緒論(基礎(chǔ)生態(tài)學(xué))

1、生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué) （Ecology）教材：牛翠娟，教材：牛翠娟， 婁安如婁安如, 孫儒泳，李慶芬，基礎(chǔ)生態(tài)孫儒泳，李慶芬，基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)。北京學(xué)。北京: 高等教育出版社高等教育出版社, 2007 （第二版）。（第二版）。教師：牛翠娟牛翠娟、婁安如婁安如牛老師聯(lián)系方式牛老師聯(lián)系方式:58807966（O）辦公地點(diǎn)：生地樓辦公地點(diǎn)：生地樓210室室輔助教材：輔助教材：1 動(dòng)物生態(tài)學(xué)原理動(dòng)物生態(tài)學(xué)原理. . 第三版。孫儒泳第三版。孫儒泳，北京師范大學(xué)北京師范大學(xué)出版社出版社, 2001 , 2001 2 Instant Notes in Ecology .第二版。第二版。孫儒泳等譯，孫儒泳等譯，Macken

2、zie, A., Andy S. Ball, and Sonia R. Virdee.，科學(xué)出版社科學(xué)出版社, 2004 3 Elements of Ecology, 5th Edition. Smith, R. L. and T. M. Smith. ，Benjamin Cummings， 20024 Ecology: Concepts and Applications. 5nd Edition. （影印版）（影印版）Manuel C. Molles Jr. ，高教出版社，高教出版社， 2011 緒論緒論 1 1 什么是生態(tài)學(xué)？什么是生態(tài)學(xué)？2 2 生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象？生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象？3 3

3、 生態(tài)學(xué)研究是如何進(jìn)行的？生態(tài)學(xué)研究是如何進(jìn)行的？4 4 為什么要學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)為什么要學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)? ?一一 定義：定義：生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)(ecology)(ecology)：是研究是研究有機(jī)體有機(jī)體及其及其周?chē)車(chē)h(huán)境環(huán)境- -包括非生包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境物環(huán)境和生物環(huán)境相互關(guān)系相互關(guān)系的的科學(xué)科學(xué)。第一節(jié)第一節(jié) 定義、發(fā)展史與研究對(duì)象定義、發(fā)展史與研究對(duì)象生態(tài)學(xué)的定義是在1866年由德國(guó)動(dòng)物學(xué)家Haeckel(赫克爾)首次提出的。Ecology is a ScienceEcology is the scientific study of the relationship between org

4、anisms and their environment.引自引自Begon et al., 1986地球上生物進(jìn)化對(duì)大氣含氧量的影響。地球上生物進(jìn)化對(duì)大氣含氧量的影響。引自引自 Ricklefs, 1993二二 生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象 生物生物 生物成分生物成分 基因基因-細(xì)胞細(xì)胞-器官器官-有機(jī)體有機(jī)體-種群種群-生物群落生物群落 + + 環(huán)境環(huán)境 非生物成分非生物成分 基因基因-細(xì)胞細(xì)胞-器官器官-有機(jī)體有機(jī)體-種群種群-生態(tài)生態(tài) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng)Major unit of ecology is the ecosystem尺度（尺度（S

5、cale):某一現(xiàn)象或過(guò)程在空間、某一現(xiàn)象或過(guò)程在空間、時(shí)間上所涉及到的范圍和時(shí)間上所涉及到的范圍和發(fā)生頻率。發(fā)生頻率。一般可分為空間、時(shí)間、組一般可分為空間、時(shí)間、組織尺度?？棾叨?。引自引自 Ricklefs, 1993生物圈（生物圈（biospherebiosphere）：）： 地球上的全部生物和一切適合于生物地球上的全部生物和一切適合于生物棲息的場(chǎng)所。包括巖石圈的上層、全部水棲息的場(chǎng)所。包括巖石圈的上層、全部水圈和大氣圈的下層。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)生理學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)遺傳學(xué)遺傳學(xué)行為學(xué)行為學(xué)進(jìn)化論進(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。與上圖中生態(tài)學(xué)

6、是生物學(xué)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)學(xué)科。與上圖中四門(mén)學(xué)科關(guān)系最為密切。四門(mén)學(xué)科關(guān)系最為密切。第二節(jié)第二節(jié) 生態(tài)學(xué)的發(fā)展及其分支學(xué)科生態(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(zhǎng)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 2 建立和成長(zhǎng)期：建立和成長(zhǎng)期： 1616世紀(jì)世紀(jì)-20-20世紀(jì)世紀(jì)5050年代年代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(kāi)始。1866 Haeckel 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(lái)。1926 Lotka提出種間競(jìng)爭(zhēng)的數(shù)

7、學(xué)模型。1927 Elton出版動(dòng)物生態(tài)學(xué)1937 我國(guó)第一本生態(tài)學(xué)書(shū)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。現(xiàn)代生態(tài)學(xué)發(fā)展期：現(xiàn)代生態(tài)學(xué)發(fā)展期：2020世紀(jì)世紀(jì)0 0年代年代-群落結(jié)構(gòu)和演替的研究： 水域動(dòng)、植物關(guān)系及能流、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(guó)英國(guó)TansleyTansley（19351935），），首創(chuàng)生態(tài)系統(tǒng)的概念，美國(guó)美國(guó)E.OdumE.Odum（1953，1959，1971）的書(shū)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)對(duì)生態(tài)學(xué)研究與

8、教學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。發(fā)展趨勢(shì)：發(fā)展趨勢(shì)：（1） 70年代-,生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)成為發(fā)展主流。IBPIBP計(jì)劃計(jì)劃： (International Biology Plan,1964-1974)，有97個(gè)國(guó)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 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)（近年發(fā)展起來(lái)的新方向）。分子生態(tài)學(xué)（Molecular e

9、cology)：以分子遺傳標(biāo)記研究生態(tài)學(xué)和進(jìn)化問(wèn)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(guó)未來(lái)我國(guó)未來(lái)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)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)與重建的恢復(fù)與重建景觀生態(tài)學(xué)（景觀生態(tài)學(xué)（landscape ecologylandscape 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(guò)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（統(tǒng)在景觀中形成斑塊（patch

10、)patch)全球生態(tài)學(xué)（全球生態(tài)學(xué)（global ecologyglobal ecology）: : 研究全球性的環(huán)境問(wèn)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)分枝學(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)分枝：農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市、污染、生態(tài)工程等生態(tài)學(xué)研究大致可分生態(tài)學(xué)研究大致可分為野外、實(shí)驗(yàn)和

11、模型為野外、實(shí)驗(yàn)和模型研究研究3大類。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)第三節(jié) 生態(tài)學(xué)研究方法生態(tài)學(xué)研究方法Information (observation, experiment, published paperQuestionHypothesisTest of hypothesis (observation, experiment, modelingPrediction案例：研究傍晚市內(nèi)樹(shù)上聚集的烏鴉一 環(huán)境的研究方法 環(huán)境因子的測(cè)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

12、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)分析儀水質(zhì)分析儀氣象儀氣象儀二 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(cè)、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(cè)初級(jí)生產(chǎn)力等。引自引自 Ricklefs, 1993引自引自 Ricklefs, 1993引自引自 Ricklefs, 1993引自引自 Ricklefs, 1993引

13、自引自 Ricklefs, 1993第四節(jié)第四節(jié) 學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)的意義學(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）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）。變（種植）。2）人工固氮總量已經(jīng)超過(guò)天然固氮總量。）人工固氮總量已經(jīng)超過(guò)天然固氮總量。3）工業(yè)革命以來(lái)，二氧化碳濃度提高了）工業(yè)革命以來(lái)，二氧化碳濃度提高了30%。4）被人類利用的地表淡水，超過(guò)可用總量的二分之一。）被人類利用的地表淡水，超過(guò)可用總量的二分之一。5）地球上大概四分之一的鳥(niǎo)類物種在過(guò)去兩千年中滅）地球上大概四分之一的鳥(niǎo)類物種在過(guò)去兩千年中滅絕。絕。6）接近三分之二的海洋

14、漁業(yè)資源過(guò)捕或耗盡。）接近三分之二的海洋漁業(yè)資源過(guò)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。）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(wèn)題當(dāng)前最引人注目的問(wèn)題：全球變化（全球變化（global change): 全球變暖（全球變暖（global warming)、溫室效應(yīng)（、溫室效應(yīng)（green house effect)、厄爾尼諾現(xiàn)象（厄爾尼諾現(xiàn)象（El Nio Phenomenon) ) 、拉尼娜現(xiàn)象（、拉尼娜現(xiàn)象（ La Nia Phenomenon ） 。 引自引自 Molles, 1993引自引自 臭氧層的破壞：臭氧層的破壞：距地球距地球25-40千米的大氣平流層千米的大氣平流層中的臭氧是地球的保護(hù)層。使中的臭氧是地球的保護(hù)層。使生物離開(kāi)海洋變?yōu)殛懮年P(guān)鍵生物離開(kāi)海洋變?yōu)殛懮年P(guān)鍵因素是平流層中臭氧的存在。因素是平流層中臭氧的存在。 生物多樣性的喪失：生物多樣性的喪失：各種生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變各種生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變 我國(guó)沙塵暴問(wèn)題、洪水問(wèn)題、污染問(wèn)題、生物入侵問(wèn)題我國(guó)沙塵暴問(wèn)題、洪水問(wèn)題、污染問(wèn)題、生物入侵問(wèn)題 解決所有上述