Transcript 绪 论
养殖水域生态学 任课教师：赵文 绪 论 一. 生态学的内容、对象和目的 二、生态学的研究方法 三、生态学的分科 四、生态学发展简史 五、生态学发展趋势 一. 生态学的内容、对象和目的 1. 生态学的定义 生态学（Ecology）是研究生 物与其环境之间相互关系的科学。 而养殖水域生态学（Aquatic Ecology for Aquaculture）就 是研究养殖水域中水生生物与环 境相互关系的科学。 “Ecology” 来自希腊文“Oikos”(住所, 栖息地)和“Logos”(学问，研究)，亦即 生态学在创建之初就表达为研究生物 有机体与其栖息场所之间相互关系的 科学。上述生态学的定义是德国生物 学家赫克尔（Haeckel,1866）首次提出 的。这是生态学至今最为全面的定义。 但是首先使用“Ecology”一词学者是亨 利·索瑞（Henry Thoreau,1858)。 随着生态学的发展，一些生态学家认为上述定义过 于广泛而提出了自己的看法。主要有： ⑴ 科学的自然史-英国生态学家-埃尔顿(Charles Elton, 1927)。 ⑵ 生态学是研究生物的形态、生理和行为上的适应 性的科学—前苏联-克什卡洛夫（Кашкаров ， 1945）。 ⑶ 生态学是研究有机体的分布和多度的科学—澳大 利亚-安德列沃斯（Andrewartha, 1954）。 ⑷ 生态学是研究决定有机体的分布与多度的相互作 用的科学-加拿大克雷伯斯（Krebs,1972,1978,1985）. ⑸ 生态学是研究生态系统的结构与功能的科学—美 国-奥德姆（Odum, E., 1959,1971）。（生态学基础— Fundamentals of Ecology,1971） ⑹ 生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科 学—中国-马世骏。 但是，当前人类面临三大难题，对 生态学提出了更高的要求： 环境污染 境污染：如工业三废 ：如工业三废““ 废气、废水、废渣 废气、废水、废渣””，农药和 放射形物质污染，从登上月球后拍摄的照片看，地球 上已无处不被污染。二氧化碳排放，温室效应使气温 升高，海平面升高。人类环境的前途如何？真是令人 不堪设想。 人口爆炸：马尔萨斯的 人口爆炸 ：马尔萨斯的““ 人口论 人口论”” 是现实的。 资源短缺：土地资源，农用耕地日减。如中国人口增 资源短缺 ：土地资源，农用耕地日减。如中国人口增 加—— ——1400 1400万 万/a, 耕地减少 耕地减少500 500万亩。水资源尤其是淡 万亩。水资源尤其是淡 水资源日趋紧张，污染和浪费严重。能源、森林等资 源不足，生物资源：种量日减。这样就存在生物多样 性问题。联合国环境规划署（UNEP 性问题。联合国环境规划署（ UNEP） ）1995 1995： ：“生物多 样性是生物和所组成的系统的总体的多样性和变异 性。”” 性。 地球上的物种估计500~3000万种。已定名的有 地球上的物种估计500~3000 万种。已定名的有 140~170万种。已定种中：鸟兽、爬行类、两栖类和鱼类 140~170 万种。已定种中：鸟兽、爬行类、两栖类和鱼类 80%；高等植物 80% ；高等植物85% 85%；昆虫 ；昆虫5~50% 5~50%（ （300~3000 300~3000万种）。 万种）。 地球上生命存在了35 地球上生命存在了 35亿年，曾出现过巨多物种，现在 亿年，曾出现过巨多物种，现在 可能仅存在千分之几，有几次灭绝期。 二亿年前二叠纪末，海洋生物种数减少了90% 二亿年前二叠纪末，海洋生物种数减少了 90%； ； 6500年前，恐龙灭绝； 6500 年前，恐龙灭绝； 人类出现后，物种灭绝加速，目前人类影响已达自然 灭绝速率的1000 灭绝速率的 1000倍以上。物种灭绝和多样性减少的后果： 倍以上。物种灭绝和多样性减少的后果： ⑴ ⑴使用价值：食物、纤维、木材、药物和其他工业材 料。欣赏对象—— 料。欣赏对象 ——美术。 美术。 ⑵ ⑵间接价值：环境调节功能，如森林 间接价值：环境调节功能，如森林—— ——氧气；水土 氧气；水土 保持、巩固堤岸。鸟类—— 保持、巩固堤岸。鸟类 ——害虫；虎狼 害虫；虎狼—— ——兔鼠 兔鼠—— ——草原 草原 ⑶ ⑶潜在价值 潜在价值—— ——为人类后代提供选择机会，遗传信息 为人类后代提供选择机会，遗传信息— — —基因库 ⑷ ⑷存在价值 存在价值—— ——生态平衡，自然选择的结果有其特定 生态平衡，自然选择的结果有其特定 的作用。 研究对象：传统的生态学要在有机体（Organism）、 研究对象：传统的生态学要在有机体（Organism ）、 种群（Population 种群（ Population）、群落（ ）、群落（Community Community）和生态系统 ）和生态系统 （Ecosystem Ecosystem）水平上探索生命系统的奥秘。因此，生态 ）水平上探索生命系统的奥秘。因此，生态 学是以生物个体、种群、群落和生态系统甚至是生物圈 （Biosphere Biosphere）作为它的研究对象 ）作为它的研究对象。 。 种群：种群是在一定空间中同种个体的集合。种群具 有空间、数量和遗传三个基本特征。种群是物种存在 的基本单位。 群落：群落是在一定区域或一定生境里各个生物种群 相互松散结合的一种结构单位。即群落是指同一生境 中彼此影响着的多种生物种群的集合体。 生态系统：生物群落与其环境之间由于不断地进行物 质循环和能量流动过程而形成的统一整体。 生物圈：是指地球表面有生命的部分，包括三个组成 部分，即大气、水域 和陆地。 因此，生态学按其研究的生命体的水平可分为:: 因此，生态学按其研究的生命体的水平可分为 个体生态学[autecology 个体生态学[ autecology]:]:主要研究生物的个体发育 主要研究生物的个体发育 与环境的相互关系 种群生物学[population 种群生物学 [population ecology]:主要研究同种个体 ecology]:主要研究同种个体 组成的种群与环境的相互关系 。 群落生态学[community 群落生态学 [community ecology]:主要研究群落的结 ecology]:主要研究群落的结 构与功能、形成和发展 方面与环境间的相互关系。 生态系统学[ecosystem 生态系统学 [ecosystem ecology]: 主要研究由群落与 其周围理化环境构成的生态系统的结构与功能， 系统的平衡与调控机制。 目的任务 生态学的目的是指导人与生物圈（既自然、 资源与环境）的协调与发展。水域生态学研究水 圈中的生物学过程，即研究水生生物个体、集群 与环境相互关系的规律，以便控制最大限度地为 人类社会谋福利。 二、 生态学的研究方法 （1）环境的测定：物理、化学、生物特性的测定， 涉及海洋学、湖沼学、水文学、气象学等测定方 法； （2）生物的研究：鉴定动、植物名称的分类技术。 野外观察，测定各类群生物的数量和生物量。生 产量测定；种群：出生率、死亡率、食性和行为 等。群落：多样性指数。 （3）统计学分析：生物的定性、数学模型、辨证 唯物主义分析等。 （4）实验生态方法：确证野外结果。室内控制环 境，只改变1~2 境，只改变 1~2种环境因素，即单因子或双因子 种环境因素，即单因子或双因子 （多因子）实验。室内模拟自然环境实验，如围 隔（受控生态系）。 三、生态学的分科 1．按生命层次：分子（基因）、细胞、器官、 个体、种群、群落、生态系统、景观、生物圈 和全球生态学。 2．生物分类：动物、植物、微生物、昆虫、 鱼类等； 3．按栖所：淡水、海洋、河口、陆地、森林、 草地、荒漠等； 4．边缘科学：数学生态学、化学生态学、进 化生态学、生理生态学、经济生态学、生态经 济学； 5．应用生态学：农业、渔业、污染生态学等。 四、生态学发展简史 生态学的发展可概括三个阶段，即萌芽期、成 长期和现代生态学发展期。 1．生态学萌芽期：公元前 ．生态学萌芽期：公元前2000 2000年至公元 年至公元14~16 14~16 世纪欧洲文艺复兴时期。公元前700 世纪欧洲文艺复兴时期。公元前 700年，李耳冉（老 年，李耳冉（老 子）《 子） 《道德经 道德经》 》地球五行 地球五行““金木水火土 金木水火土”” 相生相克的 思想。《 思想。 《管子 管子..地员篇 地员篇》 》、《春秋 春秋》 》、《庄子 庄子》 》都记 载有土壤性质与植物生长和品质的关系，以及动物 的行为等。后来的如〈 的行为等。后来的如 〈齐民要素 齐民要素〉 〉、Aristotle Aristotle及其弟 及其弟 子都不乏生物与环境关系的描述。这一时期以古代 思想家、农学家对生物与环境相互关系的朴素的整 体观为特点。 2．生态学成长期：约自公元 ．生态学成长期：约自公元15 15世纪至 世纪至20 20世纪 世纪40 40年代。 年代。 Lamark,, Darwin, Huxley等在生态学成长过程中都有不可 Lamark Huxley等在生态学成长过程中都有不可 磨灭的贡献。值得一提的是：Reaumur 磨灭的贡献。值得一提的是： Reaumur(1757 (1757--1863) 1863)是研究 是研究 积温与昆虫发育的先驱；Malthus 积温与昆虫发育的先驱； Malthus(1766~1834) (1766~1834)于 于1798 1798年发 年发 表了《 表了 《人口原理 人口原理》 》，是生物学应用统计学的开端。植物 生物学零度是55℃（Gasparin 生物学零度是 Gasparin,1844 ,1844）；利比希最小因子定 ）；利比希最小因子定 律（Liebig 律（ Liebig,1840 ,1840）；海洋、岛屿和湖泊的生物学调查促进 ）；海洋、岛屿和湖泊的生物学调查促进 了水生生物学、海洋生物学、湖沼学的发展，相应的促 进了水生生态学的发展。20 进了水生生态学的发展。 20世纪 世纪30 30年代，涌现出大批生 年代，涌现出大批生 态学家，相继出版了有意义的生态学专著和教科书，如 Weaver, Tansley Tansley,, Shelford Shelford,, Elton等 Elton等,先后提出诸如顶级群落、 生态位、竞争排斥、生物潜能、生态系统等重要概念。 Lindeman(1942) Lindeman (1942)提出生态系统物质生产率的渐减法则，即 提出生态系统物质生产率的渐减法则，即 10%规律。这一时期是生态学建立、生态学理论形成， 10% 规律。这一时期是生态学建立、生态学理论形成， 生物种群和群落由定性向定量描述、生态学实验方法发 展的辉煌时期。 自古以来海洋、江河、湖泊、沼泽、池 塘等水域在供水、航运、渔业、盐业、发电 等方面给人类带来许多利益，人类在与水域 接触和利用中对水中生活的各类生物产生了 浓厚的兴趣，积累了水生生物与环境关系的 许多感性知识。在我国、印度和其他一些国 家的古籍中就记载着与水域生态有关的基本 知识，但真正从科学上对水生生物与其环境 开展研究，不过一百多年的历史。 在18 18世纪初已经有一些动物学家和植物学家从 世纪初已经有一些动物学家和植物学家从 事水生生物的分类以及某些种类的分布和生活史的 研究。1815 研究。 1815年英国人 年英国人Forbes Forbes首先在海洋用底拖网采集 首先在海洋用底拖网采集 并观察底栖生物的分带现象，他在 并观察底栖生物的分带现象，他 在1859 1859年写的 年写的““ 欧洲 海的自然历史”” 被后人看作海洋生态学的第一部著作。 海的自然历史 1868年 1868 年P.E. Muller首次用拖网在瑞士的湖泊中采到浮 Muller首次用拖网在瑞士的湖泊中采到浮 游生物并作了大量研究。1869 游生物并作了大量研究。 1869年瑞士学者 年瑞士学者F.A. F.A. Forel 发表了日内瓦湖底栖动物的研究，首次提出““ 湖沼 发表了日内瓦湖底栖动物的研究，首次提出 学”(Limnology) (Limnology)亦即淡水生态学一词，后人因而称 亦即淡水生态学一词，后人因而称 Forel为湖沼学的创始人。大约与湖沼学问世的同时， Forel 为湖沼学的创始人。大约与湖沼学问世的同时， 1866年 1866 年Haeckel Haeckel提出生态学一词作为研究生物与环境 提出生态学一词作为研究生物与环境 相互关系的科学。在此影响下，许多海洋和淡水生 态学研究者在实际工作中深入考察这种关系，并提 出一些重要的生态学概念，为水生生物学或水域生 态学的建立奠定了基础。 19世纪后，由于渔业资源的衰退、水体污染和 各国生物站与考察队的建立，对淡水生物学和海洋 生物学的发展的生态学方向起了重要的促进作用。 古代人口密度小，捕鱼技术落后，对鱼虾的捕 捞量很有限，因而有所谓“取之不尽，捕之不竭”的 说法。19世纪中叶随着捕鱼技术的发展，不加控制 地滥捕鱼类以及城市工业污水的影响，在内陆水体 和部分海区相继出现渔获量逐年下降的现象。这时 为了正确地组织捕捞，必须了解水体中有多少鱼以 及可以捕多少而不致于影响资源状况等问题。这就 要求研究鱼类的生殖、生长、发育、洄游、营养等 方面，与此相关地也要研究其生活环境，特别是作 为天然饵料的浮游生物和底栖动物的种、量和食物 关系。这些问题正是水域生态学的主要内容。 由于工业的发展和大城市的兴起，引起了水体的 污化，需要寻求多种方法防止和解决污染问题。人们 从长期实践中发现水生生物对污水的自净过程起着巨 大作用。同时查明不同污化程度水中生活着不同的生 物类群，因此有可能应用生物种量作为污染程度的指 标和采用生物学方法加速水的净化过程，这方面的研 究奠定了卫生水生生物学的基础。 各地生物站和考察队对海洋与内陆水体的调查， 积累了动植物区系、各种类的生物学和水生生物分布 的大量资料，也丰富了淡水生态学的内容。 20世纪以来，随着生态学的成长，以形态分类为基础的水 生生物学，在发展过程中不断充实了生态学的内容，并逐步从 个体的研究推进到种群和群落的研究。发表的著作也很多，如 Murray(1912)的《大洋深处》被称为最早的海洋生态学著作， Thieinmann(1918～1935)和Naumann(1929)关于湖泊营养类型的 研究，迄今在淡水生态学中仍有重要影响，捷尔诺夫(1934)在 《水生生物学》专著中明确指出其生态学内容。与此同时，人 们从实践中体会到，淡水水体是生物与环境相互作用和相互制 约所构成的一类自然系统，只有着眼于整个系统开展研究才能 得出正确的结论。许多作者根据不同领域的研究结果，提出了 某些用来描述自然系统的术语，如Tansley(1935)的“生态系统”， 苏卡切夫(1940)“生物地理群落”等等。 而我国这时生态学属于启蒙时期，对世界生态学几乎没有 影响，清华大学1931年首次开江植物生态学（李继侗），费鸿 年的《动物生态学纲要》（1937）是我国第一部动物生态学教 材。 3．现代生态学的发展期：20世纪50年代以来， 生态学获得了重大发展，其特点有：①整体观的 发展。动植物生态学由分别单独发展走向统一， 生态系统研究成为主流。②生态学研究对象的多 层次性更加明显，而其研究对象的时空尺度，小 自分子生态、细胞生态，大至景观生态、区域生 态、生物圈或全球生态。③生态学研究的国际性。 生态学问题往往超越国界。有许多国家参加的国 际计划一个接着一个，最重要的是60年代的 IBP(国际生物学计划)、后来的MBA(人与生物圈计 划)和现在正在执行的IGBP(国际地圈生物圈计划)； ④生态学在理论、应用和研究方法各个方面获得 全面发展。 50年代以来，生态学进入一个新的发展阶段，不同学科的 广大学者，逐渐把注意力集中到作为生物圈功能单元的生态系 统。以 E.P. Odum为代表的一批现代生态学家，系统地发展了 有关生态系统的原理和概念。水生生物学家也十分重视并广泛 开展海洋和内陆水域生态系统的研究，发表的专著就更多了， 如Kinne(1970-1978)编著的海洋生态学的5本巨著，以及 Ruttner(1961)、Macan(1963)、Hutchinson(1967)、Wetzel(1975)、 Uhlmann(1975)、Констатинов(1979)、Moss(1980)、 Hammer(1986)等关于湖沼学、淡水生态学、水生生物学、盐湖 生态系统方面的著作。 1964年国际生物学规划委员会(IBP)成立，目的是在全球规 模的国际合作和协调的基础上进行“生产力生物学的原理与人 类福利”的基础研究，其中包括“水生群落生物生产力的研究”， 其任务是研究水域生态系统中生物生产力的现状、潜力和展望 以及人类对变化着的环境的适应，为制定资源管理和环境改良 计划提供科学依据。已出版了一系列讨论会论文集和手册丛书。 ⑴IBP(International biological programme)——国际生物学 计划 1964~1974 主要内容：自然生态系统的结构与功能，生物生产力 目的：为制定资源管理和环境改良计划提供科学依据，已发 表论文集多册。 ⑵MAB（Man and the Biosphere programme）——人与生 物圈规划 1971 1971年联合国教科文组织成立了“人与生物圈”研究计划 (MAB)国际协调理事会，来接管并进一步发展IBP的研究工作。 主要内容：人与环境的相互关系 目的：为生物圈资源的合理利用和保护提供科学依据。 重点：a. 在人类影响下生态系统的功能特点； b. 在人类影响下资源的管理与恢复。 c. 人类的投入和资源的利用 d. 人类对环境压力的反应。 所确定的14个研究项目中有许多属于水域生态系统。 ⑶IGBP(International Geosphere –Biosphere Programme)——国际地圈和生物圈计划 1983 主要内容：描述和理解控制全球生态系统相互 作用的物理、化学和生物学过程。国外以以生态 学为纲。 发展趋势：注重人类活动对生态系、生物圈和 全球变化的影响。讲求生态经济社会科技的综合 效益，势必自然科学、社会科学多学科结合综合 研究。在综合效益中必须遵循生态学、社会学和 经济规律。 （4）生物多样性：1992。 分三个层次：物种多样性、生态系统多样性、 遗传多样性。生物多样性减少，人类生存的基础 被瓦解。 1992年，180个国家首脑在巴西签署“生物多样性公约”，我 国参加和签署公约。中国完成了“中国生物多样性保护行动计划” 1994年，在UNEP资助下，组织编写“中国生物多样性国别研 究报告” 内容：现状和受威胁情况，采取措施，经济评估，投资计划。 生态学在目前已发展成为一个庞大的学科体系，包括着许 多分支学科。按研究对象的组织层次，有发展相当成熟的个体 生态学或生理生态学、种群生态学、群落生态学和生态系统生 态学；正在发展并受到高度重视的按生物分类类群划分有动物 生态学、植物生态学、昆虫生态学，还有正在快速发展的微生 物生态学、人类生态学。按栖息地类型划分有水域生态学和陆 地生态学，前者包括淡水生态学、海洋生态学、河口生态学； 后者又分为森林生态学、草地生态学、荒漠生态学、山地生态 学，此外湿地生态学、和热带生态学也受到重视。按与生物学 和其他学科相互渗透而形成的边缘学科有行为生态学、进化生 态学、化学生态学、数学生态学、地生态学等。还有一系列应 用生态学的分支领域。 我国淡水生态研究比海洋起步早，50年代就研究了一些经 济鱼类的个体生态和繁殖生理，如在国际上首创鲢鳙青草等 鱼的人工繁殖，解决了在湖泊放流和池塘养殖对种苗的大量 需要。湖泊、河流、水库的大规模的湖沼学调查，掌握了大 部分水体的生物学和湖沼学特点，为尔后水体的综合开发和 渔业利用打下了基础。又如枝角类（大型蚤、秀体蚤、多刺 裸腹蚤、蒙古裸腹蚤）、卤虫、轮虫等饵料生物生态学研究 和池塘培养利用已取得了大量成果。此外，对内陆盐水水域 生物资源进行了调查和利用的研究，并已取得可喜成果。 从50年代开始，我国海洋生态学研究已进行了大量工作， 但仍落后于国际海洋生态学的发展。已作的主要工作有：① 1958-1961年开展的全国海洋普查是我国海洋学发展的里程碑， 从渤海到南海，对浮游生物、底栖生物和游泳生物做了全面 的考察，为我国海洋生态学的发展打下了坚实的基础。1981 年起进行了8年的海岸带和海涂资源综合调查，弥补了全国海 洋普查的不足，1989年又开展了3年的全国海岛考察，包括周 围海域的考察。 ②密切结合海洋渔业发展需要，先后开展了重要经济动物种 群生态学研究，如鲐鱼、大黄鱼、小黄鱼、带鱼、太平洋鲱、绿 鳍马面鱼屯、鱼是鱼、对虾和中国毛虾等，对其数量变动规律、 回游路线、生态习性、渔场形成条件、资源管理与增殖措施等进 行了全面研究，对渔业发展起了重要推动作用。③结合增养殖业 发展的需要，开展了海带、紫菜、海蛰、贻贝、扇贝、珍珠贝、 对虾、真鲷、牙鲆等的实验生态学研究查明了不同生活史阶段对 主要环境因子的要求，摄食生长特性等。近来还开展了养殖水体 的优化生态系统研究。④50年代开始结合污损生物的防治，开展 了污损生物的群落生态学研究；提出了不少有效的防治措施，支 持了国防和经济建设。⑤大型水利工程与沿海大型工程的生态学 影响研究，已开展的有三下工程对长江口生态系统影响的预测研 究和大亚湾核电站零点生态调查等。⑥配合全球变化研究，在 “八五”期间在东海开展了与碳通量有关的生态学研究，特别是围 绕新生产力和颗粒有机物形成与沉降等课题。⑦极地生态学研究。 1985年从长城站开始即在乔治亚岛开展了潮间带生态考察，陆地、 潮间带和近海的生态系统研究，已出版论文多集，与此同时，在 南极半岛近海和普里兹湾近海开展了南极磷虾种群生态学研究。 与国际水平相比，我国水域生态学研究存在 的差距主要体现在：①研究主要限于个体生态和 种群生态方面，群落和生态系统很薄弱，对河口 港湾上升流和红树林等代表性近海区域和不同湖 泊和河流类型尚缺乏从生态系统角度的综合分析 研究，生态系统数学模型的建立几乎是空白。② 我国对一些重要生态过程的机理研究还重视不够， 如真光层初级生产及其调控机制、微型和超微型 生物、小型底栖生物在能流中的作用，化学信息 素的作用等。 五、生态学发展趋势 （1）人类的加入。自蛋白质作为生命形式开始，就存在生命活动与环境的生态 学关系。在今天人类社会发展至宇宙时代，对生态学的探索也将随人类的踪迹达 至太空。凡生命之所至，就有生态学问题、现象和规律。可以说生态学也是研究 生物生存的科学。生物的演化史就是一卷浩瀚的生物对环境适应的生存发展史。 人类曾一度自诩为主宰地球的力量，甚至提出““人定胜天 人类曾一度自诩为主宰地球的力量，甚至提出 人定胜天””的口号，但是生态学已 经提醒我们，人也是一种““高级动物 经提醒我们，人也是一种 高级动物””，人类并不能逃脱作为其生存环境的地球的 种种变化对其前途的影响，人类只不过是地球生物圈大家庭的一个成员，而且只 能与这个星球同命运，共存亡。人类社会发展如果不按生态学规律从事，只能带 来人类与地球的共同厄运。可以说，还很少有像生态学这样一门学科，与人类的 生存在时间尺度上，在自然、社会和经济等方面，有如此紧密的联系。生态学如 此地重要，不仅因为人类为了生存发展，要合理利用动植物资源而需要研究动植 物生态学，而且人类自身有责任维护人类赖以生存的星球，需要以生态学原则来 调整人类与自然、资源与环境的关系。因此，现代生态学发展至今，已不仅是生 物科学中揭示生物与环境相互关系的一门分支科学，而且已经成为指导人类行为 准则的一门科学。生物科学的任何其他分支学科的性质，都没有像生态学这样具 有如此广泛的社会性，与人类的意识形态、观念和道德规范有如此密切的关系。 （2） 研究对象广泛。由中观水平向宏观和微观两个方向、 两个深度发展。如果把个体、种群、群落、生态系统都视为 中观范畴的话，那么，现代生态学发展的一个方向是向区域 性、全球性乃至宇宙性方面发展。至于中观范畴本身也是向 宏观方向发展。这是由于人类已有一定的能力和紧迫的需要 来面对和处理更加宏观、更加复杂的系统，诸如国土整治和 规划、环境污染治理、温室效应、臭氧空洞、人口爆炸、资 源匮乏等。就水域生态学而言，实质上与陆地、大气圈是相 联系的。生态学发展的另一个方向是向微观方面发展，这是 生态学与分子生物学、分子遗传学、生理学、微形态解剖学 的结合，这类研究将依靠更加精密仪器，如高倍电镜、中子 探针、紫外荧光、核磁共振等手段，可以精细地观测器官内 部、细胞内部的结构变化。无论是宏观、微观方向，直观图 像信息以反映大系统、微系统的功能的手段，不仅是一个工 具问题，而且将结合生理生态、宇宙生态、分子生态学，形 成一些新的前沿研究领域。 （3）水域生态学的发展从水生生物的形态分类 开始，在发展中不断充实生态学的内容，从个体、种 群、群落的研究进入整个生态系统的结构、功能和生 产力的研究。当前的趋势是：(1)从静态的结构研究 到动态的功能研究；(2)从描述现状的定性研究到预 报未来的定量研究；(3)野外调查和室内实验相结合； (4)宏观研究和微观研究相结合；(5)生物学与地理、 化学、物理和数学互相渗透；(6)运用自动化测试、 计算机和遥感技术等现代化实验手段；(7)开展国际 协作。 现代生态学研究在方法论上也面临挑战，以往的基于 因果关系的线形方程式、传统的热力学定律等的研究水平， 已不能适应现代生态学，尤其是自然-社会-经济复合系统 的需求，势必要探讨新的指标体系和新的定量表达方式， 建立新的模型，因而将促进数、时、空、序在生态学中的 深入研究。对于复杂的真实的生命系统对外部信息的灵活 反应能力及功能的自我调节的定量表达，基于因果关系和 黑箱理论的生态学工作方式，显然也不能满足要求，正期 待在系统论、控制论和协同论的数学理论发展基础上的重 要突破，近代化学物理学的突破或可深化生态过程的分析。 总之，不管生态学向何处发展，传统的生态学研究内 容仍将是生态学的基本任务，是生态学向宏观和微观发展 的基础和核心。这四个水平上的研究，与解决人类生存有 关的提高地球承载能力（即生物生产力和环境质量）问题 直接相关，尚有大量理论与实际问题需要解决。 参考书目 淡水生态学 生态学基础 动物生态学基础 海洋生态学 分子生态学 生态学 普通生态学 环境生态学