《生態(tài)學(xué)大實(shí)驗(yàn)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

1、 生態(tài)學(xué)大實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課 程 名 稱：生態(tài)學(xué)大實(shí)驗(yàn) 英 文 名 稱：Ecology laboratory課 程 編 號：14043100 實(shí) 驗(yàn) 課 性 質(zhì)：獨(dú)立設(shè)課 課 程 負(fù) 責(zé) 人：張治國 開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)：3大 綱 主 撰 人：張治國 大 綱 審 核 人：王仁卿 一、學(xué)時、學(xué)分課程總學(xué)時：144 實(shí)驗(yàn)學(xué)時：144 課程總學(xué)分：4 實(shí)驗(yàn)學(xué)分：4二、適用專業(yè)及年級生態(tài)學(xué)三年級三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與基本要求生態(tài)學(xué)是一門理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的學(xué)科。課堂實(shí)驗(yàn)和野外實(shí)習(xí)是生態(tài)學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)十分必要的教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程通過課堂實(shí)驗(yàn)與野外實(shí)習(xí)，幫助學(xué)生加深對生態(tài)學(xué)基本原理和理論的理解，并能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐

2、能力和分析問題、解決問題的能力。本實(shí)驗(yàn)采用全程規(guī)劃的學(xué)習(xí)方式，包含: 文獻(xiàn)研析、選擇生態(tài)問題、假說提出、研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、樣區(qū)設(shè)置與建立、資料收集與登錄、生態(tài)調(diào)查技術(shù)、理論分析、討論與驗(yàn)證、成果分享、報(bào)告撰寫等。通過學(xué)習(xí)可使學(xué)生有實(shí)質(zhì)研究的經(jīng)驗(yàn)，了解研究的整個過程。學(xué)會文獻(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)軟體的使用、攝影與圖形的輸入和處理等。所有取得的數(shù)據(jù)信息化, 其所得的成果將長期累積。野外與室內(nèi)的互動研析。整合自然野外的成果, 提出假說, 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn), 并執(zhí)行, 且與野外數(shù)據(jù)比較分析。學(xué)生分組自主討論和各自選時間進(jìn)行實(shí)習(xí)。固定實(shí)習(xí)課的時間則是進(jìn)行教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的指導(dǎo)、成果驗(yàn)收, 以及整合討論與成

3、果分享。 本課程要求學(xué)生積極主動地參與實(shí)驗(yàn)操作，認(rèn)真按時地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、主要儀器設(shè)備光電葉面積儀、輻射熱計(jì)、紫外照度計(jì)、微量元素測定儀、數(shù)字電導(dǎo)率儀、多功能土壤分析儀、數(shù)字植冠儀、人工氣候箱、自記溫濕度計(jì)、自記溫濕度計(jì)、便攜式溫濕度計(jì)、數(shù)字風(fēng)速儀、電子天平、水分測定儀、數(shù)字式照度計(jì)、森林羅盤、海拔儀、激光測距儀、GPS全球定位儀、計(jì)算機(jī)、PCR儀、溫濕度記錄器、溫度記錄器、數(shù)據(jù)收集器、人工氣候箱、超低溫冰箱、高速冷離心機(jī)、PCR儀、生物環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。五、實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和學(xué)時分配序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容學(xué)時分配實(shí)驗(yàn)屬性實(shí)驗(yàn)類型每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)要求指導(dǎo)教師已開/未開1生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)研析到自己學(xué)校與

4、另一個或兩三個大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)的圖書館, 了解各館內(nèi)圖書和期刊的查詢系統(tǒng), 以及相關(guān)生態(tài)學(xué)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的收藏情況。同時, 亦要了解如何透過館際合作查尋文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。3專業(yè)綜合2-3對生態(tài)學(xué)的文獻(xiàn)資料, 作扼要的介紹。幫助學(xué)生學(xué)習(xí)掌握期刊和文獻(xiàn)報(bào)告, 以及找尋相關(guān)信息的途徑。掌握文獻(xiàn)研究的能力, 適用于專題和書報(bào)討論,研究規(guī)劃與報(bào)告撰寫。 張治國已開2微氣候環(huán)境的測量本實(shí)驗(yàn)須要有于同一地區(qū)內(nèi), 有許多樣植被的維生環(huán)境, 如: 闊葉林地、針葉樹林地、灌木林、草原、裸露地、.等。同時, 亦要有海拔高度的差別。本實(shí)習(xí)的調(diào)查地區(qū)亦是全程實(shí)驗(yàn)的實(shí)習(xí)區(qū)?；旧? 每個工作團(tuán)各自擁有一塊生態(tài)實(shí)習(xí)區(qū)。本實(shí)習(xí)測量微氣候環(huán)

5、境的各個項(xiàng)目, 即是各個實(shí)習(xí)區(qū)建立基本背景數(shù)據(jù)所必須有的一些重要生態(tài)因素。3專業(yè)設(shè)計(jì)5-6學(xué)習(xí)使用一些儀器和方法, 測量溫度、濕度、光度、和一些相關(guān)生態(tài)研究的重要?dú)夂蛞蜃? 以及土壤的特性。通過對微氣候差異的測量結(jié)果, 了解影響生物種類棲息分布的可能因素。對森林地和開闊地(草原地和裸露地)的比較, 了解樹林對微氣候與物化環(huán)境的影響。張治國已開3生物氣候圖提供一些數(shù)據(jù)，繪制生物氣候圖。3專業(yè)驗(yàn)證1氣候圖是地學(xué)中用以表示某地多年（或一年）氣候的直觀的簡表，例如常用的溫濕年變化圖是以標(biāo)明在坐標(biāo)上的逐月平均溫度和相對濕度（或降水量）的12個點(diǎn)，按月順序連接起來的多角形圖。把生物的生態(tài)特征與氣候圖相結(jié)合

6、，就成為生物氣候圖。生物氣候圖是分析生物的分布、潛在分布區(qū)域和預(yù)測引種馴化結(jié)果有用的工具。掌握生物氣候圖的繪制，理解其生態(tài)學(xué)意義。張治國已開4金魚（蝌蚪）耐性實(shí)驗(yàn)觀察金魚（蝌蚪）在不同鹽濃度下的忍耐程度，計(jì)數(shù)死亡個體，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，制作耐性曲線。3專業(yè)設(shè)計(jì)3-4通過金魚（蝌蚪）在不同鹽濃度下的忍耐程度的實(shí)驗(yàn)，加深生物對環(huán)境因子耐性的理解。理解耐性定律，熟練操作實(shí)驗(yàn)，掌握耐性曲線的繪制方法。     賀同利已開5生命表編制與存活曲線根據(jù)給出的人口統(tǒng)計(jì)資料編制靜態(tài)生表和動態(tài)生命表，并繪制存活曲線。3專業(yè)驗(yàn)證1生命表是描述種群死亡過程及存活情況的一種有用工

7、具?？梢泽w現(xiàn)各年齡組實(shí)際死亡數(shù)、死亡率、存活數(shù)目和種群內(nèi)個體平均期望年齡。生命表是種群統(tǒng)計(jì)的一種重要技術(shù)。理解生命表中各統(tǒng)計(jì)參數(shù)的生物學(xué)意義。掌握生命表的編制和存活曲線的繪制，以及對結(jié)果進(jìn)行合理分析。張治國已開6種群在有限環(huán)境中的邏輯斯諦增長準(zhǔn)備草履蟲原液、準(zhǔn)備草履蟲培養(yǎng)液、確定草履蟲最初密度，然后對草履蟲種群數(shù)量進(jìn)行觀察記錄。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估計(jì)Logistic方程參數(shù)，描繪Logistic增長曲線。3專業(yè)驗(yàn)證5-6通過實(shí)驗(yàn)觀察草履蟲種群數(shù)量增長，使學(xué)生掌握Logistic方程參數(shù)的估計(jì)和曲線擬合。熟練掌握草履蟲的培養(yǎng)和血球板計(jì)數(shù)草履蟲數(shù)量的方法。掌握Logistic方程參數(shù)的估計(jì)方法。張治國已

8、開7植物自疏作用的測定以油菜為試驗(yàn)材料，不同密度播種，在不同生長階段觀察自疏現(xiàn)象。驗(yàn)證Yoda指數(shù)法則，即自疏現(xiàn)象最終表現(xiàn)為存活密度跟植物的生物量之間有穩(wěn)定的關(guān)系：WCP-3/2，或logWlogC-1.5logP（W是存活植株的干重；P是存活植株的密度；C是跟物種生長特性有關(guān)的常數(shù)）。6專業(yè)綜合3-4學(xué)會測定植物自疏現(xiàn)象的方法，理解自然環(huán)境中植物自疏現(xiàn)象的生態(tài)意義。理解植物的自疏現(xiàn)象實(shí)質(zhì)就是植物種內(nèi)競爭的結(jié)果。張治國已開8種群內(nèi)與種群間形態(tài)類型的分布 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：研究植物的型態(tài)類型, 認(rèn)識與描述生物種群內(nèi)與種群間形態(tài)的差異與分布, 比較各種形態(tài)特質(zhì)(含測量)的歧異度和可塑性, 何者是不可變的?

9、 何者是可變的? 這些差異, 有何適應(yīng)環(huán)境的意義? 6專業(yè)設(shè)計(jì)5-6理解種群內(nèi)或種群間的基因型與表現(xiàn)型(phenotype)的變異, 是各種生物本身與其生活環(huán)境互動的結(jié)果。生活環(huán)境無法直接改變基因型, 必要作用于表現(xiàn)型。基因型可因生活環(huán)境的不同, 而改變行表現(xiàn)型?；蛐? 表現(xiàn)型, 與其生活環(huán)境, 三者間產(chǎn)生一系列的互動關(guān)系。表現(xiàn)型(如:形態(tài)類型), 受生活環(huán)境與基因型的雙重作用, 是生態(tài)學(xué)與演化學(xué)相關(guān)研究的主要材料。 張治國已開9水體生產(chǎn)力測定植物的葉綠素與其光合作用密切相關(guān)。葉綠素含量的多少可以間接地反映其生產(chǎn)力的高低。葉綠素測定法適用于湖泊、水庫或水池等靜水環(huán)境中生產(chǎn)力的測定。取待測水樣

10、，過濾，用丙酮提取，然后將丙酮提出物在分光光度計(jì)中測量光吸收，再通過計(jì)算，得出葉綠素a的含量。3專業(yè)設(shè)計(jì)5-6掌握“葉綠素測定法”測定水體生產(chǎn)力的方法。張治國已開10植物群落的樣方與無樣地調(diào)查技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用樣方法調(diào)查植物群落中各個植物物種的蓋度、密度、生物量或頻度。掌握植物群落樣方調(diào)查法與無樣地取樣技術(shù)。 9專業(yè)設(shè)計(jì)5-6樣方法是植物種群和群落調(diào)查和研究的經(jīng)典方法。張治國 郭衛(wèi)華 賀同利已開11地圖制作利用羅盤、GPS測量立地與生物參數(shù)，利用 Traverse 的計(jì)算結(jié)果，畫制地圖，利用兩圖套迭后，以目視法比較其差異。利用地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件ArcGIS，將GPS測值，套迭

11、于航照影像上，置于報(bào)告內(nèi)。3專業(yè)設(shè)計(jì)5-6學(xué)習(xí)基本測量原理，野外測量技術(shù)，以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)數(shù)據(jù)分析和地圖畫制。張治國已開12生物群落的分類與排序利用群落調(diào)查數(shù)據(jù)使用STATISTICA軟件進(jìn)行生物群落的數(shù)量分類與PCA排序的練習(xí)。討論生物群落的數(shù)量分類是通過哪些因素的相似程度劃分群落類型的。說明如何在具體的分析工作中避免個人的認(rèn)識與實(shí)際情形的差距，使分析結(jié)果與實(shí)際情形更為接近。3專業(yè)綜合1應(yīng)用多元分析技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)把生物群落的野外調(diào)查資料，從定量的角度，根據(jù)從屬關(guān)系劃分為不同的數(shù)量等級系統(tǒng)。理解這種分類方法與經(jīng)典的分類方法相結(jié)合，互相補(bǔ)充，研究植被、群落和環(huán)境條件的相互關(guān)系和變化規(guī)律，也可以研究

12、群落的演替過程，同時在實(shí)踐上又為各種植被、群落類型的合理經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。張治國已開13系統(tǒng)分析技術(shù)確定所研究系統(tǒng)的組成成分(component，或稱組分)。每一個組分必需以某種方式與其它組分聯(lián)系起來，或在它們之間找出有意義的轉(zhuǎn)換系數(shù)(transfer)。通過合并或進(jìn)一步分割成為更大或小的范疇。每一組分的情況可用一個或幾個狀態(tài)變量(state variables)進(jìn)行描述。在建立概念模型時，對系統(tǒng)必需設(shè)置某些邊界。系統(tǒng)的各組分或分室(compartment)之間的相互作用或流(flux)，用函數(shù)關(guān)系進(jìn)行描述，即轉(zhuǎn)換系數(shù)。此外，還必需確定系統(tǒng)的輸入，即能影響該系統(tǒng)而不被該系統(tǒng)影響的因素，可以稱為

13、強(qiáng)制函數(shù)(forcing function)。一旦把系統(tǒng)、系統(tǒng)的邊界、分室以及各分室間的相互作用確定 以后，按等級結(jié)構(gòu)排列好，就能夠畫出系統(tǒng)的分室模型圖。學(xué)習(xí)環(huán)境Stella進(jìn)行模型的實(shí)現(xiàn)與檢驗(yàn)。6專業(yè)設(shè)計(jì)1將系統(tǒng)分析就引入到生態(tài)學(xué)的領(lǐng)域。生態(tài)中各種要素能夠滿足系統(tǒng)分析過程中穩(wěn)定性、可控性和可觀察性的條件。通過系統(tǒng)分析，建立數(shù)學(xué)模型，這樣就能夠達(dá)到在任何特定的時間內(nèi)，將一個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的狀態(tài)來定量地表示，并且根據(jù)一定的目的使系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)、功能、組成自動調(diào)節(jié)。通過系統(tǒng)分析我們可更深刻地理解系統(tǒng)中能流、物流、信息流和結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，從而對系統(tǒng)進(jìn)行觀察、預(yù)測、設(shè)計(jì)和控制。 張治國已開六、考核方式平時成績10%，論文寫作50%，期末學(xué)術(shù)報(bào)告40%七、實(shí)驗(yàn)教科書、參考書（一）教科書1楊持等生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)北京：高等教育出版社, 2003（二）參考書1Brewer