应用生态学.docx

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应用生态学

应用生态学

应用生态学是生态学的分支学科。

结合动植物生产、医学、太空旅行、资源和环境管理等实践需要，来研究应用过程中的生态学原理和方法。

现代由于人类对开发生物资源、管理生物环境、发展医学等得更广泛和深入的实际需要，生态学的应用价值显得越来越高，着重从应用需要来研究生态学的领域也不断被开拓。

例如，为了持续高产的农田生态学、林学、野生动物管理学、动物驯化鱼饲料、自然资源保护、病虫害防治、污染生态学、流行病学、环境卫生学、放射生态学、太空旅行生态学等等，都属于或可以看作是应用生态学的研究领域。

研究内容

对与人类生产、生活密切相关的生态系统的组成、形态、结构、功能、环境及其它们的变化引起的生态系统生产能力的波动，生态环境的变迁，生态灾害的形成与防范，生态系统管理与调控等方面进行深入的探讨，了解生态系统合理、安全运行机制，以求生态系统处于最佳运行状态，为人类谋求更大的利益。

应用生态学的分支学科:

（1）产业生态学（industrialecology）:

农业生态学、森林生态学、草地生态学、工业生态学、旅游生态学。

（2）管理生态学（ecologyofecosystemmanagement）:

城市生态学、恢复生态学、生态工程学、资源生态学、灾害生态学、全球变化生态学、景观生态学。

（3）效益生态学（efficiencyecology）:

生态经济学、可持续发展生态学。

主要期刊

主要的应用生态学期刊包括《JournalofAppliedEcology》、《EcologicalApplications》以及《JournalofEcologicalEngineering》。

产生背景

任何学科的产生、发展主要受到社会的需求、学科本身的内在发展规律以及新技术、新方法的影响。

应用生态学的产生也不例外。

生态学从诞生至今已经历了100多年的历史。

生态学一词的提出可以追溯到19世纪下半叶，普遍认为是1866年德国动物学家ErnstH.Haeckel（1834~1919）首先创造了这一术语。

其实，早在1858年美国哲学家、生态思想家HenryD.Thoreau（1817~1862）在书信中使用此词，但未对其下具体定义。

1869年，ErnstH.Haeckel首先对生态学作了如下定义:

生态学是研究动物与有机和无机环境的全部关系的科学。

从生态学产生的历史看，它一开始就是与许多生产实践紧密联系的。

但作为生态学的一大重要门类，应用生态学诞生于20世纪60年代。

第二次世界大战结束后，尤其是20世纪50、60年代，全球经济得到飞速发展，同时环境问题不断出现，可以说是工业发展、公害泛滥的年代。

生态学在40年代后也逐渐成为同生物学、化学或物理学等一样的“硬”科学，而得到普遍认可。

1935年Tansley提出生态系统的概念是生态学发展史上一次理论上的重大突破。

在生态系统概念之前，生态学受达尔文生存竞争学说的影响，主要研究自然历史或博物学，大部分研究工作是描述性的，在动物生态学主要研究诸如动物的繁殖、食性、迁移、生活史等;在植物生态学主要以野外调查为主，进行植物群落描述，环境对植物个体、种群或群落的影响、生物产量等研究。

生态系统概念提出之后，当时人们对它的重要性并没有给予充分的理解和重视，生态学家还是按照他们个人的兴趣开展研究工作。

1942年，Lindeman发表了关于生态系统能量流动的定量分析的论文，标志着生态系统能流研究的开端。

1953年，Odum出版了《FundamentalsofEcology》一书，该书的出版使生态学研究逐渐重视对生态系统的研究，对当时生态学界产生了巨大影响。

从此，许多学者把生态系统作为生态学的研究对象。

生态学得到了迅速发展，在研究方法、研究内容和任务上都有很大变化，生态学家发展了生态系统生态学的理论基础，同时也开始面向解决实际问题。

生态学从单一学科、小范围的研究，转向综合研究，如研究人类环境遭受破坏的机制，带来危害的程度和后果，生态保护和建设的对策和技术方法。

历史起源

对人类而言，可持续性意味着转变我们当代的生活方式，以促使环境和社会条件支持人类的安全、福祉与健康等的机会最大化。

特别是，来自生态系统的服务必需能够得以维持。

生态学在促进人们对生态系统、环境健康以及生物包括人类自身如何依赖关键生态过程的了解中发挥了重要作用。

当人类社会进入21世纪后，还将继续面临着人口增长与资源环境的矛盾不断加剧的现实，由此呼吁应用生态学的研究者和实践者们应该去面对这种挑战。

40年前，国际科联和国际生物学联合会启动实施了“国际生物学计划”（InternationalBiologicalProgram，IBP）;同年，英国生态学会创办了《JournalofAppliedEcology》，这是应用生态学发展史上的两件重要事件。

40年过去了，应用生态学取得了长足进展;展望未来，应用生态学任重而道远。

发展情况

应用生态学的萌芽阶段（19世纪前）

古书《尔雅》:

记述了多种动、植物的生存环境及其用途，记载了乔木林用、草木药用的思想。

《孟子·梁惠王下》:

数罟不入洿池，鱼鳖不胜食也;斧斤以时如山林，林木不可胜用也。

《荀子·王制篇》:

斩伐养长，不失其时，故山林不童，而百姓有余材也。

《吕氏春秋》:

竭泽而渔，岂不得鱼，而明年无鱼;焚蔽而田，岂不获得，而明年无兽

商鞅的城市生态与人口生态的思想

应用生态学形成阶段（1800~1910年）

进入19世纪，各国农林牧渔等比较发达，在生产中，生态学思想已经普遍。

生态植物地理学，森林群落的命名方法

后英美不少学者将生态学知识应用于城市规划和公园的发展

1910年地质学家Shaler（英）出版了《人与地球》，表达了20世纪初生态学家的信念:

人们生活在地球上，他们有权获得一份仅供自己使用的财富（资源），但他们无权挥霍属于他们子孙的财富（资源）。

标志着可持续发展生态学思想的形成。

应用生态学大发展（1910年到今）

20世纪20年代开始，由于人口增长，工业发展，城市速度加快，人类面临许多的挑战。

主要有人口问题、资源问题、环境问题等，解决这些问题，都必须以生态学作基础。

生态学不再限于生物学，而且渗透到地学、经济学、环境保护、城乡建设等各个部门，从而使生态学成为举世瞩目的多分支学科。

20世纪30年代，人们对环境、生态和资源的问题根源认识尚不清楚，没有认识到人类本身是引起这些问题的根本因素，也没有看到生态环境研究对经济、社会的重大意义。

虽然“人类生态学”一词已出现，但没有实质性的内容。

后来诞生的《社会生态学》著作，用了生态学中的竞争原理研究社会。

从1960年起，生态学家更多好关注经济、社会问题，而经济学家、社会学家也同时更关注生态、环境和资源问题，因此交叉性很强的应用生态学分支学科:

人类生态学、经济生态学、文化生态学等相继出现并逐渐成熟，在社会发展中起到越来越大的作用，这也是应用生态学大发展的标志之一。

可以相信，应用生态学仍在处于高速发展阶段。

学科范畴

经典生态学研究主要包括个体、种群、群落、生态系统等不同组织水平生命现象的生态格局与生态过程，并且以生态系统作为生态学研究的最高单元，一般将生态系统的生物组成划分为生产者、消费者、分解者三元结构。

人是这个食物链上的一个环节，属于杂食性消费者。

这种划分对于自然生态系统或只有原始人的生态系统可能是非常正确的，但在今天，生物圈内几乎任何角落都有现代人的影响，而这种影响远非一个普通的杂食性消费者所能作为，人是现代生态系统的调控者。

根据人在生态系统中的特殊生态位，胡涛提出了生态系统生物构成的四元结构:

生产者、消费者、分解者和调控者。

通过“人的生态位”、“生态系统生物构成的四元结构”的研究，胡涛认为恰恰是人在其中充当着这种纽带。

作为杂食性消费者的人，在自然子系统中，参与能量流动、物质循环;而作为调控者的人，则参与在经济活动与社会运行之中，按照人类自身的经济需求与社会意愿来调控自然子系统的其它组分。

这样，一个整体的人被分为两部分，人的自然属性属于自然子系统，人的社会属性属于经济与社会子系统，二者之间的联系正是通过人这个纽带得以实现。

由于应用生态学与经典生态学的区分是以人类及其活动介入生态系统与否为基本分界的。

因此，应用生态学的研究对象十分广泛，几乎涵盖了地球表面所有的生态系统类型。

应用生态学显然包含了极为宽广的研究领域，它不能被视为生态学的一个分支，而是生态学的一大研究门类。

所有与研究人类活动有关的生态学分支如农业生态学、渔业生态学、林业生态学、草地牧业生态学、污染生态学、城市生态学、资源生态学以及野生动植物管理保护、生态预测乃至景观生态学、区域生态学及全球生态学中的部分或大部分领域都可归属在应用生态学这一门类之下。

在比较基础生态学和应用生态学的区别时，Olson认为，基础生态学应当将重点放在解决新的、富有想象力、能够检验以前没有考虑到的过程“问题”（Questions）上，而这些过程问题是理解一般生态系统的关键，回答这些问题对检验生态范式（Ecologicalparadigm）的普适性具有重要的意义;应用生态学则是寻找解决问题（Problems）的答案（Answers），为管理者和决策者提供严谨科学的答案。

目前应用生态学已发展成为一个庞大的学科门类。

根据各分支学科研究对象或内容的特点，可以按资源、环境、产业、基础与综合技术以及人类5种方式把应用生态学划分为不同的分支学科。

这个划分体现了以资源生态学为基础，如果强调对资源的生产加工利用则划分为产业生态学类;强调对环境的影响则划分为环境生态学类;而对应用生态学的基础及综合技术划分强调的是资源生态学、环境生态学和产业生态学需遵循的一些具有共性的特征;人类生态学关注的是人类本身。

研究现状

生态学自20世纪70年代以来的迅速发展和渗透到社会、经济的各个领域是与全球面临的人口激增、地球资源逐渐枯竭和环境不断恶化等这些令人忧虑的事实所分不开的，这也可说明为何现代生态学及其晚近发展起来的许多学科分支时常带有强烈应用色彩的原因。

追踪应用生态学的发展历史，不难看出，它一直把解决自然资源退化、环境恶化等问题作为其研究的重点内容。

在早期出版的几部应用生态学专著中，Ramade重点阐述了环境污染、生态系统退化和生物保护等问题及对策;Hinckley和DeSanto除强调了应用生态学的一些基本概念外，主要论述了环境污染与控制、野生动物保护、森林利用与管理、粮食生产与土壤保持、资源配置等应用生态学问题。

其中篇幅最多、份量最大的是污染生态学问题，包括能量与污染、放射性污染问题、热污染、农业化学品的污染、石油污染问题、污水及其处理、大气污染及其对气候的影响和药物污染等。

他们明确指出，应用生态学的研究目标就是为了“解决当今出现的生态环境问题特别是环境污染问题”。

从这里不难看出，在西方发达国家，早期应用生态学的重点研究内容是生态环境问题发生演化的过程、机理及其生态调控、修复与对策，强调协调入类活动与生态环境的关系。

沈善敏指出:

应用生态学是“研究协调入类与生物、资源、环境之间关系以达到和谐目的的科学”，并把人类及其活动是否介人作为经典生态学与应用生态学的基本分界。

实际上，他强调了应用生态学的研究重点在于解决人类面临的环境与资源问题，即有关协调入类与生物、资源、环境之间关系的许多知识、原理和技术的获得，有赖于应用生态学的研究和发展。

Levin在《EcologicalApplications》创刊号指出，应用生态学主要任务是解决环境与资源管理问题，发展环境决策的基本科学原则并在生态学框架下探讨环境政策与环境管理，其研究领域非常广泛，包含气候变化与生物地球化学，保护生物学，生态毒理学与污染生态学，渔业与野生动物生态学，林业，农业生态系统，草原管理，土壤，水文与地下水，景观生态学，流行病学;强调应用生态学要植根于那些具有广泛的环境政策应用前景的基础科学研究。

Newman于1993年出版的题为《AppliedEcology》专著，其内容无论从深度和广度上都大大超出了20世纪70年代出版的几部《AppliedEcology》专著。

在这本专著的前言中，Newman概括性地指出:

生态学在食物、燃料、木材、有毒化学品和气候变化等一系列重要实际问题的解决中得到了广泛的应用，它解决或正在解决甚至包括日常生活质量、景观、清洁的河流与湖泊、动植物疾病和野生物种的保护等问题。

他甚至强调，应用生态学应该“始终把解决生态与环境问题作为首要的任务和重点的研究内容”。

Beeby的《ApplyingEcology》把环境与资源问题的研究与认识放到更高的位置而受到同行普遍的欢迎。

Beeby在该书中明确地指出，应用生态学实际上是“一门关于生境保护、濒危物种和解决污染问题的科学”。

他还指出“由于与生态学应用常常联系在一起，使应用生态学实际上不只是一门学科，而是一个学科群，包括农业生态学、资源与废弃物管理生态学、环境规划生态学和害虫控制生态学等各个方面”。

在McPherson和DeStefano2003年出版的《AppliedEcologyandNaturalResourceManagement》专著中，则把应用生态学重点转向定位于自然资源管理，这与西方发达国家已把其污染的行业基本上都转移到第三世界国家从而基本控制了自身范围的环境污染问题有关。

确实如此，目前西方发达国家的生态环境问题，不再是以环境污染为突出矛盾的时代了，而是在环境污染得到基本控制的条件下出现了生物资源的匮乏，需要加强对生物资源进行可持续管理。

总之，从应用生态学的发展历程来看，应用生态学应该把解决资源可持续利用问题、生态破坏问题和环境污染问题作为其重点的研究内容。

现代生态学是一门包含数十个乃至上百个分支的庞大学科。

其研究尺度小至不足几英寸，大至面对全球;研究领域可广及地圈2生物圈和人类社会所能触及的各个方面。

一门科学如此迅猛发展，好的方面来说，生态概念、生态意识正引起全人类的关注、接受和被广泛用于指导社会经济建设，以致出现了“科学生态化”的口号。

Odum也认为:

人类美好未来对生态学和经济学结合的依赖要比对新技术的依赖大得多。

同时，生态学在发展中也出现了以下特点或进步。

例如，由于系统论、控制论的引入，生态学研究的整体思想得到了进一步发展（如系统生态学）;与社会经济学科的结合和渗入许多产业学科（如经济生态学、农业生态学、渔业生态学、工程生态学等），使生态学在指导社会经济建设中的影响和作用得到了增强和提高，也使生态学突破了自然科学的边界而进入了社会科学;在研究空间尺度上的扩展，使生态学跨入了宏观研究（如景观生态学、区域生态学、全球生态学），从而超越了生态学作为生物学一个分支的范围而进入了地学的范畴，在研究方法和技术手段方面，计算机和遥感技术的应用、生态实验技术水平的提高以及长期生态观测、监测业务的开展，开始结束生态学主要是依靠野外调查、观察的研究方法，而逐渐进入既重视野外调查，也重视实验研究、长期观测和数模建造等综合研究的阶段。

发展趋势

生态学正在受到环境问题的挑战。

这种挑战来自当环境问题继续出现并累积时，经典生态学无法去解决。

Schimel呼吁，应用生态学的研究者和实践者们应该去面对这种挑战。

应用生态学重视研究人类活动引起的直接和应答迅速的生态学后果，但更重视研究那些易为人们所忽视的长期生态学后果。

这就要求应用生态学家按照所研究问题的不同时间和空间尺度，采用不同的研究方法和技术手段，去认识和研究人类与地球生物圈之间的关系，并寻求和谐发展的对策。

那么，哪些是应用生态学在当前和今后应给予优先重视的研究领域?

综合近几年国际应用生态学的研究，在今后若干年内，围绕以下领域，可能会出现广泛而活跃的研究热潮以及一些新的特点。

生态系统与生物圈的可持续利用

这一领域的研究对象可以是某种生物产业如农业、林业、畜牧业、渔业，也可以是人类社会经济活动的特定空间如城市、乡村、矿山、自然保护区等。

生态系统服务与生态设计

日益拥挤的地球需要加强生态科学的研究，这些研究应该将人类活动作为地球生态系统的一个组成部分。

今后50~100年，世界人口将达到80~110亿。

维持人口增长导致的不断需求将是人类面临的巨大挑战。

当今人类社会对许多十分关键资源的消耗速率超过了这些资源的供应能力;城市化引发的生态学问题越来越突出;未来的环境将更多地由人类影响和管理的生态系统组成，在这个系统中人类所依赖的生态系统服务将越来越难以维持。

应用生态学研究必须正视人类需求与生态系统需求间的紧张关系。

因此，生态学研究应当从研究未受到干扰的生态系统转到将由人类影响和管理的生态系统（承认人类在绝大多数生态系统中的作用），并将更多的生态学研究应集中到生态服务和生态恢复与生态设计中，这样将有助于维持地球上生命的质量和多样性。

维持生态系统服务需要更好地了解生态系统的格局和过程。

科学研究需要回答一些关键的问题，如哪些生态系统服务是不可替代的或者即使是可替代但十分昂贵或具有不良后果的?

什么样的生境需要保护以确保它们提供关键的生态系统服务?

哪些因素会削弱生态系统服务、但可以人为调节这种影响?

当保护行动计划不可能实施时，生态学家能够提供什么其它的选择?

生态系统服务如何依赖于时空的变化?

如何设计环境问题的生态学解决方案?

生态城市规划设计的原则和评价标准是什么?

如何有目的地调节生态系统使之提供人类所必需的生态服务?

这些问题都是今后应用生态学需要解决的。

转基因生物的生态学评价

生物技术产业将成为21世纪重要的支柱产业之一。

转基因生物技术是利用分子生物学手段将某些生物的基因转移到其他的生物物种中去，使其出现原物种不具有的性状、功能，或者使某种生物丧失其某些原有特性的方法和手段。

利用这种技术生产出来的生物就被称为转基因生物或遗传改良生物（GeneticallyModifiedOrganisms，GMOs）。

通过生物遗传信息的转移，使新的转基因生物不断成为动植物的新品系、新品种，及其加工后的新食品、新饲料、新农药、新兽药、新肥料等，其生产和贸易也在不断扩大。

但是，近年来，作为现代生物技术核心内容，转基因重组技术以及转基因生物或产品，由于其安全性有许多不确定的因素，对人类健康、生态环境的潜在危害越来越引起人们的重视，在世界范围内引起了广泛的争论。

因此，在扩大转基因产品生产的同时，加强对其安全性研究与管理尤为必要。

生物入侵生态学

自20世纪70年代以来，随着全球经济一体化的加快、旅游业的迅速发展，以及全球气候变化的影响，生物入侵问题日渐突出，逐渐成为一个危害自然生态环境、生物多样性及自然资源可持续性的国际问题。

了解生物入侵的现状、过程以及后果，研究有害生物入侵的机理、管理和防控方法，探讨入侵生物学和入侵生态学的科学问题和控制外来生物的相互入侵的新技术，评估动植物种群预测未来生物入侵的能力以及针对生物入侵引发的环境和经济问题，并开发有效的对策将是本领域的重要研究内容。

流行病生态学

近年来，许多流行病（如疯牛病、口蹄疫、禽流感和SARS等）的爆发流行，造成了严重的直接经济损失，威胁着人民的生命财产安全，这个主题正在逐渐显露出来。

流行病具有很强的传染性和复杂的生命周期，而且与自然和干扰生态学的联系也非常复杂。

气候变化可能开始在它们的传播中起了很大的作用。

除了研究当前病害传播事件的背景、流行病学的统计与模拟、发生发展、传染途径、预测预报外，还有必要考虑疾病生态学在评价生物武器风险中的潜在作用。

而现在，人们希望获得的这些知识仍然有很多处于理论和预想中。

因此，Schimel强烈鼓励在这一领域开展广泛深入的研究，并希望《EcologicalApplications》杂志能够成为发表流行病生态学方面研究成果的一个主要渠道。

生态预报

生态预报是一门跨学科的综合性研究，它能帮助科学管理者制定研究、监测、模拟和评价的优先领域，是资源与环境管理、决策中的重要依据。

生态预报对于资源、环境的决策和管理将扮演越来越重要的角色。

由于计算机科学和定量分析的进步、生态学理论的发展以及新技术的应用增加了我们预测生态系统变化的能力。

当人类社会步入21世纪后，环境与持续发展问题仍然没有得到解决，新的世纪人类社会更加面临许多不确定性，气候和化学循环的急速变化，支撑地区经济的自然资源的枯竭，外来种的激增，疾病的传播，空气、水和土壤的恶化，对人类文明构成了史无先例的威胁。

食物、纤维和淡水的持续供应以及人类健康的维护都要依靠我们对于不确定性未来的预报和准备能力。

因此，生态预报将是今后生态学研究的一个重要努力方向，需要多学科、多部门的密切合作。

生态过程及其调控

生态过程泛指受环境因素控制的生物过程和受生物参与、影响的环境过程。

地球表面所发生的许多生态学现象，无不受影响于相关的生态学过程。

理论上，几乎所有生态过程在不同程度上都是可调控的，人类如能深入认识许多重要生态过程的发生、发展规律以及了解影响这些过程的生物因素和环境因素，就有可能找到调控这些过程的途径和技术，从而实现科学地管理生态系统乃至整个生物圈的目的。

生态过程研究需要借助各种实验技术和观测手段，而长期、大规模的生态学实验、重要生态环境要素的持续观测、跨区域实验观测的联网比较以及遥感、图像、信息技术等的综合应用，则是未来生态过程研究深入发展的必由之路。

在生态调控方面，空间调控将成为应用生态学的一个重要内容。

应用生态学通常需要回答做什么、哪里做、什么时候做等问题，如森林采伐量的确定、自然保护区的建立、水的调配等等。

这些问题的本质是空间的优化调控。