1、1水域生态学2绪 论生态学本来是生物学的一个基础分支学科，它是生态学本来是生物学的一个基础分支学科，它是研究生物与其生活环境之间相互关系的一门科学。研究生物与其生活环境之间相互关系的一门科学。以往，它与生物科学的其它分支一样，只有生物以往，它与生物科学的其它分支一样，只有生物学工作者才熟知它，研究它。近年来，由于人类学工作者才熟知它，研究它。近年来，由于人类面临着环境、人口、资源等关系到人类生存本身面临着环境、人口、资源等关系到人类生存本身的许多重大问题，而这些重大问题的解决，必须的许多重大问题，而这些重大问题的解决，必须依赖于生态学的原理，因此，生态学一跃而依赖于生态学的原理，因此，生态学一
2、跃而 成为世人瞩目的科学。成为世人瞩目的科学。生态学通过对生态系统形态、结构和功能的研究生态学通过对生态系统形态、结构和功能的研究来阐明来阐明物质循环、能量流动物质循环、能量流动和和信息流动信息流动（代谢产（代谢产物）。其目的是：合理开发利用水生生物资源。物）。其目的是：合理开发利用水生生物资源。3n二次世界大战以后，由于科学技术的飞跃进步，使二次世界大战以后，由于科学技术的飞跃进步，使工业获得高度发展，人类的物质文明达到新的高峰。工业获得高度发展，人类的物质文明达到新的高峰。这些进展，这些进展，一方面给人类社会带来了进步和幸福，一方面给人类社会带来了进步和幸福，另一方面，也带来了许多严重问题
3、。另一方面，也带来了许多严重问题。工业所产生的工业所产生的废气、废水和固体废物，加上农药和合成化合物、废气、废水和固体废物，加上农药和合成化合物、放射性物质，严重污染了人类的生存环境，导致癌放射性物质，严重污染了人类的生存环境，导致癌症和许多疑难疾病的增加，破坏了自然界中各种生症和许多疑难疾病的增加，破坏了自然界中各种生物的生存条件。人类登上月球以后所拍摄的许多照物的生存条件。人类登上月球以后所拍摄的许多照片，都显示出地球上已到处被污染得不堪入目。地片，都显示出地球上已到处被污染得不堪入目。地球上的海洋，没有一处不受溢出的石油、有毒的化球上的海洋，没有一处不受溢出的石油、有毒的化学物质、放射性
4、废物等的污染，学物质、放射性废物等的污染，4一些最深的湖泊，其水质也受到严重的破一些最深的湖泊，其水质也受到严重的破坏，自净的生物过程已不能应付日益增多坏，自净的生物过程已不能应付日益增多的倾倒工业和生活废污物质。不少江河水的倾倒工业和生活废污物质。不少江河水流，实际上即将成为流，实际上即将成为“露天的阴沟露天的阴沟”。空。空气不再完全洁净，烟雾笼罩着大城市，常气不再完全洁净，烟雾笼罩着大城市，常常长久不能见到太阳。杀虫剂出现在我们常长久不能见到太阳。杀虫剂出现在我们的食物和供水中，甚至喂婴儿的母乳中。的食物和供水中，甚至喂婴儿的母乳中。发达国家对环境一般采取先污染后治理的发达国家对环境一般采
5、取先污染后治理的治理方式。尤其是英国（泰晤士河）。治理方式。尤其是英国（泰晤士河）。5 DDTDDT（M Mllerller，诺贝尔奖得主）是一种亲脂性、，诺贝尔奖得主）是一种亲脂性、难分解的杀虫剂，被人们大量使用后，发现南极难分解的杀虫剂，被人们大量使用后，发现南极的企鹅体内含有高量的的企鹅体内含有高量的DDTDDT，母乳中也发现含，母乳中也发现含DDTDDT。石油的大量开采和使用，导致大气中石油的大量开采和使用，导致大气中COCO2 2含量增加，含量增加，产生产生“温室效应温室效应”和和“厄尔尼诺厄尔尼诺”现象。现象。世界人口持续增加，现已超过世界人口持续增加，现已超过6565亿，因而提出
6、了亿，因而提出了地球容纳量问题。按照发达国家的生活水平，现地球容纳量问题。按照发达国家的生活水平，现已远远超出了地球的容纳量。（美国人口占世界已远远超出了地球的容纳量。（美国人口占世界总人口的总人口的6%6%，对资源的需求量却占总资源的，对资源的需求量却占总资源的30%-30%-35%35%）资源需求持续增长，自然资源恢复过慢。土）资源需求持续增长，自然资源恢复过慢。土地沙化、淡水奇缺问题地沙化、淡水奇缺问题6人口、环境、资源成为生态学的三大主题。人口、环境、资源成为生态学的三大主题。学习生态学需注意三点：学习生态学需注意三点：1.1.虽然宇宙是无限的，但地球是有限的。地球上虽然宇宙是无限的，
7、但地球是有限的。地球上适合于人类和生物生存的空间和物质资源也是适合于人类和生物生存的空间和物质资源也是有限的。可以将地球比喻成一艘有限的。可以将地球比喻成一艘“宇宙飞船宇宙飞船”。2.2.虽然人类是地球生物圈的主人，人类能改变和虽然人类是地球生物圈的主人，人类能改变和控制自然，但毕竟是生物圈的一个组成成员，控制自然，但毕竟是生物圈的一个组成成员，人类并不能凭自己的意志为所欲为，而必须服人类并不能凭自己的意志为所欲为，而必须服从和运用生态学规律从和运用生态学规律(人类的生命活动必然对环人类的生命活动必然对环境产生影响境产生影响)。3.3.地球环境是脆弱的，虽然人类能按需求影响或地球环境是脆弱的，
8、虽然人类能按需求影响或改变地球环境。但是地球环境是脆弱的，经不改变地球环境。但是地球环境是脆弱的，经不起人类的盲目滥改滥用。古代有发达的人类文起人类的盲目滥改滥用。古代有发达的人类文明，可从生态学的角度来考察其消失的原因。明，可从生态学的角度来考察其消失的原因。7 一、生态学的定义、研究对象、研究方法一、生态学的定义、研究对象、研究方法和研究意义和研究意义(一一)定义定义 生态学（生态学（ecologyecology）一词是德国生物学家）一词是德国生物学家HaeckelHaeckel于于18691869年首先提出来的。年首先提出来的。“ecologyecology”来源于希腊文的两个词根来源于
9、希腊文的两个词根oikosoikos和和logoslogos，前者表示住所或栖息地，后者表，前者表示住所或栖息地，后者表示学问，因此生态学的一般定义是：示学问，因此生态学的一般定义是：研究研究生物有机体与其栖息地环境之间相互关系生物有机体与其栖息地环境之间相互关系的科学的科学。随着生态学的发展，一些生态学家认为上随着生态学的发展，一些生态学家认为上述定义过于广泛并提出自己的看法。述定义过于广泛并提出自己的看法。8 英国生态学家埃尔顿（英国生态学家埃尔顿（Charles Elton,1927Charles Elton,1927）在最早的一本生态学教科书在最早的一本生态学教科书动物生态学动物生态学
10、中，中，把生态学定为把生态学定为“科学的自然历史科学的自然历史”（Scientific Scientific Natural HistoryNatural History）。）。1945 1945 年，原苏联生态学家年，原苏联生态学家 KaKaIIIKIIIKapoapoB B 认为认为生生态学研究生物的形态、生理和行为上的适应性态学研究生物的形态、生理和行为上的适应性。随后一些学者则强调生态学主要是研究种群动态随后一些学者则强调生态学主要是研究种群动态的科学。的科学。1954 1954 年，澳大利亚的年，澳大利亚的 Andrewartha Andrewartha 给生态学给生态学下的定义是：
11、下的定义是：研究有机体的分布和多度的科学研究有机体的分布和多度的科学。其中心是强调种群的动态，反映了生态学的研究其中心是强调种群的动态，反映了生态学的研究重心由研究生物的形态、生理和行为上的适应性重心由研究生物的形态、生理和行为上的适应性转向研究种群动态和种群生态学。转向研究种群动态和种群生态学。9 19711971年，美国著名生态学家年，美国著名生态学家OdumOdum认为，由于生认为，由于生态学特别注意到生物群体的生物学以及在陆地、态学特别注意到生物群体的生物学以及在陆地、海洋和淡水中的功能过程，应该把生态学定义为海洋和淡水中的功能过程，应该把生态学定义为研究生态系统的结构与功能的科学。研
12、究生态系统的结构与功能的科学。我国学者马世骏提出：我国学者马世骏提出：生态学是研究生命系统生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学，强调必须把生物看和环境系统相互关系的科学，强调必须把生物看成是有一定结构和调节功能的生命系统，把环境成是有一定结构和调节功能的生命系统，把环境看成是诸要素相互作用组成的一个环境系统。看成是诸要素相互作用组成的一个环境系统。19921992年，德国生态学家年，德国生态学家LiethLieth把生态学概括为把生态学概括为“人类生存的科学人类生存的科学”。10 虽然诸学者给生态学下的定义很不相同，但归纳虽然诸学者给生态学下的定义很不相同，但归纳起来大致可分为三大类。
13、起来大致可分为三大类。第一类的研究重点是第一类的研究重点是自然历史，第二类是种群生态学，第三类自然历史，第二类是种群生态学，第三类是生态系统生态学。是生态系统生态学。这三个类型代表了生态学这三个类型代表了生态学发展的三个阶段，并且每一阶段都有其一定的具发展的三个阶段，并且每一阶段都有其一定的具有代表性的重要教科书或著作。但是必须指出，有代表性的重要教科书或著作。但是必须指出，迄今为止最广泛被采用的仍然是迄今为止最广泛被采用的仍然是18691869年赫年赫克尔提出的那个含义广泛的定义。克尔提出的那个含义广泛的定义。目前，生目前，生态学正处于蓬勃发展的时代，其研究内容日益广态学正处于蓬勃发展的时代
14、，其研究内容日益广泛，它与许多学科相互交叉，有关的边缘分支学泛，它与许多学科相互交叉，有关的边缘分支学科层出不穷。科层出不穷。11 应当指出，随着人口增长和生产活动增强对环境与资应当指出，随着人口增长和生产活动增强对环境与资源造成极大的压力，人类迫切需要以生态学原则来调源造成极大的压力，人类迫切需要以生态学原则来调整人与自然、资源以及环境的关系，必须在发展经济整人与自然、资源以及环境的关系，必须在发展经济和保护生存环境之间得到协调和持续发展。因此，很和保护生存环境之间得到协调和持续发展。因此，很多学者认为，多学者认为，现代生态学发展至今，已不仅是生物科现代生态学发展至今，已不仅是生物科学中揭示
15、生物与环境相互关系的一门分支学科，而是学中揭示生物与环境相互关系的一门分支学科，而是已经成为指导人类行为准则的一门学科，已经成为指导人类行为准则的一门学科，生态学可定生态学可定义为：义为：“研究生物生存条件、生物及其群体与环境相研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学；其目的是指导人与生互作用的过程及其规律的科学；其目的是指导人与生物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。”（国家（国家自然科学基金委员会，自然科学基金委员会，19971997）12生物成分生物成分无生命成分无生命成分 能能量量物物 质质生命系统生命系统 基基 因因 细胞
16、细胞 器官器官 个体个体 种群种群 群落群落 遗传系统遗传系统 细胞系统细胞系统器官系统器官系统个体系统个体系统种群系统种群系统生态系统生态系统13 每个组织层次和其环境的相互作用每个组织层次和其环境的相互作用(物质和能量物质和能量)组成组成了其独有的功能系统。虽然多数生态学家认为生态学了其独有的功能系统。虽然多数生态学家认为生态学是涉及谱的右侧部分，即个体以上的系统层次，但是是涉及谱的右侧部分，即个体以上的系统层次，但是微观生态学方面的研究也已引起人们的高度重视。微观生态学方面的研究也已引起人们的高度重视。1.1.个体生态学个体生态学(autecology)(autecology)以生物个体
17、为研究对象，探讨生物与环境之间的关系，以生物个体为研究对象，探讨生物与环境之间的关系，特别是生物体对环境的适应性及其机制。它可以通过特别是生物体对环境的适应性及其机制。它可以通过控制条件下的实验研究，检验生物体对各种环境因子控制条件下的实验研究，检验生物体对各种环境因子的要求、耐受和适应范围。个体生态学的核心是生理的要求、耐受和适应范围。个体生态学的核心是生理生态学，在现代生态学理论和应用实践中仍占有重要生态学，在现代生态学理论和应用实践中仍占有重要位置。位置。14 2.2.种群生态学种群生态学(population ecology)(population ecology)研究栖息于同一地区同
18、种生物个体的集合体所具研究栖息于同一地区同种生物个体的集合体所具有的特性，包括种群的年龄组成、性比例、数量有的特性，包括种群的年龄组成、性比例、数量变动与调节等及其与环境的关系。研究种群生态变动与调节等及其与环境的关系。研究种群生态学对保护和合理利用生物资源以及防治有害生物学对保护和合理利用生物资源以及防治有害生物具有特别重要的意义。具有特别重要的意义。3.3.群落生态学群落生态学(community ecology)(community ecology)研究栖息于同一地域中所有种群集合体的组合特研究栖息于同一地域中所有种群集合体的组合特点、它们之间及其与环境之间的相互关系、群落点、它们之间及
19、其与环境之间的相互关系、群落的形成与发展等等。的形成与发展等等。2020世纪世纪70 70 年代以后，群落生年代以后，群落生态学有明显的发展，表现为由描述群落结构进而态学有明显的发展，表现为由描述群落结构进而探讨群落结构形成及变化的机制。群落生态学对探讨群落结构形成及变化的机制。群落生态学对保护自然环境和生物多样性有重要指导意义。保护自然环境和生物多样性有重要指导意义。15 4.4.生态系统生态学生态系统生态学(ecosystem(ecosystem ecology)ecology)生态系统是生物群落与其栖息环境相互作用所构生态系统是生物群落与其栖息环境相互作用所构成的自然整体。成的自然整体。
20、生态系统包括生产者、消费者和生态系统包括生产者、消费者和分解者以及它们周围的非生物环境，是生态学研分解者以及它们周围的非生物环境，是生态学研究的基本单位。究的基本单位。生态系统生态学生态系统生态学主要研究生态系统的能量流动、主要研究生态系统的能量流动、物质循环和信息传递及其稳态调节机制，这是现物质循环和信息传递及其稳态调节机制，这是现代生态学的主流与核心代生态学的主流与核心。以具有相互作用的生态系统的聚合所组成的景观以具有相互作用的生态系统的聚合所组成的景观层次单位为研究对象称为层次单位为研究对象称为景观生态学景观生态学（1andscape 1andscape ecologyecology），
21、它是生态系统研究向全球生态研究发），它是生态系统研究向全球生态研究发展的重要中间层次。展的重要中间层次。16 5.5.生物圈生态学生物圈生态学(biosphere ecology)(biosphere ecology)生物圈生物圈(biosphere)(biosphere)或称生态圈或称生态圈(ecosphere),(ecosphere),是地球上最大的、接近自我维持的生态系统，是地球上最大的、接近自我维持的生态系统，是地球上全部生物及与之发生相互作用的物理是地球上全部生物及与之发生相互作用的物理环境的总和。其范围大体上包括大气圈的下层、环境的总和。其范围大体上包括大气圈的下层、岩石圈的上层以
22、及整个水圈和土圈。地球上所岩石圈的上层以及整个水圈和土圈。地球上所有生命都在这个有生命都在这个“薄层薄层”里生活，故称生物圈。里生活，故称生物圈。有关生物圈的研究：例如有关生物圈的研究：例如“人与生物圈人与生物圈”（Man and BiosphereMan and Biosphere，MABMAB）计划等。）计划等。17 当前，生物圈生态学当前，生物圈生态学主要研究生命必需元主要研究生命必需元素和重要污染物在大气、海洋、陆地之间素和重要污染物在大气、海洋、陆地之间的生物地球化学循环、海的生物地球化学循环、海-气交换过程、陆气交换过程、陆-海相互作用以及火山活动及太阳黑子活动、海相互作用以及火山
23、活动及太阳黑子活动、核污染对地球影响及其在全球变化中的作核污染对地球影响及其在全球变化中的作用等，用等，因此出现了所谓生物圈生态学或全因此出现了所谓生物圈生态学或全球生态学球生态学(global ecology)(global ecology)的概念。当然，的概念。当然，它是一个多学科、多部门配合的综合性研它是一个多学科、多部门配合的综合性研究，也是究，也是尚未充分研究的最高组织层次的尚未充分研究的最高组织层次的生态学。生态学。18 OdumOdum（19711971）指出，从互相依存、互相作用和生）指出，从互相依存、互相作用和生存的观点看，上述组织层次的存的观点看，上述组织层次的“谱谱”不可
24、能有明不可能有明显的断裂，而且每个层次都有自己的特点。另一显的断裂，而且每个层次都有自己的特点。另一方面，方面，下一个较低层次的知识只能部分地说明上下一个较低层次的知识只能部分地说明上一个层次的特性，但不能预测后者的所有特性一个层次的特性，但不能预测后者的所有特性。正如我们只知道氢和氧的性质却不能推测水的性正如我们只知道氢和氧的性质却不能推测水的性质一样，质一样，不能从各个分离的种群知识来推测生态不能从各个分离的种群知识来推测生态系统的特性系统的特性。因此，。因此，我们既要研究森林（整体），我们既要研究森林（整体），又要研究树木（部分），又要研究树木（部分），FidlemanFidleman把
25、这个重要法把这个重要法则称为则称为“整合层次的理论整合层次的理论”（theory of theory of integrative levelsintegrative levels）。）。19(三三)生态学的分支学科和交叉学科生态学的分支学科和交叉学科科学向两个方向发展：科学向两个方向发展：微微 观观20 实际上还可将它们划分为更小范围的生态学，例实际上还可将它们划分为更小范围的生态学，例如，陆地生态学可再划分为森林生态学、荒漠生如，陆地生态学可再划分为森林生态学、荒漠生态学和草地生态学，等等。海洋生态学也可以再态学和草地生态学，等等。海洋生态学也可以再划分为潮间带生态学、浅海生态学、上升流区
26、生划分为潮间带生态学、浅海生态学、上升流区生态学、深海生态学，等等。态学、深海生态学，等等。以上按环境划分的生态学分支学科，虽然它们的以上按环境划分的生态学分支学科，虽然它们的基本原理相同，但不同环境中生物的种类组成、基本原理相同，但不同环境中生物的种类组成、研究的方法却有很大差别。研究的方法却有很大差别。21按生物类别划分：按生物类别划分：1.1.动物生态学动物生态学 (animal ecology)(animal ecology)2.2.植物生态学植物生态学 (plant ecology)(plant ecology)3.3.微生物生态学微生物生态学 (microbial ecology)
27、(microbial ecology)生物的门类很多，所以还可以将它们划分为更小生物的门类很多，所以还可以将它们划分为更小的单位，如动物生态学还可分为昆虫生态学、鸟的单位，如动物生态学还可分为昆虫生态学、鸟类生态学、鱼类生态学、兽类生态学，等等。类生态学、鱼类生态学、兽类生态学，等等。按研究生物的组织水平划分：按研究生物的组织水平划分：1.1.个体生态学个体生态学2.2.种群生态学种群生态学3.3.群落生态学群落生态学4.4.生态系统生态学生态系统生态学相互联系，密不可分相互联系，密不可分相互联系，密不可分相互联系，密不可分22 生态学的理论与资源、环境和人口等实际联系，生态学的理论与资源、环
28、境和人口等实际联系，产生了产生了应用生态学应用生态学(applied ecology)(applied ecology)，它是研究，它是研究人对生物圈的破坏机制及自然资源合理利用原则人对生物圈的破坏机制及自然资源合理利用原则的科学，也有人把它的内容扩大至的科学，也有人把它的内容扩大至“生态学中一生态学中一切与人类实际利益有某种关系的各个方面切与人类实际利益有某种关系的各个方面”。应应用生态学运用生态学理论成果，沿着生态学发展用生态学运用生态学理论成果，沿着生态学发展的轨迹进行，其焦点集中于以可持续发展的概念的轨迹进行，其焦点集中于以可持续发展的概念来对待人口、资源、环境问题，同时，应用生态来对
29、待人口、资源、环境问题，同时，应用生态学的发展也是推动生态学理论与基础研究的动力。学的发展也是推动生态学理论与基础研究的动力。目前目前,应用生态学已发展成为独立的生态学分支学应用生态学已发展成为独立的生态学分支学科，诸如资源生态学科，诸如资源生态学(resource ecology)(resource ecology)、污染、污染生态学生态学(pollution ecology)(pollution ecology)、农业生态学、农业生态学(agri-ecology)(agri-ecology)和渔业生态学和渔业生态学(fishery ecology)(fishery ecology)等等。等
30、等。23 此外，生态学与其他学科相互渗透，形成一系列此外，生态学与其他学科相互渗透，形成一系列的边缘学科，如化学生态学的边缘学科，如化学生态学(chemical ecology)(chemical ecology)、数学生态学数学生态学(mathematical ecology)(mathematical ecology)和经济生态和经济生态学学(economical ecology)(economical ecology)，等等。这些交叉学科，等等。这些交叉学科对推动生态学的发展具有重要意义。例如对推动生态学的发展具有重要意义。例如:化学生态学化学生态学关于生物之间（包括同种与不同种个关于生
31、物之间（包括同种与不同种个体之间）的生化关系（特别是外代谢产物的作用）体之间）的生化关系（特别是外代谢产物的作用）的研究，对阐明生物之间一些相互关系的机理有的研究，对阐明生物之间一些相互关系的机理有重要意义。重要意义。24 数学生态学数学生态学应用数学模型，通过计算机运应用数学模型，通过计算机运算，可以模拟复杂多变的自然界，了解各算，可以模拟复杂多变的自然界，了解各组分之间的定量关系和预测整个系统的发组分之间的定量关系和预测整个系统的发展。展。当前，生态学通过与其他学科的渗透，已当前，生态学通过与其他学科的渗透，已形成一个庞大的学科体系。形成一个庞大的学科体系。25(四四)生态学的研究方法生态
32、学的研究方法 最主要的研究方法是：对生物类群进行定最主要的研究方法是：对生物类群进行定性定量分析，同时还要对环境条件进行测性定量分析，同时还要对环境条件进行测定，以了解、核实生物对环境的要求。用定，以了解、核实生物对环境的要求。用实验生态学方法验证其最适环境条件（数实验生态学方法验证其最适环境条件（数理统计技术、计算机、同位素标记、遥测理统计技术、计算机、同位素标记、遥测技术、数学模型等）技术、数学模型等）。26 生态学研究或实验方法有多种分类方法。生态学研究或实验方法有多种分类方法。WilmWilm（19521952）将研究分为观察研究、受控）将研究分为观察研究、受控的测定性研究、和受控实验
33、三种类型。的测定性研究、和受控实验三种类型。HurlbertHurlbert（19841984）将实验分为测定性研究）将实验分为测定性研究和操纵性实验两类。和操纵性实验两类。董双林（董双林（20042004）将生态学研究方法划分为）将生态学研究方法划分为观察性研究、测定性研究、和受控实验三观察性研究、测定性研究、和受控实验三种类型。种类型。27 1 1、观察性研究、观察性研究 ：观察性研究主要用于野外种群观察性研究主要用于野外种群研究研究 。调查中常需要计数、测量所采集的样本，。调查中常需要计数、测量所采集的样本，分析种群的数量分布、季节变化等分析种群的数量分布、季节变化等 观察性研究在设计、
34、实施、资料分析和解释中存观察性研究在设计、实施、资料分析和解释中存在很大程度的主观性。为减少主观影响，该类研在很大程度的主观性。为减少主观影响，该类研究更需要很好地计划、仔细地实施和客观地评估究更需要很好地计划、仔细地实施和客观地评估 2 2、测定性研究：、测定性研究：测定性研究仅测定、测量所研究测定性研究仅测定、测量所研究空间和时间上的一个或几个点，空间或时间是实空间和时间上的一个或几个点，空间或时间是实验的验的“变量变量”或或“处理处理”，对其也可进行显著性，对其也可进行显著性检验。该类实验一般不涉及外在因子对实验单元检验。该类实验一般不涉及外在因子对实验单元的影响，如果有的话则该的影响，
35、如果有的话则该“处理处理”间也是均一的。间也是均一的。28 3、受控实验：受控实验：受控实验是对自然的或所选的一组受控实验是对自然的或所选的一组客体的自然条件、过程、关系的有意识操纵或施客体的自然条件、过程、关系的有意识操纵或施以两个或多个处理。测定性研究由一个处理组成，以两个或多个处理。测定性研究由一个处理组成，受控实验总包含两个或更多处理，并采用一个或受控实验总包含两个或更多处理，并采用一个或多个对照。受控实验的标志性性质是不同的实验多个对照。受控实验的标志性性质是不同的实验单元进行不同的处理，实验单元靠随机的方式指单元进行不同的处理，实验单元靠随机的方式指派。派。受控实验有四个重要的要素
36、，即对照、重复、随受控实验有四个重要的要素，即对照、重复、随机和散置。有人将对照、重复、随机视为实验设机和散置。有人将对照、重复、随机视为实验设计的三要素，对于生态学实验，特别是大型现场计的三要素，对于生态学实验，特别是大型现场实验，有时由于受多种条件限制，实验单元不可实验，有时由于受多种条件限制，实验单元不可能很多，这时散置原则（既相同的处理不应聚集能很多，这时散置原则（既相同的处理不应聚集在一起）就显得十分必要。在一起）就显得十分必要。29(五五)生态学的研究意义生态学的研究意义 20 20 世纪世纪6060年代以来，生态学以前所未有的年代以来，生态学以前所未有的速度发展，这是与迫切需要解
37、决关系到人速度发展，这是与迫切需要解决关系到人类生存的人口、资源、环境等严重问题有类生存的人口、资源、环境等严重问题有关。第二次世界大战以后，科学技术的进关。第二次世界大战以后，科学技术的进步和工业化生产的迅速发展，既给人类带步和工业化生产的迅速发展，既给人类带来幸福与进步，同时也带来环境不断被破来幸福与进步，同时也带来环境不断被破坏，资源（特别是可再生资源）日益衰竭坏，资源（特别是可再生资源）日益衰竭的严重生态危机。的严重生态危机。30 很多发展中国家人口膨胀促使人们加大对森很多发展中国家人口膨胀促使人们加大对森林资源、土壤和水资源的索取，北美和欧洲林资源、土壤和水资源的索取，北美和欧洲等地
38、区在等地区在2020世纪经历的产业革命消耗了大量世纪经历的产业革命消耗了大量的资源和原料，废气、废水和废物造成环境的资源和原料，废气、废水和废物造成环境的严重污染，而资源的过度消耗是导致环境的严重污染，而资源的过度消耗是导致环境退化的主要因素，使全球环境和生态系统失退化的主要因素，使全球环境和生态系统失衡。有些问题已经是超越国界的全球性问题，衡。有些问题已经是超越国界的全球性问题，包括全球气候变化、温室效应、酸雨以及热包括全球气候变化、温室效应、酸雨以及热带雨林的破坏、沙漠化的迅速扩展，等等。带雨林的破坏、沙漠化的迅速扩展，等等。这些生态危机都是人类活动造成的。这些生态危机都是人类活动造成的。
39、31 人类曾一度自诩为主宰地球的力量，但无数事实人类曾一度自诩为主宰地球的力量，但无数事实说明，如果不按生态规律办事，就不能逃脱作为说明，如果不按生态规律办事，就不能逃脱作为其生存环境的地球的种种变化对人类本身前途的其生存环境的地球的种种变化对人类本身前途的影响。从无数的教训中，人们开始认识到影响。从无数的教训中，人们开始认识到地球的地球的环境是脆弱的，各种资源也不是取之不尽的；当环境是脆弱的，各种资源也不是取之不尽的；当环境被破坏、资源被过度利用以后是很难恢复的环境被破坏、资源被过度利用以后是很难恢复的。正如正如恩格斯恩格斯早就告诫的：早就告诫的：“我们不要过分陶醉于我们不要过分陶醉于我们对
40、自然的胜利，对于每一次的胜利，自然界我们对自然的胜利，对于每一次的胜利，自然界都报复了我们。每一次胜利在第一步都确实取得都报复了我们。每一次胜利在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在第二步和第三步都有了我们预期的结果，但是在第二步和第三步都有了完全不同的出乎意料的影响，常常把第一个结了完全不同的出乎意料的影响，常常把第一个结果给取消了果给取消了。”32 人们也逐渐认识到，人们也逐渐认识到，必须依赖于生态学原理和方必须依赖于生态学原理和方法才能使维护人类赖以生存的环境和持续利用各法才能使维护人类赖以生存的环境和持续利用各种资源成为可能种资源成为可能。例如，当人们树立了生态学的。例如，当人们树
41、立了生态学的整体观，以及掌握了生态演替规律和生态平衡理整体观，以及掌握了生态演替规律和生态平衡理论，就会自觉地遵守生态学原理合理地开发利用论，就会自觉地遵守生态学原理合理地开发利用环境和生物资源，避免出现破坏环境和掠夺生物环境和生物资源，避免出现破坏环境和掠夺生物资源的后果。同样，如果人们掌握了种群数量变资源的后果。同样，如果人们掌握了种群数量变动规律和自然种群的生态对策，就能合理利用生动规律和自然种群的生态对策，就能合理利用生物资源以及避免物种的大量灭绝。再如全球气候物资源以及避免物种的大量灭绝。再如全球气候变化问题，通过生态学研究，人们将对温室效应变化问题，通过生态学研究，人们将对温室效应
42、加速全球气候变化的严重生态后果有进一步了解，加速全球气候变化的严重生态后果有进一步了解，并且可从碳的生物地球化学循环过程和海洋对大并且可从碳的生物地球化学循环过程和海洋对大气气 COCO2 2含量的生态调节机制探讨海洋调节大气含量的生态调节机制探讨海洋调节大气COCO2 2 的潜力和途径。的潜力和途径。33 应当指出，解决人类面临的生态危机，在应当指出，解决人类面临的生态危机，在科学上并不仅仅取决于生态学的发展，同科学上并不仅仅取决于生态学的发展，同时还需要其他自然科学、社会科学的发展时还需要其他自然科学、社会科学的发展,特别是政府管理部门的决策。但是，特别是政府管理部门的决策。但是，生态生态
43、学起着核心的作用和具有特殊的意义，这学起着核心的作用和具有特殊的意义，这是生态学本身的性质所决定的是生态学本身的性质所决定的。可以说，。可以说，生态学是一门生态学是一门 “基础性强、研究范围广、基础性强、研究范围广、学科间渗透面大、应用范围宽的正在蓬勃学科间渗透面大、应用范围宽的正在蓬勃发展的前沿学科发展的前沿学科”。34(六六)生态学的发展趋势与重点研究领域生态学的发展趋势与重点研究领域 随着人口增长和工农业生产的发展，全球出现越来随着人口增长和工农业生产的发展，全球出现越来越多的生态危机，人类活动已经达到可以影响生物越多的生态危机，人类活动已经达到可以影响生物圈生态平衡的程度。因此，圈生态
44、平衡的程度。因此，现代生态学已不仅是通现代生态学已不仅是通常意义上的研究生物与环境之间的关系，而是必须常意义上的研究生物与环境之间的关系，而是必须运用生态学原理，探讨人与环境的协调关系和对策，运用生态学原理，探讨人与环境的协调关系和对策，以达到可持续的生物圈的目的，这是现代生态学发以达到可持续的生物圈的目的，这是现代生态学发展的明显趋势。展的明显趋势。1991 1991 年，世界自然保护同盟、联合年，世界自然保护同盟、联合国环境规划署和世界野生生物基金会共同发表国环境规划署和世界野生生物基金会共同发表保保护地球护地球 :持续生存策略持续生存策略,把可持续发展把可持续发展(sustainable
45、 development)(sustainable development)定义为定义为“在生存与不在生存与不超过维持生态系统承载力的情况下，改善人类的生超过维持生态系统承载力的情况下，改善人类的生活质量活质量”，指出指出“发展不应以其他集团或后代为代发展不应以其他集团或后代为代价，也不应危及其他物种的生存价，也不应危及其他物种的生存”。35 由于生态学面临一些亟待解决的全球性生态问题，由于生态学面临一些亟待解决的全球性生态问题，因此，生态学的发展有围绕某一重大课题，组织因此，生态学的发展有围绕某一重大课题，组织全球性跨国联合研究的趋势。例如全球性跨国联合研究的趋势。例如,19641964年开
46、始进行的年开始进行的国际生物学计划国际生物学计划(International Biological Program,(International Biological Program,IBPIBP)，主要研究自然生态系统结构、功能和生产力。主要研究自然生态系统结构、功能和生产力。19721972年由联合国科教文组织正式通过的年由联合国科教文组织正式通过的人与生人与生物圈计划物圈计划(Man and the Biosphere Program(Man and the Biosphere Program，MABMAB)，主要研究人类各种活动对生物圈各类生态，主要研究人类各种活动对生物圈各类生态系统
47、的影响。系统的影响。19861986年的年的国际地圈一生物圈计划国际地圈一生物圈计划(International Geosphere-Biosphere Program,(International Geosphere-Biosphere Program,IGBPIGBP)，目的在于了解控制整个地球生态系统的物，目的在于了解控制整个地球生态系统的物理、化学和生物学作用过程。理、化学和生物学作用过程。36 美国生态学会于美国生态学会于19911991年发表了可持续的生物圈动年发表了可持续的生物圈动议议(sustainable biosphere initiative)(sustainable b
48、iosphere initiative)的报告，的报告，提出以下三个方面是优先研究的领域提出以下三个方面是优先研究的领域:全球变化全球变化(global change)(global change)，包括气候、大气、陆，包括气候、大气、陆地和水域变化的生态学原因和后果；地和水域变化的生态学原因和后果；生物多样性生物多样性 (biodiversity)(biodiversity)，决定生物多样性的，决定生物多样性的生态因子和生态学意义，全球性和区域性变化对生态因子和生态学意义，全球性和区域性变化对生物多样性的影响；生物多样性的影响；可持续的生态系统（可持续的生态系统（sustainable ec
49、osystemsustainable ecosystem），），探讨可持续生态系统的生态学原理和策略以及受探讨可持续生态系统的生态学原理和策略以及受损生态系统的恢复与重建的原理和技术。损生态系统的恢复与重建的原理和技术。以上三个优先研究领域实际上阐明了生态学优先以上三个优先研究领域实际上阐明了生态学优先发展的领域和当前急需解决的问题。发展的领域和当前急需解决的问题。37 二、水域生态学的产生、发展与现状二、水域生态学的产生、发展与现状 水域生态学或水生生物学作为生态学的主要分支水域生态学或水生生物学作为生态学的主要分支之一，是研究水体中生物与其环境之间相互关系之一，是研究水体中生物与其环境之间
50、相互关系的科学，它的研究对象也包括个体、种群、群落的科学，它的研究对象也包括个体、种群、群落和生态系统。因而水域生态学的基本任务是：和生态系统。因而水域生态学的基本任务是：通通过对水域生态系统的结构和功能的研究，阐明其过对水域生态系统的结构和功能的研究，阐明其能流和物流特点、演替和平衡的规律，为合理开能流和物流特点、演替和平衡的规律，为合理开发和利用水域生物资源，挖掘生物生产潜力以及发和利用水域生物资源，挖掘生物生产潜力以及加强水质管理，防治水体污染等方面提供科学依加强水质管理，防治水体污染等方面提供科学依据据。水域生态学主要研究江河、湖库、池沼、河。水域生态学主要研究江河、湖库、池沼、河口湾
