森林生態學(學科):簡介,分支學科,研究方法,學術目標,重要作用,課程重點,實踐教

森林生態學是研究森林生物之間及其與森林環境之間相互作用和相互依存關係的學科。生態學的一個重要分支。研究內容包括森林環境（氣候、水文、土壤和生物因子）、森林生物群落（植物、動物和微生物）和森林生態系統。目的是闡明森林的結構、功能及其調節、控制的原理，為不斷擴大森林資源、提高其生物產量，充分發揮森林的多種效能和維護自然界的生態平衡提供理論基礎。

基本介紹

中文名：森林生態學
外文名：forest ecology
定義：研究森林與環境相互關係的科學
學科分類：生態學
專業：林學專業
基礎課程：植物學、土壤學、氣象學等

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簡介

森林生態學是林學專業的專業基礎課，為該專業的必修課。開設本課程的目的是使學生用系統的觀點和思維認識森林的形成、發展、演變、分布、林木的生長發育與其環境的相互關係和規律，掌握森林生態系統的基本特徵和基本功能，認識森林生態系統在生物圈中地位與作用機制。

森林生態學是把森林看作一個生物群落 , 研究構成這個群落的各種樹木與其他生物之間 , 以及生物和它們所在的外界環境之間相互關係的學科 .森林的用途隨著人們對其認識的加深發生著很大的變化 .目前對森林的認識不只是單純地考慮獲取木材或其它林產品 , 還應注意到森林具有涵養水源、保持水土、防風固沙、調節氣候、淨化空氣、減少噪音、保護和美化環境 , 以及對於生物資源的保護等作用。

學習森林生態學需要以植物學、植物生理學、土壤學、氣象學等課程為基礎，同時森林生態學又是專業課程(如森林經理學、營林學、森林保護學等課程)的基礎。因此，是一門承上啟下的重要課程。

從19世紀60年代生態學的概念逐漸被廣泛地套用於植物學後，生態學在其發展的同時也促進了森林生態學的發展。另一方面，林業生產實踐和林業的教育，科學研究，又促進了森林生態學知識的積累和套用。森林生態學的內容最初包括在造林學和林業概論中，如德國K.加伊爾的《造林學》和W.施利希的《林業手冊》等都是如此。

20世紀初，森林生態學成為造林學或森林學的主要部分，如德國H.邁爾所著《造林學》中的自然法則基礎、日本本多靜六所著《造林學》的前論和俄國Γ．Ф．莫羅佐夫所著的《森林學》等。20年代以後森林生態學逐漸形成不同名稱的獨立學科，如日本鏑木德二的《森林立地學》、美國J.W.塗邁的《造林學基礎》、德國A.登格勒的《造林學生態學基礎》、美國F.S.貝克的《造林學原理》、日本河田傑的《森林生態學》和美國S.H.斯珀爾的《森林生態學》等。在中國，20世紀初期森林生態學的內容也在《林學概論》和《造林學》中講授，20年代以後逐漸發展成《造林學》前論、《森林立地學》、《造林學原理》、《造林原論》、《林學原理》或《森林生態學》等不同名稱的獨立課程。60年代系統論引入生態學後，又產生了“森林生態系統”理論，並在計算數學和電子計算機技術的推動下，又於80年代進一步發展了“森林生態系統工程”理論。如今，森林生態學已逐漸形成一門獨立而較完整的學科。

分支學科

1、樹木生態學(森林個體生態學)。主要研究樹種的生態學特性、適應能力(抗性)、生長發育規律、形態解剖特徵及其與環境條件關係。

2、森林種群生態學。主要研究森林生物(主要是樹木)的種群結構(年齡、數量、大小)、發生、發展、分布規律（格局）、季節變化、環境條件、繁殖更新和消長動能等。

3、森林群落生態學。主要研究森林的地理分布、區系組成、結構特徵、類型劃分、生境變化、發展演替以及開發利用等。

4、森林生態系統學。是系統論和生態學的結合。把森林看作是一個巨大的生態系統，研究其中各個系統的組成排序、整體結構、發展演替、動態變化、物能流動、信息傳遞規律和系統的潛在生產力。通過計算模擬，提出最優結構和高效功能的模型，以期充分發揮森林生態系統的最大經濟效益、生態效益和社會效益。

研究方法

生態學的研究長期處於定性描述階段。對群落結構、類型劃分和地理分布都採用靜態描述；對群落的演替變化，如群落的建立、發育、成熟、消失規律，加速、延緩或改變自然演替的途徑等則採用動態描述。20世紀60年代以來，森林生態學的研究，除藉助於傳統的生物學、物理學、化學等方法及其最新成就外，還藉助於氣象學、水文學的知識以及系統工程和電子計算機等手段。精敏測算儀器，如自記紅外線氣體分析儀、自記分光光度計、氧彈或熱量計，以及放射性同位素等的套用，也為定量研究提供了更好的條件。林業遙感技術的套用，使森林生態學的研究又有了新的發展。近幾年來提出的生態界面系統的理論和方法，是從存在於生物與環境間的界面層的性質、結構、功能和作用，直接探索生態系統的運動規律，又使生態學關於生物與環境之間因果關係的傳統概念和研究方法有了改變。

學術目標

重要作用

森林生態學作為生態學的分支學科，森林生態學具有完備的理論體系，其理論思想對學生科學世界觀的形成、抽象思維能力的培養、科學實驗方法及知識更新能力的素質教育具有重要作用。森林生態學作為一門套用生態學，要求學生在個體、種群、群落和生態系統等多個層次系統掌握相關理論知識，教學內容十分豐富。在繼承傳統森林生態學主幹框架的基礎上，積極吸收美國、加拿大、英國和法國等國外大學生態學課程的先進內容，結合中國林業實際情況，加強人工林生態系統、森林資源與生物多樣性保護、植被重建與恢復、農林複合經營等知識內容的更新，通過理論和實際案例相結合，使學生能了解當代生態學研究的熱點和前沿問題，突出生態理論對林業實踐的指導作用。

課程重點

教學實踐環節的安排是本課程的重要特點，重點在對群落結構、生態系統及生物多樣性保護、森林生態服務功能等方面加強學生對自然規律的認識，培養學生珍惜自然和保護環境意識，加強其野外調查和解決實際問題的能力。

森林生態學課程的重點是森林在個體、種群、群落和生態系統等不同層次上，認識森林與環境之間的相互關係，培養學生從不同角度認識、研究和解決相關問題的能力。

本課程的重點在森林與環境、森林種群、森林群落及森林生態系統4個章節，這也是本課程的難點。

對於重點和難點，從授課時序合理分配。四個難點分別放在課程的四個部分。將森林生態系統部分內容提到第一部分，總領全局，突出生態系統是目前森林生態學研究最基本的觀點。以下分別從個體、種群和群落三個部分加以分論，以前後的邏輯關係既分散了難點，又有利於各知識點的相互穿插。

實踐教學

21世紀是知識經濟的時代 , 要求學生具有較強的實踐能力和創新能力, 這種能力的培養必須在實踐中完成 , 尤其是林學類學科 , 必須讓學生親自在生產實踐中經受鍛鍊、積累經驗。同時高校需要最新的理論作指導 , 需要新的理念、新的思路 , 建設內容豐富、形式多樣、綜合性與設計性強、組織機構健全、管理基礎工作紮實的實踐教學基地。

(一 )加強實踐教學體系的建設

課外實踐提升專業認識。
實驗教學培養實踐能力。
綜合實習提高實踐教學質量。
畢業實習鍛鍊科研能力。

(二 )加強實踐教學基地建設與管理

依託中央與地方共建實驗室建設 , 最佳化配置實驗室儀器設備。
依託行業優勢 , 建立校外實踐基地。
依託人才科技優勢 , 建設校內實踐基地。
依託科研優勢 , 促進實踐基地建設。
依託學科優勢 , 創新管理與運作模式。

發展

20世紀60年代以來，森林生態學的研究，除藉助於傳統的生物學、物理學、化學等方法及其最新成就外，還藉助於氣象學、水文學的知識，以及系統工程和電子計算機等手段。尤其是70年代以來，由於運用現代控制理論對生態系統進行分析，使之數量化和模型化，森林生態學的研究進入了定量階段。精敏測算儀器，如自記紅外線氣體分析儀、自記分光光度計、氧彈或熱量計，以及放射性同位素等的套用，也為定量研究提供了更好的條件；林業遙感技術的套用，使森林生態學的研究又有了新的發展；熱力學熵變理論和資訊理論現已被用來解釋生物體的生長發育、種群消長、生態系統的有序性和能量耗散規律；系統工程則用於森林以及農業、草原、水域等生態系統的綜合控制和管理，以求實現其最優結構和高效功能。

20 世紀 90 年代，國家自然科學基金委員會曾先後組織我國許多科學家研究和編寫出版了一系列自然學科發展戰略調研報告，其中包括了“森林生態學作為研略” 和“林學發展戰略”，森林生態學都各作為它們的重要分支學科。“ 生態學發展戰略” 由已故的馬世駿先生主持，由中國生態學會組織科學家們完成，它相當全面地、系統地和深刻總結了生態學發展歷史，提出了發展預測和今後的重要研究領域。它正確地指出，當前的已由經典的生態學任務、即研究闡明生物及其環境的相互關係的科學，發展成涉及更廣泛領域的許多分支學科，除作為生態科學基礎的個體生理生態學、種群生態學、群落生態學和生態系統生態學外，與其他學科交叉滲透而形成了數學生態學、化學生態學、景觀生態學、進化生態學、能量生態學等，在套用生態學領域發展有農業生態學、森林生態學、草地生態學、城市生態學、污染生態學和自然保護與保護生物學等。可以看出現代生態科學已是一門基礎性強、研究範圍廣、學科間滲透面大、套用範圍寬的非常活躍的前沿科學。一句話以蔽之，生態學是研究生物生存的科學，對人類來講，是指導人類與自然各種關係的理論原理和行為準則的科學。現代的林學則可認為是研究森林的生長發育規律和結構功能，以及對森林培育、管理、保護和利用的科學。根據不同的研究任務與其他學科交叉的關係，林學發展有森林生態學、造林學、森林經營學、森林測計學、森林保科學、森林採運學等等 , 還有圍繞利用的林產化工學、木材加工學等等。森林生態學作為研究森林與環境相互關係的科學，則是造林學、營林學和森林保護學等其他分支學科的基礎。林生態學的研究任務可以歸納為 :認識森林與環境的相互作用；認識森林的分類、分布、生長發育、發展和演替的規律；認識人類活動對森林及其功能的影響；提出正確經營森林、管理森林的生態學基礎技術的途徑。

近 30 年來，世界和我國森林生態學在下列方面獲得了較快的發展：

一是查明與監測各類森林生態系統在人類活動影響下的變化。如 60 年代的“ 國際生物學計畫”(IBP)、70年代的“ 人與生物圈計畫”(MAB)、80 年代的 “ 地圈生物圈計畫”(IGBP)、90年代由“ 地圈生物圈計畫”中突出的“ 全球變化與陸地生態系統”(GCTE)和“水循環的生物圈背景”(BAHC)專題 ,先後對包括森林植被在內的生物生產力、人為活動對生態系統的影響和變化、全球變化與生態系統相互關係和影響 , 以及生態系統水循環和氣候(通過 CO₂流)的影響等進行了不少研究；

二是對各類天然林、人工林的生長、發育、演替、種群動態有較深入研究，如林木種群自我調節能力，生態系統的食物鏈結構 , 反映生物間相互制約關係和病蟲害防治的生態問題；

三是對人工速生林的養分、水分、能量的流通、轉換 , 為提高人工林生產力和防治土壤退化的研究；

四是森林生態功能和社會經濟效益計量評價的探討；

五是酸沉降及其他有毒物對森林的危害及防治的研究；

六是森林生態系統的恢復和生物多樣性保護的研究等。

但總的來說，目前，對森林生態系統的認識，如它的生態環境功能，特別是在調節改善環境、保護生物多樣性、和與全球變化的關係還是遠遠不夠的。

問題

社會問題

當前世界上的重大社會問題，諸如能源、環境、資源利用等都與森林密切相關，都涉及森林生態學問題。因此，套用現代自然科學和社會科學的有關理論、方法和手段，研究樹種特性、種群消長、種間關係、系統結構、物能流動、信息傳遞等運動規律，建立更符合實際的系統模型，以求準確預測系統的變化，提出最佳人工生態系統的設計和經營方案，並發展邊緣分支學科，已成為森林生態學面臨的緊迫任務。

發展問題

我國森林生態學研究的水平、研究設施和技術裝備以及科研人才，與世界先進水平相比還有很大差距，也面臨發展上的若干問題：

1.世界一些科技已開發國家在近二十年內對生態系統，特別是較複雜的森林生態系統和小流域系統在長期觀測記錄有關生態功能和過程的數據採集分析方面已完成自動化和網路化，而我國僅僅在中國科學院的生態站才具備向國際靠攏的自動化水平和具有名符其實的資料庫和分析能力的生態系統網路中心，國家林業局系統的生態定位站則在整體上處於落後的和費工費時而且很難精確化、標準化的非自動採集，和有名無實的“ 網路” 狀態；

2.世界上一些國家具有相當數量的一級的長期生態觀測試驗站和較多的二級站，初步或基本上滿足了全國水平的監測和研究需要，而我國經過四十年的發展充其量才有二十個左右較正式的森林生態系統觀測站，如包括一些隨研究課題和生態工程項目設定的半定位性的或低水準的觀測站也不足一百個，根本滿足不了巨觀研究分析，如國家尺度、大區域尺度或與國際性全球尺度研究的需要。這些已有站的水平也參差不齊，林業系統的投入極少，連維持日常的最低限度的觀測也有困難，更談不上充實、提高和數量上的發展。

3.過去的研究，如生態系統和小集水區的研究，都是小尺度的研究，至多是中小尺度的，對大尺度的研究，不可能進行實際的觀測和試驗，或者觀測所得數據質量很差，或者面臨計算機運算能力問題，因此，為大尺度研究的需要(而這種研究在全球化研究越來越重要的今天，更顯得迫切)，如何把具體的生態系統或集水區的具體規律和成果運用到區域性和更大尺度的決策上去，有時是可行的，有時卻會差之毫厘失之千里，在放大的更大的時空異質性情況下合理使用小尺度數據就是當前森林生態學在生態模型尺度轉換上的重要技術問題。在國外往往以概念模型，既統計模型來彌補物理模型所遇到的這類難題，這些都在探索之中。此外 , 在巨觀的研究中，如何把森林生態系統生態功能和過程放在一個更大水、熱、氣、其他物質和生物多樣性背景中來詮釋，還要很好地解決森林生態系統功能模型和周圍大環境的水、熱、氣規律模型的耦合問題，以便做出更為合理的解釋，這需要森林生態學與土壤學、水文學、大氣科學等學科開展合作研究。

總之，我國森林生態學的研究任重而道遠，還需要我們付出更大的努力，做出更大的貢獻。

森林生態學(學科)