了得網工業技術_從生態學透視生命繫統的設計、運作與演化

編輯推薦

該書不僅是對現有知識的綜合，而且是提出了新的概念和理論

內容簡介

數以百萬計的物種生存於現在的地球上，並呈現出大大小小、五顏六色甚至奇形怪狀的生命景色。那麼生命如何在地球上得以誕生？有機體是如何進行（生態）設計的？為何有如此之多的物種出現在地球上？繁殖是生命區別於非生命物體的本質特征，盡管生物的繁殖方式千差萬別，但可簡單地歸結為無性生殖和有性生殖，而有性生殖存在於幾乎所有的動植物之中，為何有性生殖如此廣泛？
目前，生物學家對有性生殖的分子機制已經了解得相當清楚，但是為什麼生物的繁殖需要通過不同性別的細胞的融合來完成仍然是一大謎團。“性的為什麼”困擾包括達爾文在內的進化生物學家已經長達150多年。此外，顯花植物中單性花的比例很小（約10%），為何它們的生殖繫統以雌雄同株占據*優勢？自交真的會導致衰退嗎？
這些疑問正是本書探索的重點。《從生態學透視生命繫統的設計、運作與演化——生態、遺傳和進化通過生殖的融合》致力於通過生殖來整合生態學、遺傳學和進化生物學的見解，探尋生命繫統的自然設計、運作和演化的原理。通過對迄今為止流行的或具有代表性的理論或假設進行批判性的分析與審視，定義了兩個新的概念——r?生殖對策和K?生殖對策，提出了兩個新的理論——“性的生態學起源”和“性的生態遺傳學本質”。因此，本書不僅是對現有知識的綜合，而且是對一些傳統理論的挑戰，並進一步提出了新的概念和理論。

作者簡介

謝平，男，1961年3月出生，研究員，中科院生態繫統研究網絡東湖湖泊生態繫統試驗站（國家重點野外臺站）站長，淡水生態與生物技術國家重點實驗室副主任，淡水生態學研究中心主任，主要研究方向為淡水生態學。 1989年於日本築波大學生物繫獲理學博士學位; 1998年入選中國科學院“百人計劃”，1999年獲生態學琵琶湖獎，2001年獲中科院青年科學家獎，並被評為優秀百人計劃獲得者。2003年獲國家傑出青年基金（富營養型淺水湖泊藻類水華爆發及產毒機制的研究）資助。2004年入選新世紀國家百千萬人纔工程。

·i·章尋根生態學——早期發展史與分化
一、生態學概念的起源與定義
1? 生態學一詞的起源
2? 生態學的定義
二、生態學早期的發展簡史
1? 生態學的起源——從本能到科學
2?達爾文的進化論——馬爾薩斯人口論學說在整個動植物界的應用
3?馬爾薩斯人口論的數學描述——邏輯斯蒂方程式
三、生態學早期的其他重要概念
1? 生物圈
2? 生物群落
3? 生物地理學
4?生態位
5?食物鏈·i·章尋根生態學——早期發展史與分化
一、生態學概念的起源與定義
1? 生態學一詞的起源
2? 生態學的定義
二、生態學早期的發展簡史
1? 生態學的起源——從本能到科學
2?達爾文的進化論——馬爾薩斯人口論學說在整個動植物界的應用
3?馬爾薩斯人口論的數學描述——邏輯斯蒂方程式
三、生態學早期的其他重要概念
1? 生物圈
2? 生物群落
3? 生物地理學
4?生態位
5?食物鏈
6? 生態繫統
四、生態學的分支
1? 生態學的分類
2? 為何有如此繁多的生態學分支出現?
五、結語
第二章從尺度透視生命的設計原理
一、生命的大小尺度特征——極度的多樣化
1? 生物界物種大小的多樣化
2? 群內生物大小的多樣化
3? 生物大分子大小的多樣化
二、進化的趨勢——通過多樣化和復雜化不斷擴展生命尺度
1? 進化的趨勢——體型多樣化和復雜化
2?進化的趨勢——遺傳信息復雜化
3? 進化的趨勢——體積趨於增大
4? 脊椎動物的進化趨勢——腦趨向於增大
三、氣候對動植物體格的塑造
1? 氣候對動物體格的影響——低溫促進動物體積的增加
2?氣候對植物體格的影響——低溫和干旱限制樹木生長
四、群落復雜化促進生物體積分化
1? 捕食與被捕食關繫的進化促進動物體積分化
2? 物種生態功能細化促進有機體體積分化
五、從生命的尺度看物種生物學特征的設計
1? 體長與世代時間
2? 極限體長與生長速率
3? 體重與攝食率
4? 體重與代謝速率
六、從生命的尺度看物種生態學特征的設計
1? 體重與內稟增長率
2? 體重與種群密度
3? 體重與運動速率
4? 體重與活動範圍
5? 體積與物種多樣性
七、從生命的尺度看物種生態對策的設計
1? r?和K?對策——“廣種薄收”與“精耕細作”
2? r?和K?對策——非穩定性適應和穩定性適應
八、結語
·ii·第三章從模型透視生命繫統的運作過程
一、酶促反應速率模型
1? 酶驚人的催化能力使生化反應速率無可比擬
2? 酶促反應速率的基本模型——米?曼方程
3? 生化反應的高效和精確性造就了差異極大的米氏常數
二、有機體整體代謝速率模型
1? 有機體整體代謝速率與質量的關繫
2? 有機體整體代謝速率與溫度的關繫
3? 身體質量和溫度對有機體整體代謝速率的聯合效應
4? 關於代謝速率的若干概念
三、細胞的體積及增長
四、個體生長模型
1? 常見的個體生長模型
2? 主要生長模型的參數特征比較
3? 描述魚類生長的von Bertalanffy模型的生長速率K和極限體長l∞的比較

4? 主要生長模型之間的數學轉換
五、單一種群的數量變動——始於無限，終於有限
1? 種群增長模型——無限寓於有限之中
2? 邏輯斯蒂增長——實驗種群的常見模式
3? 指數增長——驚人的暴發 vs 驚人的崩潰
六、先天的出生，後天的死亡
1? 存活率曲線——不同的死亡策略
2? 人類的存活率曲線——趨向極限死亡的轉變
七、兩個種群間的相互作用模型
1? 經典的Lotka?Volterra方程——永無止境的周期性波動
2? 兩個相互作用種群的周期性振蕩案例
八、不同生命層次的運動——難覓統一的動態模式
1? 酶促反應速率——既高效又專一，依賴於底物濃度
2? 個體和種群的增長——從無限到有限，依賴於時間與自身質（數）量
九、結語
·iii·第四章從穩定性、可塑性和穩態轉化透視生態繫統的行為
一、對穩定性的認識——從種群到生態繫統
1? 穩定性——涉及生態繫統的各個層面
2? 認識發展的幾個關鍵節點
二、種群和群落穩定性——概念與度量
1? 什麼是“種群穩定性”和“群落穩定性”
2? 種群和群落穩定性的概念——動聽卻難以度量
三、繫統穩定性——概念與度量
1? 用簡單的繫統詮釋復雜的繫統穩定性
2?大膽的外延——提出從單個到多個平衡狀態的新的繫統觀
3? 繫統穩定性的度量——一樣困難
4? 穩定性景觀——形像地描繪多穩態繫統
四、生態功能穩定性模型
1? 物種多樣性模型
2? 異質性模型
3? “鉚釘”模型
4? “駕駛員和乘客”模型
5? 模型整合
五、生態可塑性——穩定不一定可塑，不穩定不一定不可塑
1? 生態可塑性——一種新的多平衡態的繫統觀
2? “五花八門”的生態可塑性定義
3? 穩定性包含於“可塑性”之中
六、生態可塑性——隻不過是個隱喻嗎？
1?可塑性的概念性度量
2?可塑性的半定量
3?可塑性也會變化
七、生態繫統的穩態轉化與時滯
1? 生態繫統對環境變化的響應——從漸變到突變
2? 生態繫統的穩態轉化——從實踐到理論
3? 時滯——下降與回復的軌跡不同
4? 減輕或避免時滯——現代生態繫統管理策略的戰略轉變
八、結語
·iv·第五章植被的地理格局——植物群落的生態學設計原理
一、如何描述與分類自然界的植物集群
1?常見的概念
2?空間尺度——多大纔算一個植物群落？
3?主要植被類型——基於優勢植物生長型的劃分
4?主要植物群繫——地帶性植被類型
二、植被的地理格局——全球氣候繫統的產物
1?全球的氣候繫統如何劃分？
2?氣候繫統與地帶性植被的耦合
3?兩個主要氣候因子——溫度和降水對地帶性植被的塑造
4?局域環境因子的差異也能顯著改變植被類型
5?沿海撥出現山地植被類型的明顯更替
三、熱帶?亞熱帶地區森林植被的地理格局與影響因素
1?南北半球降水與干旱的時空格局
2? R?E指數（降水量?蒸發量）顯著影響植被類型
3?年降水量和干旱期對森林類型的影響
4?降水量對植物生活類型的綜合影響
四、氣候?土壤?植被類型的耦合作用
1?降水?養分耦合作用對熱帶植被類型的影響
2?氣候對植被和土壤地帶性格局的塑造
3?非地帶性植被
五、不同植物群繫的生態功能及物種相對多度的比較
1?不同植物群繫的生態功能
2?不同植物群繫物種相對多度的比較
六、歷史因素對植被類型的影響
七、結語
第六章植被演替——地質歷史變動軌跡中植物的歸宿性反應
一、植被的演替——來龍去脈
1?植被的變化與演替——耦合於不同的時空尺度之中
2?經典的演替理論——由美國植物學家Clements提出
3?演替類型——多種多樣的劃分方式
4?演替的行為——軌跡與終點
二、兩種基本的演替過程——原生演替和次生演替
1?原生演替——需要改造基質的緩慢過程
2?次生演替——擾動後較快的群落重建過程
3?演替——伴隨著一繫列生態繫統特征的變化
4?次生演替的過程——接力植物區繫假說和初始植物相組成假說
5?溫帶森林區棄耕地的演替——物種相對多度從直線轉變為S型曲線
6?草地的持續施肥試驗——物種多樣性逐漸下降
三、不同時間尺度的氣候變動——不同間隔與強度的冷暖變化周期
1? 100年來的溫度變化——氣溫上升約0?7℃
2?距今100萬年以來——約10萬年周期的冷暖交替，變溫3~5℃
3?距今數億年以來——約1億年周期的冷暖交替，變溫幅度接近20℃
四、不同時間尺度上的植被變化——不同的格局與驅動力
1?數百年以來的植被變化——主要受人類活動的驅動
2?末次冰盛期（約1?8萬年前）以來——植被優勢種接連更替
3?末次冰盛期（約1?8萬年前）以來——植被的空間格局變化顯著
4?始新世（約5000萬年前）以來——陸地植被格局變化巨大
五、演替的方向和軌跡——依賴於時空尺度
1?中短時間尺度的植被演替——趨於區域氣候
2?長時間地史尺度的植被演替——難覓嚴格的周期性更替
六、結語
·v·第七章生物多樣性地理格局——物種的生態學設計原理
一、物種——生命基本的
1?物種的概念——依然難以統一定義
2?現存的物種——已描述170多萬種
3?物種的分化——受制於生存條件的隨機演化
二、物種多樣性地理格局——陸生植物
1?緯度效應——緯度越低，物種越豐富
2?溫度效應——溫度越高，物種越豐富
3?海撥效應——在高海撥地區，物種數急劇下降
4?降水量效應——降水量越大，物種越豐富
5?生產力效應——生產力越高，物種數越多
三、物種多樣性地理格局——陸生動物
1?緯度效應——從低緯度到高緯度，物種數逐漸降低
2?溫度效應——溫度越低，物種越貧瘠
3?海撥效應——在高海撥地區，物種數急劇下降
4?濕度效應——中等水分蒸發蒸騰量的地區，物種為豐富
四、物種多樣性地理格局——水生動物
1?緯度效應——在高緯度地區，物種數急劇下降
2?溫度效應——隨著水溫的升高，物種多樣性逐漸增加
3?水深效應——進入深海區，物種數急劇下降
4?歷史的地理格局——緯度越低，物種越豐富
五、物種多樣性——一般格局與成因
1?緯度、海撥和濕潤度——塑造了物種多樣性的基本格局
2?物種多樣性格局——生態、進化和歷史的產物
六、結語
·vi·第八章基因組的進化——物種的生態遺傳學設計原理
一、基因組大小——繼承與隨機的復雜化
1?不太有章法的DNA——C值悖論
2?基因的進化——從樸素簡潔到奢侈浪費？
3?基因的進化——繼承與發展
二、基因組大小——折射物種的生理生態對策
1?大的基因組——需要大的細胞來裝填
2?大的基因組——更費時間來完成細胞分裂
3?大的基因組——更費時間來完成生命周期
4?平均C值——溫帶草本比熱帶草本大
三、基因變率——真核生物之間自發突變率相似，而誘發突變率完全
不同
1?基因並不是一成不變的——既可以自發突變也可以誘發突變
2?自發突變率——病毒，其他類群卻驚人地相似
3?誘發突變——基因組越大，對輻射的耐性越差
四、基因組的歷史演化——從原核生物的集中創造到真核生物的重復
擴展
1?“太古代大爆發”——為構建能量模式的集中式基因創造
2?基因組的功能演化——從生命的構建到能量積蓄再到適應生物圈氧化
3?真核生物基因組的進化速率——指數增加
4?基因和物種的新陳代謝——完全不同的軌跡和模式
五、結語
第九章從存在到演化——生物生殖概觀
一、單細胞生物——無性統治的世界，偶爾通過有性來抵御不良環境
1?原核生物細菌的生活史——隻有無性生殖
2?真核生物酵母的生活史——出現產生子囊孢子的有性生殖
3?單細胞真核生物衣藻的生活史——出現產生厚壁孢子的有性生殖
二、高等植物——有性統治的世界，休眠體從孢子轉變到種子
1?矮小的苔蘚——受精卵開始在能起到保護作用的頸卵器中發育
2?植株明顯大型化的蕨類——依然依賴於微小的孢子進行擴散
3?脫離了水限制的種子植物——休眠與抗逆性大大提升
4?無性的營養繁殖——在許多高等植物中依然重要
5?高等植物生活史的演化——陸生化與大型化
三、動物生殖方式的演化——從無性統治到純有性的世界
1?各種各樣的無性生殖——多見於低等的無脊椎動物
2?有性生殖——從低等的接合生殖到高等的融合生殖
3?性別二態性——在低等動物中難以區分，在高等動物中可以極為誇張
4?雌雄同體——在動物中十分稀少，主要見於水生動物
四、從生殖看物種的多樣性分化——有花植物與傳粉昆蟲的協同進化

1?同為種子植物——為何顯花植物的物種數遠大於裸子植物？
2?協同進化——可能是顯花植物和傳粉昆蟲物種分化的重要推動力
五、結語
·vii·第十章“性的為什麼”——歷史之審讀
一、關於自然的“性”進化觀——歷史之回顧
1?變異——與“性”糾結的一個簡單概念
2?達爾文與他的祖父——兩性生殖能獲得變異
3?魏斯曼——物種的變異通過染色體的重組來實現
4?費希爾——有性生殖既能利用有利突變又能去掉有害突變
5?梅納德史密斯——性付出雙倍代價
6? “真理式”的信念——兩性生殖優於單性生殖的假說多達20餘種
7?神秘的“性”——依舊神秘
二、關於“性的為什麼”——若干核心理論之審讀
1?真的隻有有性生殖纔能進行重組基因嗎？
2?無性生殖真的會被自然淘汰嗎？
3?無性生殖對環境變化的適應性真的很差嗎？
4? “性”真的是對寄生蟲的一種強大防御手段嗎？
5?真的是性感讓我們失去了無性嗎？
6?性真的要付出雙倍代價嗎？
三、令人疑惑的植物交配繫統——自交真的會衰退嗎？
1?顯花植物的性別繫統——雌雄同花占據優勢
2?傳粉方式進化的結果——蟲媒比風媒植物的自交率還高
3?生活型決定自交率——一年生植物的自交率遠高於多年生木本植物
4?廣泛的閉花受精——自交的發展
5?事實與想像的對決——自交真的導致衰退嗎？
6?從孟德爾的遺傳定律——透視繁育繫統對遺傳結構影響的本質
四、有絲分裂與減數分裂——不同生殖方式的操作平臺
1?真核生物的無性生殖與有性生殖——由細胞的有絲分裂與減數分裂來實現
…
2?減數分裂——在有絲分裂中添加了同源染色體的聯會與交換
3?有絲分裂雖然“忠實”——姐妹染色單體之間也出現遺傳物質的交換
4?為何有性生殖如此普遍——玄機可能藏匿於同源染色體的交換之中
5?對自交或近交的再思考——誇大的衰退效應
五、結語
·viii·第十一章環境決定生殖方式——生態的“性”演化理論
一、 “性”的細胞遺傳學起源——關於過程的假說
1?共生起源學說
2?細胞分裂誤記說
3? DNA糾錯說
二、已有的關於“性”與生態的思想——停留在現像或表像之中
1? “性”的變異與適應學說
2? “性”的應急學說
3? “性”的擴散學說
4? “性”與生態現像聯動的描述
三、抵御不良環境的休眠——動植物不同的演化路線
1?單細胞生物形成休眠體的方式——從無性過渡到有性
2?植物休眠體的演化路線——從厚壁孢子到孢子再到堅硬的種子
3?動物休眠體的演化路線——從胞囊到卵生再到胎生
4?對種子和胎生起源的不同看法——源於克服多細胞生物的缺陷嗎？
四、生態的“性”演化——與結構、功能和生境的統一
1?三大生態功能類群——棲息於水體和陸地兩大生境
2?分解者——無性統治著的顯微世界
3?生產者——無性統治水體、有性統治陸地
4?消費者——有性生殖幾乎一統天下
五、生態的“性”演化——既為了生殖，更為了生存
1? “性”的代價——質與量的對立與統一
2?生殖器官的配置模式——折射出高等動植物不同的“性”演化方向
3? “性”的目的——真的是為了制造遺傳差異嗎？
六、生態的“性”演化——“性”源於並服務於生存
1? “性”的生態起源——制造、固化與強化休眠以抵御不良環境
2? “性”的生殖對策——交織於生態對策之中
3?有性生殖的生態遺傳本質——適應性蘊藏於群體的基因庫中
4?自然選擇的單位——種群整體利益約束下的個體（或群體）選擇
5?高等植物的混合交配——生態遺傳的傑作
6?有性生殖之所以廣泛擴散——因其迎合了動植物對生存環境適應的需求
…
七、結語
·ix·第十二章地球環境演化——生命繫統的革新與躍升
一、早期地球環境的演化——地獄之後的新生
1?地球的誕生——可追溯自45?5億年前
2?冥古代的大氣圈和水圈——脫胎自生命的地獄
3?原始海洋——地球生命的搖籃
二、由板塊構成的陸地——重組與漂移
1?大陸漂移學說——形態拼接與古生物學證據
2?寒武紀以來的陸塊變遷——崩析與漂移
三、生命對大氣環境的塑造——從厭氧到好氧
1?地球上古老的生命——誕生於距今38億年前
2?放氧光合作用——緩慢地對大氣圈進行氧化
3?條帶狀含鐵建造——地球生物氧化的岩石證據
四、地球環境氧化——生命繫統進化的助推劑
1?大氣氧濃度上升與物種快速分化——絕非偶然的同步
2?平流層出現臭氧層——生命登陸成為可能
3?大氣氧化對生命的反塑造——促進有機體復雜化與代謝變化
4?有氧呼吸——進一步促進了食物網的復雜化
五、生命繫統的躍升——進化史上的關鍵革新
1?能量利用方式——從化能到光能、從不產氧到產氧
2?細胞結構——從原核到真核細胞
3?細胞間聯繫——從單細胞到多細胞生物
4?繁殖方式——從無性到有性生殖
5?物種間相互關繫——從生產者到初級消費者、再到獵食者
6?物種間的互惠關繫——顯花植物與傳粉動物的協同進化
六、結語
第十三章永恆的生命旋律——創造、進化與毀滅
一、生命的進化——進化論歷史之審讀
1?拉馬克進化論的核心——用進廢退，獲得性遺傳
2?達爾文進化論的核心——隨機變異，生存競爭，自然選擇
3?獲得性遺傳——拉馬克進化論的核心真的被徹底否定了嗎？
4?坐什麼樣的井觀什麼樣的天——五花八門的進化觀
5?漸變與躍變的銜接——關鍵革新與進化輻射
6?生命進化的方向性——在定向與隨機中搖擺
二、生命的微觀創造——擅長用簡單拼裝復雜
1? 復雜表像與簡單本質3?生物大分子的拼裝
4?基因的拼裝
5?細胞的拼裝
6?個體的拼裝
7?物種的拼裝
三、生命的宏觀演化——地球上物種的吐故納新
1?物種的自然壽命——一般100萬～2000萬年
2?成種的時間——一般10萬～500萬年
3?維管束植物的演化與更替——從蕨類植物到裸子植物再到被子植物
4?動物群的演化與更替——大爆發與大滅絕
四、創造與毀滅——軌跡不同的輪回
1? 地球環境——永恆變化但不可預測
2? 物種更替——休克式的毀滅
3? 適應悖論——復雜的毀滅
4?生命的演進——不喜歡簡單重復
五、結語
主要參考文獻
章節英文概要
後記

在線試讀

章尋根生態學——早期發展史與分化
生態學發源於人類早期朦矓的生態意識。大約在數百萬年前，據稱一種非洲猿的站立(直立行走方式的進化是從猿類到原始人類的重要變革)，無論是必然還是偶然，拉開了猿人→古智人→現代智人依次在自然歷史舞臺上粉墨登場的序幕。不管是“源自非洲”還是“多區域演化”，現代人類已經遍布與主宰了所有大陸。工具(石器等)的發明，逐漸推動了人類狩獵技巧的復雜化，隨後農耕社會登場，迎來了人類自然生態意識的快速積聚。誇張地說，早期人類的發展史就是一部與人類生存技能相關的(或者說與應用性直接關聯的)樸素生態意識的發展史。
樸素生態意識的科學化是人類對生命科學認識積累與深化的產物。人類經歷了對生命自身發展歷程認識的曲折過程：①中世紀西方特創論將世界萬物描寫成上帝的特殊創造物；②從文藝復興到18世紀，生物物種的不變論占據統治地位，這一時期，大量的生物物種被認識或描述，代表性人物——瑞典偉大的植物學家林奈(Carolus Linnaeus，1707~1778年)建立了分類體繫和雙名制命名法；③隨後出現了“活力論”學說，代表性人物為法國著名的生物學家拉馬克(Jean?Baptiste de Lamarck，1744~1829年)，“活力論”學說雖然承認物種可變，但將其歸因於生物的“內部的力量”，認為這種非物質的活力驅動生物的進化，使之趨於復雜和完善；④1858年，英國偉大的博物學家達爾文(Charles Robert Darwin，1809~1882年)出版了著名的《物種起源》，他以非常“生態的”思想，揭示了生物進化的奧妙，即從生物與環境(包括生物的、非生物的)相互作用的視角，詮釋了變異、遺傳和自然選擇如何推動物種進化。達爾文拋棄了上帝、不變和非物質的活力等樸素（或者說神秘的）生態意識，歷史性地敲開了生命科學唯心論的一大缺口，使生態學得以誕生並從陳舊生命觀的禁錮中脫韁而出，迎來了人類的科學生態思想的噴湧。
本章主要是簡述生態學(包括思想、重要概念等)早期的發展簡史，解讀生態學學科的分化，即尋根生態學。
一、生態學概念的起源與定義
任何一門科學發展到一定程度，都必須提出能好地描述其特性的基本概念，生態學亦如此。概念這一意識的載體，是人類對一個復雜事物或過程思辨和抽像後產生的，通過(可以是不同的)術語來表達。概念是一切旨在將本質與表像、必然與偶然區分開來的基石。那麼，是誰早提出了生態學的概念？
1? 生態學一詞的起源
1859年，進化論的創始人達爾文出版了著名的《物種起源》一書，這也是19世紀生物學的主要知識成就。7年後的1866年，著名的德國動物學家Ernst Haeckel在其專著《普通生物形態學》E?Haeckel章尋根生態學——早期發展史與分化
生態學發源於人類早期朦矓的生態意識。大約在數百萬年前，據稱一種非洲猿的站立(直立行走方式的進化是從猿類到原始人類的重要變革)，無論是必然還是偶然，拉開了猿人→古智人→現代智人依次在自然歷史舞臺上粉墨登場的序幕。不管是“源自非洲”還是“多區域演化”，現代人類已經遍布與主宰了所有大陸。工具(石器等)的發明，逐漸推動了人類狩獵技巧的復雜化，隨後農耕社會登場，迎來了人類自然生態意識的快速積聚。誇張地說，早期人類的發展史就是一部與人類生存技能相關的(或者說與應用性直接關聯的)樸素生態意識的發展史。
樸素生態意識的科學化是人類對生命科學認識積累與深化的產物。人類經歷了對生命自身發展歷程認識的曲折過程：①中世紀西方特創論將世界萬物描寫成上帝的特殊創造物；②從文藝復興到18世紀，生物物種的不變論占據統治地位，這一時期，大量的生物物種被認識或描述，代表性人物——瑞典偉大的植物學家林奈(Carolus Linnaeus，1707~1778年)建立了分類體繫和雙名制命名法；③隨後出現了“活力論”學說，代表性人物為法國著名的生物學家拉馬克(Jean?Baptiste de Lamarck，1744~1829年)，“活力論”學說雖然承認物種可變，但將其歸因於生物的“內部的力量”，認為這種非物質的活力驅動生物的進化，使之趨於復雜和完善；④1858年，英國偉大的博物學家達爾文(Charles Robert Darwin，1809~1882年)出版了著名的《物種起源》，他以非常“生態的”思想，揭示了生物進化的奧妙，即從生物與環境(包括生物的、非生物的)相互作用的視角，詮釋了變異、遺傳和自然選擇如何推動物種進化。達爾文拋棄了上帝、不變和非物質的活力等樸素（或者說神秘的）生態意識，歷史性地敲開了生命科學唯心論的一大缺口，使生態學得以誕生並從陳舊生命觀的禁錮中脫韁而出，迎來了人類的科學生態思想的噴湧。
本章主要是簡述生態學(包括思想、重要概念等)早期的發展簡史，解讀生態學學科的分化，即尋根生態學。
一、生態學概念的起源與定義
任何一門科學發展到一定程度，都必須提出能好地描述其特性的基本概念，生態學亦如此。概念這一意識的載體，是人類對一個復雜事物或過程思辨和抽像後產生的，通過(可以是不同的)術語來表達。概念是一切旨在將本質與表像、必然與偶然區分開來的基石。那麼，是誰早提出了生態學的概念？
1? 生態學一詞的起源
1859年，進化論的創始人達爾文出版了著名的《物種起源》一書，這也是19世紀生物學的主要知識成就。7年後的1866年，著名的德國動物學家Ernst Haeckel在其專著《普通生物形態學》E?Haeckel
(Generelle Morphologie der Organismen)中首先使用了生態學(oecologie)一詞， oikologie由兩個希臘字oikos(house)和logos(study of)合並而成，從字面上來看，意指研究居住環境(或生境)的學科。當然，生態學還是屬於生物學的一個分支。
有學者認為，生態學一詞的發明權應歸屬於著名的美國博物學家Henry David Thoreau(他還是物候學之父)，而德國學者Schwarz和Jax(2011)認為，Thoreau在此之前就使用了oecologie一詞則屬於誤傳。
有學者分析，Haeckel發明oecologie的初衷並不是要用他對oecologie的概念、理論和實踐來建立一個生態學學科，因為他自己絕沒有進行過所謂“生態”的研究。據推測，他可能隻是想發明oecologie一詞來正身他的動物繫統中當時尚未命名的一個分支學科而已，因為在該動物繫統中，他用oecologie來意指有機體的外部生理(external physiology of organism)；另有一個證據就是，在《普通生物形態學》這本專著中，他先在一個示意圖中使用了該詞，然後纔用文字予以解釋(Jax and Schwarz 2011)。
很顯然，雖然經歷了一段不短的時間，但oecologie一詞還是受到世界各國科學家的普遍認同。它於1869年傳入俄國，出現於Haeckel(1866)的專著Generelle Morphologie der Organismen的俄文簡譯本中；於1874年傳入法國，出現於1876年Haeckel(1868)的專著Natürliche Sch?pfungsgeschichte的法文譯本中。oecologie的英文翻譯出現於1876年Haeckel專著的英譯本The History of Creation中，被翻譯為oecology，後來被更改為ecology(Schwarz and Jax 2011)。1895年日本學者三好學(Miyoshi Manabu)將ecology譯為“生態學”，大約在1935年之前ecology一詞由武漢大學張挺教授傳入中國，被廣泛使用至今(陽含熙 1989)。
2? 生態學的定義
如果仔細留意，就不難發現幾乎每本生態學教科書都會給生態學下一個定義，有些可能一樣，有些可能類似或大同小異，而有些可能會明顯不同。梳理這些生態學定義及其演變過程，也不是一件毫無意義的事。
Haeckel在創造生態學一詞的同時，也給它下了定義，雖然他在幾個出版物(Haeckel 1866, 1868, 1870)中給oekologie一詞下了稍有不同的定義(Jax and Schwarz 2011)，但基本上將生態學定義為研究生物與環境(包括生物的和非生物的)相互關繫的科學，這可稱之為“Haeckel式生態學定義”(表1?1)。
表1?1關於生態學的代表性定義
Table 1?1Representative definitions of ecology生態學的定義(英文)
Definition of ecology (in English)譯文In Chinese文獻ReferenceBy ecology, we mean the whole science of the relations of the organism to its surrounding outside world, which we may consider in a broader sense to mean all ‘conditions of existence’? These are partly of an organic nature and partly of an inorganic nature生態學是指有機體與外部世界的環境之間相互關繫的所有科學，這在廣義上指生存條件，一部分是有機性質的，另一部分是無機性質的Haeckel 1866The ecology of the organisms, the science of the whole relations of organisms to their surrounding world, towards the organic and inorganic conditions of existence; the so?called ‘economy of nature’, the interrelations of all organisms which live in one and the same place, their adaptations to their environment, their transformation through the struggle for existence有機體的生態學，即有機體與其周邊世界的所有關繫的科學，包括有機的和無機的生存條件；所謂“自然的經濟學”，即生活在同一地方的所有有機體的相互關繫，它們對環境的適應性，以及通過生存鬥爭而發生變化Haeckel 1868By ecology, we mean the science of the economy, of the household of animal organisms? This has to study the entirety of relations of the animal both to its inorganic and its organic environment, in particular the benign and hostile relations with those plants and animals with which it comes directly into contact; or, to be concise, all those intricate interrelations which Darwin calls the struggle for existence生態學是指研究動物居住環境經濟學的科學。這不得不研究動物與無機環境和有機環境之間的所有關繫，特別是與之直接接觸的那些動植物之間的有益的和有害的關繫；或者簡單地說，所有那些達爾文稱之為生存鬥爭的相互關繫Haeckel 1870The scientific natural history concerned with the sociology and economics of animals與動物的社會學和經濟學有關的科學自然歷史Elton 1927The science of all the relations of all organisms to all their environments所有生物與它們的所有環境所發生的所有關繫的科學Taylor 1936續表生態學的定義(英文)
Definition of ecology (in English)譯文In Chinese文獻ReferenceThe science of the inter?relation between living organisms and their environments, including both the physical and biotic environments, and emphasizing interspecies as well as intraspecies relations生物與環境之間相互作用的科學，包括物理和生物環境，強調種間和種內關繫Allee et al. 1949In its broadest sense, the science of ecology can be defined as the study of the relations between plants and animals and their environment; it will then include most of biology, biochemistry and biophysics? In its narrower sense, ecology is taken to refer to the study of plant and animal communities廣義地說，生態學可定義為研究植物和動物之間及其與環境之間的相互關繫，包括生物學、生物化學和生物物理學的大部分內容；狹義地說，生態學是指關於植物和動物群落的研究Clarke 1954The science which investigates organisms in relation to their environment: a philosophy in which the world of life is interpreted in terms of natural processes研究生物與其環境相互關繫的科學，一種用自然過程來詮釋生物界的思想體繫Woodburry 1954A science which concerns itself with the inter?relationships of living organisms, plants and animals, and their environment與生物體(植物和動物)及其環境內在關繫相關的科學Macfadyen 1957The scientific study of the distribution and abundance of organisms研究生物分布和豐度的科學Andrewartha 1961The study of animals and plants in relation to each other and to their environment研究動物和植物之間及其與環境之間關繫的科學Kendeigh 1961, 1974The study of interactions of form, functions and factors研究類型、功能和因子相互作用的科學Misra 1967The study of the way in which individual organisms, populations of some species and communities of populations respond to these changes研究個體、一些物種的種群和種群形成的群落對其變化響應方式的科學Lewis and Taylor 1967The study of environmental interactions which control the welfare of living things, regulating their distribution, abundance, production and evolution研究控制生物的福利，調控其分布、豐度、生產及進化的環境相互作用的科學Petrides 1968續表生態學的定義(英文)
Definition of ecology (in English)譯文In Chinese文獻ReferenceMargalef defined ecology as the biology of ecosystemsMargalef將生態學定義為生態繫統的生物學Margalef 1968The study of the structure and function of ecosystems or broadly of nature研究生態繫統(或廣義的自然)的結構或功能的科學Odum 1971The study of ecosystems, or the totality of the reciprocal interactions between living organisms and their physical surroundings研究生態繫統、生物與其物理環境之間所有相互作用的科學Clark 1973The study of relations between organisms and the totality of the biological and physical factors affecting them or influenced by them研究生物與其影響和被影響的所有生物環境、物理環境相互關繫的科學Pinaka 1974aThe scientific study of the relationships of living organisms with each other and with their environments研究生物之間及與環境之間相互關繫的科學Southwick 1976A multidisciplinary science which deals with the organisms and its place to live and which focuses on the ecosystem關於生物和生境的多學科的科學，聚焦生態繫統Smith 1977The scientific study of the interactions that determine the distribution and abundance of organismsKrebs將生態學定義為研究決定生物分布和豐度的相互作用的科學Krebs 1978The scientific study of the processes influencing the distribution and abundance of organisms, the interactions among organisms, and the interaction between organisms and the transformation and flux of energy and matter研究影響生物分布和豐度的過程、生物之間的相互作用,以及生物與能量和物質轉換和流動之間相互作用的科學Likens 1992Haeckel(1866)初將生態學看成“外部生理學”(external physiology)，“We divide physiology also into two disciplines: I? the physiology of conservation or self?preservation (a? nutrition, b? reproduction), II? the physiology of relations ［a? physiology of the relations of parts of the organism to each other (meaning, for animals, the physiology of nerves and muscles); b? ecology and geography of the organism or physiology of the relations with the external world］”{譯：我們將生理學分為兩個學科：I? 保持或自我維護的生理學(a? 營養；b? 繁殖)；II? 關繫的生理學［a? 有機體的一部分與另一部分相互關繫的生理學(指對動物來說，神經和肌肉的生理學)；b? 有機體的生態學和生物地理學或與外界關繫的生理學］}”。
雖然早期的生態學定義在措辭上或多或少有些變化，但基本上是Haeckel式生態學定義。這一定義無可非議，因為生物間以及生物與環境之間的相互作用確實是地球上所有生命繫統(或稱生態繫統)的本質特性，它也是推動生物進化和生態繫統演化的基本驅動力。而一定空間中的生物與環境就構成了所謂的生態繫統。但是對很多人來說，Haeckel式生態學定義有些過於抽像與寬泛，邊界難以確定。
近半個世紀以來，雖然有一些學者仍然使用Haeckel的生態學定義，但也出現了一些新的生態學定義，體現在：①一些定義關注生物的分布和豐度;②一些定義關注生態繫統的不同層次——個體、種群和群落;③一些定義關注生態繫統的結構和功能。有一些定義則試圖將多種概念整合在一起(Likens 1992)，還有個別定義甚至包括了進化(Petrides 1968)。
這種生態學概念的演化似乎反映了在過去的一個多世紀，人們的生態學認識在生命層次上從個體→種群→群落→生態繫統的逐漸深化的過程，在時間尺度上從相對較短的響應向長時期的動態變化、從相對簡單的要素向復雜生態繫統的結構與功能解析的轉變過程。應該說，所有這些生態學概念都反映了生態學涵括的不同側面，也都是真實的。不得不承認，由於生態繫統類型、過程、格局及尺度等呈現出的的多樣性與復雜性，定義一個普遍接受的生態學概念，可能除了抽像和寬泛，確實也很難有別的選擇。
二、生態學早期的發展簡史

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