[科普中国]-生理生态学

概念

生理生态学是一门有关生物与环境相互作用中生命过程和生命现象的一门科学。但关于生理生态学的概念有很多，以下列出了一些主要的概念：

① “生理生态学是指对所有环境影响的研究，这些影响连续不断且共同对动植物产生作用，动植物等对这些影响进行反应和调节以使自己在胁迫条件下维持生存”。② “生理生态学是对有机体对其物理环境的结构适应功能调节的研究”。③ “生理生态学是对有机体在自然或模拟条件下生命过程的研究”。④“生理生态学是与环境胁迫有关的生理适应性研究，可解释有机体在自然界中的分布”。⑤“生理生态学是研究有机体的功能与其环境相互关系的科学”。⑥“生理生态学是涉及有机体和其环境相互作用的科学，包括有机体对环境反应的描述性研究和生态学相关的生理机制的原因分析”。⑦ “生理生态学是理解有机体如何根据自然环境和进化历史而进行设计的科学”。1

发展简史20世纪30年代，在野生生态学发展的基础上形成了实验生态学，比较生理学则与自然历史研究相结合形成了生理生态学。过去的所谓个体生态学，其研究内容大致与生理生态学相当。从个体水平研究生物适应性的机理是生态学的基础。对种群、群落和生态系统功能的研究，都依赖于对生物有机体的研究。近代的生理生态学，一方面向分子生态学、化学生态学、生物化学生态学、生物物理生态学等更微观的方向发展；另一方面，也加强了与种群生态学、群落生态学的结合点的研究。2

研究内容从生态学的观点出发，生理生态学研究有机体内部及其与环境之间物质代谢和能量流动，植物生长环境条件及负荷下生命的效率和能力。其常在实验室控制条件下进行研究。3

生理生态学主要研究温度、湿度等气候因子对动植物的生长、发育、生殖、存活的影响；对植物的光合作用、水分代谢、营养生理的影响；对动物的体温调节、渗透压调节的影响，以及在极端或胁迫环境条件下，动植物的生理适应、行为适应，还有生物能量学等。4

研究方法生理学研究生物的功能，生态学研究生物与它们的环境关系，生理生态学则研究生物体的功能与其环境关系。生理生态学作为作物生态学的重要基础，其研究方法也是作物生态学常用方法之一。生理生态学的研究方法可归纳为碳代谢、水分代谢、矿物质营养等等。

生理生态学的研究方法也可分为两大类：生物学研究方法和数学研究方法。生物学研究方法是试图研究环境因子对植株或植物冠层生物过程或物理过程的影响，而数学研究方法则是利用数学手段分析研究作物与环境的关系。5

学科特点生理生态学的学科范畴是很广的，以动物为例，动物对环境的适应进化策略方面包括：动物对热环境的适应、动物对冷环境的适应、动物对地下环境的适应、动物对水环境的适应、动物对高海拔寒冷环境的适应等，这些适应包括生理、行为和形态上的调节变化，如产热能力、水盐代谢、能量收支、繁殖调节等。

对环境适应的概念是生理生态学的核心，进行生理生态学研究可以在生物组织的不同层次上进行，从分子、细胞、组织、器官、个体，到种群、群落、甚至生态系统等都可以进行有关的研究，但研究的焦点是有机体本身，也就是说在个体水平上，无论哪个尺度的研究都要围绕个体的基本性能表现进行。个体是自然选择的主体，个体层次起承上启下的作用。1

与其他学科的关系生理生态学的同义语很多，以下这些术语有时在文献中是交互使用的，如生态生理学（Ecophysiology or Ecological physiology）、比较生理学（Comparative physiology）、环境生理学（Environmental physiology）、生态相关生理学（Ecologically relevant physiology）、进化生理学（Evolutionary physiology）、功能生态学（Functional ecology），甚至生物物理生态学（Biophysics）等，这些学科许多内容是与生理生态学的内容相似的，但每个学科还是有自己的学科重点的。这些名称覆盖了当今生理生态学的范畴，也反映了学科发展和进化过程中不同的研究途径及研究的兴趣和侧重点。1