《基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)（第3版）》課件緒論

1、基 礎(chǔ) 生 態(tài) 學(xué) （Foundations in Ecology）牛翠娟，婁安如，孫儒泳等. 基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)（第3版），高等教育出版社，2015 .輔助教材：1 動(dòng)物生態(tài)學(xué)原理. 第三版。孫儒泳，北京師范大學(xué)出版社, 2001 2 Instant Notes in Ecology .第二版。孫儒泳等譯，Mackenzie, A., Andy S. Ball, and Sonia R. Virdee.，科學(xué)出版社, 2004 3 Elements of Ecology, 5th Edition. Smith, R. L. and T. M. Smith. ，Benjamin Cummings， 2

2、0024 Ecology: Concepts and Applications. 5nd Edition. （影印版）Manuel C. Molles Jr. ，高教出版社， 2011 緒 論1 什么是生態(tài)學(xué)？2 生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象？3 生態(tài)學(xué)研究是如何進(jìn)行的？4 為什么要學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)?一 定義：生態(tài)學(xué)(ecology)：是研究有機(jī)體及其周圍環(huán)境-包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)。第一節(jié)定義、發(fā)展史與研究對(duì)象Ecology is a ScienceEcology is the scientific study of the relationship between organisms and

3、 their environment.引自Begon et al., 1986Oikos，logosEcology住所或生活所在地學(xué)問，研究研究生活所在地的學(xué)問生態(tài)學(xué)（Ecology）的概念 生態(tài)學(xué)是研究生物有機(jī)體與其周圍環(huán)境（包括生物環(huán)境和非生物環(huán)境）相互關(guān)系的科學(xué)。德國，E.H. Haeckel, 1866地球上生物進(jìn)化對(duì)大氣含氧量的影響。引自 Ricklefs, 1993二 生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象 生物 生物成分 基因-細(xì)胞-器官-有機(jī)體-種群-生物群落 +環(huán)境 非生物成分 基因-細(xì)胞-器官-有機(jī)體-種群-生態(tài) 系統(tǒng) 系統(tǒng) 系統(tǒng) 系統(tǒng) 系統(tǒng) 系統(tǒng)Major unit of ecology is

4、 the ecosystem尺度（Scale):某一現(xiàn)象或過程在空間、時(shí)間上所涉及到的范圍和發(fā)生頻率。一般可分為空間、時(shí)間、組織尺度。引自 Ricklefs, 1993生物圈（biosphere）： 地球上的全部生物和一切適合于生物棲息的場所。包括巖石圈的上層、全部水圈和大氣圈的下層。三 生態(tài)學(xué)在生物學(xué)科中所處的地位： 生理學(xué)生態(tài)學(xué)遺傳學(xué)行為學(xué)進(jìn)化論生態(tài)學(xué)是生物學(xué)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)學(xué)科。與上圖中四門學(xué)科關(guān)系最為密切。第二節(jié)生態(tài)學(xué)的發(fā)展及其分支學(xué)科一 生態(tài)學(xué)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀：生態(tài)學(xué)建立前期-建立和成長期-現(xiàn)代生態(tài)學(xué)發(fā)展期1 生態(tài)學(xué)建立前期：-16世紀(jì)， 動(dòng)植物生活習(xí)性等，生態(tài)思想萌芽 2 建立和成長期

5、： 16世紀(jì)-20世紀(jì)50年代1670 現(xiàn)代化學(xué)家Boyle發(fā)表了低氣壓影響動(dòng)物反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著生理生態(tài)學(xué)研究的開始。1866Haeckel 首次提出生態(tài)學(xué)定義。20世紀(jì)初動(dòng)物行為學(xué)、水生生物學(xué)、生理生態(tài)學(xué)等發(fā)展起來。1926 Lotka 提出種間競爭的數(shù)學(xué)模型。1927 Elton出版動(dòng)物生態(tài)學(xué)1937我國第一本生態(tài)學(xué)書籍動(dòng)物生態(tài)學(xué)綱要出版，費(fèi)鴻年著 植物生態(tài)學(xué)比動(dòng)物生態(tài)學(xué)成熟早，在20世紀(jì)60年代以前與動(dòng)物生態(tài)學(xué)獨(dú)立平行發(fā)展。50-60年代，動(dòng)植物生態(tài)學(xué)研究發(fā)生交匯、融合，群落與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)形成與發(fā)展?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)發(fā)展期：20世紀(jì)60年代-群落結(jié)構(gòu)和演替的研究： 水域動(dòng)、植物關(guān)系及能流、

6、物流的研究促進(jìn)了群落與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的形成與發(fā)展。英國Tansley（1935），首創(chuàng)生態(tài)系統(tǒng)的概念，美國E.Odum（1953，1959，1971）的書生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)對(duì)生態(tài)學(xué)研究與教學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。發(fā)展趨勢：（1） 70年代-，生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)成為發(fā)展主流。IBP計(jì)劃： (International Biology Plan,1964-1974)，有97個(gè)國家參加，對(duì)全球主要生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生產(chǎn)力進(jìn)行了研究。 （2） 種群生態(tài)學(xué)進(jìn)一步發(fā)展，模型、集合種群理論、生態(tài)遺傳學(xué)。（3） 群落生態(tài)學(xué)的發(fā)展，由觀察描述，進(jìn)而探討結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理。（4） 行為生態(tài)學(xué)、進(jìn)化生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)等各交叉學(xué)科互

7、相滲透形成的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展。（5） 向宏觀、微觀兩極發(fā)展：景觀生態(tài)學(xué)、全球生態(tài)學(xué)、分子生態(tài)學(xué)（近1020年發(fā)展起來的新方向）。分子生態(tài)學(xué)（Molecular ecology)：以分子遺傳標(biāo)記研究生態(tài)學(xué)和進(jìn)化問題。如遺傳多樣性研究。（6） 應(yīng)用生態(tài)學(xué)的迅速發(fā)展生態(tài)保護(hù)、生態(tài)工程、生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建、生態(tài)毒理、生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游。我國未來15年科學(xué)發(fā)展規(guī)劃的一個(gè)重要內(nèi)容：脆弱生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建景觀生態(tài)學(xué)（landscape ecology）: 研究景觀單元的類型組成，空間格局及其與生態(tài)學(xué)過程相互作用的學(xué)科。(景觀是由不同生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)性區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)在景觀中形成斑塊（patch)全球

8、生態(tài)學(xué)（global ecology）: 研究全球性的環(huán)境問題與全球變化。其主要理論為：地球表面溫度和化學(xué)組成受地球所有生物總體的生命活動(dòng)所主動(dòng)調(diào)節(jié)，并保持動(dòng)態(tài)平衡.二 生態(tài)學(xué)分支學(xué)科：按研究的生物組織水平劃分：分子、個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀、全球生態(tài)學(xué)按對(duì)象生物分類劃分：動(dòng)物、植物、微生物、水生生物生態(tài)學(xué)等按棲息地環(huán)境劃分：淡水、海洋、濕地、陸地生態(tài)學(xué)（草原、森林）等按交叉學(xué)科劃分：地理、生理、進(jìn)化、行為生態(tài)學(xué)理論、化學(xué)等應(yīng)用生態(tài)學(xué)分支：農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市、污染、生態(tài)工程等生態(tài)學(xué)研究大致可分為野外、實(shí)驗(yàn)和模型研究3大類。野外研究數(shù)學(xué)模型研究實(shí)驗(yàn)研究環(huán)境的研究方法:生物的研究方法：第三節(jié)

9、 生態(tài)學(xué)研究方法生態(tài)學(xué)的研究方法（1） 空間性的,結(jié)構(gòu)性的 SPATIAL、STRUCTURAL時(shí)間的、進(jìn)化的 TEMPORAL EVOLUTIONARY功能的、效用的 FUNCTIONAL （1）生態(tài)學(xué)認(rèn)識(shí)問題的角度：生態(tài)學(xué)的研究方法（2） 理論的 Theoretically實(shí)驗(yàn)的 In Laboratory野外的 In Field （2 ）生態(tài)學(xué)認(rèn)識(shí)問題的方式：23 生態(tài)學(xué)的研究方法（3） 自然史觀察Natural history observations演繹模型Postulated model歸納Induction假說Hypotheses 預(yù)測Predictions實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Experim

10、ental design數(shù)據(jù)收集Data collection驗(yàn)證步驟Testing procedures理論構(gòu)建Theory construction解釋Explanation （3） 生態(tài)學(xué)研究問題的步驟：一環(huán)境的研究方法環(huán)境因子的測定（野外）：大氣（溫度、濕度、氣流、空氣成分等）、水域（水的化學(xué)成分、污染物、物理成分等）、陸地 （包括土壤）環(huán)境控制與模擬（實(shí)驗(yàn)室）：人工模擬水體、草地、各種溫、濕度環(huán)境等水質(zhì)分析儀氣象儀二生物的研究方法1 以動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)為基礎(chǔ)的動(dòng)植物分類技術(shù)。2 行為觀測、分子、生理、生化等生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。3 研究種群的分布、遷移、出生率、死亡率、活動(dòng)節(jié)律等特征的調(diào)查與

11、數(shù)量統(tǒng)計(jì)技術(shù)（野外研究中運(yùn)用遙感、GPS-全球定位系統(tǒng)、GIS-地理信息系統(tǒng)）。4 群落與生態(tài)系統(tǒng)研究方法：同位素示蹤研究物流、數(shù)學(xué)模型的建立、衛(wèi)星遙感海區(qū)彩色掃描儀測初級(jí)生產(chǎn)力等。引自 Ricklefs, 1993引自 Ricklefs, 1993引自 Ricklefs, 1993引自 Ricklefs, 1993引自 Ricklefs, 1993第四節(jié) 學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)的意義人類對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)的影響：1）有三分之一到二分之一的陸地面積被人類活動(dòng)所改變（種植）。2）人工固氮總量已經(jīng)超過天然固氮總量。3）工業(yè)革命以來，二氧化碳濃度提高了30%。4）被人類利用的地表淡水，超過可用總量的二分之一。5）地

12、球上大概四分之一的鳥類物種在過去兩千年中滅絕。6）接近三分之二的海洋漁業(yè)資源過捕或耗盡。7）大量不易分解的人工合成化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境。當(dāng)前最引人注目的問題：全球變化（global change): 全球變暖（global warming)、溫室效應(yīng)（green house effect)、厄爾尼諾現(xiàn)象（El Nio Phenomenon) 、拉尼娜現(xiàn)象（ La Nia Phenomenon ） 。 引自 Molles, 1993引自 臭氧層的破壞：距地球25-40千米的大氣平流層中的臭氧是地球的保護(hù)層。使生物離開海洋變?yōu)殛懮年P(guān)鍵因素是平流層中臭氧的存在。 生物多樣性的喪失：各種生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功

13、能的改變：我國沙塵暴問題、洪水問題、污染問題、生物入侵問題解決所有上述問題的基礎(chǔ)都離不開生態(tài)學(xué)研究。引自李振基等，2000基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)課程目標(biāo)掌握生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論和基本原理，同時(shí)了解應(yīng)用生態(tài)學(xué)的重要領(lǐng)域，在以后的生活、工作中樹立生態(tài)思想。能初步利用生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論與方法對(duì)生態(tài)學(xué)問題和現(xiàn)象進(jìn)行思考，并在此基礎(chǔ)上提出假說并加以驗(yàn)證。 參考文獻(xiàn) 中文：生態(tài)學(xué)報(bào)、應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)、植物生態(tài)學(xué)報(bào)、生態(tài)學(xué)雜志、環(huán)境科學(xué)、自然資源、自然資源學(xué)報(bào)、土壤學(xué)報(bào)、水土保持學(xué)報(bào)、大自然探索、大自然、生命科學(xué)進(jìn)展、生物多樣性、林業(yè)科學(xué)、林業(yè)科學(xué)研究； 英文：Nature，Science、Ecology，Journal of E

14、cology，Applied Ecology，Landscape Ecology，Molecular Ecology，Restoration Ecology，Soil and Water Conservation，Australia Journal of Ecology，Ecology Modeling，Range Ecology，Canadian Journal of Forest Research，Canadian Journal of Botany，F(xiàn)orestry, Forest ecology and management. 劇情簡介 大衛(wèi)艾登堡祿這次引領(lǐng)我們環(huán)游植物又神秘又奧妙的世界的介紹，現(xiàn)在已輯錄在這套六集影片里。植物求生這個(gè)有趣的過程，從未試過以這種故事性、戲劇性的形式推出。大衛(wèi)帶我們細(xì)看植物的游歷，成長，成花及與其它植物和動(dòng)物斗爭求存種種適應(yīng)環(huán)境的奮斗歷程。由有二百九十呎高的加州松樹、或利用殘忍的螞蟻?zhàn)鞅ｇS的赤藤