三、地球系统科学研究的发展趋势
地球系统科学的研究需要自然科学和社会 科学多学科的综合。
地球系统科学正在推动可持续发展的研究。 地球系统科学关注人类活动对地球系统的
存在、运动和发展的影响。
8.2 生态学
生态学是研究生命系统和环境系统之间相互作用的 机理，规律的科学。
生态学的英文名称是ecology，由两个希腊词根构 成：likos(房子、住所)、ologs（科学、研究）。
从人类诞生以来，从未停止探索地球奥秘的 步伐，但仍远不能达到预防自然灾害、消除 巨大损失的目的。人类对地球的开发、利用、 探索研究活动由来已久，地质学、地理学、 气象学、海洋学和生态学都有悠久历史，但 这些已形成系统研究方法和知识体系的专门 学科，已经不能适应新形势下的需要。鉴于 地球各个圈层间复杂而微妙的相互作用，地 球系统科学自然应运而生。
生态指标体系。建立生态定位站和数据库。动态监 测物种变化，及时提出预报。
8.2.3 生态学的发展趋势
三门具有密切 的内在联系而 又不能互相替 代的姊妹科学
8.1 地球系统科学
从研究包括人类在内的地球系统角度研
究人类和地球表层关系产生地球系统科学。
地球系统科学的创立 地球系统科学的研究对象及发展趋势
8.1.1 地球系统科学的创立
地球系统科学最早由美国国家航空与宇航管理局 （NASA）1983年提出。20世纪80年代中期以来，地 球科学发展迅猛，科学家明确提出物理过程与生物过程 相互作用的观点，进而形成了“地球系统”思想。90年 代，这一观点成为地学界共识，美、英、日等国纷纷制 定相关计划，这一学科得以确立并蓬勃发展起来。
二、三个研究层次（见P135页）
全球变化：核心问题，包括自然环境变迁，生物量 变迁及人类活动的生态效应。
区域模型：依靠信息将区域和全球变化连接起来， 探讨地球系统全球层次和区域层次之间的相互作用 以及人类行为对全球变化的反聩。
宏观调控信息系统：运用环境工程，解决生态穿凿、 生态工业内部及其两者之间的匹配问题。
1992年美国22所大学将地球系统科学教育纳入课程之 内；
与此同时，联合国《21世纪议程》将地球科学作为可持 续发展战略的科学基础之一。
德国联邦政府与德国科学基金会、美国国 家科学基金会相继投入巨资，拟定了分别 为期15年和10年的“地球工程学—地球系 统”等大型研究计划。
2001年１月，中国科学院院长路甬祥把对“地球系 统整体行为的集成研究”列为新世纪科学家要勇敢 面对的第九大挑战。
2、强化生态学为社会服务的功能，即通过探索解决 经济发展和环境保护之间的矛盾，实现生态学的自 然、经济、社会功能。包括的内容主要有：
生物生产力的管理。通过改善光合作用的程度，提 高不同营养级生物产品利用效益。
人工生物群落的稳定性。世界自然保护大纲的三大 目标是：保护生态过程和生命支持系统；保护遗传 基因多样性；保护现有物种，促进生物资源的永续 利用。
1869年，海克尔首先提出生态学的概念。 1935年坦斯勒提出“生态系统”概念。 1942年林德曼提出食物链和金字塔营养结构，确立了
生态系统物质循环和能量流动理论，为现代生态学奠 定了基础。
20世纪50年代，生态学进入现代生态学发展时期，扩 展了人类影响自然环境的广度和深度 。
自20世纪60年代以来，生态学和当代国际重大社会问 题密切相关，成为解决国际重大社会问题的理论基础。
8.2.2 生态学的研究内容
1、生态研究生物与环境、生物与生物之 间的相互关系。
2、生态学主要以种群、群落和生态系统 的研究为核心。
3、随着全球环境问题日益受到重视，全 球生态学应运而生，并正在成为人们关注 的领域。
生态学的发展特征：
1、多学科跨部门的综合研究：国际性研究计划
世界气候研究计划（WCRP） 国际地圈生物圈计划（IGBP） 全球环境变化的人类因素计划（HDP） 国际岩石圈计划（ILP） 深海钻探计划/大洋钻探计划（DSDP/ODP） 全球海洋生态系统动力学研究（GLOBEC） 世界大洋环流实验计划（WOCE）
由于方法的限制，传统的地质、海洋、地理科学 只能基于长时间尺度或定时预测。虽然，水文、 气象基于物理客观规律，但是，也只能实现以天、 旬为时间尺度的预测。上述两类时间尺度的研究 均未能建立起时间尺度为50年的理论体系；而生 物过程的时间尺度既可以放大，也可以缩小，其 时间尺度必须基于地球系统科学。
8.1.2 地球系统科学的研究对象及
发展趋势
一、研究对象
大气圈
地球系统科学
水圈 岩石圈
生物圈
主要研究组成的地球表层系统，探讨各个圈层相互 作用的体制，分析人类活动引起的生态环境变化，提 高地球系统的生命承载能力。
地球系统科学中时间尺度是一个关键指标。对地 球上的生物存在威胁的诸如气候变化、大气成份 变化，土地覆盖变化等，10年到100年的时间尺 度尤为重要。
从研究包括人类在内的地球系统角度研究 人类和地球表层关系产生地球系统科学。
从环境质量演化的角度研究人类和地球的 关系及地球的变化产生了环境科学。
从生物的生存环境角度研究地球的变化产 生了生态学。
研究对象一致，研究角度不同，三者研究 领域既有交叉又有差异。
目录
地球系统科学 生态学 环境科学
生命系统包括动物，植物，微生物。 环境系统主要包括光、温、水、营养物等理化因素。
生态学的产生与发展 生态学的研究内容 生态学的发展趋势
8.2.1 生态学的产生与发展
古希腊 古中多德 贾思勰 布丰 马尔萨斯 《人口论》 达尔文 《物种起源》
2002年10月温家宝同志在中国地质学会80周年纪 念大会上讲话时也强调，必须实现“传统地质工作 向以‘地球系统科学’为核心内容的现代地质工作” 的转变。
我国自然科学基金委地学部也于2002年3月提出了 21世纪初的地球科学战略重点，拟定了“以地球系 统各圈层的相互作用为主线，从我国具有优势的前 沿领域寻找主攻目标”的“十五”优先资助领域战 略。