Principles of Ecology

生态学原理

作者：Jennifer Heath

出版：Salem Press

索书号：Q14/P957h/2019/ Y

ISBN: 978-1-64265-655-8

藏书地点:武大外教中心

生态学是研究生物如何相互作用以及它们的环境。它是生物学的一个主要分支，但与地理，地质学，气候学，环境科学和其他科学有重叠的领域。本章介绍与生物体和环境有关的生态学基本概念。

能量被定义为移动事物，做功或传递热量的能力，并以各种形式出现，包括光，热和电。有低质量的能量以分散的形式出现，而高质量的能量以冷凝的形式出现。热力学是对能量的研究，热力学定律，正如你已经了解的那样，可以应用于生态系统中的能量流动。请记住：热力学第一定律，或能量守恒原理，指出能量可以从一种形式变为另一种形式，但能量总量将保持不变。也就是说，能量没有被破坏或创造;它只是改变形式。例如，当木材被燃烧时，储存在木材中的能量不会丢失。它以热量，烟雾和灰烬的形式释放出来。最终的能量是相同的，只是在新的形式中。热力学第二定律对环境科学也很重要，并指出自然系统的杂乱或熵通过任何自发过程增加。这意味着当使用能量时，它会降解为较低形式的能量。

这两个定律在以下方面对环境科学很重要：首先，也是非常重要的：我们生活在一个封闭的系统中，即地球的生态圈。地球上几乎所有的生物都从太阳获得能量，太阳构成了大多数生态系统食物链的主要层次，除了一些深水热喷口和一些间歇泉细菌。由于能量既不是被创造的，也不是被破坏的，正如热力学第一定律所说，我们可以得出结论，除了太阳的能量之外，存在的能量是我们必须处理的能量，包括你生活在地球上的食物。其次，当人类使用不可再生资源（如石油）时，他们正在将它们转化为不太有用的能量，正如热力学第二定律所指出的那样。当这些能源耗尽时，它们就消失了。使用这些能源通常也会将不同的元素释放回环境中。例如，油的燃烧将碳释放回空气中，这抵消了碳循环。这有助于促进气候变化。

这些例子试图说明的是，所有能源类型都有输入和输出，每种能源类型都有收益和成本。并且每个都受到生态学和热力学定律的控制和限制。

生物体是个体生物。尽管它们具有巨大的多样性，但所有生物都有相同的基本需求：能量和物质。这些必须从环境中获得。因此，生物体不是封闭的系统。他们依赖于环境并受其影响。环境包括两种类型的因素：非生物和生物。

1.非生物因素是环境的非生物方面。它们包括阳光，土壤，温度和水等因素。

2.生物因素是环境的生存方面。它们由其他生物组成，包括相同和不同物种的成员。

生态学家的层次在不同层次上研究生物体及其环境。最具包容性的层面是生物圈。生物圈由地球上的所有生物及其居住的地区组成。它发生在地球的一个非常薄的层中，从海平面以下约11，000米延伸到海拔15，000米。地图上的不同颜色表示生物圈不同部分的粮食生产生物的数量。可以在生物圈层面调查的生态问题包括海洋污染，空气污染和全球气候变化。

生态学家还在种群水平上研究生物体及其环境。种群由生活在同一地区并相互作用的同一物种的生物组成。您将在人口一章中阅读更多关于人口的信息。人口一级的重要生态问题包括：人口的迅速增长，导致人口过剩和环境破坏；许多非人类物种的种群迅速减少，导致许多物种灭绝。

生态学家研究生物体及其环境的另一个层次是群落一级。一个群落由生活在同一地区并相互影响的不同物种的种群组成。例如，土狼和兔子种群可能在草原群落中相互作用。郊狼捕猎并吃掉兔子

作为食物，因此这两个物种具有捕食者-猎物关系。社区一级的生态问题包括一个种群规模的变化如何影响其他种群。人口一章详细讨论了社区中的人口互动。

生态系统是自然界的一个单位，也是生态学研究的重点。它由一个地区的所有生物和非生物因素及其相互作用组成。生态系统的大小可能有所不同。湖泊可以被认为是一个生态系统。森林地面上的枯木也是如此。湖泊和原木都包含各种物种，这些物种相互影响并与非生物因素相互作用。

物种生态位的另一个方面是其栖息地。栖息地是一个物种生活和适应的物理环境。栖息地的特征主要由温度和降雨等非生物因素决定。这些因素也会影响生活在那里的生物体的特征。考虑一个温度非常低的栖息地。生活在栖息地的哺乳动物必须有绝缘材料来帮助它们保持温暖。否则，他们的体温将下降到无法生存的水平。生活在这些栖息地的物种已经进化出毛皮，脂肪和其他提供绝缘的特征，以便它们在寒冷中生存。人类对栖息地的破坏是导致其他物种减少并濒临灭绝或灭绝的主要因素。小的栖息地只能养活小种群的生物。小种群更容易被灾难性事件消灭，大量人口可能会从中反弹。在接下来的一个世纪中，超过1200个物种面临灭绝，主要是由于栖息地丧失和气候变化。

在地球上发现生命的一些地方，没有足够的光为光合作用提供能量。在这些地方，称为化学自养生物的生产者利用储存在化合物中的能量通过化学合成制造有机分子。化学合成是二氧化碳和水转化为

碳水化合物的过程。化学自养生物不使用来自阳光的能量，而是使用来自无机化合物氧化的能量，例如硫化氢（H2S）。氧化是一种释放能量的化学反应，其中分子，原子或离子失去电子。化学自养生物包括称为硝化细菌的细菌，它们生活在地下土壤中。它们氧化含氮化合物，并将它们变成植物可以使用的形式。化学自养生物还包括古菌。古菌是类似于细菌的微生物的一个领域。大多数古菌生活在极端环境中，例如深海的热液喷口周围。含有硫化氢和其他有毒物质的热水从这些喷口的海底逸出，为大多数生物创造了一个恶劣的环境。在通风口附近，古菌覆盖海底或生活在其他生物的身体内或上面，如管虫。在这些生态系统中，古菌利用从喷口释放的有毒化学物质来生产有机化合物。然后，有机化合物可以被其他生物体使用，包括管虫。古菌能够维持繁荣的社区，即使在这些敌对的环境中也是如此。一些化学合成细菌生活在深海喷口周围，被称为“黑烟囱”。从地球内部流出的喷口的硫化氢等化合物被细菌用作制造食物的能量。

《生态学原理》一书于2019年由Salem Press出版，作者是Jennifer Heath。

《生态学原理》一书中，研究人员介绍了生态学原理的基本概念，重点是最近的技术发展。《生态学原理》一书从各个方面讲解了生态学原理的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究生态学原理的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。

《生态学原理》一书作为生态学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：

1、本书既讲解了生态学原理的基础知识，还讲解了深入研究生态学原理的应用范围，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习研究生态学原理的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。

2、每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，读者能够从中了解到生态学原理相关的专业知识以及最新的前沿进展。

总的说来，《生态学原理》一书为想要了解生态学的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为生态学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

本书目录：

出版商的注意 ......................................................7

编辑器的介绍 ............................................... 9

贡献者名单 ..................................................... 13

占自然 ..............................................1

农业 ................................................................4

空气污染和温室气体 ......................10

可替代燃料 ......................................................13

亚马逊森林砍伐 ............................................17

亚马逊河 ..........................................................19

两栖动物 .............................................................23

人类中心主义 ...................................................24

Antienvironmentalism ............................................25

蓄水层 ...................................................................29

大自然的平衡 ....................................................31

海滩侵蚀和采砂 ............................35

蜜蜂和其他授粉者 .....................................37

Biocentrism .............................................................40

生物多样性 ..............................................................41

生物多样性行动计划 .........................................44

生物地理学 ..........................................................46

生物放大 .....................................................50

生物群落 .....................................................................52

生物农药和生物 ....................................54

生物资源和生物剽窃 ................................57

Bioregionalism ........................................................59

生物修复 .......................................................61

生物圈 .................................................................64

北方森林和云 .........................................68

棕色地带 ..............................................................71

碳循环和碳足迹 .......................73

二氧化碳的空气捕捉 ....................................74

碳交易 ...........................................................76

致癌物质 .............................................................78

牛 ........................................................................79

清洁空气法案 ...........................................................82

清洁水法案 ......................................................87

气候变化 ......................................................90

气候变化和人类健康 .......................93

气候变化怀疑论者 .........................................96

缔约方会议 .......................................97

珊瑚礁 .............................................................100

文化生态 ....................................................102

大坝和水库 .............................................105

死区 ............................................................108

深层生态学 .........................................................110

森林砍伐 .........................................................111

海水淡化 ..........................................................114

沙漠,沙丘 .................................................115

Dichloro-diphenyl-trichloroethane(滴滴涕 ) .........119

干旱 .................................................................120

沙尘暴灾害 .................................................124

地球日 ...............................................................127

吃当地的运动 .............................................130

生态中心主义 ...........................................................132

环保时装 ............................................................133

Ecofeminism ..........................................................135

生态经济学 ...........................................137

生态足迹 ..............................................139

生态学的概念和历史 .......................141

生态旅游 ............................................................146

电子垃圾 ....................................................150

濒危物种 ..............................................152

环境决定论 ................................157

环境伦理学 ............................................158

环境正义和种族主义 ........................161

侵蚀 ...................................................................163

河口 .................................................................165

渔业 .................................................................169

冲积平原 ............................................................172

化石燃料 ..............................................................174

基因改造 ............................................179

冰川融化 ......................................................181

全球变暖 .....................................................183

全球化 .........................................................186

草原 ..............................................................189

绿色建筑 ....................................................192

地下水污染 .........................................194

栖息地的破坏 ...............................................197

危险废物 ..................................................199

水力压裂(压裂 ) ..........................203

指示物种 ...................................................205

代际环境正义 ............207

政府间气候变化专门委员会

(联合国政府间气候变化专门委员会 )...............................................................209

国际自然保护政策.........212

土地使用政策 .....................................................219

光污染 ......................................................223

海洋生物 .............................................................225

国家森林 .....................................................229

国家公园 .......................................................232

噪音污染 ......................................................235

核事故 ..................................................237

核电工业 ........................................23

海洋碎片 .........................................................245

海洋温度上升 ..........................248

石油钻探 .............................................................252

油页岩和油砂 ..........................................254

石油泄漏 .................................................................255

有机农业和园艺 ..........................259

臭氧层 ...........................................................262

人口 .............................................................269

控制人口和社会正义 ..................270

回收 ...............................................................273

可再生能源 .................................................276

海平面上升 .....................................................280

道路系统 ..........................................................282

严重的和反常的天气 ............................285

烟雾和重金属 .........................................288

物种灭绝和第六次灭绝 ..................291

潮汐能 ...........................................................297

公地悲剧 ......................................298

城市雨水花园和绿地 .....................301

城市扩张和城市生态 .........................303

水污染 .....................................................309

分水岭 ............................................................311

湿地 ................................................................313

荒野地区 ....................................................317

野生动物保护区 .....................................................319

风能 ..........................................................322

附录

关于环境的美国联邦法律...........................327

世界主要国家公园和保护区...........................331

环保组织 ...............................343

美国国家公园的目录中 ............................353

主题标引 .........................................................357

林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生