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第一部分 慨论
一、 生态学与人类的环境
生态学本来是生物科学的一个基础分支学科，它研究生物与其生活环境之间的相互关系，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，由于人类面临着环境、人口、资源、粮食、能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，必须依赖于生态学的原理，因此，生态学一跃而为世人瞩目的科学。
从生态学观点来看待今日的环境、人口、资源等问题，以下几点是我们应该认识到的：
1、虽然宇宙是无限的，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有限的，有的科学家将地球比喻为“一个小小的宇宙飞船”，而把人类比作在这个飞船中的乘客。
2、虽然人类是地球上生物圈的主人，人类能改变和控制自然，但人类毕竟是生物圈这个地球上最大生态系统的一个组成成员，人类并不能凭自己意志为所欲为，而必须服从和运用生态学规律。
3、地球是脆弱的，虽然人类能按照自己需求，改变地球环境，但地球环境是脆弱的，经不起人类的盲目滥改滥用。
二、生态这的定义和研究对象
生态学（ecology）这个名词出现在19世纪下半叶，索瑞（Henry Thoreau，1858）在书信中使用此词，但未对其下具体定义。1869年，赫克尔（Ernst Haeckel）首先对生态学作了如下定义：生态学是研究动物对有机和无机环境的全部关系的科学。Ecology 一词来源于希腊文，就字面而言，Eco-表示住所或栖息地，Logos表示学问。
其研究对象包括如下几个方面：
1、生态学是研究生物与环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学基础分支学科。
2、生态学是研究以种群、群落、生态系统为中心的宏观生物学。
3、生态学研究重点在于生态系统和生物圈中各组成成分之间，尤其是生物与环境，生物与生物之间的相互作用和相互关系。
4、现代生态学研究范畴扩大，包括经济、社会人文等领域。
三、生态学的发展史
1、生态学建立的前期
由公元前2世纪到公元16世纪的欧洲文艺复兴时期，亦可称为生态学思想的萌芽期。
2、生态学的成长期
从公元16世纪到20世纪40年代，是生态学的成长期。
3、现代生态学的发展期
本世纪50年代以来，生态学的发展更为迅速，这表现在：
①、种群生态学的进一步发展，尤其是关于种群调节和种群数学模型的研究。
②、德国的罗伦兹（Lorens，1950）和丁伯根（Tinbergen，1951，1953）发展了行为生态学，他们二人均是诺贝尔奖金获得者，他们的工作把行为研究提高到一个新的阶段。
③、与此同时，生态学家开始把注意力集中在生态系统的研究上。
④、系统生态学的发展。
四、现代生态学的特点
生态学迅速发展的原因，主要有以下几方面：
1、工业高速度发展过程中产生的三废，污染了人类赖以生存的环境，直接损害了人类的健康，于是，生态学工作者就面临着改善环境的任务。
2、对土地、森林、草场、水域等的不合理利用和对动植物生物资源的过度索取，引起某些资源枯竭，也破坏了适宜于人类生存的自然环境，迫使自然科学家和社会科学家认识到研究生态系统的结构、功能的重要性和迫切性。
3、系统科学与生态学的相互渗透，电子计算机、遥感、超微量物质分析技术在生态学研究中的广泛应用，为研究复杂大系统（如生态系统）及种群、群落组成成分的物质关系提供了条件，从而为揭露生物与生物、生物与环境相互间的实际联系提供了可能性。
与过去相比较、近代生态学具有下列特点：
1、从描述性科学走向实验科学。
2、生态学的研究重点，从个体水平转移到种群和群落，进而发展到以生态系统研究为中心。
3、生态学原理与人类的各个实验领域结合得更加密切。
4、数学模型在生态学中得到广泛应用。
5、近年与微观领域联系增强。
世界生态学发展特点
1）由中观水平向宏观与微观两个方向、两个深度发展。
2）生态学除了生态学自身规律的研究外，由于生态学研究将与重大社会问题更加密切地结合，向人类及其生存的星球的持续发展的目标迈进，生态学将渗透到与这个主题有关的任何方面，单独依赖某一门科学来解决上述问题是不可能的。
3）现代生态学由于上述原因，将会产生一些新的分支学科。
4）现代生态学在哲学观念上、方法论上也面临着深刻的讨论
五、生态学的分支学科
1、按研究的生物组织水平（或层次）分：个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学。
2、按生物分类划分为：动物生态学、植物生态学、微生物生态学。
3、按栖息地类别划分：淡水生态学、海洋生态学、河口生态学、陆地生态学
4、由于生态学与其他学科的相互渗透，因而形成一系列边缘科学：地理生态学、数学生态学、化学生态学、生理生态学、进化生态学、经济生态学、行为生态学。
5、生态学作为一门与生产实践密切联系的科学，于是便产生了一系列应用生态学：农业生态学、资源生态学、污染生态学、渔业生态学、放射生态学、野生动物生态学。
六、生态学的研究方法
1、对环境的研究：可分为环境因子的测定法和控制法。
2、对生物的研究：①、鉴定动物和植物名称的分类技术。②、数量统计方法。③、出生率、死亡率、迁移扩散、食性、昼夜节律、生活史、行为等各种生态特征的观察和实验方法。④、群落生态学的研究方法。⑤、生态系统的研究方法。
七、生态的战略地位
1. 生态学在社会、经济、科学技术协调和持久发展中的作用
2 生态学对其他相邻科学发展的促进作用
3 生态学与提高人民群众的生态意识
第二部分 各分支学科研究特点
一 生理生态学（个体生态学）
生理生态学是生理学与生态学的交叉学科，它研究生物对环境适应性的生理机制，生理适应使生物在不良或极端环境中得以生存，提高存活力。
1、动物生理生态学的发展趋势
在动物生理生态发展过程中，早期的研究成就主要表现在以下几个方面：
（1）对极端环境的适应性及其类型比较。
极端环境如高低温、缺水、低氧、高渗压、缺微量元素、强辐射、高压、极端PH等，它作为限制因子胁迫动物的生存。例如Cowles对荒漠爬行类在极端高漫和剧烈温变件下反应的观察。
（2）生物能量学（Bioenergetics）。
能量的摄入、利用和分配，是对生物正常生理活动的最重要约束。他们把能量获取和在生长、生殖、维持消耗、防卫、修补和贮存间的分配，以最优化理论和方法进行分析，并以基因适合度（fitness）作为衡量指标，讨论了进化中的能量分配对策。
（3）热代谢和体温调节。
（4）身体大小对生理变量的影响
（5）行为是动物适应环境所出功能调节的重要成分。
现代动物生理生态的发展趋势
（1）遗传生理学，或称生理学的遗传研究。包括：① 观察描述遗传变异。② 分析这些遗传变异的生理学和生物化学后果。③ 描述个体水平上的生理性能的区别。④ 分析这些个体生理性能区别与达尔文适合度区别的关系。
（2）生物物理生态学
生物物理生态学的一个重要特点是它能根据物理学原则，把生物与环境之间的能量和物质交换，作为一多变量交换过程来处理，这样就能阐明是哪些非生物条件限制着动物从环境中获得能量和其它有限的资源。
Porter 和Tracy（1983）曾经建立一种蜥蜴（Uta stansburiana）的生物能量方面的生物物理模型，它可根据生境中的气候条件，包括气温、辐射、风速等，来预测蜥蜴的日代谢率。然后根据逐月的模型，预测日代谢率的年动态。
（3）分子生态学
分子生态学是相当新的研究领域，它应用分子生物学技术研究有机体对理化和生物环境的适应性机理。分子生态学的重要意义在于为分子生物学和整体有机体生物学之间的缺口建立起一个桥梁，帮助理解生态位和决定生态位的关键生理过程的分子生学机理。
例如对热的耐受力研究中，发现一种蝾螈（Ambystoma maculatum）的抗热能力（以临界最高温度CTM为指标）的提高仅需几个小时，在早晨为38.6℃，到下午达39.7℃。已证明这种抗热能力的提高与一种热休克蛋白（heat-shock proteins）有关。
（4）生理生态学与种群生态学的界面研究
把个体生态学——包括生理生态学、行为生态学和生态形态学——作为分析种群动态和群落生态的理论基础。这个方向是生理生态学和种群生态学的综合，在昆虫和陆生脊椎动物上进行较好。Kingslover（1989）在昆虫上提出四条途径，并进行了实例研究：①幼体代谢率与种群的世代历期长短的变化关系；②体温调节、繁殖与种群数量变动的关系；③温度对于蚜虫和瓢虫相互作用的调节；④气候因子对于宿主植物质量和蝶种群调节的影响。
（5）有机体生物学（Organismal biology）
Feder 认为有机体生物学的研究的中心问题和生理生态学的新方向，是如何解释复杂多样的有机体的进化。在这样复杂的有机体中，各种适应性有其自身的功能，在有限的能源和资源、有限的时间和各种物理条件约束下，当各种适应性的功能彼此矛盾和相抵触时，有机体是如何从整体“立场”上协调的（这里有调和，也是 trade-off）这些协调的状况又如何在各个发育阶段中变化的；这些彼此矛盾的功能中有无先后顺序，即所谓“优先权”问题，这在个体发育各阶段中又是如何变化的等等。对于这些问题，用现有的自然选择和其他进化过程的学说进行解释是远远不足的。
生理生态学家在过去多注重于对了解组成有机体各种适应各自的机理，现在提出的新方向要求对有机体复杂性的进化进行解释。而应该综合从分子到群落和生态系统各个水平的研究，去解释生物的生理多样性和复杂性。
我国动物生理生态学发展现状
我国的动物生理生态学研究，主要集中在昆虫和兽类上，此外鸟、两爬和鱼类也有一些工作。研究内容主要侧重在气候因子对于生长、发育、存活率的影响；对于迁移、群聚和取食等行为的影响等方面。
动物生理生态学在发展国民经济和社会主义的实践意义表现在：①控制农林牧医业上的害虫害兽，必需根据其生理生态特征，以提出有效的措施；②发展有益生物种群和保护濒危珍稀动物、引种驯化，都要根据对其个本生理生态学进行深入研究；③以生物措施进行污染环境的监察、评价、处理、净化，利用生物使人与自然环境保持协调，也都要按各种生物的生理性能和适应性进行选择；④当前人类普遍关心的重大社会问题——臭氧、酸雨、温室效应——其对生物和人类生存的威胁，同样是通过有机体个体而起作用，同样应用生理生态学研究配合，才可使问题深入和得以解决。
2、植物生理生态学的发展趋势
植物生理生态学的主要研究内容：
（1）光合生理生态研究：植物利用太阳能固定C，生成有机物质，生命之源，但光合并不是一个效率较高的功能过程。其效率只相当于总辐射的1--7%。这虽是一种对能量的浪费，但植物维持一定的热动力学水平而且使化学反应过程处于适宜的比率，仍然是不可避免的。光合有其自身的机理，却也受外部影响，这就为生理生态的研究开辟了广阔的领域。
（2）胁迫（抗逆性）生理生态研究：高温、低温、强辐射、干旱、土壤盐碱、沙地等特殊环境条件，极地、高山、荒漠、沙地、盐碱地等极端生境，对植物的正常生长发育和生理功能构成种种胁迫（stress）。而这里的植物长期适应于胁迫，具有明显的抗逆生理生态适应特性。
（3）营养生理生态方面
（4）环境生理生态研究
二 化学生态学
化学生态学是近20年来才出现的一门新兴学科。它是由化学家启动，与生物学家协同发展起来的。但对化学生态学的规范化定义，或研究范畴，则是法国有机化学家Barbier（1976）《化学生态学导论》一书中形成的。他认为化学生态学是“研究活着的生物间，或生物世界与矿物世界之间化学联系的科学”。
化学生态学的出现，有它的历史背景——社会背景和技术背景。
社会背景指的是化学工业（如人工合成农药、化肥、化工产品及废料、核废料……）的兴起，破坏了自然群落、污染环境，反过来危及人类自身的生存。
技术背景指的是化学的微量分析技术。在60年代初，有了只需1毫克的化学物质就可以定出化学结构的技术，是形成化学生态学的技术基础。
注意力集中在生物间的化学联系，包括物流和化学信息流。美国的Whittaker和Feeny （1971）就是主张研究生物间化学联系的代表人物。他们提出了一个迄今仍为多数学者所接受的化学联系方式的分类表：
1、种间化学作用
（1）利已素；即对释放者自身有利的化合物
a 拒避物
b 逃遁物；如头足类释放的“墨汁”等
c 压制物；如抗生素等
d 毒液
e 诱导物；如导致形成瘿或瘤的化合物
f 反抗物
g 引诱物
（2）利他素；即对接受者有利的化合物
a 化学引诱物
b 刺激产生适应性的诱导物；如刺激轮虫发生刺的化合物
c 给予接受者以危险或有毒的警戒信号物
d 刺激物；如生长素
（3）抑制物；如对接受者起抑制或毒害作用而对释放者无益的产物等。
2、种内化学作用
（1）自毒素；对释放者有毒而对其他物种无益的废物。
（2）适应性自抑素；将种群水平限制在环境容许的平衡状态的抑制物。
（3）外激素
a 性外激素
b 社会性外激素
c 报警和防御外激素
d 标记外激素
（二）学科分化的研究方向
1、以植物学为基础的化学生态学，趋向于植物间的“相生相克”问题。
2、以动物学为基础的化学生态学。
3、植物与动物的关系
化学生态学就植物与植物、动物与动物、植物与动物三个领域的研究进展，牵动了人们对整个生物界，尤其是生态学中种群、群落结构与生态位理论的重新认识，对宏观生态学与微观生态学都有密切关系。对行为生态学和污染生态学等应用基础理论的发展影响也极大。
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