人類、自然與城市（簡體書）

; 生態學 和各種科學一樣，生態學的發展自有歷史記載以來，有一個逐漸的、間 歇的過程。“生態學”這一名詞是近代才創造的，是1869年由德國生物學家 海克爾首先提出的。大約從1900年開始，生態學被公認為生物學的一個獨立 的領域，而僅在最近的幾十年，“生態學”才成為一個普通的詞匯。今天， 每 個人都深刻認識到環境科學對于創造和保持高度的人類文明是必不可少的工 具。因此，生態學迅速發展成為和人們每天生活都有著最密切聯系的一門分 支科學。 生態學原是一門研究生物與其生活環境相互關系的科學，是生物學的主 要分科之一。初期偏重于植物，後來逐漸涉及動物，因而有植物生態學和動 物生態學之分。近來，由于人類環境問題和環境科學的發展，生態學擴展到 人類生活和社會形態等方面，把人類這一個生物物種也列入生態系統中，來 研究并闡明整個生物圈內生態系統的相互關系問題，這樣便形成了人類生態 學，形成了這一領域更廣泛、內容更豐富的科學。同時，現代科學技術的新 成就也已經滲透到生態學的領域中，賦予它新的內容和動力，使之成為多學 科的、當代較活躍的科學領域之一。 例如，系統工程學與生態學結合形成的系統生態學，屬于生態學領域 中方法論的發展，核心是從整體出發考慮問題。尤其是大系統的興起，正 在受到人們的普遍注意，這類系統的性能如有所改善，預期經濟效益將是 非常大的。又如生態學與數學結合產生的數學生態學，不僅給認識和闡明 各種復雜的生態系統提供了有效的工具(如系統分析、建立數學模型等 等)，而且數學的抽象概念及推導方法，也將對未來的生態學起顯著 作用。 此外，計算科學和計算技術的應用，有可能幫助人們進一步認識和解釋 生態系統中的復雜現象，并從中找出規律。近年來，數學模型已逐漸在害蟲 控制、益蟲利用、魚群捕撈、森林管理、牧場改良中得到應用，提供了一系 列最優管理策略和預測方法。當它與化學生態學和物理生態學所提供的生態 信息相結合，就可獲得最好的生態效益。毫無疑問，數學生態學迅速發展， 必將導致生態學新理論、新方法的出現，使人類在了解自然、利用自然和改 造自然的斗爭中更加主動。 其他生態學分支的形成也將會在人類社會的發展中產生積極作用。特 別是綜合運用生態學各分支的成就，使得經濟效益、社會效益、生態效益 相結合，這種結合為協調高速度經濟發展與環境保護之間的關系指明了 方向。 由上可見，傳統的生態學定義已不能概括當今生態學的豐富內容了。現 代生態學應該是一門多學科的自然科學，它研究生命系統與環境系統之間相 互作用的規律及機理。所謂生命系統，就是自然界具有一定結構和調節功能 的生命單元，如動物、植物、微生物等。所謂環境系統，就是自然界的光、 熱、空氣、水分以及各種有機物和無機元素相互作用所共同構成的空間。現 代生態學的這種解釋，對生態科學本身也提出了更高的目標。 概括起來，生態學的發展進程中，有三個主要特點： (一)從定性探索生物與環境的相互作用到定量研究； (二)從個體生態系統到復合生態系統，由單一到綜合，由靜態到動態地 認識自然界的物質循環與轉化規律； (三)與基礎科學、應用科學相結合，發展了生態學，擴大了生態學的 領域。 綜上所述，生態學和環境科學顯然有很多共同的地方，他們所研究的問 題基本上是相近的，只不過生態學是以一般生物為對象，著重研究自然環境 因素與生物的相互關系，單純屬于自然科學的范疇。環境科學則以人類為主 要對象，把環境與人類生活的相互影響作為一個整體來研究，從而和社會科 學發生十分密切的聯系。 因此，生態學的許多基本原理同樣也可以用于環境科學中，作為基礎理 論而聯系到人類獨特的主觀能動性和復雜的社會關系，來研究和解決人類生 活與環境問題。 知識點 海克爾 海克爾(1834—1919)，德國博物學家，達爾文進化論的捍衛者和傳播 者。在1866年出版的《普通形態學》一書中，海克爾以進化的觀點闡明生物 的形態結構，并以“系統樹”的形式，表示出各類動物的進化歷程和親緣關 系。1899年，海克爾出版了《宇宙之謎》一書，書中不但對19世紀自然科 學的巨大成就，特別是生物進化論作了清晰的敘述，而且根據當時的科學水 平，對宇宙、地球、生命、物種、人類及其意識的起源和發展，進行了認真 的探索，力求用自然科學提供的事實，為人們勾畫出一幅唯物主義的世界圖 景。他發現了144個放射蟲的新種，對近4000種的海洋動物作了描述或歸 類，寫出了《放射蟲》一書，并對“生態學”和“生物分布學”等名詞下過 明確的定義。 生物圈 地球上自有生物出現以來，他的發展便進入了新的更高級階段，這是因 為生物在地球的物質循環和能量交換的過程中起了特殊的重要作用。 生物圈的概念是由奧地利 地質學家休斯在1875年首次提 出的，直到1962年蘇聯的地球 化學家維爾納茨基所做的“生 物圈”報告之後，才引起人們 的注意。現代對生物圈的理解 仍是當時維爾納茨基的概念。 生物圈是指地球上有生命活動 的領域及其居住環境的整體。 生物圈由大氣圈下層、水 圈、土壤巖石圈以及活動于其中的生物組成，其范圍包括從地球表面向上23 千米的高空至向下12千米的深處(太平洋中最深的海槽)。在地表上下100 米左右的范圍內是生物最集中、最活躍的地方。 生物圈的形成是生物界和水圈、大氣圈及土壤巖石圈長期相互作用的結 果。作為地球一個外套的生物圈，它之所以存在，是因為具備了下列3個條 件：1.可以獲得來自于太陽的充足光能。一切生命活動都需要能量，這些能 量的基本來源是光能，綠色植物通過光合作用產生有機物而進人生物循環； 2.有可被生物利用的大量液態水。幾乎所有的生物體都含有大量的水分，沒 有水就沒有生命；3.生物圈內有適宜生命活動的溫度條件，在此溫度變化范 圍內的物質存在著氣態、固態、液態三種物態變化，這也是生命活動的必要 條件。 生物圈內提供了生命物質所需要的營養物質，包括氧氣、二氧化碳以及 氮、碳、鉀、鈣、鐵、硫等礦物質營養元素，它們是生命物質的組成成分， 并參加到各種生理過程中去。以上都是生物圈內存在的生物生存所必需的環 境條件。此外，還有許多環境條件(例如風、水的含鹽濃度等)，雖然不一定 是各種生物生存的必要條件，但也對生物產生影響，所有這些環境條件可總 稱為生態條件。 在最適宜的條件下，生物的生命活動促進了物質的循環和能量的流通， 并引起生物的生命活動發生種種變化。同時，生物要從環境中取得必要的能 量和物質，就得適應環境；環境因生物的活動發生了變化，又反過來推動生 物的適應性。生物與生態條件這種交互作用促進了整個生物界持續不斷的 變化。 綜上所述，在地球上有生命存在的地方均屬生物圈。構成生物圈的生物 ， 包括人類在內的所有動物、植物和微生物，他們不斷地與環境進行物質和能 量的交換。相比地球上其他生命的歷史來說，人類的生命史是比較短暫的， 在人類出現農業生產以前，人類活動對生物圈的影響是微不足道的。自從有 了工農業生產以後，人類開始利用大自然，并對自然環境不斷產生影響。因 此，人類與生物圈的相互關系問題的研究，已越來越引起人們的關注。P2-5