[科普中國(guó)]-生理生態(tài)學(xué)

概念

生理生態(tài)學(xué)是一門有關(guān)生物與環(huán)境相互作用中生命過(guò)程和生命現(xiàn)象的一門科學(xué)。但關(guān)于生理生態(tài)學(xué)的概念有很多，以下列出了一些主要的概念：

① “生理生態(tài)學(xué)是指對(duì)所有環(huán)境影響的研究，這些影響連續(xù)不斷且共同對(duì)動(dòng)植物產(chǎn)生作用，動(dòng)植物等對(duì)這些影響進(jìn)行反應(yīng)和調(diào)節(jié)以使自己在脅迫條件下維持生存”。② “生理生態(tài)學(xué)是對(duì)有機(jī)體對(duì)其物理環(huán)境的結(jié)構(gòu)適應(yīng)功能調(diào)節(jié)的研究”。③ “生理生態(tài)學(xué)是對(duì)有機(jī)體在自然或模擬條件下生命過(guò)程的研究”。④“生理生態(tài)學(xué)是與環(huán)境脅迫有關(guān)的生理適應(yīng)性研究，可解釋有機(jī)體在自然界中的分布”。⑤“生理生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體的功能與其環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)”。⑥“生理生態(tài)學(xué)是涉及有機(jī)體和其環(huán)境相互作用的科學(xué)，包括有機(jī)體對(duì)環(huán)境反應(yīng)的描述性研究和生態(tài)學(xué)相關(guān)的生理機(jī)制的原因分析”。⑦ “生理生態(tài)學(xué)是理解有機(jī)體如何根據(jù)自然環(huán)境和進(jìn)化歷史而進(jìn)行設(shè)計(jì)的科學(xué)”。1

發(fā)展簡(jiǎn)史20世紀(jì)30年代，在野生生態(tài)學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上形成了實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)，比較生理學(xué)則與自然歷史研究相結(jié)合形成了生理生態(tài)學(xué)。過(guò)去的所謂個(gè)體生態(tài)學(xué)，其研究?jī)?nèi)容大致與生理生態(tài)學(xué)相當(dāng)。從個(gè)體水平研究生物適應(yīng)性的機(jī)理是生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)。對(duì)種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)功能的研究，都依賴于對(duì)生物有機(jī)體的研究。近代的生理生態(tài)學(xué)，一方面向分子生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)、生物化學(xué)生態(tài)學(xué)、生物物理生態(tài)學(xué)等更微觀的方向發(fā)展；另一方面，也加強(qiáng)了與種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)的結(jié)合點(diǎn)的研究。2

研究?jī)?nèi)容從生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，生理生態(tài)學(xué)研究有機(jī)體內(nèi)部及其與環(huán)境之間物質(zhì)代謝和能量流動(dòng)，植物生長(zhǎng)環(huán)境條件及負(fù)荷下生命的效率和能力。其常在實(shí)驗(yàn)室控制條件下進(jìn)行研究。3

生理生態(tài)學(xué)主要研究溫度、濕度等氣候因子對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、存活的影響；對(duì)植物的光合作用、水分代謝、營(yíng)養(yǎng)生理的影響；對(duì)動(dòng)物的體溫調(diào)節(jié)、滲透壓調(diào)節(jié)的影響，以及在極端或脅迫環(huán)境條件下，動(dòng)植物的生理適應(yīng)、行為適應(yīng)，還有生物能量學(xué)等。4

研究方法生理學(xué)研究生物的功能，生態(tài)學(xué)研究生物與它們的環(huán)境關(guān)系，生理生態(tài)學(xué)則研究生物體的功能與其環(huán)境關(guān)系。生理生態(tài)學(xué)作為作物生態(tài)學(xué)的重要基礎(chǔ)，其研究方法也是作物生態(tài)學(xué)常用方法之一。生理生態(tài)學(xué)的研究方法可歸納為碳代謝、水分代謝、礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)等等。

生理生態(tài)學(xué)的研究方法也可分為兩大類：生物學(xué)研究方法和數(shù)學(xué)研究方法。生物學(xué)研究方法是試圖研究環(huán)境因子對(duì)植株或植物冠層生物過(guò)程或物理過(guò)程的影響，而數(shù)學(xué)研究方法則是利用數(shù)學(xué)手段分析研究作物與環(huán)境的關(guān)系。5

學(xué)科特點(diǎn)生理生態(tài)學(xué)的學(xué)科范疇是很廣的，以動(dòng)物為例，動(dòng)物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)進(jìn)化策略方面包括：動(dòng)物對(duì)熱環(huán)境的適應(yīng)、動(dòng)物對(duì)冷環(huán)境的適應(yīng)、動(dòng)物對(duì)地下環(huán)境的適應(yīng)、動(dòng)物對(duì)水環(huán)境的適應(yīng)、動(dòng)物對(duì)高海拔寒冷環(huán)境的適應(yīng)等，這些適應(yīng)包括生理、行為和形態(tài)上的調(diào)節(jié)變化，如產(chǎn)熱能力、水鹽代謝、能量收支、繁殖調(diào)節(jié)等。

對(duì)環(huán)境適應(yīng)的概念是生理生態(tài)學(xué)的核心，進(jìn)行生理生態(tài)學(xué)研究可以在生物組織的不同層次上進(jìn)行，從分子、細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體，到種群、群落、甚至生態(tài)系統(tǒng)等都可以進(jìn)行有關(guān)的研究，但研究的焦點(diǎn)是有機(jī)體本身，也就是說(shuō)在個(gè)體水平上，無(wú)論哪個(gè)尺度的研究都要圍繞個(gè)體的基本性能表現(xiàn)進(jìn)行。個(gè)體是自然選擇的主體，個(gè)體層次起承上啟下的作用。1

與其他學(xué)科的關(guān)系生理生態(tài)學(xué)的同義語(yǔ)很多，以下這些術(shù)語(yǔ)有時(shí)在文獻(xiàn)中是交互使用的，如生態(tài)生理學(xué)（Ecophysiology or Ecological physiology）、比較生理學(xué)（Comparative physiology）、環(huán)境生理學(xué)（Environmental physiology）、生態(tài)相關(guān)生理學(xué)（Ecologically relevant physiology）、進(jìn)化生理學(xué)（Evolutionary physiology）、功能生態(tài)學(xué)（Functional ecology），甚至生物物理生態(tài)學(xué)（Biophysics）等，這些學(xué)科許多內(nèi)容是與生理生態(tài)學(xué)的內(nèi)容相似的，但每個(gè)學(xué)科還是有自己的學(xué)科重點(diǎn)的。這些名稱覆蓋了當(dāng)今生理生態(tài)學(xué)的范疇，也反映了學(xué)科發(fā)展和進(jìn)化過(guò)程中不同的研究途徑及研究的興趣和側(cè)重點(diǎn)。1