景观与设计-生态学

生态学与生态原理“生态学”（Oikologie）一词是1865年由勒特（Reiter)合并两个希腊字logs(研究）和oikos(房屋、住所）构成。生态学（Ecology）科学概念是德国生物学家恩斯特.海克尔于1869年定义的：生态学是 物体与其周围环境（包括非生物环境和生物环境）相互关系的科学。目前定义为：“ 物与其环境之间的相互关系的科学”。有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。生态性生物的生存、活动、繁衍需要特定的空间、物质与能量。生物在长期进化过程中，逐渐形成对周围环境某些物理条件和化学成分，如空气、光照、水分、热量和无机盐类等的特殊需要。各种生物所需要的物质、能量以及它们所适应的理化条件是不同的。生态学基本内容种群的自然调节在环境无明显变化的条件下，种群数量有保持稳定的趋势。一个种群所栖环境的空间和资源是有限的，只能承载一定数量的生物，承载量接近饱和时，如果种群数量（密度）再增加，增长率则会下降乃至出现负值，使种群数量减少；而当种群数量（密度）减少到一定限度时，增长率会再度上升，最终使种群数量达到该环境允许的稳定水平。生态学基本内容物种间的相互依赖和相互制约一个生物群落中的任何物种都与其他物种存在着相互依赖和相互制约的关系。主要包括：①食物链。在食物链中，居于相邻环节的两物种的数量比例有保持相对稳定的趋势。如捕食者的生存依赖于被捕食者,其数量也受食者的制约;而食者的生存和数量也同样受捕食者的制约。两者间的数量保持相对稳定。②竞争。物种间常因利用同一资源而发生竞争：如植物间争光、争空间、争水、争土壤养分；动物间争食物、争栖居地等。在长期进化中、竞争促进了物种的生态特性的分化，结果使竞争关系得到缓和，并使生物群落产生出一定的结构。③互利共生。如地衣中菌藻相依为生，大型草食动物依赖胃肠道中寄生的微生物帮助消化，以及蚁和蚜虫的共生关系等，都表现了物种间的相互依赖的关系。生态学基本内容物质的循环再生

生态系统的代谢功能就是保持生命所需的物质不断地循环再生。

辐射提供的能量驱动着物质在生态系统中不停地循环流动，既包括环境中的物质循环、生物间的营养传递和生物与环境间的物质交换，也包括生命物质的 与分解等物质形式的转换。物质循环的正常运行，要求一定的生态系统结构。随着生物的进化和扩散，环境中大量无机物质被 为生命物质，形成了广袤的森林、草原以及生息其中的飞禽走兽。一般说，发展中的生物群落的物质代谢是进多出少，而当群落成熟后代谢趋于平衡，进出大致相当。人们在改造自然的过程中须注意到物质代谢的规律。生态学基本内容生物与环境的交互作用生物进化就是生物与环境交互作用的产物。生物在生活过程中不断地由环境输入并向其输出物质，而被生物改变的物质环境反过来又影响或选择生物，二者总是朝着相互适应的协同方向发展，即通常所说的正常的自然演替。随着人类活动领域的扩展,对环境的影响也越加明显。在影响自然的活动中,人类自觉或不自觉地做了不少违背自然规律的事，进而损害了自身利益。生态学的分支学科按所研究的生物类别分有微生物生态学、植物生态学、动物生态学、人类生态学等；还可细分，如昆虫生态学、鱼类生态学等。按生物系统的结构层次分有生态学、种群生态学、群落生态学生态系统生态学等。按生物栖居的环境类别分有陆地生态学和水域生态学；前者又可分为森林生态学、草原生态学、荒漠生态学、土壤生态学等，后者可分为海洋生态学湖沼生态学、流域生态学等；还有更细的划分，如植物根际生态学、肠道生态学等。生态学的分支学科生态学与非生命科学相结合的，有数学生态学、化学生态学、物理生态学、地理生态学、经济

生态学、生态经济学、森林生态会计等；与生

命科学其他分支相结合的有生理生态学、行为

生态学、遗传生态学、进化生态学古生态学等。应用性分支学科有：农业生态学、医学生态学、工业资源生态学、环境保护生态学、环境生态

学、生态保育、生态信息学、城市生态学、生

态系统服务、景观生态学等。生态学的一般规律小米勒( )总结出的生态学三定律如下：生态学第一定律：人类的任何行动都不是孤立的，对自然界的任何

都具有无数的效应，其中许多是不可预料的。这一定律是G．哈定(G．Hardin)

，可称为多效应原理。生态学第二定律：每一事物无不与其他事物相互联系和相互交融。此定律称相互联系原理。生态学第三定律：人类所生产的任何物质均不应对地球上自然的生物地球化学循环有任何干扰。此定律可称为勿干扰原理。生态原理物物相关即自然界中各种生物之间有相互联系、相互制约、相互依存的关系。自然界是由各种各样的生态系统组成，每个生态系统又包含多个组成部分，各组分之间存在着错综复杂的相互关系。改变其中某一组分，必然会对系统内的其他组分产生影响，以致影响系统整体，各系统之间也彼此影响。这些影响有些是直接的。有些是间接的、有些是立即 来的，有些则在一个很长时期后才显露出来的。生态原理相生相克即在生态系统中，每一生物种都占据一定的地位，具有特定的作用。各生物之间相互依赖、彼此制约、协同进化。 食者为捕食者所控制；反过来捕食者又受制于 食者，彼此相生相克，使整个生态系统成为协调的整体。如果不适当地引进某种生物种、或不适当地抑制某些生物种，都会对系统造成或大或小的影响。由此，在农村开发和从事农、林、牧、副、渔各业生产时，对引进某一新的物种或在原生态系统中消灭某一物种要十分慎重。生态原理能流物复生态系统中，能量在不断地流动，物质在不停地循环。通常在自然生态系统中，能量只能通过生态系

次，当它沿着食物链转移时，每经过一个级位或层次，就有大部分转化为热能而逸散到外界，无法再回收利用。为了充分利用能量，必须设计出能量利用率高的系统。如农业生产中可设计农业资源多级利用系统。物质可在生态系统中反复进行循环，其中有些还会通过食物链在生物体内发生富集。些物质，最终将会对人类造成直接或间接危害。生态原理负载即任何生态系统的生物生产力通常都有一个大致的上限，它是由生物种自身的特点及可供它利用的资源和能量决定的。同样生态系统对任何外来干扰都有一定的忍耐极限，当外来干扰超过此极限时，生态系统就会被损伤、破坏，以至 。因此，农村各项活动，包括放牧强度、森林采伐、捕鱼狩猎、 药材都不应超过各种资源永续利用的生物量；排放污染物必须不超过环境的自净能力等。生态原理协调稳定只有各部分协调的生态系统才是稳定的。自然界的生态系统都在不断地变化和发展，在发展过程中，一般随着生物种的多样性增大，连结各物种的食物链增多，系统的稳定性亦相应增加。一般在特定地区，自然资源种类越多，抵抗外来干扰的能力就越强。当然，生态系统稳定性的机制，主要是由其结构和功能的协调、物质输入输出的平衡决定的，因此稳定系统不一定都是结构复杂的系统。生态原理时空有宜即在每个地方，都有特定的自然和社会经济条

件组合，构成独特的区域生态系统。这种区域

生态系统也随时间发生变化。在农村各项建设

开发利用和经营管理时，都必须适合它的特点，遵守“因时因地制宜”的原则。生态原理互利共生即自然生态系统中，两种以上生物共同栖息在一起，互惠互利。共生的结果一般是所有共生者都原料、能量和 ，获得多重效益。共生者之间的差异越大，系统的多样性越高，从共生中受益也越大。因此单能土地利用，单一粮食经营，其

共生关系薄弱，多样性低，生态效率不高。因此，要获得较高的生态效率，就应当增强系统的共生关系。生态原理限制因子在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物

的耐受性极限时就可以成为一个限制因子。在

生态保护实践中会遇到各种各样的问题，涉及

到很多生态因子，但要注意从中找出限制因子，集中力量加以解决。生态原理生态位原理生态位是指生物所占据的

生态因子空间以及生物所起的生态作用。每一种生物都有其理想生态位和现实生态位，理想生态位与现实生态位之差就是生态位势。生态位势的存在，驱动着 进程，人口、能量、物质、

的流动，影响着生态环境的变化。生态系统生态系统的概念最早由著名生态学家坦斯利（A.G.Tansley）于1935年提出。坦斯利认为生物与其生存环境是一个不可分割的有机整体。生态系统就是在一定时间和空间内，生物与其生存环境以及生物与生物之间相互作用，彼此通过物质循环、能量流动和信息交换，形成的一个不可分割的自然整体。可简单表达为：生态系统=生物群落+生物群落的环境。或：生态系统=生命系统+环境系统生态系统生物包括多种生物的

、种群和群落，其生存环境包括光、热、水、空气及生物等因子。生物与其生存环境各组成部分之间并不是孤立存在的，也不是

不动或偶然

在一起的，它们 关，相互联系，相互制约，有规律地组合在一起，并处于不断的运动变化之中。各个生态因子不仅本身起作用，而且相互发生作用，既受周围其它因子的影响，反过来又影响其它因子。其中一个因子发生了变化，其它因子也会产生一系列的

。生物因子之间、非生物因子之间以及生物与非生物因子之间的关系是错综复杂的，它们通过能量的流动、物质的运转和信息的交换，在自然界中构成一个相对稳定的自然综合体。生态系统生态系统是自然界的基本单位，是由生物与其生存环境组成的，是生态学能上的单位，而不是生物学中分类上的单位。生态系统可大可小，小至一滴水，一把土，一

片草地，一个湖泊，一片森林，大至一个城市，一个地区，一个流域，一个国家乃至整个生物

圈。生态系统的分类根据环境中水分状况、植被地理分布及动物群落类型，可以把地球上的生态系统划分为水生生态系统与陆地生态系统两大类群。水生生态系统占地球表面2/3，包括海洋和陆地上的江河湖沼等水域。在这些水域里都有生命存在，根据水环境的物理化学性质，如淡水、咸水、静水、动水等，又可划分成若干类型水生生态系统。陆地生态系统，根据纬度地带和光照、水分、热量等环境因素，又可分成森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统、农田生态系统、城市生态系统等。生态系统的基本结构生态系统的组成可以分为两大部分，即生命成分（生物群落）和无生命成分。生态系统中的生命成分即生物群落。尽管地球上的生物种类有数百万种，但根据它们获取营养和能量的方式以及在能量流动和物质循环中所发挥的作用，可以概括为以下三大群：生产者、消费者、分解者。生态系统中的无生命成分包括生物代谢的能源----

辐射，生物代谢材料---- 、水、氧、氮、无机盐、有机质等，温度、压力等物理条件。无生命成分在生态系统中的

作用，一方面是为各种生物提供必要的生存环境，另一方

面是为各种生物提供生长发育所必需的营养元素。生态系统的结构形态结构：生态系统中生物种类及各种生物的种群数量均具有一定的时间分布和空间配置，在一定时期内处于相对稳定的状态，从而使生态系统能保持一个相对稳定的形态结构。营养结构：生态系统的营养结构是生态系统的各组成

成分以营养为纽带，通过营养联系构成的。生产者向

消费者和分解者分别提供营养，消费者也可向分解者

提供营养，分解者分解生物残体把营养物质输送给环

境，由环境再供给生产者吸收利用。不同生态系统组

成成分不同，其营养结构的具体表现形式也不尽相同。生态系统的功能地球上生命的存在与发展完全依赖于生态系统的能量流动、物质循环和信息交换，三者不可分割，紧密结合为一个整体，成为生态系统的动力机制。能量流动、物质循环和信息交换

生命活动的运行齿轮，也是生态系统的三大基本功能。生态系统功能的实现主要是通过食物链（网）和营养级来实现的。食物链（网）在生态系统中，各种生物之间最基本也是最重要的联系就是食物或营养联系：某种生物以另一种生物为食，而它又被第三种生物取食……彼此形成一个食与被食的关系，这种生物之间以食物为联系建立起来的链索，就是所谓“食物链”。在我国，有一句流传久远的古老谚语“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃稀泥（实际是藻

类）”就是对食物链概念的生动描述。生态系统中各种生物之间的食物关系往往很复杂。一般在一个生态系统中很少只有一条食物链，多数具有两条以上食物链。在生态系统中，食物链彼此交叉联结所形成的网状结构称为“食物网”。营养级与生态金字塔食物链上的各个环节叫营养级。在生态系统中，生产者为

第一营养级，一级消费者为第二营养级，二级消费者为第

三营养级……，依此类推。但食物链的加长并不是无限的，通常一个食物链由4～5个营养级组成，最多不超过7级。各营养级上的生物一般不只一种，凡在同一层次上的生物都属于同一营养级。生态学家林德曼提出，同一条食物链上各营养级之间能量的转化效率平均大约为10％左右，这就是所谓“十分之一定律”，也叫“能量利用的百分之十定律”。倘若以第一营养级为基底，逐营养级向上描绘直至最高营养级，用图形表示就会形成一个金字塔形状，即所谓的“生态金字塔”。根据表示方法，生态金字塔分为三种类型，即数量金字塔、生物量金字塔和能量金字塔。生态系统的能量流动热力学第一定律：能量可由一种形式转变为另一种形式，在转换过程中不会，也不会增加，即能量守恒。热力学第二定律：能量总是沿着从集中到分散，从能量高到能量低的方向传递，在传递过程中总会有一部分成为无用的散失到环境中。在光合作用过程中，绿色植物吸收 和水，

碳水化合物，同时把吸收的

光能以化学能形式固定在碳水化合物分子的化学键上。这种化学 能，再通过食物链，与传递营养物质的同时，依次传递给食草动物和食肉动物。动植物残体被分解者分解时，又把能量传给了分解者。分解者把复杂的有机物分解成简单的无机物，归还给土壤。生产者、消费者和分解者的呼吸作用都会消耗一部分能量，消耗的能量散失到环境中去。这就是能量在生态系统中的流动。漫步生态生态即人类处理自身及其周围的动物、环境和大自然等生态环境的关系的一系列道德规范。通常是人类在进行与自然生态有关的活动中所形成的关系及其调节原则。“最大限度的（长远的、普遍的）自我实现”是生态智慧的终极性规范，即“普遍的共生”或

“（大）自我实现”，人类应该“让共生现象最大化”。人类的自然生态活动反映出人与自然的关系，其中又蕴藏着人与人的关系，表达出特定的 价值理念与价值关系。人类作为自然界系统中的一个子系统，与自然生态系统进行物质、能量和信息交换，自然生态构成了人类自身存在的客观条件。因此，人类对自然生态系统给予道德

，从根本上说也是对人类自身的道德

。生态 的要点社会价值优先于个人价值具有特定意义的强制性扩展了道德的范围，

了人与人的关系努力实现人与自然和谐发展人既具有生物生态属性又具有社会生态属性。作为生物人，人对环境的生物生态适应使人类形成了不同的人种和不同的体质形态；作为社会人，人对环境的社会生态适应形成了不同的文化。循环经济模仿大自然的整体、协同、循环和自适应功能

去规划、组织和管理人类社会的生产、消费、

流通、还原和调控活动的简称，是一类融自生、共生和竞争经济为一体、具有高效的资源代谢

过程、完整的系统耦合结构的网络型、进化型

复合生态经济。狭义：将生产所需的资源通过回收、再生等方法再次获得使用价值，实现循环利用，减少废弃物排放的经济生产模式。循环经济的发展途径从资源流动的组织层面来看，主要是从企业小循环、区域中循环和社会大循环三个层面来展开。从资源利用的技术层面来看，主要是从资源的高效利用、循环利用和废弃物的 处理三条技术路径去实现。人类生态学人类生态学既要研究作为生物的人，又要研究作为社会的人。既要研究人与环境的辩证 关系，又要研究人类文化与环境的关系。人类生态学的研究对象是人类生态系统。人类生态系统则是人类及其环境相互作用的网络结构，是人类对自然环境的适应、改造、开发、利用而建造起来的人工生态系统.。人类在同地球环境进行物质、能量及信息的交换过程中得以存在和发展，人类构成了大自然食物网中的重要一环，是人类生态系统中最活跃的因素。地球环境保障并制约着人类社会的存在和发展，故人类必须同地球环境协同发展、和谐共进。人类生态学的任务揭示人与自然环境和社会环境的关系，

命的演化与环境的关系，人种及人的体质形态的形成与环境的关系，人类健康与环境的关系，人类文化和文明与环境的关系，人类种群与环境的关系以及生态文化的内涵，用生态文化创造生态文明，实现可持续发展。人类生态学研究的 内容应该就是可持续发展理论。人类生态学以“自然-社会-经济”复合的人类生态系统作为研究对象，以城市生态系统和农业生态系统的可持续发展作为人类社会与经济可持续发展的目标。走可持续发展的道路，任重而道远。生态技术虽然是生态文明建设的内容，但最根本的是全人类生态意识的觉醒和公众参与.。可持续发展可持续发展是一种注重长远发展的经济增长模式。最初于1972年提出，指既满足代人的需求，又不

损害后代人满足其需求的能力。系统性的解释来自于一九八七年由世界环境及发展 所

的布伦特兰报告书所载的定义，即：可持续发展是既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展称为可持续发展。它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。可持续发展与环境保护既有联系，又不等同。可持续发展的内涵（1）突出发展的

，发展与经济增长有根本区别，发展是集社会、科技、文化、环境等多项因素于一体的完整现象，是人类共同的和普遍的权利，发达国家和发展中国家都享有 的不容 的发展权利；（2）发展的可持续性，人类的经济和社会的发展越资源和环境的承载能力；（3）人与人关系的公平性，当代人在发展与消费时应努力做到使后代人有同样的发展机会，同一代人中一部分人的发展不应当损害另一部分人的利益；（4）人与自然的协调共生，人类必须建立新的道德观念和价值标准，学会尊重自然、师法自然、保护自然，与之和谐相处。政治生态学政治生态学是指以政治学和生态学之间关系及其机理的一门在政治学与生态学之间的交叉学科。政治生态学研究政治、经济和社会因素如何影响到环境问题。

“政治生态学”是近十多年来国外的一个热门话题，它既作为一门学科，又是一种研究方法。政治生态是一个跨学科多元动态研究，一方面是政治和经济力量可能形成未来生态问题，另一方面则是生态问题可能增加对政治和经济形成影响。产业生态学最早是20世纪80年代物理学家Robert

Frosch

等人模拟生物的新陈代谢过程和生态系统的循环时所开展的“工业代谢”研究；是一门研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程和组织管理体制，包括生产、消费、调控行为的动力学机制和控制论方法及其与生命支持系统相互关系的系统学科。是一门探讨产业系统、经济系统以及它们同自然系统相互关系的跨学科研究，涉及诸多学科领域。包括能源供应与利用、新材料、新技术、基础学科、经济学、法律、管理科学以及社会科学等”，是一门研究提升“可持续发展能力的科学”。生态设计（Ecological

Design）是按照自然环境存在的原则，并与自然相互作用、相互协调，对环境的影响最小，能承载一切生命迹象的可持续发展的设计形式都称为生态设计。生态设计活动主要包含两方面的涵义，一是从保护环境角度考虑，减少资源消耗、实现可持续发展 ；二是从商业角度考虑，降低成本、减少潜在的责任风险，以提高竞争能力。生态规划运用生态学原理、方法和系统科学，模拟、设计人工复合生态系统各种生态关系，探讨改善系统生态功能，以确定资源开发利用与保护的生态适宜度，进而促进人与环境持续协调发展的综合方案。其本质是一种系统认识和重新安排人与环境关系的复合生态系统规划。以生态学原理和城乡规划原理为指导