生態學/導論
第 1 章. 基本生態學導論
本華夏公益教科書基本生態學學習指南的目標是讓讀者更好地瞭解地球上生命的運作方式以及其組織方式。本節將介紹建立生物學和生態學方法課程所需的基本概念和定義。您將瞭解到，生態學中有很多術語基本意思相同，並且對精確定義也有很多觀點。隨著生態學在 19 世紀和 20 世紀初的興起，人們提出了許多關於生態組織的概念。這些概念來自動物學家和植物學家（他們很少閱讀彼此的文獻），以及不同的學派。
oekologie（生態學）一詞由德國生物學家恩斯特·海克爾於 1866 年創造，來自希臘語oikos，意思是“家”或“住所”，以及logos，意思是“科學”或“研究”。因此，生態學是“對自然住所的研究”。海克爾希望它涵蓋對動物與其物理環境以及與其相互作用的其他植物和動物之間關係的研究。
生態學的當代定義是
對生物分佈和豐度及其決定分佈和豐度的相互作用的科學研究[1]。
這個定義不僅涵蓋了海克爾所認識的植物和動物，還包括細菌、古菌和原生動物等微生物。決定生物分佈和豐度的相互作用包括能量流動、生長、繁殖、捕食、競爭等多種過程。 [2]
為了充分理解生態學，必須定義一些常用術語。環境一詞以一種未指定的方式描述影響生物的物理和生物條件的總和（Kendeigh，1961）。地球環境中生命滲透的子集被稱為生物圈。相對於地球而言，生物圈僅滲透到陸地和海洋下方岩石的有限距離，以及遠離地球向太空延伸的有限距離。到目前為止，所有的人類努力都無法證明生物圈延伸到這些極限之外，或者宇宙中存在其他生物圈。因此，我們不能得出它們不存在的結論，只能得出我們對此一無所知的結論。生態系統可能是生態學中最廣泛使用的術語。它被定義為正在研究或考慮的生物體和物理因素的系統。雖然生態系統的邊界在自然界中有時很難定義，但生態系統（無論如何界定）構成了自然的基本單位（Tansley，1935）。生境通常被生物學家認為是圍繞物種、物種種群、物種組合或群落的物理條件（Clements 和 Shelford，1939）。
生物圈的基本物理單元是岩石圈（陸地）、水圈（水）和大氣層（空氣）。顯然，大氣中沒有永久性的生物群落，雖然昆蟲和鳥類等會廣泛利用這種環境（Hesse 等人，1951）。這些基本單元在任何景觀中都很容易識別，例如歐洲白俄羅斯右邊的場景所示。
注意本教科書中使用的術語定義已收集到各種詞彙表中，基本詞彙表是基本生態學詞彙表.
人類研究自然已有數千年，並在生物學科學下正式研究了幾個世紀，那麼為什麼我們說生態學是一門相對較新的科學呢？（注意，術語“生態學”只有大約 150 年的歷史）。生態學家做什麼或研究什麼，生物學家可能不會呢？Kendeigh（1961 年，第 3 頁）寫道，“[e]cology 是生物學的三個主要分支之一；另外兩個是形態學 [生物結構方面] 和生理學 [生物功能方面]”。行為科學涵蓋了生物與其物理和生物環境相互作用的一個方面，因此是生態學的一部分。
幾種技術被用來研究生態學；其中一種方法被稱為強推論。強推論被定義為透過故意嘗試證明假設的錯誤來檢驗假設的方法（Kinraide 和 Denison，2003）。進行實驗是使用強推論的首選方法。實驗的目的是控制變數和/或模式並預測結果。
傳統上，生態學更多地基於弱推論（另一種推論）而不是強推論。在弱推論中，沒有實驗；相反，觀察之間存在相關性。弱推論被定義為一種“常識”方法，使用簡單系統模型來構建理解（Elner 和 Vadas）。
在過去幾千年的許多不同的科學課程中，弱推論和強推論都被使用過（Kinraide 和 Denison）。然而，據說強推論更有優勢，因為弱推論更容易出錯。弱推論使人們試圖堅持一種觀點；而強推論（進行實驗）導致人們從多個角度思考，並在他們的舊假設被證偽時不斷提出不同的假設來檢驗。
生態學包含並與生物學和物理科學中的許多其他學科重疊。當然，在一定程度上，關於自然環境的資訊沒有與生態學相關的適用性。另一方面，科學之間的這種相互關係比大多數人意識到的要普遍得多。根據 Kendeigh 的說法（1961 年，第 1 頁），生態學是一門獨特的科學，因為它組織關於自然世界的資訊的方式；以及由於其獨特的方法論和觀點，從中提取知識。
- 生態學沒有目標，但生態學家有。生態學家的問題從根本上來說與任何其他自然主義者沒有區別。目標上的表面差異是由於不同的觀點或方法論，而不是由於問題本質上的任何本質差異 —（查爾斯·亞當斯，1913 年；引自 Hedgepeth，1957 年）。
這裡列出生態學家特別感興趣的現象可能會有所幫助，即使只是為了更好地澄清涵蓋基本生態學的本文的範圍（列表修改自 Kendeigh，1961 年，第 1 頁）。生態學家研究
- 生物與其環境相關的結構、功能和行為適應性（第 3 章）；
- 物種及其種群之間的相互關係，以及種群在其群落中的相互關係（第 4 章）；
- 生物的區域性和地理分佈；
- 生物丰度的區域差異；
- 生物分佈、丰度和行為的隨時間變化；以及
- 所描述的相互關係的進化。
生態學既是生物科學又是環境科學，這一點從上面給出的定義中應該很明顯。許多環境科學很少關注生物學（例如氣象學），而其他環境科學（例如環境毒理學）則必須將物理科學和生物科學結合起來。另一方面，環境主義是一種政治立場，它與管理環境的各個方面有關。
- 閱讀生態學（此時無需關注連結或擴充套件（“主要”）文章）
生態學有很多子類別。植物生態學研究不同氣候和棲息地中各種植物的差異和相似之處。動物生態學的起源可以追溯到兩位歐洲人，來自德國的R. Hesse和來自查爾斯·埃爾頓的英國。生理生態學，或生態生理學，研究個體生物對環境的反應。種群生態學的概念是由兩位著名人物提出的，查爾斯·達爾文研究了種群的異同以及它們如何隨著時間的推移相互取代，以及格雷戈爾·孟德爾。最後一個子類別是生態系統生態學，它引入了諸如湖沼學之類的術語，由A. Thienemann提出。
生態學的早期歷史
[edit | edit source]由於生態學是生物學的一個方面，因此不可能明確定義一個時間或人物來代表生態學思想與生物學截然不同的開始。最早的生態學家可能是泰奧弗拉斯托斯，他是亞里士多德的同代人和學生。泰奧弗拉斯托斯早在公元前 4 世紀就描述了動物之間以及動物與其環境之間的各種相互關係（拉馬萊，1940 年）。
- 閱讀泰奧弗拉斯托斯（目前不必追溯連結，除非必要以澄清要點）
在接下來的幾個世紀裡，隨著博物學家（如布豐和林奈）對植物和動物本質的理解不斷加深，生物學知識逐漸擴充套件。這些早期的博物學家當然明白生物與環境之間存在著聯絡，特別是形式的分佈與地理的物理特徵有關。
- 閱讀卡爾·林奈（僅在需要澄清術語和要點時才進行連結）
- 閱讀亞歷山大·馮·洪堡（僅在需要澄清術語和要點時才進行連結）
現代生態學中關於生物群落的整合概念起源於 19 世紀，德國植物學家奧古斯特·格里塞巴赫 (1838) 的研究。他的同代人，也是他的同胞，恩斯特·海克爾在 1866 年創造了“生態學”一詞。其他生物學家遵循格里塞巴赫對自然史研究的生態學方法：K. Möbius (1877) 研究了丹麥牡蠣灘，斯蒂芬·A·福布斯 (1887) 描述了湖泊群落是一個微觀世界，J. E. B. Warming (1895) 描述了丹麥植物群落，C. C. Adams 在密歇根州北部 (1905) 和皇家島 (1909) 進行生態學研究。
- 閱讀恩斯特·海克爾（僅在需要澄清術語和要點時才進行連結）
- 閱讀生態學歷史（僅追溯您感興趣的連結以獲得更多見解）
參考文獻
[edit | edit source]Tansley, A. G. 1935。植被概念和術語的使用與濫用。生態學，16(3): 284-307。
進一步閱讀
[edit | edit source]- Adams, Charles C. 1905。北美生物群的冰川后擴散。生物。公牛，9: 53-71。
- _______。1909。蘇必利爾湖皇家島的生態調查。地質調查局報告，1908 年。密歇根州蘭辛，468 頁。
- _______。1913。動物生態學研究指南。
- Forbes, Stephen A. 1887。湖泊作為一個小世界。（轉載）伊利諾伊州自然史調查局公報，15，1925：537-550。
- Hedgepeth, Joel W. 1957。第 1 章。介紹。在：海洋生態學和古生態學論著。美國地質學會，備忘錄 67，第 1-16 頁。
- Kendeigh, S. Charles。1961。動物生態學。Prentice-Hall, Inc.，新澤西州英格伍德懸崖，468 頁。
- Möbius, Karl。1877。Die Auster und die Austernwirtschaft。（譯為“牡蠣和牡蠣養殖”）柏林。（英文翻譯）美國漁業委員會報告，1880 年：683-751。
- Ramalay, Francis。1940。科學的成長。科羅拉多大學研究，26：3-14。
- Warming, J. E. B. 1895。Plantesamfund。（為英文版修訂為“植物生態學”，1909 年），牛津克拉倫登出版社：422 頁。