森林生态学(书)

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绪 论

一、森林生态学的研究内容与任务及研究动向

森林是以乔木和其他木本植物为主体的生物群落。构成这个“群落”的成分除乔、灌木外，还包括其他植物、动物、微生物，及其所居住的环境。森林并非是树木的简单集合，而是有一定结构，各成分之间相互作用、彼此制约，并与外界环境发生密切联系的极其复杂的集合体。

生态学是研究生物之间以及生物与周围环境之间相互关系的科学。它的理论基础是建立在进化论物种起源的“自然选择”和“最适者生存”两项基本原则上。森林生态学是研究构成森林生物群落的各树种之间、树种与其他生物之间，以及与其所处的外界环境之间相互关系的学科。

森林生态学旨在阐明森林中各树种与其周围环境相互关系的规律，包括环境对树种的塑造作用，树木个体和种群在不同环境下的适应过程，森林群落在不同环境中的形成过程以及森林群落对环境的改造作用。使营林工作者基本了解森林生态系统的运行方式，森林生态系统中的主要决定因素。森林生态学可概括为个体生态、种群生态、群落生态和森林生态系统四大部分。

个体生态主要是研究构成森林的各种林木与环境的生态关系，其中，重点研究环境因子中光、温度、水分、大气、土壤和生物等因子的生态意义，对树木的作用，以及树木对这些生态因子的适应性，同时还要研究森林对环境因子的影响和改造作用。种群生态研究森林生物种群的形成与变化规律，着重研究种群的数量及数量动态、年龄结构、空间分布格式、种群内个体间及种群间的相互关系。群落生态是研究群落的形成、变化与环境条件的关系，不仅要研究群落的结构特征，而且还要研究森林群落由于空间和时间的变化，由一种类型演变为另一种类型的原因和规律性，并提供识别和鉴定森林群落类型和立地条件类型的依据。森林生态系统是把森林群落和其生态环境视为不可分割的有机整体，着重研究生态系统内各成分间在其所处环境中彼此相互依赖和因果关系，以及各个成分间物质循环和能量转化的过程。

森林生态学的理论来自生产实践，反过来又指导生产实践。事实上，如果将生态理论和生产实践相结合，就能获得成功。反之，违背了自然生态规律，就会事与愿违，不仅效率低，还会受到大自然的惩罚。因此，森林生态学的任务，就是揭示树木与环境相互关系的规律，控制和调整树木与环境间的关系，充分发挥树木的生态适应性，使其能最充分地利用环境资源，提高对环境条件的利用率和森林的多种功能；并应用群落和生态系统的理论，揭示森林群落的结构、功能、形成和发展规律，与环境的关系以及它们因环境变化而发生相应变化的内在规律，发挥森林群落的生产潜力和对环境的改造作用，维护和改善人类生存的自然和社会环境。

二、森林生态学的历史与发展

森林生态学的发展与植物生态学的发展史有着紧密的联系，作为生态学的一门分支科学——植物生态学的诞生，是以丹麦植物学家瓦尔明于1895年发表的《以植物生态地理学为基础的植物分布学》，后改名为《植物生态学》(1909)，与德国波恩大学辛柏尔于1898年出版的《以生理为基础的植物地理学》两部被公认为生态学的经典著作为标志，并为植物生态学奠定了生态、生理和进化三个发展方向。

20世纪上半叶是植物生态学巩固与继承发展的时代，继瓦尔明一辛柏尔之后，在生理生态与群落生态方面出现了大量著作，如克里门茨的《生态学及生理学》(1907)，《植被的结构与发展》(1904)，坦斯利的《英国的植被》(1911)和波恩斯关于植物耐荫性的研究等。本世纪30年代，全世界范围内的植被研究已达到兴盛时期，并形成了不同的学派。如以英国坦斯利和美国克里门茨为代表的英美学派，以法国勃朗一勃朗盖为代表的法瑞学派等等。进一步促进了植物生态学的发展。到60年代，植物生态学已发展为从个体、种群、群落和生态系统等4个不同水平上，论述植物与周围环境之间相互关系，使植物生态学的研究进入了一个新兴的时期。

属于森林生态范畴的最早论著要算德国学者赫耶尔于1852年发表的《树木对光和遮荫的反应》，其系统地论述了林木耐荫性的理论。本世纪初叶，俄国林学家莫洛作寒于1904年发表了《林分类型及其在林学上word格式-可编辑-感谢下载支持

的意义》的论文，认为“森林的结构、组成、生产力以及其他特点主要取决于立地条件”，提倡依据地形和土壤——形土条件划分立地类型，并被公认为林型学说的创始人。

森林生态学也像其他学科一样，是从人们生活、生产实际需要逐渐发展起来的。早在2000多年以前，我国劳动人民就注意到了树木生长与土壤、气候间的密切关系。如《淮南子》(西汉)一书就记载有“欲知其地，物其树”(要了解土地性质，应观察其上生长的树木)。其后许多古书，如《齐民要术》、《群芳谱》等都有关于树种生态特性与其立地条件关系方面的记载。但就近代而言，我国至解放前仍没有一本专门的森林生态学书籍，有关森林生态的内容多分散于植物生态学、植物群落学、造林学、植物生理学等书籍中，不成体系。

至本世纪20年代以后，森林生态才作为一门单独的学科，从森林学或营林学中分出。至80年代初，我国的第一本森林生态学才问世。森林生态学得到发展，并为林业工作者所接受，是由于它提供了一种认识、了解、分类和描述森林自然演变的方法，亦即森林生态学为成功地经营森林提供了重要的生态学基础。

近年来，随着人口的膨胀，工农业的现代化和森林的采伐，导致了环境污染和生态平衡失调，直接危及到人类社会的安全。为此，联合国教科文组织于1965～1972年实施了全世界规模的国际生物学计划(IBP)，又于1972年开展了“人与生物圈”研究计划(MAB)，森林生态学的研究与发展日益受到了人们的重视。

三、森林生态学与其他学科的关系及研究动向

森林生态学是建立在多门自然科学之上的一门新生学科，与植物学、树木学、植物生理学、林木遗传学、测树学以及气象、土壤学、地貌等学科有紧密的关系，利用这些学科的理论、知识去认识树木在环境影响下的形态、结构、生理和遗传等生物学特性，去认识森林所居住环境的特点，去测定森林生态系统的生产力，揭示森林植物与环境之间生态关系的规律性，开展生态系统能量流动和物质循环的定量分析，为造林和营林学提供理论基础。

近年来，随着自然科学的高度发展，尤其在“国际生物学计划”和“人与生物圈”研究计划的推动下，森林生态学的研究，除传统的林学研究方法外，还广泛利用了数学、物理、化学、水文、系统工程和电子计算机学科的最新成就。尤其进入70年代以后，长期处于定性分析、描述的森林生态学跨进了定量实验的阶段。在森林群落研究中，已从群落学特征的描述和分类、分布的野外调查，转向种群的定量分析，提出以生态位为种群研究的最基本单位和出发点，并从而研究群落的数量动态。在森林生态系统研究方面，工程学上“系统分析”方法，与生态系统研究相结合，使生态系统在理论和方法上有了一个新的飞跃。森林生态系统定位站的设立已成为现代林业研究的必要设施。目前，全国共有森林生态系统定位站17个，研究内容都是围绕环境开展工作，研究方法更趋规范化。这样有利于组织多学科的力量在同一研究目标下对生态系统的结构、功能进行长期定位研究，并开始实现网络化。应用矩阵论、多元统计分析、概率论、控制论，大系统理论等力面的知识，建立各种时间、空间变化的预测模型，预测森林在人为干扰下发生的后果和危害，以期寻找森林经营管理的最优方案已成为当前的主攻方向。森林生态系统分析中所用的现代化仪器也层出不穷，如自记红外线气体分析仪，氧弹热量计、原子吸收光谱分析仪等。遥感技术与地理信息系统(GIS)在林业中的应用，更是为森林生态学的研究开辟了新的重要领域。目前森林生态学研究的热点问题，还表现在森林与全球环境变化，．如CO2平衡和温室效就问题，生物多样性保护，森林生态系统营养物质循环，酸性沉降物对森林的影响，退化森林生态系统的恢复和重建，森林

对水源环境的影响，以及森林的减灾效能等方面目前生态学还产生出一些新的学科。例如向着宏观生态学发展，产生了景观生态学和全球生态学；向着微观生态学发展，产生了细胞生态学，分子生态学和生殖生态学等。另一方面，森林生态学还与其他学科相互渗透，如向经济学渗透产生了森林生态经济学，向农学渗透产生了农林复合生态学，向城市环境科学渗透产生了城市森林生态学等。总之，森林生态学正处在方兴未艾的迅速发展之中。

word格式-可编辑-感谢下载支持 第一章森林生态因子概述

第一节环境与生态因子的概念

环境是指某一特定生物或生物群体以外的空间及直接、间接影响该生物体或生物群落的一切因素的总和。环境总是针对某一特定主体而言的，离开了这个主体也就无所谓环境，因此环境只具有相对的意义。对森林而言，生存地点四周的空间，就是森林的环境。森林与其所居位的外部环境息息相关，二者之间既相互联系，又相互影响。

森林生长发育所需要的物质和能量只能从外界环境中获得并利用它们建造自己的体躯；与此同时，森林又通过代谢作用把不需要的物质和能量排放到外界环境中，这就构成了森林与环境之间物质和能量交换的联系。

森林主要由乔木树种组成，具有寿命长、占有较大空间等特点。森林可以改变林内小气候，如夏天林内温度低子林外，而冬天则高于林外。森林还能有效地降低风速，当林外刮大风时，林内的风力很小，甚至平静无风。森林对土壤的影响也很大，针叶林下土壤的酸度往往比同地区阔叶林下的要高些。林内的空气湿度有明显提高。可见森林对其所处的环境有一定的影响和改造作用。

外界环境是森林生活所必需的物质和能量的惟一来源，其必然影响到森林的各个方面。森林群落的一切特征，都与环境有着密切的关系。有什么样的环境，就会有什么样的森林。我国东部的森林植被类型，从南到北依次表现出热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和寒温带针叶林这一地带性分布规律，由此可以充分看出森林对环境的紧密依赖关系。

以上说明，森林与外界环境之间相互影响、相互制约，两者之间有着密切的关系。因此在研究森林的时候，应充分考虑森林与环境之间的关系。

外界环境系由若干要素组成，对于森林而言，并非所有的环境因子都对它起同等的作用。有的作用很大，有的几乎不起作用，或者至少在现阶段尚未发现其有直接的作用。把对森林(植物)有作用的环境因子称为生态因子，这些因子综合在一起构成森林的生态环境，或简称生境，林学上称为立地条件或立地。在生态因子中，有一些是森林植物所必需的。对绿色植物而言，氧气、二氧化碳、水分、矿质盐类和光、热等缺少任何一个，绿色植物便不能生存，故又称之为森林植物的生活因子．它们是森林植物的生存条件。而风、闪电和空气中的污染物质等虽然对森林植物发生影响，但并非是森林植物生活所必须的，所以它们只是生态因子。

第二节生态因子的分类

自然界中没有孤立存在的生态因子或单一因子的生态环境。在任何一种生物的生存环境中都存在着很多生态因子，它们在性质、特征和强度方面各不相同，彼此之间相互制约，相互组合，构成了多种多样的生存环境。为了便于研究它们间的相互关系，掌握它们的作用规律，将性质相近的因子归纳在一起，各种生态因子可以区分为如下六类：

一、气候因子

如光、温度、水分、风、雷电和空气等。这些因子对于森林植物的形态结构、生理生化、生长发育，以及生产力和地理分布等都有不同的作用。