作者 | 方精云(中国科学院院士、云南大学校长)

国务院学位委员会自2011年起生态学生物学10年来,中独立升格为一级学科。

新时期的特点是什么?如何构建和完善其学科体系?我们需要梳理和回答这些问题。

“生态学”(Ecology)德国动物学家恩斯特是最早的科学术语·海克尔于1866年提出。他将生态学定义为研究动物与其无机和有机环境的整体关系。

后来,人们将生态学简单地定义为研究生物与环境关系的科学,同时强调生态学也研究了一些与人类社会密切相关的环境与发展问题, 如环境污染,全球变暖生物多样性丧失等。

有不同学科背景的人对生态学有不同的理解。生态学的定义一般可以概括为三类。

第一种观点是关于自然经济学或自然史的科学。

另一种观点强调,生态学是研究生物有机体的分布和多重科学。

生态学是研究生态系统结构和功能的科学。

这种观点强调,生态学研究自然是不够的,必须与人结合,研究人与自然、人与环境的关系;生态学应更多地应用于解决人类面临的各种环境和发展问题。

考虑到前人对生态学的理解和新时期生态学的特点,我们将生态学定义为研究宏观生命系统结构、功能和动态的科学。

它为人类理解、保护和利用自然提供了理论基础和解决方案。生命系统是指由生物有机体及其环境组成的复杂系统,包括细胞、器官、有机体、群落、区域等层次。

生物学和生态学是研究生命系统的科学,但前者主要研究有机体及其内部生命活动,核心水平从分子到个人水平,生态学主要针对高于有机体水平的生命系统,主要从个体、种群、群落、生态系统到景观,生物圈等生命水平。

生态学的母体是生物学,两者之间必然有着千丝万缕的联系,但却有着明显的区别。

从服务人类社会的角度来看,生物学的目的是澄清和调节生物体的生命规律。它有诊断和治疗疾病、提高作物产量、提高生活环境质量三个应用出口。

从这个意义上说,生物学已经成为医学(疾病诊断和治疗)、农学(增加作物产量)和生态学(改善生活环境质量)的基础学科。

换句话说,生物学与生态学的关系就像生物学与医学与农学的关系一样,是生态学的重要基础学科。

生态学主要研究高层次生命系统及其与环境系统的相互作用。因此,它必须与许多学科交叉。

除生物学外,这些学科或分支还包括地理学、气候气象学,土壤学、环境科学、资源科学、信息与遥感技术等。同时,生态学也与经济学和社会学密切相关。

从这个意义上说,生态学是一门与人类生存和社会发展密切相关的学科,是人类认识和改造世界的自然观。

换句话说,生态学不仅是大自然的认识论,也是保护和改造大自然的实践论,是人类对大自然的认识论和实践论的统一。

自20世纪中叶以来,人类经济活动的全球化深刻地改变了人们的生产和生活方式,也产生了一系列重大的生态和环境问题。

生态学必须面对和研究这些问题,这就需要改变生态学的内涵。这取决于以下三个因素。

一方面是生命科学发展趋势发生了重大变化。随着现代生物学或生命科学的发展,一些传统的宏观生物学方向逐渐萎缩甚至消亡。

这不利于生命科学甚至整个自然科学的发展,但它为生态学的发展提供了重要的机遇。

二是全球生态问题的解决迫切需要生态学来拓展其学科内涵。全球化时代产生了一系列全球生态和环境问题。

传统研究生物与环境关系的传统生态学已不能满足现代社会发展的需要。

为了支持社会发展,满足国家需要,生态学应与时俱进,研究和解决这些新的生态环境问题。

三是我国社会发展和国家需求发生了重大变化。生态文明建设五位一体发展总体布局和新发展理念的提出和实践需要生态学科作为理论支持;景观、森林、田野、湖泊、草原生活社区、绿水、青山、金山、银山等概念本身不仅是生态学的重要研究内容,也是国家和社会对生态学科的新要求和期望。

生态必须呼应这一需要,发展成为生态文明建设的支撑学科和理论基础。

因此,我们需要根据这些新形势的变化来构建和设计生态系统。生态学应充分吸收现代生物学、地理学、资源科学、环境科学信息科学建立更完善的生态学科体系,使生态学科发展成为名副其实的一级学科。

生态学是一门交叉学科。由于生态学研究对象的复杂性和多样性,分支学科的划分方式多种多样。

例如,根据研究水平,可分为个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学和高二学科景观生态学等等;根据生物群,可分为植物生态学、动物生态学微生物生态学等。但如何全面准确地划分生态二级学科,体现其复杂的学科体系,是一项极具挑战性的工作。

2011年,国务院学位委员会学科目录将生态学科分为三个二级专业:生态科学、生态工程和生态管理。

按此划分,生态科学专业属于理科,而生态工程专业属于工程科学,生态管理专业属于管理科学。跨三个学科的生态学科显然是不合适的。

在这方面,经过反复讨论,国务院学位委员会生态学科评价小组提出了以下分支学科的原则。

一是明确生态学作为一级学科,不应属于任何现有的一级学科;二是各二级学科应有自己的标签,形成相对独立的专业方向;第三,二级学科可以进一步划分研究方向(或三级学科);第四,各二级学科(专业)应有独特的必修课体系。

因此,我们提出了植物生态学、动物生态学、微生物生态学、生态系统生态学、景观生态学、修复生态学和可持续生态学七个二级学科。

植物生态学:从多层次大类学科、多尺度研究植物及其与环境的关系。主要研究植物个体的分布、生长和适应、植物种群和群落的组成、结构和功能种间关系,生态系统中的植物物质循环能量流动的作用,以及环境因素对植物的影响。

动物生态学:从多层次、多尺度研究动物及其与环境的关系。主要研究动物个体的行为和习惯特征以及与环境和其他有机体的相互作用、动物种群的生长和调节、生物群落的组成和种间关系,以及动物在生态系统中的作用。

微生物生态学:研究微生物与其他生物和环境的关系。主要研究微生物的群落组成、多样性和功能、时空分布和群落建设、微生物对环境变化的反应以及微生物在生态系统中的作用。

生态系统生态学:研究生态系统的结构、功能及其动态。主要研究生态系统的结构和功能、物质循环和能量流动、营养和食品网络结构、生态系统服务功能、环境变化和人类活动对生态系统的影响。

景观生态学:研究景观格局、学科分析工艺、功能及其动态。主要研究景观与区域规模、空间格局、规模、生态过程、人与环境的关系。

景观生态学的研究范畴是生态评价、生态规划与管理、生态景观设计。

修复生态学:研究受损生态系统修复与治理的理论、技术和方法。主要研究内容包括:流域治理、污染水修复、矿山植被和退化草原恢复、再造林、外来种类去除、栖息地改造等。

可持续生态学:研究支持可持续发展以及生态文明建设的生态理论、方法和实践。主要研究社会经济发展的生态和资源约束阈值,支持社会经济可持续发展的生态原理和实践,以及生态/环境对人类行为、健康和福祉的影响。

这七个学科涵盖了现代生态学的主要研究范畴,既能满足研究生态学基础理论的需要,又能为社会经济的可持续发展和生态文明建设提供理论基础和指导。

简而言之,新建的生态学科体系具有相对独立的知识体系和科学内涵;能够满足国家和社会的需要;在整个科学体系中具有特定的地位,并为整个科学体系做出贡献。