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[关键词]大学生 科研创新能力 生态学 教学改革
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2015)06-0236-01
随着人们对于人口、环境、资源等问题的日益关注,生态学这个术语已经广为人知。伴随科技进步和人类认识的提高,作为一门多学科交叉融合的前沿学科体系,生态学对可持续发展理念的普及和生态文明建设的推进具有重要的理论与实践意义。
生态学本身是理论与实践联系极为紧密的学科,当中的理论观点都是来源于生产生活实践和科学研究的结果,因此,生态学教学在内容上不能仅限于书本知识,在形式上不能拘泥于传统教学模式。对于生物科学专业本科学生应该在掌握专业基本理论的同时,掌握一些基本的科学研究方法,并具有一定的科学研究能力和实践创新能力,以适应社会发展的客观要求。而科研能力培养可以融入到课堂教学、专业实习、课题研究和毕业论文(设计)等教学环节。
一、科学设置教学内容,为培养创新意识提供基础
生态学内容比较繁杂而且涉及领域广泛,为了能够获得更好的成效,在教学内容的设计上要脉络清晰、主干分明,便于学生掌握,为培养科学素质和创新能力做好铺垫。生态学的知识体系脉络总结概括为“123456”模式,即1个主题:生物与环境的相互关系;2个发展方向:宏观和微观;3种研究方法:野外调查、实验研究和理论模型;4个组织层次:个体、种群、群落和生态系统;5方面全球问题:全球气候变化、臭氧层破坏、污染问题、人口与资源问题以及生物多样性保护问题;6个部分:个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、应用生态学和现代生态学的发展。
二、体现知识的前沿性,为培养创新意识提供前提
生态学近年来飞速发展、日新月异,新的研究理论和实践成果极为丰富,在教学过程中一定要不断更新生态学研究领域的新概念、新理论,增加应用生态学和现代生态学的新进展等内容,介绍国内外发展的新动态、新热点,有效地拓展知识的宽度和广度,开拓学生的视野,培养学生的兴趣,调动学习的积极性,有利于打下坚实的理论基础和提供丰富的实践素材。
三、加强野外综合实习,为理论应用提供实践
生态学是一门实践性科学,实验实践是所有的理论成果的基础,因此实践教学是生态学教学中必不可少的内容,也是优化教学改革的核心部分。培养学生的科研创新能力,应构建以综合性、探究性实习实践为核心的实践教学模式,加强实验教材建设,创新教学方式,突出能力培养。例如,选择较为恰当的实习地点,开展野外综合实习,设计切实可行的实验,如设计动植物物种分类方法,鸟类、啮齿类等生物多样性调查,啮齿动物生境选择,鸟类巢址选择,鸟类繁殖行为研究,土壤动物的取样、分离和鉴定等实验内容,引导学生主动地开展科研试验研究,为学生毕业设计、继续深造和从事相关工作奠定良好的基础。另外,还应该带动学生积极参与教师的科研项目研究,这也是培养学生科技能力的一项重要措施。
四、用最新科研成果理解生态学原理,培养科研意识
生态学理论教学过程中,应多采用案例教学法介绍实践应用的最新成就,使学生通过了解生态学领域的最新发展动态和研究热点,分析实际问题的解决办法,激发他们学习生态学和从事该领域科研工作的兴趣,提高学生对生态学理论的直观感悟与科研体验,增强学习的兴趣和积极性。围绕一些热点议题,布置相关研究课题,督促学生去查阅文献,提高学习的探索性和主动性。
五、开展生态学专题演讲与研讨,提高学生研究和探索的积极性
开展课前演讲活动,每名同学围绕生态学的相关知识,自选主题与内容,进行5min的课前演讲,锻炼学生的综合能力,营造良好的主动学习的氛围。另外,围绕一些热点或与生活联系紧密的领域,如生态入侵、全球气候变暖、雾霾与PM2.5、种间关系等,设置专题研讨。由学生分组构建小团队,分工协作,准备进行主讲汇报,解答其他小组同学提问,互相研讨,教师进行补充、完善知识要点并给予点评。这种教学模式改变了传统一言堂的方式,增加了课程的深度和灵活性,培养了学生查阅文献、撰写报告等科研能力,能够锻炼学生的团队意识,有利于提高学生分析和解决具体问题的能力,有利于学生科研能力的提高。与此同时,授课教师需要做好充分的课前准备,掌握大量的相关信息,良好地驾驭课堂的节奏与秩序,以此促进教学相长。
关键词:生态学;生态系统;人类生态学; 文化
中图分类号:C912.4文献标识码:A 文章编号:1009-9107(2014)04-0156-05
生态学的产生与发展一直伴随着人类文明史前进的步伐。在人类历史中,生态学经历了一个漫长的历史过程。从生态学到人类生态学亦经历了自然和社会科学家们的艰辛探索,在生态学研究过程中,对人与自然的关系的观点发生了历史性的变化。生态学的关注点逐渐从单纯针对动植物和生态系统等的研究转向对人和对人与自然关系的关注。即人类生态意识慢慢觉醒,开始了生态学向人类生态学的转向。现代生态学将人类生态学的研究提到一个很高的层次。协调人与自然的关系以改善人类的生存环境,将成为生态学研究的重要动向,即人类生态学将成为生态学发展的新的重要方向。
〖BT4〗一、经典生态学时期
(一)萌芽时期
早期人类对自然既恐惧又迷恋,在这种矛盾心态中形成对自然的博物学式的了解。在与大自然抗争的过程中,人们逐渐开始关注各种动物的生态习性,猎人对于猎物,渔民对于江河湖海的生物,牧民对于牲畜,都有着丰富的感知和实践经验。同时,早期的采药者开始研究植物的属性。这些都是早期的生态学知识,是人类从实践中得出的经验,迄今为止它们仍然是生态学研究的源泉。
在中国,早在公元前1200年就有了文字记载的原始的生态思想。“《尔雅》一书中就记载了176种木本植物和50多种草本植物的形态与生态环境”。“公元前200年《管子》地员篇专门论及水土和植物,记述了植物沿水分梯度的带状分布以及土地的合理利用”[1]。 西汉时期,劳动人民在生产实践中注意到了植物生长与其生长环境的密切联系,刘安撰写的《淮南子》一书,就记载有“欲知地道,物其树”。到公元前100年前后,在我国已经确立了二十四节气,节气的划分综合了季节、气候、物候等自然景象的变化,反应了我国古代劳动人民对于生态现象和气候之间的关系有了初步的理解。在这一时期,出现了描述鸟类生态的《禽经》,书中对各种鸟类的命名、形态、生活习性等内容做了总结。到了公元6世纪,中〖HJ58x〗国著名的农学家贾思勰在总结前人经验的基础上,结合从农民当中所获得的生产经验,著成《齐民要术》,该书涉及了包括农作物栽培,经济林木生产,如何利用野生植物以及介绍了各种家禽、家畜、鱼等的饲养等内容,书中蕴含了朴素的生态学观点。这些都是我们过去生态知识的最早记载。
在西方,亚里士多德(公元前384~322)的著作《动物志》中就已经对动物做了分类,并且对动物的身体结构与形态,以及动物的习惯与性格的差异都做了详细的论述。在论述的过程中,亚里士多德还将动物与人类在自然属性方面进行了对比。随后他又写了《动物之构造》、《动物之行进》、《动物之生殖》、《动物之运动》,也叫做《动物四篇》。这些著作依据动物的生活环境和食性对动物进行了详细的分类,描述了动物与生态环境之间以及动物与动物之间的相互关系,给后来生态学的研究和发展提供了丰厚的历史积累。亚里士多德的学生荻奥夫拉斯图斯(公元前370~285B.C.)在《植物群落》一书中,撰述了陆地及水域中的植物群落和植物类型与环境的关系,被后人认为是最早的一位生态学家。老普林尼(公元23~79A.D.)所著《博物志》一书可以说是一部出色的百科全书,“实际上,在此之前已经有了两部百科全书:瓦罗(Varro,116B.C.~27A.D.)九卷本的Disciplinae 和塞尔苏斯(Celsus,25 B.C.~45 A.D.)的Artes。相比之下,普林尼的《博物志》是更为庞大和出色的一部,几乎囊括了整个自然界各个方面的内容,小普林尼概括说这是‘一部全面而渊博的著作,其丰富程度不亚于自然本身’。” [2]它为后人研究古代人的生态知识和生态观念提供了丰富的来源和依据。
(二)生态学的建立和成长期
文艺复兴之后,生态学也和其他的自然科学一样,在经历了漫长的黑暗时代之后,重新迎来了蓬勃发展的时期。1670年,英国科学家波义尔(Boyle)用一些小动物作为实验材料,研究和阐述了低气压对动物的影响,标志着动物生理生态学的开端。1735年法国昆虫学家雷米尔(Reaumur)在其著作《昆虫自然史》中,探讨了有关积温与昆虫发育生理的关系,成为研究昆虫生态学的先驱。在其后的昆虫学家亨利・法布尔用毕生的经历和心血完成了《昆虫记》这一巨著。为昆虫生态学的向前发展奠定了坚实的基础。1749年至1788年法国博物学家布丰(Georges Louis Leclere de Buffon)发表了包含36卷的《自然史》巨著。在该书中的《动物史》、《鸟类史》、《爬虫类史》等卷册中揭示了生物与环境之间的相互关系,他认为物种是可变的,提出了“生物变异的原因基于环境的变化”的原理。他的这一思想对于近代动物生态学的发展具有重要的影响。1807年,德国学者洪堡德(Humboldt)在其《植物地理论文集》一书中最先发现了植物分布的水平分异性和垂直分异性,揭示了自然界植物的分布遵循一定的规律集合而成群落这一现象。他在1799~1844年的美洲之行的基础上,把植物地理的知识系统化,被称为近代植物地理学和植物群落学的创始人。世界著名的生物学家达尔文于1859年完成科学巨著《物种起源》,它论证了两个问题,第一,生物是可以变异、进化的。第二,自然选择是生物进化的动力。他的论述极大地推动了生态学和进化论的发展。1869年,德国生物学家恩斯特・海克尔首次提出了生态学的概念,即研究动物与其有机及无机环境之间相互关系的科学。由此正式揭开了生态学发展的序幕。1877年德国学者苗比乌斯(Mobius)通过研究牡蛎群落提出了生物群落(biocoenose)这一术语。1896年德国学者斯罗特(Schroter)首次提出个体生态学和群体生态学两个重要概念[1]。1895年Warming发表《植物分布学》,并与1909年将其英文版易名为《植物生态学》,此书和1898年德国辛珀尔(Schimper)发表的《以生理为基础的植物地理学》一起被认为是两部生态学的划时代巨著,全面总结了19世纪末以前植物生态学的研究成就,标志着植物生态学的成长和成熟,并使之成为生态学中一门独立的分支学科。
进入20世纪以后,生态学研究所涉及的领域和内容更加广泛。在此期间,美国的爱默生(Emerson)等写的《动物生态学原理》一书被公认为是当时内容最丰富、最完整的动物生态学教科书,它标志着动物生态学进入了成熟期。虽然动物生态学的成熟要晚于植物生态学近半个世纪,但在进入了20世纪以后,动物生态学研究成为了生态学研究的主流。同时,植物生态学在植物群落生态学方面也有了很大的发展,形成了英美学派、法瑞学派和北欧学派等几个研究中心。
〖BT4〗二、现代生态学时期
如果说植物生态学观察研究和动物生态学观察研究的实现是生态学发展的第一步,那么,生态学第二步的重大发展就是生态系统研究的开展。
关键词:植物景观;设计;生态;稳定性
中图分类号: S611 文献标识码: A
1、主要生态学原理
1.1、个体生态学是城市园林植物选择的基础
由于城市是以人为主的聚居区,是一个不完整的生态系统,其环境与地带性自然环境有很大不同,已经不能适合大多数植物的生存,而且,由人的审美观念带来的城市美化也改变了城市植物的区系,如何找到在城市能生长繁茂,满足城市功能,又符合人的审美观念的植物就成为城市园林绿化的基础工作。因此,引种驯化、乡土植物应用、以及由此引发的城市植物的生态功能、抗性等是园林工作者的长期研究课题。特别是城市街道环境比其他绿化环境更加恶劣,利用植物生理生态原理和方法筛选合适的行道树更是城市的重要任务。
1.2、植物群落学是城市园林绿化建设的基础
植物群落的分布、类型和结构理论对于科学建设城市园林绿地具有重大意义。地带性植被是当地地理条件长期自然选择的结果,具有最大的适应性和相对稳定性。城市园林绿地建设在植被选择上,应以地带性植被中建群种、优势种为基调树种和骨干树种,适当引进相邻气候带树种和外来树种作为辅助和补充,就能保持景观稳定,并降低维护成本。例如大型防护绿地和公园部分绿地,就需要建设稳定的,少维护的拟自然植物群落。但是城市绿地并非完全的自然植被,还必须满足城市功能和美学要求,因此,为了配合城市景观的要求,一个城市可能有和当地地带性植被不同的植物群落类型,比如,有居住小区设计是“巴厘岛”风格,多棕榈型植物,就有可能建设偏热带的植被类型,其代价就是要加强人工干预,增加管护成本,但如果建设者具有植物群落知识,按照热带植物群落选择、配置群落,就会适当降低成本。因此,根据城市绿地的地点、性质和功能来配置和建设植被类型,就能起到事半功倍的效果。
2、园林植物景观规划设计要点分析
2.1、种植设计的程序分析
园林种植设计的程序是贯穿与园林设计的始终,并与之相同步的。园林设计要尽早考虑种植设计。从场地的调查、到方案设计、扩初设计、直至施工图设计,种植设计都是重要组成部分。现阶段,主要的做法是:园林种植设计的工作在园林施工结束后就再不管问。而园林设计意图的最终形成并不是在园林施工结束后能够立即见效的。由于植物的生长是一个循序渐进的过程,所以在园林中,很多植物景观的形成要经过好几年的时间才能完成,而在这个具体的完成过程中,植物会受到很多环境、人为等因素的影响。特别是在具体的园林施工的时候所选用的一些小规格的苗木,它们往往要经历相当长时间的生长、定型才能达到相对稳定的园林景观。
2.2、种植设计的图纸表达分析
园林设计的图纸,其是表达园林相关设计理念的主要媒介。对于植物种植的设计图纸也是通过一系列的平面图以及透视图来主要表达出来的。对于园林种植设计的技术性图纸,其主要包括有设计的平面图、立面图以及详图和相关的苗木表。在这其中,对于园林种植的设计平面图,其主要是反映园林植物之间以及植物和其他园林要素空间关系的重要媒介。
3、园林植物景观营造与生态稳定性措施探讨
3.1、模纹花坛,整形修剪
在实际工作中,首先人为的经常修剪影响了植物周围生态环境,破坏植物周围小动物的生活地和植物的自我管理能力;同时植物的观赏特点被抹杀了,许多开花和结果的植物,由于总修剪看不到其开花和结果。其次对图案美的过分追求,导致景观形式僵硬刻板,缺乏自然美,忽略了生态群落的稳定性。再次将灌木当作地被植物和模纹花坛的特殊结构,维护问题较多。因此在以后的工作中,应该依据生态学原理进行植物配置,将中国园林与世界园林很好的融合,创造自然优美的园林植物景观。还应适当减少整形植物在这个规划中的比例,这样可以减少人工管理,节约成本,减少不稳定因素,提升植物景观价值。还可以选择与之有相同作用的植物栽植形式替代。在植物配置中还应考虑每种植物在不同生长时期的形态美,通过巧妙的设计,使人们观赏到植物不同时期的美。在植物配置中还可以考虑落叶和常绿相结合,深根和浅根配置,观花和观叶搭配,能使植物生长的更好,景观更加丰富,形成不同季节皆有景可观的效果。
3.2、奇花异草的引进、南树北移
园林工作者在追新求异中不断的引进新品种,或者各种奇花异草来到中国,或者南树北移、或者北树南移。但是这样做并没有达到设计师理想的效果。他们大多长势不好,不能呈现在当地的自然美,如:原产热带非洲的凤凰木,在当地生长十分旺盛,先花后叶并且花期长,引至海南岛南部,花期明显缩短,有花叶同放现象;或者有植物入侵的现象出现,破坏了引进地区的生态平衡,影响其生态稳定性;或者不能抵抗自然灾害。因此在以后的工作中,应该充分开发和利用乡土植物品种。根据设计地块的土质和环境,选择适合的植物材料,形成健康稳定的植物群并且突出地方特色。如华北的杨、柳、榆、槐、椿、油松、白皮松、五角枫、栾树、黄连木、白蜡、海棠等最适合华北的气候条件。利用本地植物培育新品种。如若引进新品种,应该在充分了解该植物的生态习性,选取适应性较好的植物材料。进行引种试验后再大面积栽植。不要盲目的在设计中运用%新&植物,有时候同种植物在同一个省的不同地区植物也不能生存。
3.3、大树移植的施工技术
在园林事业发展与建设中,人们往往为了快速成景,而采用规格较大的苗木,大树移植风就自然而然地形成了。虽然通过大树移植可以在短时间内改变一个区域的自然面貌,提高景观效果,达到快速提高城市绿化和生态效益的目的。但是大树移植并不是形成长期稳定景观的有效措施并且大树移植存在很多问题。因此在以后的工作中,我们要认识到园林绿化是个循序渐进的过程,不是立竿见影的事情,大树移植这种劳民伤财的方式不可取。我们应该遵守大自然的规律,对植物进行科学合理配置,创造出美观、生态、实用的园林景观。主要有以下两种方法:裸根移植适用于移植容易成活的落叶乔木。时间选择落叶后到萌芽前的休眠期。一般在距树干50--60cm的半径外开沟挖掘。粗根要用手锯锯断。在基颈部位留一定量的“护心土”,将腐烂根、裂根剪除削平。然后取稀泥浆加入杀菌剂、生根液均匀混合后涂、粘根部,再用薄膜或学绳包好待运。要求随起、随运、随栽植。土球移植依据土壤质地、粘性,以及大树移植成活难易程度确定土球直径,一般为树胸径的4--6倍。挖掘时以主干为中心,大于土球3.5cm画圆圈.顺着圆圈往下挖,沟宽60--80cm。细根用利刀切断,粗根用手锯切断,忌用铁锹、钢棒等硬性工具,以防土球松散。挖到土球1/2深度时逐渐往卞根内收缩;挖到土球的加深度时,在下部修成小平底,使整个土球呈倒圆台体状。
总而言之,生态型植物景观设计能在有限的土地上获取最大的生态效益。改善生态环境。提高生活质量#还可以避免养护费时,费工以及水分和肥力的要求过高。实现植物景观在养护管理上的经济性和简便性#提高了城市生态系统质量。因此在以后的实际工作中必须进一步得到我们的重视发展。
参考文献
[1]冯敏敏.园林植物景观美感评价研究[D].浙江大学,2006.
[2]赵旭.低碳理念在城市园林植物景观设计中的应用研究[D].中国林业科学研究院,2014.
[3]鹿伟龙.植物景观意境的营造[D].东北农业大学,2014.