環(huán)境生物學(xué)（環(huán)境科學(xué)分支）

研究歷程

從19世紀(jì)中葉起，有的學(xué)者開始注意到水污染對水生生物的影響，并將水中微型生物進(jìn)行分組分類。20世紀(jì)初，人們開始研究水污染的生物監(jiān)測、城市污水和工業(yè)廢水的生物處理等問題。50年代以來，工業(yè)、交通事業(yè)和城市建設(shè)的飛躍發(fā)展，地球表面環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，一方面創(chuàng)造了前所未有的物質(zhì)文明，另一方面產(chǎn)生了日益尖銳的環(huán)境問題。其中以生態(tài)平衡遭到破壞所帶來的影響最為嚴(yán)重，很多物種從地球上消失或?yàn)l臨滅絕，人類自己也受到公害的侵?jǐn)_和威脅。

環(huán)境問題可以說在古代就有了。西亞的美索不達(dá)米亞，中國的黃河流域，是人類文明的發(fā)祥地。由于大規(guī)模地毀林墾荒，而又不注意培育林木，造成嚴(yán)重的水土流失，以致良田美地逐漸淪為貧瘠土壤。產(chǎn)業(yè)革命以后，社會生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，機(jī)器的廣泛使用，為人類創(chuàng)造了大量財(cái)富，而工業(yè)生產(chǎn)排出的廢棄物卻造成了環(huán)境污染。19世紀(jì)下半葉，世界最大工業(yè)中心之一的倫敦，曾多次發(fā)生因排放煤煙引起的嚴(yán)重的煙霧事件。正如恩格斯所指出的，人類對自然界的“每一次勝利，在第一步都確實(shí)取得了人們預(yù)期的結(jié)果，但是在第二步和第三步卻有了完全不同的、出乎預(yù)料的影響，常常把第一個結(jié)果又取消了”。

因而關(guān)于受人類干預(yù)的環(huán)境對生物的影響以及兩者相互作用的規(guī)律和機(jī)理的研究，便日益受到人們的重視。從60年代開始，由于研究工作的開展，環(huán)境生物學(xué)逐漸從生物學(xué)分化出來，發(fā)展成為一個獨(dú)立的學(xué)科。70年代以來，中國科學(xué)工作者在水、氣污染的生物監(jiān)測和生物凈化，環(huán)境毒理和生態(tài)毒理，土壤污染和土地處理系統(tǒng)以及自然保護(hù)等領(lǐng)域開展了不少科學(xué)研究，建立了相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)，一些高等院校設(shè)立了環(huán)境生物學(xué)或與之有關(guān)的專業(yè)。

研究內(nèi)容

環(huán)境生物學(xué)

環(huán)境是相對于中心事物而言的。與某一中心事物有關(guān)的周圍事物，就是這個事物的環(huán)境。環(huán)境科學(xué)研究的環(huán)境，是以人類為主體的外部世界，即人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)條件的綜合體，包括自然環(huán)境和社會環(huán)境。自然環(huán)境是直接或間接影響到人類的一切自然形成的物質(zhì)及其能量的總體?，F(xiàn)有存在的地球表層大部分受過人類的干預(yù)，原生的自然環(huán)境已經(jīng)不多了。環(huán)境科學(xué)所研究的社會環(huán)境是人類在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過長期有意識的社會勞動所創(chuàng)造的人工環(huán)境。它是人類物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展的標(biāo)志，并隨著人類社會的發(fā)展不斷豐富和演變。環(huán)境具有多種層次，多種結(jié)構(gòu)，可以作各種不同的劃分。按照環(huán)境要素可分為大氣、水、土壤、生物等環(huán)境；按照人類活動范圍可分為車間、廠礦、村落、城市、區(qū)域、全球、宇宙等環(huán)境。環(huán)境科學(xué)是把環(huán)境作為一個整體進(jìn)行綜合研究的。

地球表面有四個圈層，即氣圈、水圈、土壤-巖石圈以及在這三個圈交會處適宜于生物生存的生物圈（有的學(xué)者將土壤-巖石圈分為土壤圈和巖石圈，有的學(xué)者將人類從生物圈中劃出，另立智能圈）。這四個圈主要在太陽能的作用下進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)和能量流動。在這種情況下，自然界呈現(xiàn)出萬物競新、生生不息的景象。人類只是地球環(huán)境演變到一定階段的產(chǎn)物。人體組織的組成元素及其含量在一定程度上同地殼的元素及其豐度之間具有相關(guān)關(guān)系，表明人是環(huán)境的產(chǎn)物。人類出現(xiàn)后，通過生產(chǎn)和消費(fèi)活動，從自然界獲取生存資源，然后又將經(jīng)過改造和使用的自然物和各種廢棄物還給自然界，從而參與了自然界的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程，不斷地改變著地球環(huán)境。人類在改造環(huán)境的過程中，地球環(huán)境仍以固有的規(guī)律運(yùn)動著，不斷地反作用于人類，因此常常產(chǎn)生環(huán)境問題。

研究方法

環(huán)境生物學(xué)在應(yīng)用生物學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科的研究方法的基礎(chǔ)上已經(jīng)形成自己的一套研究方法。

通過對指示生物、農(nóng)田生物群落結(jié)構(gòu)、森林生物群落結(jié)構(gòu)、草原生物群落結(jié)構(gòu)、水生生物群落結(jié)構(gòu)、污水生物系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)查，以及對生物指數(shù)、污染指數(shù)和生物種的多樣性指數(shù)等的分析，從宏觀上研究環(huán)境中的污染物和人為干預(yù)對各種生物或生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的基本規(guī)律。

通過各種實(shí)驗(yàn)手段，如植物人工熏氣、靜水式生物測試、流水式生物測試、水生生物急性毒性試驗(yàn)、水生生物亞急性毒性試驗(yàn)、水生生物慢性毒性試驗(yàn)和回避反應(yīng)實(shí)驗(yàn)等，從微觀上研究污染物和人為干預(yù)對生物產(chǎn)生的毒害作用及其機(jī)理。

環(huán)境生物學(xué)

展望

環(huán)境生物學(xué)將進(jìn)一步研究污染對各類生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響，建立生態(tài)系統(tǒng)的生物模擬(包括受控生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn))和數(shù)學(xué)模型研究方法，制作污染生態(tài)模型，預(yù)測和預(yù)報(bào)污染對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、群落結(jié)構(gòu)、物質(zhì)循環(huán)和能量交換的影響，為制定最優(yōu)化環(huán)境區(qū)劃和規(guī)劃提供依據(jù)；進(jìn)一步研究各個生態(tài)系統(tǒng)（如工礦、農(nóng)田、森林、草原和水生生態(tài)系統(tǒng)）內(nèi)部和相互之間的調(diào)節(jié)、控制和平衡關(guān)系，以及研究由于污染而引起的區(qū)域性或全球性變化對生物圈生物資源的影響；進(jìn)一步加強(qiáng)對有關(guān)生物凈化和生物降解的基礎(chǔ)理論研究，建立和完善污染物生物效應(yīng)數(shù)據(jù)庫和生物樣品庫，加強(qiáng)毒物對生物(包括人類)的致毒機(jī)理以及環(huán)境因素引起畸變、突變、癌變的生物學(xué)基礎(chǔ)的研究。

關(guān)聯(lián)學(xué)科

環(huán)境科學(xué)、環(huán)境地學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、環(huán)境土壤學(xué)、環(huán)境海洋學(xué)、污染氣象學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境分析化學(xué)、環(huán)境污染化學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)、環(huán)境流行病學(xué)、環(huán)境物理學(xué)、環(huán)境光學(xué)、環(huán)境聲學(xué)、環(huán)境熱學(xué)、環(huán)境空氣動力學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境工程學(xué)。