森林生態(tài)學緒論-課件

森林生態(tài)學緒論課程基本信息必修、專業(yè)學位課學時：20成績平時表現(xiàn)×10%課堂討論×30%課程考試×60%李俊清.2010.森林生態(tài)學(第2版).北京:高等教育出版社.課堂討論題目形式：自選；讀書匯報；教師指定討論形式：教師主持，學生自由發(fā)言。演講形式：可采用PPT、黑板板書、演講稿等考核參考標準參與程度(30分)思路表達(15分)論點論據(jù)(15分)專業(yè)術語使用規(guī)范性(20分)語言運用能力(20分)課程考試內(nèi)容：課程所講內(nèi)容基本內(nèi)容專題講座內(nèi)容題型名詞解釋(20分)問答題(40分)論述題(40分)參考讀物李景文.1994.森林生態(tài)學(第2版).北京:中國林業(yè)出版社.薛建輝.2006.森林生態(tài)學(修訂版).北京:中國林業(yè)出版社.推薦讀物楊持.2011.生態(tài)學.北京:高等教育出版社.牛翠娟,婁安如,孫儒泳,等.2007.基礎生態(tài)學(第2版).北京:高等教育出版社.課程主要內(nèi)容森林生態(tài)學緒論生物與環(huán)境森林種群生態(tài)學森林群落生態(tài)學森林生態(tài)系統(tǒng)進展講座案例講座大家學習辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜緒論內(nèi)容森林生態(tài)學的概念森林生態(tài)學的研究內(nèi)容森林生態(tài)學的產(chǎn)生與發(fā)展森林生態(tài)學的研究方法森林生態(tài)學與可持續(xù)林業(yè)緒論內(nèi)容導學掌握：森林、生態(tài)學、森林生態(tài)學、可持續(xù)林業(yè)、森林可持續(xù)經(jīng)營等基本概念。簡單應用：森林與人類的關系。了解：生態(tài)學的學科體系；森林生態(tài)學的產(chǎn)生與發(fā)展、研究內(nèi)容、研究方法。1森林生態(tài)學的概念(1)生態(tài)學(ecology)的概念研究有機體及其周圍環(huán)境相互關系的科學-德國學者EHHaeckel(1869)其它翻譯研究生物與生物以及生物與環(huán)境之間相互關系的科學研究生物在其生活過程中環(huán)境之間相互關系的科學AbioticconditionshumanOtherorganismsOrganismanditsenvironmenthouse/placetolive-家居？eco-oikos+logos風水？地靈人杰中國風水(2)生態(tài)學的研究對象生態(tài)域細胞組織器官器官系統(tǒng)有機體種群群落生態(tài)系統(tǒng)生物圈地球行星太陽系宇宙分子原子生物組織層次譜(3)生態(tài)學的分支學科組織水平劃分分類學類群劃分棲息地劃分按交叉的學科劃分按應用領域劃分MolecularEcology、EvolutionaryEcologyAutecology/PhysiologicalEcologySynecology(PopulationEcology,CommunityEcology)EcosystemEcologyLandscapeEcologyGlobalEcologyPlantEcologyAnimalEcologyMicrobialecologyInsectecologyHumanEcologyWater-bodyecology(FreshwaterEcology、EstuaryEcology、MarineEcology、WetlandEcology)TerrestrialEcology(ForestEcology、GrasslandEcology、DesertEcology、Tundraecology)mathematicalecology、chemicalecology、physicalecology、geographicecology、physiologicalecology、evolutionaryecology、behavioralecology、geneticecology、economicecologyAgroecology、UrbanEcology、PollutionEcology、FisheryEcology、RadioEcology、ResourceEcology(4)什么是森林?？？×只見樹木不見森林forest森林的概念一般常用：森林是在一定地域上，以大量喬木為主體，林木(樹木)彼此之間及其與環(huán)境之間相互作用的，并能生產(chǎn)大量木材、林副產(chǎn)品和起著關鍵性的維持陸地良好的生態(tài)環(huán)境的生物群體。簡單解釋：森林是以多年生高大木本植物為主的生物群落或生態(tài)系統(tǒng)。Barnes(1998)：森林是一個由喬木和其他木本植物占優(yōu)勢，并與環(huán)境或者地球基質(zhì)相互作用的動態(tài)三維生態(tài)系統(tǒng)。中國林業(yè)部門：面積大于或等于0.667hm2的土地、高度可以達到2m或以上、郁閉度等于或大于0.2，以樹木為主體的生物群落；包括達到以上標準的竹林、天然林或人工幼林(未成林幼林)，兩行以上、行距小于或等于4m或樹冠幅度等于或大于10m的林帶以及特定的灌木林。森林的分類天然林(自然發(fā)生形成的森林，包括原始林和次生林)人工林(人工方式形成的森林，如直播造林、直苗造林、飛播造林等)天然林與人工林相比具有以下特征:(1)種類豐富；(2)層次結構復雜；(3)功能完善，對生態(tài)平衡的貢獻大；(4)生命周期和演替系列長森林的分類闊葉林(由闊葉樹組成的森林)針葉林(以針葉樹為建群種的森林)混交林(由針葉樹和闊葉樹組成的森林)森林的分類溫帶森林寒帶森林熱帶森林(5)森林地理現(xiàn)象森林是一種地理現(xiàn)象：在一定的地理區(qū)域內(nèi)，必然有與該地理環(huán)境相應的森林出現(xiàn)，一定的地理條件是森林群落形成的根據(jù)。森林群落是各種生物及其所在環(huán)境長時間相互作用的產(chǎn)物。自然界沒有兩個完全相同的森林群落。如果生境和歷史條件相似，相似的森林群落就可能重復出現(xiàn)。(6)什么是森林生態(tài)學？ForestEcology李俊清：研究以喬木和其他木本植物為主體的森林群落與環(huán)境之間關系的科學。薛建輝：研究森林中喬木樹種之間、喬木樹種與其它生物之間，以及與其所處的外界環(huán)境之間相互關系的學科。2森林生態(tài)學的研究內(nèi)容傳統(tǒng)生態(tài)學的研究內(nèi)容個體生態(tài)學內(nèi)容環(huán)境對林木個體的塑造作用光、溫度、水分等群落中因子的變化-生態(tài)效益林木對環(huán)境的適應性及分布生理生態(tài)學與生態(tài)生理學種群生態(tài)學內(nèi)容數(shù)量及其動態(tài)：基本特征、種群密度、種間關系、增長動態(tài)及其影響因素、數(shù)量調(diào)節(jié)規(guī)律、生態(tài)對策等?？臻g及其動態(tài)：空間分布格局目前森林生態(tài)學研究熱點之一群落生態(tài)學內(nèi)容靜態(tài)：群落的組成、結構、數(shù)量、外貌特征，群落類型、地理分布動態(tài)：群落發(fā)生、形成和發(fā)展規(guī)律森林生態(tài)學中研究得較多，也較成熟生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學內(nèi)容生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能和演變系統(tǒng)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)生產(chǎn)，物質(zhì)循環(huán)過程與分室模型生態(tài)系統(tǒng)輸入和輸出的動態(tài)平衡和生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控機制研究方向大尺度區(qū)域環(huán)境變遷，甚至全球變化規(guī)律；適應地區(qū)經(jīng)濟和社會發(fā)展需要的實踐問題；解決人與環(huán)境關系尤其是人類生存問題；生物多樣性的全球格局、生態(tài)安全以森林為對象，探討森林動態(tài)規(guī)律、森林對區(qū)域環(huán)境的屏障作用以及森林涵養(yǎng)水源和保持水土的作用機理森林的固碳功能、生態(tài)系統(tǒng)結構與功能穩(wěn)定性維持、全球變化與森林生態(tài)系統(tǒng)響應和適應、森林健康，以及外來物種入侵尋找能夠解決人類與森林資源和諧共存的并且能夠可持續(xù)的森林經(jīng)營途徑3森林生態(tài)學的產(chǎn)生與發(fā)展經(jīng)典生態(tài)學現(xiàn)代生態(tài)學以20世紀60年代為分界線(1)生態(tài)學的發(fā)展產(chǎn)生基礎生態(tài)思想的萌芽道法自然進化的理論基礎生態(tài)學的基本原理：生存競爭、自然選擇、生物改造環(huán)境生態(tài)學理論：生物經(jīng)過自然選擇而進化的理論；自然選擇是一種生態(tài)現(xiàn)象，物種形成是真正的生態(tài)過程，生態(tài)學的任務是揭開適應之謎。科學實踐基礎觀察-仔細觀察-歸納總結-理論上升CharlesRobertDarwin經(jīng)典生態(tài)學遠古時代的萌芽時期以古代思想家、農(nóng)學家對生物與環(huán)境相互關系的樸素的整體觀為其特點。19世紀末的創(chuàng)立時期始于16世紀文藝復興之后。各學科的科學家都為生態(tài)學的誕生做了大量的工作鞏固時期20世紀30-40年代的百家爭鳴時期。動、植物生態(tài)學分別在各自獨立的方面有較大的發(fā)展?，F(xiàn)代生態(tài)學時期特點(始于20世紀60年代)從野外轉(zhuǎn)向室內(nèi)，從定性走向定量研究重點從個體轉(zhuǎn)移到種群和群落，進而發(fā)展到以生態(tài)系統(tǒng)研究為中心新興學科不斷出現(xiàn)從自然生態(tài)轉(zhuǎn)向污染生態(tài)(或半自然生態(tài))，進而發(fā)展到對社會生態(tài)系統(tǒng)的研究從理論走向應用新生態(tài)學的基本特點強調(diào)尺度的重要性強調(diào)時空異質(zhì)性重視生態(tài)系統(tǒng)的開放性既注意微細的人類影響，也重視災變的作用生態(tài)系統(tǒng)處于恒定的復雜變動之中過程(processes)比端點(endpoint)更為重要從傳統(tǒng)生態(tài)學的平衡范式(equilibriumparadigm)移向多平衡范式(multipleequilibriumparadigm)及非平衡范式(non-equilibriumparadigm)標志生態(tài)科學進展的幾項國際研究計劃60年代70年代至今90年代至今2001年啟動生物生產(chǎn)力人與自然圈層間關系全球變化自然、人文與政策國際生物學計劃IBP人與生物圈計劃MAB國際地圈生物圈計劃IGBP千年生態(tài)系統(tǒng)評估MA(2)森林生態(tài)學的產(chǎn)生基本是由植物生態(tài)學分支而來最早：德國人AHumboldt(洪堡德)的專著《植物地理學知識》(1807)，對世界植物分布做了理論上闡述最早著作：德國人Mayer“林木對光和遮蔭的反應”(1852)，系統(tǒng)論述了林木耐蔭性理論發(fā)展簡史1950年代以后，生態(tài)學理論進一步發(fā)展，出現(xiàn)了明確的研究森林與環(huán)境相互關系等自然規(guī)律為方向的森林生態(tài)學，逐漸形成了獨立的森林生態(tài)學學科，此后，森林生態(tài)學的研究發(fā)展迅速，專著大量出版。Toumey,《森林經(jīng)營學的生態(tài)基礎》(1947)；S.H.Spurr,《森林生態(tài)學》(1982)；R.H.Waring等1985年著的《森林生態(tài)系統(tǒng)概念及經(jīng)營》等。英美學派、法瑞學派、北歐學派、前蘇聯(lián)學派英美學派代表人物：美國的FDClements英國的AGTansly分別是單元頂極學說和多元頂極學說的代表人物。特點：重視群落的動態(tài)從植物群落演替觀點提出演替系列、演替階段群落分類方法，并提出了演替頂極的概念(Climax)。曲仲湘法瑞學派代表人物：瑞士的蘇黎士(Zurich)大學Rubel著有《地植物學的研究方法》(1922)；法國的蒙特利埃(Montpellier)大學Braun-Blanquet著有《植物社會學》(1928)特點：重視群落研究的方法，用特征種和區(qū)別種劃分群落的類型，建立了嚴密的植被等級分類系統(tǒng)。蘇黎士大學北歐學派代表人物：DeRietz。以瑞典Uppsala大學為中心特點重視群落分析、森林群落與土壤pH值關系1935年以后，與法瑞學派合流，合稱西歐學派或大陸學派，不過仍保留把植物群落分得很細的特點。Uppsala大學前蘇聯(lián)學派以VNSukachev院士為代表注重建群種與優(yōu)勢種，建立了一個植被等級分類系統(tǒng)重視植被生態(tài)與植被地理工作很重視制圖工作，完成了全蘇植被圖我國發(fā)展20世紀40~50前沒有一本專門的森林生態(tài)學書籍。有關森林生態(tài)學內(nèi)容,多分散在植物生態(tài)學、植物群落學、造林學、植物生理學等書刊中。20世紀50年代初期，森林生態(tài)學和森林經(jīng)營學一起合成為當時全國高等林業(yè)院校的《森林學》。森林生態(tài)學從森林學中分出，成為一門獨立的學科，其標志是由東北林學院負責主編的《森林生態(tài)學》(1981)教材。生態(tài)學專業(yè)院校/國內(nèi)生態(tài)學專業(yè)院校/國內(nèi)生態(tài)學專業(yè)院校/國外野外的(fieldapproach)實驗的(experimentalapproach)理論的(theoreticalapproach)4森林生態(tài)學研究方法(1)野外觀測是指在自然界原生境對生物與環(huán)境關系進行考察。包括野外考察、定位長期觀測和原地實驗等方法。野外考察：考察特定種群或群落與自然地理環(huán)境的空間分異的關系。只能通過適合于各類生物的規(guī)范化抽樣調(diào)查方法。樣地或樣本的大小、數(shù)量和空間配置，都要符合統(tǒng)計學原理，保證得到的數(shù)據(jù)能反映總體特征。

野外考察定位觀測定位觀測是考察某個體、種群、群落或生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能與其環(huán)境關系在時間上變化。定位觀測先要設立一塊可供長期觀測的固定樣地，樣地必須能反映所研究的種群或群落及其生境的整體特征。定位觀測時間，決定于研究對象和目的。若是觀測微生物種群，只需要幾天的時間即可，若觀測群落演替，則需要幾年、十幾年、幾十年甚至上百年的時間。

定位站點分布(2)原地實驗原地實驗是在自然條件下采取某些措施獲得有關某個因素的變化對種群或群落及其他因素的影響。在野外森林、草地群落中，人為去除其或引進某個種群，觀測該種群對群落和生境的影響在自然保護區(qū)，人為地對森林進行疏伐，以觀測某些陽性珍稀瀕危植物物種的生長。模型黃土高原出處：黃河生態(tài)網(wǎng)野外人工降雨出處：黃河網(wǎng)t20100424_74779.htm甘肅西峰南小河溝北京水利局引進的國外擺動式人工降雨裝置(3)受控實驗受控實驗是在模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的受控生態(tài)實驗系統(tǒng)中研究單項或多項因子相互作用，及其對種群或群落影響的方法技術。如所謂“微宇宙”(microcosm)模擬系統(tǒng)是在人工氣候室或人工水族箱中建立自然的生態(tài)系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)，即在光照、溫室、風力、土質(zhì)、營養(yǎng)元素等大氣物理或水分營養(yǎng)元素的數(shù)量與質(zhì)量都完全可控制的條件中，通過改變其中某一因素或多個因素，來研究實驗生物的個體、種群以及小型生物群落系統(tǒng)的結構、功能、生活史動態(tài)過程，及其變化的動因和機理。人工氣候室邯鄲開發(fā)區(qū)清易電子科技有限公司陽光房人工氣候室在近地面空氣中增加CO2濃度，模擬未來CO2增加的微域生態(tài)環(huán)境。FACE系統(tǒng)(FreeAirCO2Enrichment)(4)理論綜合方法生態(tài)學的綜合方法是指對原地觀測或受控生態(tài)系統(tǒng)實驗的大量資料和數(shù)據(jù)進行綜合歸納分析，表達各種變量之間存在的種種相互關系，反映客觀生態(tài)規(guī)律性的方法技術。資料的歸納和分析生態(tài)學的數(shù)值分類和排序生態(tài)模型和模擬生態(tài)模型和模擬黃耀,于永強,張穩(wěn),等.Agro-C：一個模擬農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳收支的生物地球物理模型。圖7NEE季節(jié)變化模擬值與實際值的比較(山東禹城)5森林生態(tài)學與可持續(xù)林業(yè)世界森林分布中國林地中國林業(yè)水資源水源性缺水水質(zhì)性缺水南水北調(diào)工程西線中線東線調(diào)水對環(huán)境的影響輸入?yún)^(qū)輸出區(qū)輸水通過區(qū)外水引入，水量增加灌溉土地鹽漬化輸水滲水阻水蓄水水量減少化學元素遷移、傳染病遷移水文網(wǎng)（水文過程）變化補給地下水（中線）灌溉土地鹽漬化與東西河流交叉，影響排灌地下水壩，影響排灌新生水生生態(tài)系統(tǒng)影響枯水年的枯水季節(jié)泥沙淤積、污染加重、海水倒灌可持續(xù)發(fā)展的概念世界環(huán)境與發(fā)展委員會(WorldCommissiononEnvironmentandDevelopment,WCED)于1987年向聯(lián)合國提交了一份題為“我們共同的未來(OurCommonFuture)”又稱“布侖特蘭德”報告?？沙掷m(xù)發(fā)展：“在滿足當代人需要的同時，不損害人類后代滿足其自身需要和發(fā)展的能力”。古人對森林功能的認識：山下出泉，蒙(méng)森林的內(nèi)涵易經(jīng)第四卦，山水蒙，上艮下坎象曰：山下出泉，蒙。君子以果行育德森林生態(tài)系統(tǒng)對人類生態(tài)系統(tǒng)特別重要森林是生產(chǎn)者，是人類生存(吃、穿、用、生產(chǎn)、生活資料)的物質(zhì)基礎森林是生物產(chǎn)量最大的生態(tài)系統(tǒng)。植物量占陸地生物量的90%，森林生物量占植物量的90%森林是保護物種、繁育物種的基地，是最豐富的基因庫森林生態(tài)系統(tǒng)有強大的多方面改造環(huán)境的功能文化意義:傳統(tǒng)文化的保持，對人類意想不到的幫助等森林的作用(生態(tài)效益)森林是生態(tài)平衡的主要調(diào)節(jié)器森林能夠有效控制污染和酸沉降，改善人類和其他生物的生存環(huán)境森林能夠有效保護生物多樣性森林能夠有效地防治土壤流失和退化森林可以涵養(yǎng)水源森林可以有效防治土地荒漠化森林能夠有效緩解溫室效應，維護全球碳循環(huán)森林能夠防災減災，保護農(nóng)牧業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)原始需求--簡單需求--現(xiàn)代需求現(xiàn)代需求的特點總量上的迅速擴大和需求結構的分化經(jīng)濟需求生態(tài)需求人類對森林的需求人類對森林的主要壓力糧食短缺耕地壓力林地減少消耗增加木材輸出增加破壞森林基礎設施建設占用林地流淌泥漿的河流陜西黃陵縣街道的泥層熱帶雨林的消失森林的破壞可持續(xù)林業(yè)概念對森林生態(tài)系統(tǒng)在確保其生產(chǎn)力和可更新能力以及森林生態(tài)系統(tǒng)的物種和生態(tài)多樣性不受損害前提下的林業(yè)實踐活動。森林可持續(xù)經(jīng)營通過現(xiàn)實和潛在森林生態(tài)系統(tǒng)的科學管理、合理經(jīng)營，維持森林生態(tài)系統(tǒng)的健康和活力，維護生物多樣性及其生態(tài)過程，以此來滿足社會經(jīng)濟發(fā)展過程中對森林產(chǎn)品及其環(huán)境服務功能的的需求，保障和人口、資源、環(huán)境與社會經(jīng)濟的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。美國新林業(yè)學說美國著名生態(tài)學家、華盛頓大學教授富蘭克林積極倡導新林