浙江高考 “生态廊道” 背后，读懂生态学如何成为一门管理科学

 

来源公众号：学甫无境　作者：王甫荣 

问题的提出：关于生态学内容在一轮复习时往往会没有头绪，考查的试题往往是情境化的应用，有时在填空时感觉吃不准答案，究其原因可能是我们的学科思维还没有形成，拓展和应用的意识还不够，仅仅局限于生态学概念和原理的简单记忆。

今年浙江选考生物真题中生态廊道考查方向：连通栖息地、减小地理隔离、促进基因交流、提升环境容纳量、保护生物多样性，正好对应“人为干预调控生态、主动决定种群与群落未来”，完美契合下列课后习题观点。以下以人教版教材中的拓展和应用为例展开深度解读。

2019人教版高中生物学《选择性必修2生物与环境》第1章第3节《影响种群数量变化的因素》课后拓展应用题：

一本生态学专著上写道：“当能预报未来 时，生态学就变成一门预测性科学；当能决定未来时，生态学就变成了一门管理科学。”结合本章 所学知识，谈谈你对这句话的理解。有兴趣的话， 还可以查阅更多资料，了解生态学的研究进展及其在实践中的应用。

一、官方的参考答案

本题围绕生态学作为预测性科学和管理科学的核心内涵展开，解题的关键点是结合种群数量变化规律，分析其在预测种群趋势和制定生态管理对策中的应用。

1.分析“预测性科学”的内涵

生态学通过构建种群数量变化模型(如“J”型增长模型、“S”型增长模型)，能够基于当前的环境条件、种群特征等数据，预测种群数量未来的变化趋势。例如，在资源无限、空间无限且无天敌的理想条件下，种群数量呈“J”型增长；在资源和空间有限的自然条件下，种群数量呈“S”型增长，当种群数量达到环境容纳量(K值)时，数量相对稳定。通过模型分析，可提前预判种群数量的增减、稳定或衰退情况。

2.分析“管理科学”的内涵

在明确种群数量变化规律及其影响因素(如气候、食物、天敌、传染病等)的基础上，人类可以主动干预生态过程，制定针对性的管理对策：（1）物种保护：对于濒危物种，可通过改善栖息地环境、提高环境容纳量(K值)，或进行人工繁育后放归，促进种群数量恢复。（2）渔业管理：在渔业捕捞中，根据“S”型增长曲线的特点，当种群数量达到，K/2时，种群增长速率最大。合理控制捕捞量，使捕捞后种群数量维持在K/2左右，可实现渔业资源的可持续利用。（3）有害生物防治：对于鼠、蝗虫等有害生物，可通过降低环境容纳量(如清除垃圾、硬化地面减少鼠的栖息地，或引入天敌)，或在其种群数量达到K/2之前进行防治，避免其数量快速增长造成危害。

预测是实施生态管理的基础，生态管理是生态学理论价值的最终体现。下面通过二道试题进一步理解：

试题1：一本生态学专著上写道：“当能预报未来时，生态学就变成一门预测性科学：当能决定未来时，生态学就变成了一门管理科学。”下列叙述错误的是（     ） 

A.植保员可以根据种群数量的变化规律指导大豆田中大豆蚜的防治 
B.研究种群的空间特征，可发展新型的农业生产模式——立体农业 
C.果农可通过物理信息吸引传粉动物，可提高果树的传粉率和结实率 
D.对已破坏的生态系统进行修复和重建时离不开生态系统科学知识的应用

解析：植保员可以通过研究棉铃虫的种群密度等种群水平的问题，指导棉田棉铃虫害的防治，A正确；立体农业的原理依据的是群落的空间结构，B错误；生态系统中的信息传递可以调节生物的种间关系，所以利用模拟的物理信息吸引大量的传粉动物，能提高果树的传粉率和结实率，C正确；生态系统科学知识可应用于已破坏的生态系统的修复和重建，D正确。故答案为B。

试题2：《人教版选择性必修2》P17拓展提升中有一段话：一本生态学专著上写道:“当能预报未来时，生态学就变成一门预测性科学；当能决定未来时，生态学就变成了一门管理科学。”结合:本章所学知识，谈谈你对这句话的理解。有同学认为这句话很合理，并提出了依据，其中不合理的是(      )

A.根据种群数量变化模型，可以预测种群数量的变化趋势
B.研究种群数量变化规律，可以为病虫害的防治提供理论依据
C.研究种群数量变化的影响因素，可指导农、渔、畜、牧等生产实践
D.根据种群数量变化规律，在鱼类繁殖季节进行流域性繁殖就可以实现对野生鱼类资源的有效保护

解析：种群数量变化模型(如“J”型、“s”型曲线)是预测种群数量变化趋势的重要工具，体现了生态学的预测性，依据合理，A正确；研究种群数量变化规律(如增长速率、环境容纳量)可为病虫害防治(如确定防治最佳时机)提供理论支持，体现了生态学的管理性，依据合理，B正确；分析种群数量变化的影响因素(如资源、天敌、气候)，能指导农、渔等生产实践(如合理捕捞量、养殖密度)，体现了生态学的管理性，依据合理，C正确；仅在鱼类繁殖季节进行流域性繁殖，未考虑环境容纳量(K值)、栖息地破坏、环境污染等其他关键影响因素。野生鱼类资源保护需综合考虑种群数量变化规律、生态系统稳定性等多方面，该措施过于片面，不能有效实现保护，依据不合理。D选项的依据忽略了种群数量变化的复杂性及其他生态因素，因此不合理。故答案为D。

二、分层深度解读预测性科学和管理科学

教材中的名句广泛流传于经典生态学教材，最早来自生态学家 C.S. Holling（霍林，适应性管理奠基人） 的相关论述，是应用生态学标志性观点。霍林提出：生态学发展分为描述→预测→管理三个层次。

生态学发展三阶段：（1）描述生态学：野外观察，记录生物现象（生态学早期）；（2）预测生态学：定量建模，预测种群、群落、生态系统动态；（3）应用和管理生态学：以生态预测为基础，指导自然资源、生物多样性、生态系统治理。

1. 第一层：生态学如何成为“预测性科学”

生态学最初是描述性科学：观察、记录生物分布、物种之间相互关系（比如野外调查种群现有数量）。当我们总结规律、建立数学模型之后，就具备预报未来的能力（预测只完成 “预判趋势”，仅仅知道未来可能发生什么，尚未人为干预）：

（1）根据现有种群数量、出生率死亡率，预测濒危动物种群未来兴衰；（2）根据害虫种群增长模型，预测虫害暴发时间；（3）根据鱼类种群动态，预测持续捕捞下渔业资源变化。

生态学研究首先需要揭示生物与环境相互作用的客观规律。人们通过研究种群数量变化、种间关系、环境限制作用，建立种群增长模型，依据模型能够预报种群数量未来变化趋势，此时生态学成为预测性科学。

2. 第二层：生态学进阶为“管理科学”

掌握预测能力只是基础，当人类利用生态学规律主动调控、改变生态进程，主动决定生态系统未来走向，生态学就成为管理科学。

（1）渔业：预测鱼群数量变化→设置休渔期、限定捕捞规格，防止渔业资源枯竭；（2）保护生物学：预测濒危物种种群衰退趋势→建立保护区、人工繁育、改善栖息地，扭转种群下降；（3）有害生物治理：预测害虫爆发时间→合理投放天敌（生物防治），避免虫害大规模发生；（4）入侵物种防控：预测入侵生物扩散趋势，提前实施清除、隔离管控。

掌握预测能力后，人类可以依托生态学规律主动实施调控：例如依据鱼类种群动态制定休渔政策保护渔业资源；预测濒危动物种群衰退趋势，采取就地保护、人工繁育等措施维持种群；预判害虫爆发周期，实施生物防治。人类通过科学干预主动引导生态系统走向预期状态，生态学由此成为管理科学。

三、举例说明生态学是如何成为管理科学的？

案例1：渔业资源管理（S型增长、K值应用）

生态学规律：鱼类种群呈S 形增长；种群数量在K/2时增长速率最大。过度捕捞使种群长期低于K/2，种群极易衰退。

预测（预测性科学）：持续无限制捕捞，渔获量逐年下降，最终渔业资源枯竭。

管理行动（生态学转变为管理科学）：人们依据模型主动制定规则：限定最小捕捞规格、设立休渔期、控制捕捞总量，将鱼类种群数量维持在K/2附近。人类主动调控种群数量，持续获得稳定产量，人为决定渔业生态系统未来是可持续产出，而非资源崩溃。

案例2：有害生物的生态防治（害虫种群调控）

生态学规律：害虫种群数量受食物、天敌、气候制约；单一化学农药会造成抗药性、破坏食物链。

预测：长期大量喷施农药，害虫再度爆发、农田生物多样性下降。

管理行动：利用种间关系实施生物防治（释放天敌、种植诱集植物），搭配适度理化防控，把害虫种群控制在经济危害水平之下。不再单纯灭杀，依靠生态规律管控种群，塑造稳定农田生态。

案例3：濒危野生动物保护

生态学规律：出生率、死亡率、栖息地面积共同决定种群存续；栖息地破碎化会加速种群衰退。

预测：若栖息地持续被侵占，濒危物种种群持续缩小，最终走向灭绝。

管理行动：建立自然保护区、生态廊道、人工繁育野放、修复栖息地，提高环境容纳量K。通过人为干预扭转种群衰退趋势，避免物种灭绝，决定种群存续的未来。

案例4：外来入侵物种管控

生态学规律：入侵物种缺少原生天敌，种群快速扩张，挤压本土生物生态位。

预测：放任入侵生物扩散，本土物种减少、群落结构破坏。

管理行动：边境检疫、早期人工清除、引入专一性天敌；阻止入侵物种大范围蔓延。

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