多，这就形成一种社会需求大于学科贡献能力的局面。因为社会需求大，难免有一些“南廓”先生滥竽充数。这就给人一种错觉，好像谁都能研究生态学，谁都可以成为生态学家。但生态学就像美国的大学一样，进入的门槛低，出来的门槛很高。你要进去凑热闹很容易，但你要想在里面修成正果，则是很难的一件事。这也是我当年贸然进入生态学领域没有料到的事。
研究生态学的困难在于，生态学问题太复杂，涉及到的知识太多太广。很多人就这样一辈子迷失在里面了，临终也没找到出路，也不知道问题出在哪里。以为和农民种地一样，只要我用了蛮力，总能挖出点什么来。是的，用蛮力，也许你能挖出一个土豆来，但多半不会是金子。
听到这里，我想很多本来想学生态学的同学也要打退堂鼓了。且慢！等我说完你再打退堂鼓也不晚。
既然生态学面对的是一个如此复杂的研究对象，那么学习和研究生态学的人，日复一日，年复一年， 会训练出一种能力。这种能力，我称之为“眼观六路、耳听八方，提纲挈领、化繁为简”。再简单一点说，就是从复杂的现象中抓住本质问题的能力，一种能够抽象概括现象的能力。
学习和研究生态学的人，如果没有这种能力，他就不是一个合格的生态学者。所以好的生态学家，最后都可以成为哲学家。这个哲学家，不是那种务虚的哲学家，而是实打实的、可以从宏观上来解决问题的哲学家。但是，我得说实话，能够达到这个层次的生态学家还很少。
举例说，我们研究生物与生物之间的相互关系，最难的事，就是很难观察和测量到各个生物种群的生物量。一棵50米高的大树，树冠有100个平方米，你怎么去计算它的生物量？树冠上，有很多吃这棵树上种子的鸟类，就算你伸长脖子用望远镜观察到了有几种鸟类，每一种鸟共有多少只，但你怎么知道这些鸟类只吃了这棵树的种子，没有吃其他树的种子？还有树上的昆虫，它们是一生都生活在这棵树上，还是也飞到其他树上去？昆虫和昆虫是什么关系？鸟类和昆虫又是什么关系？什么样的鸟吃了什么样的昆虫？这是一棵树的生态学，就有这么多难以观察和测量到的数据，我们怎么去研究它？这就需要化繁为简、从现象中抓住本质问题的能力。凡是好的生态学研究，都是因为抓住了核心问题，又进行了巧妙的实验设计，才取得进展的。
最近二年，我跟生态系的本科生说，土壤是研究生态问题最好的“模式标本”。刚才说了，一棵树的生物，你要取样都很困难，何况一片森林，一条大河，一顷大海中的生物？但生物之间相互关系的本质问题是一致的，只要你取好样了，把这个样品中的生物关系研究清楚了，其他的生态学问题你也基本清楚了。在一公斤土壤里，你可以分离出成千上万个生物体来，这些生物还处于不同的营养级，从第一级到第五级都有，是一个很完整的食物网。这个食物网，是你在森林里，花无数的人力物力，花很长的时间也难以构建起来的。而在土壤里，却要容易很多。这一点，是生态学家们以前没有意识到的。研究土壤，太“土气”了。有水平的生物学家和生态学家，都不愿意研究土壤，怕弄脏了自己的手！
综上所述，生态学作为一门发展中的科学，发展好了，可以为我们管理生态系统，解决环境问题提供理论和工具。学习生态学的学生，受过生态学的训练以后，可以继续在与生物和环境有关的学科接受更为专业的训练，从事更为专业的研究。也可以进入各种组织机构和企业单位。因为，不管你做什么，“眼观六路、耳听八方，提纲挈领、化繁为简”的能力在哪里都是有用的。
附：中国农业大学资源与环境学院新闻中心的调查问卷。
生态学专业调查
一、什么是生态学
1.&&&&&& 生态学专业主要研究什么
2.&&&&&& 生态学专业的研究方向有什么
3.&&&&&& 生态学与资环、环境科学、环境工程等专业最大的区别是什么
二、如何学生态学
1.&&&&&& 生态学专业课程有哪些
2.&&&&&& 生态学专业课程的学习利用到哪些基础课程的知识
3.&&&&&& 学习生态学要求学生具备哪些能力
三、专业发展
1.&&&&&& 我校生态学专业本科在全国范围内排在什么位置
2.&&&&&& 生态学专业毕业生工作、国内读研、出国读研的人数大致是什么比例
3.&&&&&& 生态学本科毕业后可以从事哪些工作，就业情况如何
4.&&&&&& 生态学本科毕业后可以就读哪些研究生专业
5.&&&&&& 生态学专业保研情况如何
6.&&&&&& 生态学专业毕业生出国率如何
四、什么样的学生适合学生态学
以上问题请就您所知回答，如有不清楚的数据我会在发稿前仔细核对资料，如果有什么问题我没有问到请帮忙补充上吧，感谢您对新闻中心工作的支持！！祝工作顺利！！
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内容提示：基础生态学终结版复习题。一、名词解释。生物圈:指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石圈的下层、全部水圈和大气圈的下层。。生态位：指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色，生态位主要指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。。生态因子：环境中对生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素，如光照、温度、水分、氧气、二氧化碳、事物和其他生物。生存因子：。光周期现象：植物的开花结果、落叶及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等，是对日照长短的规律性变化的反应，称为光周期现象。。种群：是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。。群落：一定时间内居住在一定空间范围内的生物种群的集合。包括植物、动物和微生物等各个物种的种群，共同组成生态系统中有生命的部分。。利比希最小因子定律：低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。。限制因子：生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，但是其中必有一种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子，这类因子称为限制因子。。耐受性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时会使该种
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生态学重点学科丛书
出版时间：2008-9&&出版社：化学工业出版社&&作者：王宏燕，曹志平　主编&&页数：279&&字数：383000&&Tag标签：无&&
　　生态学是一门研究生物与环境之间关系的科学，其发生和发展的整个历程都与农业有着密切的联系。半个世纪以来，在世界范围内面}临重大生态环境危机的情形下，生态学以其固有的非线性思维和整体性的思想，以自身长期的科学积累为基础，积极面对挑战，在诸多的学科中脱颖而出，在世界探索可持续发展道路上正在发挥着越来越重要的作用。在参与解决社会面临问题的过程中，生态学学科自身也得到了发展，由一门默默无闻，甚至颇受争议的学科发展至今以崭新的面目出现在当代科学的舞台，并引起了科学界和社会各界的广泛关注。　　国际生态学研究在半个世纪以来发生了一系列重大的变化。生态学改变了长期以来的纯自然主义的倾向，明确提出人类是生物圈固有的组成部分，并对生态系统产生举足轻重的影响。生态学正越来越紧密地与全球及地区的社会经济发展相结合，并服务于生产实践。许多全球性以及国家的重大建设项目和热点问题均离不开生态学的参与，有关生态系统服务、生态系统分析以及生态工程设计等在区域经济发展中正发挥着越来越重要的作用。据Elsevier出版社的《Ecological Abstracta》统计，20世纪90年代初生态学论文中有73．2％属基础性研究，26．8％属于应用生态学研究，而到目前为止，生态学研究中属于应用生态学的研究已占到40％。　　中国是一个生态脆弱、资源相对短缺、环境压力突出的国家。从20世纪80年代以来学术界和各国政府普遍关注的“人口、资源、能源、环境和粮食”等重大问题实质上在中国并未得到根本缓解。在全国范围内，城市及公路的绿化和大范围的区域生态建设得到了大幅度的发展，然而更多的生态问题则隐藏到了背后。中国的生态学肩负着太多的任务，一方面它仍要继续高举火炬，揭示那些尚未被人们认识的问题和潜在风险，以照亮未来的前进方向；另一方面它还要紧握利剑，不断创新与探索，并提出解决这些问题的方法和技术。　　中国农业在过去30余年的现代化过程中成功实现了满足人口迅速增长的食物需求，并根本性地改变了中国人口的食物消费结构，为国家的现代化和人民物质生活水平的提高奠定了坚实的基础。然而，客观上说这些成就的取得是以牺牲资源环境为代价的。在未来中国农业的发展历程中，一味地移植西方高投入、高能耗、高排放、低效率的生产方式对中国来说既不可取也不可能。如何走出一条可持续发展的道路成为世界关注所在，而生态学特别是中国传统的智慧和知识必将为此做出积极的贡献。
　　本书是生态学重点学科丛书之一。全书共分九章，在已出版的农业生态学教材和多年教学经验的基础上，重点针对当前农业生态系统存在的问题，概括了农业生态学产生的背景和发展的基础，详细介绍了农业生态系统中生物与环境的关系，农业生态系统的结构、能量流动、物质循环、评价与调控，农业资源利用与环境保护，生态安全与农业生态系统健康，以及农业生态学研究方法等内容。本书可作为大专院校生态环境、生物等专业本科生、研究生的教材，也可供生态环境领域科研人员、管理人员工作阅读使用。
第一章　绪论 　第一节　农业生态学的发展 　　一、生态学发展的几个阶段 　　二、农业生态学是应用生态学的一个分支学科 　　三、农业生态学的定义、性质、目标和内容 　第二节　农业生态系统的概念 　　一、系统及系统特性 　　二、生态系统及其特点 　　三、农业生态系统 　第三节　中国的生态农业与农业生态学 　　一、什么是生态农业 　　二、生态农业与可持续农业 　　三、生态农业与可持续农业促进了农业生态学的发展 　思考题 　参考文献 第二章　农业生态系统生物与环境的关系 　第一节　环境因子的生态作用 　　一、环境因子的概念及其分类 　　二、不同生态因子的作用分析 　　三、生态因子作用的一般特征 　第二节　生物的生态作用 　　一、土壤生物的生态作用 　　二、森林的生态作用 　　三、淡水生物的生态作用 　　四、草原、草山生物的生态效应 　　五、农田生物的生态效应 　　六、生物因素作用的一般特征 　第三节　生物的生态适应性 　　一、生态型 　　二、生活型 　　三、生态位理论及应用 　第四节　农业生物多样性及其保护 　　一、农业生物多样性的概念 　　二、农业生物多样性的功能 　　三、农业生产活动对生物多样性的影响 　　四、农业生物多样性保护 　思考题 　参考文献 第三章　农业生态系统的结构 　第一节　概述 　　一、生态系统结构的概念 　　二、农业生态系统结构的概念 　　三、农业生态系统结构的基本类型 　　四、农业生态系统结构的特点 　　五、农业生态系统结构合理性的标志 　第二节　农业生态系统的组分结构 　　一、农业生态系统中的种群 　　二、农业生态系统的群落 　第三节　农业生态系统的产业结构 　　一、农业生态系统中多种产业之间的相互关系 　　二、农、林、牧、渔、副多业结合的必要性 　　三、调整农业生态系统组分结构时，应研究解决的若干问题 　第四节　农业生态系统的水平结构 　　一、农业生态景观与农业生态系统的水平结构 　　二、自然条件与农业生态系统的水平结构 　　三、农业区位和社会经济条件与农业生态系统水平结构 　第五节　农业生态系统的垂直结构 　　一、农业生态系统垂直结构的类型 　　二、地理环境与农业生态系统的垂直结构 　　三、立体结构高产高效的生态学基础——生物种间互补 　第六节　农业生态系统的营养结构 　　一、食物链与食物网 　　二、食物网 　　三、食物链的加环与解列 　　四、食物链结构范例 　第七节　农业生态系统的时间结构 　　一、时间结构的概念 　　二、时间结构的类型 　　三、调节农业生态系统时间结构的方式 　思考题 　参考文献 第四章　农业生态系统的能量流动 　第一节　能量流动遵循的规律 　　一、能量的基本概念和表现形式 　　二、生态系统中能量的主要来源 　　三、能量流动与转化遵循的基本定律 　第二节　生态系统中能流的主要路径 　　一、生态系统的能流路径 　　二、生态效率和生态金字塔 　　三、能量生态学上的生态系统类型 　　四、生态系统能流分析方法与能流图 　　五、农业生态系统能流关系的调整方向 　第三节　农业生态系统中的辅助能 　　一、辅助能的概念 　　二、辅助能的分类 　　三、辅助能的作用 　　四、农业生态系统辅助能的特征与能量效率 　第四节　农业初级生产中的能量流动 　　一、地球主要生态系统的初级生产力 　　二、农业生态系统的初级生产力 　　三、初级生产中的能量平衡关系 　　四、初级生产力测定和潜力估算 　　五、初级生产力的制约和改善方向 　第五节　农业次级生产中的能量流动 　　一、次级生产量的定义 　　二、农业次级生产概况 　　三、次级生产的能量平衡 　　四、农业生态系统中次级生产的主要作用 　　五、次级生产的能量转化效率 　　六、次级生产力的制约和改善方向 　思考题 　参考文献 第五章　农业生态系统的物质循环 　第一节　生态系统物流的一般特点 　　一、物质循环的基本原理 　　二、物质循环的基本类型 　　三、物质循环的特征 　　四、生态系统内能流与物流的关系 　　五、物质循环的调节 　　六、农业生态系统物质循环的特点 　第二节　水循环 　　一、全球的水分循环 　　二、农田生态系统的水分平衡 　　三、人类对水循环的干扰 　　四、我国水资源分布特点及在开发利用方面存在的问题 　　五、农业生态系统的水分管理 　第三节　碳循环 　　一、自然界的碳循环 　　二、农业生态系统中的碳循环 　　三、人类活动对碳循环的干扰及全球变化对农业生产的可能影响 　第四节　氮循环 　　一、全球的氮循环 　　二、农田生态系统中氮素平衡与转化 　　三、人类活动对氮循环的干扰及其对环境的影响 　第五节　磷循环 　　一、磷在生态系统中存在的形态 　　二、自然界中的磷循环 　　三、全球磷循环存在的问题 　　四、农业生态系统中的磷循环 　第六节　钾循环 　　一、地球圈层和土壤生态系统中的钾循环 　　二、农业生态系统中的钾循环特点与管理 　第七节　农业生态系统中的养分循环 　　一、农业生态系统养分循环的特点 　　二、农业生态系统养分循环的一般模型 　　三、农业生态系统物流模型的建立 　　四、实例分析：黄土旱塬麦田生态系统养分平衡分析 　　五、土壤有机质与农田养分循环 　　六、农业生态系统养分循环的调节 　思考题 　参考文献 第六章　农业生态系统的评价与调控 　第一节　农业生态系统的功能评价 　　一、能量流的评价 　　二、物质循环的评价 　　三、信息调控的评价 　　四、价值流的评价 　　五、功能评价的困境 　第二节　农业生态系统的综合评价 　　一、中国农业生态系统评价的指标体系框架 　　二、经济合作组织的农业环境指标体系框架 　　三、联合国的可持续发展指标体系框架 　第三节　农业生态系统的调控原理 　　一、自然调控机制 　　二、人工调控机制 　第四节　农业生态系统的调控模式 　　一、丘陵山区立体开发利用模式 　　二、小流域综合开发模式 　　三、边缘效应型模式 　　四、城郊商品生产生态农业模式 　　五、庭院生态农业模式 　　六、山区水土保持型生态农业模式 　　七、农林复合系统模式 　　八、农畜结合和农田用地、养地相结合模式 　　九、生态系统食物链模式 　　十、生物质能多层次再生利用和农村多能互补系统模式 　第五节　农业生态系统的调控技术 　　一、选择调控技术的基本原则 　　二、调控技术特征 　　三、调控技术体系构成 　思考题 　参考文献 第七章　农业资源利用与环境保护 　第一节　农业资源的分类与特性 　　一、农业资源的分类 　　二、农业资源的特性 　第二节　农业资源的概况 　　一、我国农业资源概况 　　二、我国农业社会资源概况 　第三节　农业资源的合理利用与评价 　　一、农业资源的合理利用原则 　　二、最大持续产量原理 　　三、生态效益与经济效益统一的原理 　　四、农业资源利用的信息化原理 　　五、农业资源的评价 　第四节　非点源污染现状与控制 　　一、非点源污染的分类 　　二、非点源污染状况 　　三、非点源污染的控制策略 　　四、非点源污染治理的难点 　第五节　农业固体废物的管理与资源化利用 　　一、固体废物的概念和分类 　　二、农业固体废物对环境的污染 　　三、农业固体废物的管理策略 　　四、农业固体废物资源化利用技术 　参考题 　参考文献 第八章　生态安全与农业生态系统健康 　第一节　生态安全 　　一、生态安全的概念 　　二、我国生态安全的现状 　　三、我国生态安全问题的原因分析 　　四、我国生态安全问题的发展对策 　　五、生态安全研究的发展趋势 　第二节　农业生态系统健康 　　一、生态系统健康的概念 　　二、农业生态系统健康的基本内涵 　　三、影响农业生态系统健康的胁迫因子 　　四、农业生态系统健康的评价指标 　第三节　土壤健康 　　一、土壤健康概念的提出 　　二、土壤生态健康的含义 　　三、土壤生态健康评价的指标体系 　　四、土壤健康的预警系统 　第四节　生物安全 　　一、生物安全的概念与范围 　　二、生物安全的现状 　　三、国际上生物安全的管理现状 　　四、国际上广义生物安全的发展趋势 　　五、我国生物安全的战略重点 　第五节　粮食安全 　　一、粮食安全的内涵 　　二、世界粮食安全问题 　　三、中国未来粮食安全问题及对策 　第六节　食品安全 　　一、食品安全的概念 　　二、国内外食品安全问题 　　三、食品安全的诱发因素 　　四、安全食品及其发展现状 　思考题 　参考文献 第九章　农业生态学研究方法 　第一节　农业生态系统调查方法 　　一、调查的主要内容 　　二、调查的主要方法 　　三、农业生态系统的调查报告 　第二节　农业生态系统分析与评价 　　一、能量流动的系统分析与诊断 　　二、物质循环的系统分析与诊断 　　三、农业资源状况及环境辨识与诊断 　　四、农业环境质量评价 　　五、农业生态系统的综合评价 　第三节　农业生态系统设计 　　一、设计的原则和依据 　　二、设计内容 　　三、方法步骤 　第四节　农业生态系统研究模型 　　一、投入产出分析 　　二、资源的合理利用与资源的经济管理模型 　　三、灰色关联分析的基本方法 　　四、AEZ分析的基本方法 　　五、举例分析 　思考题 　参考文献
　　第二章　农业生态系统生物与环境的关系　　第一节　环境因子的生态作用　　一、环境因子的概念及其分类　　人们对环境（environment）一词的认识并不生疏，但是，如何赋予环境一个比较确切的概念，不同的人在认识的广度与深度上存在较大的差异。例如，自然生态学家认为，环境是生物的栖息地，是直接和间接影响生物生存和发展的各种因素的总称；社会学家认为，环境是人类赖以生存的各种自然与社会因素；气象学家认为，环境即大气圈。现代生态学家所理解的环境，既包含了自然环境（未被破坏的天然环境），也包括了人类作用于自然界后产生变化了的环境，以及社会环境。因此，环境的一般概念为：环境是作用于生物个体或群体的外界条件的总和，包括生物生存的空间以及维持其生命活动所必需的物质与能量（即自然因素与社会因素）。即环境包括自然环境和社会环境。　　在生态系统中存在着生态因子和生存因子之分，其中，一切影响生物生命活动的因子叫生态因子（ecological factor），生物生存不可缺少的因子叫生存因子。　　任何自然环境中的生态因子都可分别归结为气候、土壤和生物三大类生态因子之中。各类生态因子都自成系统，具有各自的生态作用，同时又相互影响和相互制约。　　在生态因子中，可作为原料和能量输入系统并能在系统中转换为生物产品的因子，称为自然资源因子。例如，光合有效辐射、水、土壤肥力、大气中的二氧化碳和氮、水体中的浮游生物以及天然林木、草场、鱼群等都属于自然资源因子。就农业自然资源因子而言，在不同的时间和地点，多个自然资源因子是相互结合、以自然资源组合的形式而存在。要实现农业生态系统的高效率生产，必须以各种自然资源因子的良好组合为前提。
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