系统生态学

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生态系统中CO2的生态学分析

系统生态学 Systems Ecology是一个跨学科的生态学领域，是地球系统科学 Earth System Science的一个子集，它采用整体的方法研究生态学中的系统，尤其是生态系统[1][2][3]。系统生态学可以看作是一般系统理论在生态学中的应用。系统生态学方法的核心思想是，生态系统是一个具有突显特性的复杂系统。系统生态学侧重于，生物的系统和生态的系统之间或内部的相互作用和交换，尤其关注人类干预对生态系统功能的影响。它使用并扩展了热力学中的概念，并发展了其他复杂系统的宏观描述。

概览

系统生态学寻求生物系统内部和生态系统内部，以及两者之间的相互作用和相互交流的整体论Holism观点。系统生态学家意识到，任何生态系统的功能都可以从根本上受到人类经济的影响。因此，他们采取了额外的跨学科步骤，将经济学纳入生态经济ecological economics系统考虑。用R.L. Kitching的话来说[4]，就是：


  • Systems ecology can be defined as the approach to the study of ecology of organisms using the techniques and philosophy of systems analysis: that is, the methods and tools developed, largely in engineering, for studying, characterizing and making predictions about complex entities, that is, systems.
系统生态学可以被定义为使用系统分析的技术和思想来研究生物生态学的方法:也就是说，主要是在工程中开发的方法和工具，用于研究、描述和预测复杂的实体，即系统。


  • In any study of an ecological system, an essential early procedure is to draw a diagram of the system of interest ... diagrams indicate the system's boundaries by a solid line. Within these boundaries, series of components are isolated which have been chosen to represent that portion of the world in which the systems analyst is interested ... If there are no connections across the systems' boundaries with the surrounding systems environments, the systems are described as closed. Ecological work, however, deals almost exclusively with open systems.
在任何一个生态系统的研究中，一个重要的早期程序就是画出一个感兴趣的系统图，该用实线表示系统的“边界”。在这些边界内，分隔出一系列的组件，用来代表该领域内的系统分析者感兴趣的某部分。如果没有跨越系统边界与周围“系统环境”的连接，则系统被描述为“闭合”。然而，生态工作几乎只涉及“开放”系统[5]。


作为一种科学探究方式，能量原理principles of energetics在任何尺度的所有系统中的普遍应用，是系统生态学的一个核心特征。这个观点最著名的支持者也许是Howard T. Odum，他时常被认为是生态系统生态学之父。在这种方法中，能量学原理构成了生态系统原理ecosystem principles。通过从一个系统到另一个系统的形式类推formal analogy，系统生态学家能够看到原理以类似的方式，跨越系统尺度的边界，发挥作用。Howard T.Odum通常使用能量系统语言作为工具，制作生态系统图和流程图。


这些原则中的第四条，即最大能效原则principle of maximum power efficiency，在生态系统的分析和综合中占据中心地位。第四原则表明，当环境负荷与系统内阻相匹配时，系统功能发生最优的进化变化。环境负荷与系统内阻越不相匹配时，系统会越远离它的持续稳定状态。因此，系统生态学家像电子工程师一样，在生态工程中从事电阻和阻抗的匹配工作任务。

密切相关的领域

深层生态学 Deep ecology

深层生态学是一种与生态学密切相关的形而上学基础意识形态。这个术语是由挪威哲学家、甘地学者和环境活动家 Arne Naess创造的。他认为，目前流行的环境管理方法是以人类为中心的，自然环境不仅“比我们想象的要复杂，而且比我们想象的要复杂”，Naess于1973年在布达佩斯的一次环境会议上提出了深层生态学的概念。



Joanna Macy, John Seed和其他人将Naess的论点发展成为他们称之为经验性深层生态学的一个分支。他们之所以作出这些努力，是因为他们认为需要发展”生态自我” ，将人的自我视为包括个人在内的生命系统的一个组成部分。他们试图超越利他主义，以生物圈上的平等为基础，实现更深层次的自我利益来超越人类 沙文主义chauvinism。


地球系统工程与管理 Earth systems engineering and management

地球系统工程与管理(ESEM)是一门用于分析、设计、工程和管理复杂环境系统的学科。它涉及广泛的学科领域，包括人类学、工程学、环境科学、伦理学和哲学。ESEM 的核心是“以高度整合和道德的方式，合理地设计和管理人与自然的耦合系统”。



生态经济学 Ecological economics

生态经济学是研究人类经济和自然生态系统之间动态和空间相互依存关系的学术研究的一个跨学科领域。生态经济学把自然科学和社会科学中的不同学科联系在一起，特别是在这些广泛的领域之间。顾名思义，这个领域由具有经济学和生态学背景的研究人员组成。生态经济学产生的一个重要动因是对传统(主流)环境资源经济学的假设和方法的批判。


生态能量学 Ecological energetics

生态能量学是对生态系统中能量流动的定量研究。它旨在揭示描述这种能量流通过营养或生态网络的能量利用水平的倾向的原理。在系统生态学中，生态系统能量流动原理或“生态系统规律”(即:生态能量学原理)被认为形式上类似于能量学原理。




生态人文学科

生态人文旨在弥合科学与人文之间的鸿沟，弥合西方、东方和土著对自然的认识方式。就像生态中心的政治理论一样，生态人文学科的特点是连接本体论和两个基本原则的贯彻，即服从生态法则和将人类视为更大的生命系统的一部分的必要性。



生态系统生态学 Ecosystem ecology

美国新罕布什尔州怀特山脉的河岸森林

生态系统学是生态系统的生物和非生物组成部分及其在生态系统框架内的相互作用的综合研究。这门科学研究生态系统是如何工作的，并将其与化学物质、基岩、土壤、植物和动物等组成部分联系起来。生态系统生态学研究物理和生物结构，并检查这些生态系统特征是如何相互作用的。


系统生态学和生态系统学之间的关系是复杂的。许多系统生态学可以被认为是生态系统生态学的一个子集。生态系统学也使用了一些与系统生态学的整体方法无关的方法。然而，系统生态学更积极地考虑通常超出了生态系统生态学的范围的外部影响，比如经济。然而生态系统学可以被定义为生态系统的科学研究，系统生态学更多的是一种特殊的方法来研究生态系统和与这些系统相互作用的现象。


工业生态学

工业生态学是研究工业过程作为线性(开放式循环)系统，其中资源和资本投资通过该系统流动变成废料，到一个其中废料重新投入新过程的封闭式循环系统。


另见


参考文献

  1. ↑ Shugart, Herman H. (Herman Henry), 1944-; O'Neill, R. V. (Robert V.), 1940-. Systems ecology. ISBN 0-87933-347-2. OCLC 4664585. 
  2. ↑ Van Dyne, George M., 1932- (1966). Ecosystems, systems ecology, and systems ecologists.. Oak Ridge National Laboratory, Health Physics Divisions. OCLC 4247138. 
  3. ↑ Wilkinson, David M., 1963- (2006). Fundamental processes in ecology : an earth systems approach. Oxford University Press. ISBN 0-19-856846-0. OCLC 67383832. 
  4. ↑ Kitching, R. L. (Roger Laurence), 1945- (1983). Systems ecology : an introduction to ecological modelling. University of Queensland Press. p. 9. ISBN 0-7022-1813-8. OCLC 8845946. 
  5. ↑ Kitching, R. L. (Roger Laurence), 1945- (1983). Systems ecology : an introduction to ecological modelling. University of Queensland Press. p. 11. ISBN 0-7022-1813-8. OCLC 8845946. 


文学

  • Gregory Bateson, Steps to an Ecology of Mind, 2000.
  • Kenneth Edmund Ferguson, Systems Analysis in Ecology, WATT, 1966, 276 pp.
  • Efraim Halfon, Theoretical Systems Ecology: Advances and Case Studies, 1979.
  • J. W. Haefner, Modeling Biological Systems: Principles and Applications, London., UK, Chapman and Hall 1996, 473 pp.
  • Richard F Johnston, Peter W Frank, Charles Duncan Michener, Annual Review of Ecology and Systematics, 1976, 307 pp.
  • Jorgensen, Sven E., "Introduction to Systems Ecology", CRC Press, 2012.
  • R.L. Kitching, Systems ecology, University of Queensland Press, 1983.
  • Howard T. Odum] Systems Ecology: An Introduction, Wiley-Interscience, 1983.
  • Howard T. Odum, Ecological and General Systems: An Introduction to Systems Ecology. University Press of Colorado, Niwot, CO, 1994.
  • Friedrich Recknagel, Applied Systems Ecology: Approach and Case Studies in Aquatic Ecology, 1989.
  • James. Sanderson & Larry D. Harris, Landscape Ecology: A Top-down Approach, 2000, 246 pp.
  • Sheldon Smith, Human Systems Ecology: Studies in the Integration of Political Economy, 1989.
  • Shugart, H.H., O’Neil, R.V. (Eds.) Systems Ecology, Dowden, Hutchinson & Ross, Inc., 1979.
  • Van Dyne, George M., Ecosystems, Systems Ecology, and Systems Ecologists, ORNL- 3975. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, pp. 1–40, 1966.
  • Patten, Bernard C. (editor), "Systems Analysis and Simulation in Ecology", Volume 1, Academic Press, 1971.
  • Patten, Bernard C. (editor), "Systems Analysis and Simulation in Ecology", Volume 2, Academic Press, 1972.
  • Patten, Bernard C. (editor), "Systems Analysis and Simulation in Ecology", Volume 3, Academic Press, 1975.
  • Patten, Bernard C. (editor), "Systems Analysis and Simulation in Ecology", Volume 4, Academic Press, 1976.

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