環(huán)境生態(tài)學(xué)講課內(nèi)容

1、第一章 緒論主要內(nèi)容環(huán)境問(wèn)題是如何出現(xiàn)的？什么是環(huán)境生態(tài)學(xué)(Environmental Ecology)？為什么要學(xué)習(xí)環(huán)境生態(tài)學(xué)？環(huán)境生態(tài)學(xué)是如何產(chǎn)生與發(fā)展的？第一節(jié)：環(huán)境問(wèn)題概念與歷史回顧1. 環(huán)境問(wèn)題概念及表現(xiàn)形式1.1環(huán)境問(wèn)題：指“由于人類(lèi)活動(dòng)作用于人們周?chē)沫h(huán)境所引起的環(huán)境質(zhì)量下降，以及這種變化反過(guò)來(lái)對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)、生活和健康的影響問(wèn)題”。1.1.1 人類(lèi)通過(guò)生產(chǎn)或生活活動(dòng)與環(huán)境發(fā)生聯(lián)系 人類(lèi)的生存和發(fā)展要占據(jù)一定空間 不斷從環(huán)境中獲取物質(zhì)和能量 人類(lèi)的新陳代謝和消費(fèi)活動(dòng)排放廢棄物 環(huán)境把所受到的影響反過(guò)來(lái)作用于人類(lèi)1.1.2環(huán)境問(wèn)題的表現(xiàn) 1）生態(tài)破壞：人類(lèi)向環(huán)境索取資源的速度超過(guò)了資

2、源本身及其替代品的再生速度。主要表現(xiàn)具體方面后 果生態(tài)破壞濫伐森林對(duì)環(huán)境調(diào)節(jié)的功能下降自然植被的破壞對(duì)環(huán)境調(diào)節(jié)的功能下降水土流失、土壤荒漠化不合理的灌溉土壤鹽堿化CO2和氟氯烴的排放溫室效應(yīng)、O3層的破壞捕獵、環(huán)境破壞物種滅絕速度呈現(xiàn)加速的趨勢(shì) 2）環(huán)境污染：人類(lèi)向環(huán)境排放廢棄物的速度超過(guò)了環(huán)境本身的自?xún)裟芰?。主要表現(xiàn)具體方面原 因環(huán)境污染大氣污染“三廢”排入大氣水污染“三廢”排入江河湖土壤污染“三廢”排入土壤固體廢棄物污染來(lái)自生產(chǎn)生活噪聲污染來(lái)自交通、工廠放射性污染來(lái)自放射性物質(zhì)海洋污染“三廢”排入海2. 歷史回顧2.1 狩獵文明時(shí)期 環(huán)境問(wèn)題萌芽階段2.2 新石器時(shí)期 農(nóng)、牧業(yè) 環(huán)境破壞2

3、.3 十八世紀(jì)后半葉第一次產(chǎn)業(yè)革命環(huán)境污染&環(huán)境破壞(地區(qū)性)2.4 十九世紀(jì)30年代以后第二次產(chǎn)業(yè)革命環(huán)境污染&環(huán)境破壞(全球性)20世紀(jì)重大公害事件20世紀(jì)中葉國(guó)外8大公害事件1976a意大利維索化學(xué)污染（二惡英）1930a比利時(shí)馬斯河谷煙霧事件（數(shù)千人/60人）1978a法國(guó)阿摩柯卡油輪泄油1943a510月美國(guó)洛杉磯煙霧事件（6000/10人）1979a美國(guó)三哩島核電站泄漏1948a美國(guó)多諾拉煙霧事件（6000/10人）1984a墨西哥油庫(kù)氣體爆炸1952a倫敦?zé)熿F事件（4000）1984a印度博帕爾農(nóng)藥泄漏（200000/20000）1955a日本四日市氣喘病事件（500/30）19

4、85a英國(guó)威爾士飲用水污染（酚）1955a日本富士山骨痛病事件（200）1986a前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站泄漏（83.4/30萬(wàn)）1956a日本水俁?。ü卸荆┦录?200）1986a瑞士萊茵河污染1968a日本九州米糠油事件（多氯聯(lián)苯）（100000/10）1988a美國(guó)莫農(nóng)格希拉河污染（油罐爆炸）1989美國(guó)“?？松?瓦爾迪茲”油輪在阿拉斯加泄漏環(huán)境問(wèn)題的發(fā)展1）環(huán)境問(wèn)題的第一次高潮(20世紀(jì)50年代至80年代以前)20世紀(jì)50年代，震驚世界的公害事件接連不斷。1952年12月的倫敦?zé)熿F事件，1953年至1956年日本的水俁病事件，1961年的四日市哮喘病事件，19551972年的骨痛病事

5、件。其原因是由：人口迅猛增長(zhǎng)，都市化加快，工業(yè)不斷集中和擴(kuò)大，能源的消耗增大。2）環(huán)境問(wèn)題的第二次高潮（20世紀(jì)80年代以后）一是全球的大氣污染如“溫室效應(yīng)”，臭氧層破壞和酸雨，二是大面積生態(tài)破壞，如大面積森林被毀，草場(chǎng)退化，土壤侵蝕和荒漠化，三是突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件迭起。如印度博帕爾農(nóng)藥泄漏事件，蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站泄漏事故，萊因河污染事件等。造成上述問(wèn)題的原因，主要有以下3個(gè)方面：（1）人類(lèi)認(rèn)識(shí)的有限性（2）市場(chǎng)的缺陷（3）政策失誤兩次高潮的比較：其一，影響范圍不同：第一次高潮主要出現(xiàn)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，重點(diǎn)是局部性、小范圍的環(huán)境污染問(wèn)題，如城市、河流、農(nóng)田等。第二次高潮則是大范圍、乃至全球性

6、的環(huán)境污染和大面積生態(tài)破壞。這些環(huán)境問(wèn)題不僅對(duì)某個(gè)國(guó)家、某個(gè)地區(qū)造成危害，而且對(duì)人類(lèi)賴(lài)以生存的整個(gè)地球環(huán)境造成危害。這不但包括了經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家，也包括了眾多發(fā)展中國(guó)家。發(fā)展中國(guó)家不僅認(rèn)識(shí)到全球性環(huán)境問(wèn)題與自己休戚相關(guān)，而且本國(guó)面臨的諸多環(huán)境問(wèn)題，特別是植被破壞、水土流失和沙漠化等生態(tài)惡性循環(huán)，是比發(fā)達(dá)國(guó)家的環(huán)境污染危害更大、更難解決的環(huán)境問(wèn)題。其二，危害后果不同：第一次高潮人們關(guān)心的是環(huán)境污染對(duì)人體健康的影響，環(huán)境污染雖也對(duì)經(jīng)濟(jì)造成損害，但問(wèn)題還不突出。第二次高潮不但明顯損害人群健康，每分鐘因水污染和環(huán)境污染而死亡的人數(shù)全世界平均達(dá)到28人；而且全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞已威脅到全人類(lèi)的生存與

7、發(fā)展，阻礙經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。其三，污染源不同：第一次高潮的污染來(lái)源尚不太復(fù)雜，較易通過(guò)污染源調(diào)查弄清產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題的來(lái)龍去脈。只要一個(gè)城市、一個(gè)工礦區(qū)或一個(gè)國(guó)家下決心，采取措施，污染就可以得到有效地控制。第二次高潮出現(xiàn)的環(huán)境問(wèn)題，污染源和破壞源眾多，不但分布廣、而且來(lái)源雜，既來(lái)自人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)活動(dòng)，也來(lái)自人類(lèi)的日常生活活動(dòng)；既來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家，也來(lái)自發(fā)展中國(guó)家，解決這些環(huán)境問(wèn)題只靠一個(gè)國(guó)家的努力很難奏效，要靠眾多國(guó)家、甚至全球人類(lèi)的共同努力才行，這就極大地增加了解決問(wèn)題的難度。其四，第一次高潮的“公害事件”與第二次高潮的突發(fā)性嚴(yán)重污染事件也不相同。1.3 全球性主要環(huán)境問(wèn)題1）全球氣候變暖（2）臭氧

8、層破壞（3）酸雨（4）生物多樣性減少（物種滅絕）（5）生態(tài)環(huán)境破壞（6）海洋污染第二節(jié)：環(huán)境生態(tài)學(xué)研究?jī)?nèi)容和任務(wù)生態(tài)學(xué)定義：生態(tài)學(xué)是研究生物及其環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。居住對(duì)象“生物”、居住地“環(huán)境”、“兩者關(guān)系”的內(nèi)容生物范疇：包括有機(jī)體、生物個(gè)體、生物群體、生物群落，有動(dòng)物、植物、微生物及人類(lèi)本身環(huán)境范疇：包括無(wú)機(jī)環(huán)境、有機(jī)環(huán)境；小生境、大環(huán)境及整個(gè)環(huán)境系統(tǒng)；有物理環(huán)境要素、化學(xué)環(huán)境要素、生物環(huán)境要素乃至社會(huì)環(huán)境要素關(guān)系內(nèi)容：包括環(huán)境因子對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、生存、發(fā)展的影響；生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)、改造；以及生物(包括人類(lèi))處理自身利益與自然關(guān)系的“經(jīng)濟(jì)”策略。生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科 隨著生態(tài)學(xué)的發(fā)展，

9、生態(tài)學(xué)的研究領(lǐng)域、研究范圍及研究?jī)?nèi)容不斷擴(kuò)大，形成了龐大的學(xué)科體系。在生態(tài)系統(tǒng)的不同層次、對(duì)于不同的生物類(lèi)群、環(huán)境類(lèi)型和不同的學(xué)科交叉，在不同領(lǐng)域的應(yīng)用形成了大量的分支學(xué)科。(1)按研究對(duì)象的生物組織水平，可分為：個(gè)體生態(tài)學(xué)(anecology)種群生態(tài)學(xué)(synecology)群落生態(tài)學(xué)(community ecology)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)(ecosystem ecology)景觀生態(tài)學(xué)(landscope ecology)區(qū)域生態(tài)學(xué)(regional ecology)全球生態(tài)學(xué)(global ecology)(2) 按生物分類(lèi)類(lèi)群，可分為：普通生態(tài)學(xué)(general ecology)動(dòng)物生態(tài)

10、學(xué)(zoo ecology)植物生態(tài)學(xué)(plant ecology)微生物生態(tài)學(xué)(microbial ecology)人類(lèi)生態(tài)學(xué)(human ecology) (3) 按生物棲息場(chǎng)所，可分為：陸地生態(tài)學(xué)(terrestrial ecology)：森林生態(tài)學(xué)，草原生態(tài)學(xué)，沙漠生態(tài)學(xué)水域生態(tài)學(xué)(aquatic ecology)：海洋生態(tài)學(xué)，淡水生態(tài)學(xué)更具體的劃分有：熱帶生態(tài)學(xué)(tropic ecology)濕地生態(tài)學(xué)(mashy ecology)山地生態(tài)學(xué)(mountainy ecology)等(4) 按生態(tài)學(xué)與其他科學(xué)的交叉，可分為：生理生態(tài)學(xué)(physiological ecology)進(jìn)化生

11、態(tài)學(xué)(evolutionary ecology)分子生態(tài)學(xué)(molecular ecology)數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)(mathematical ecology)化學(xué)生態(tài)學(xué)(chemical ecology)能量生態(tài)學(xué)(energy ecology)地理生態(tài)學(xué)(geographic ecology)等。(5) 按應(yīng)用領(lǐng)域劃分，可分為：農(nóng)田生態(tài)學(xué)(farmland ecology)漁業(yè)生態(tài)學(xué)(fishery ecology)森林生態(tài)學(xué)(forest ecology)草地生態(tài)學(xué)(grassland ecology)城市生態(tài)學(xué)(urban ecology)自然資源生態(tài)學(xué)(ecology of natural r

12、esources)生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)(ecological economics)生態(tài)倫理學(xué)(ecological ethics)污染生態(tài)學(xué)(pollution ecology)環(huán)境生態(tài)學(xué)(environmental ecology環(huán)境生態(tài)學(xué)概念1.1 概念1（王翊亭）：“環(huán)境生態(tài)學(xué)是研究污染物在以人類(lèi)為中心的各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的擴(kuò)散、分配和富集過(guò)程等消長(zhǎng)規(guī)律，以便對(duì)環(huán)境質(zhì)量作出評(píng)價(jià)的科學(xué)”。1.2 概念2（金 嵐）：“環(huán)境生態(tài)學(xué)是研究人為干擾下生態(tài)環(huán)境內(nèi)在變化機(jī)理、規(guī)律和人類(lèi)的效應(yīng)，尋求受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、重建和保護(hù)對(duì)策的科學(xué)”。1.3概念3（張合平）：“研究人為干擾下，生物與環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué)”。1.4

13、概念4（周 青）：“研究人為干擾下，生命系統(tǒng)與環(huán)境間相互關(guān)系,尋求人與生命系統(tǒng)互利共生及人與環(huán)境和諧發(fā)展規(guī)律的科學(xué)”。區(qū)別：人類(lèi)及活動(dòng)介入與否是經(jīng)典生態(tài)學(xué)與環(huán)境生態(tài)學(xué)的基本分界。目的：維護(hù)生物圈正常功能，改善人類(lèi)生存環(huán)并使兩者間得到協(xié)調(diào)發(fā)展。任務(wù)：運(yùn)用生態(tài)學(xué)理論保護(hù)和合理利用自然資源，治理污染和破壞的生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)和重建生態(tài)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足人類(lèi)生存發(fā)展需要。4. 環(huán)境生態(tài)學(xué)研究?jī)?nèi)容2.1人為干擾生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律和機(jī)理三峽工程（瀕危動(dòng)物，古老生物區(qū)系，鹽漬化，沼澤化，土地承載力，移民）大興安嶺火災(zāi)對(duì)植被的影響除“四害”（鳥(niǎo)亡蟲(chóng)增-時(shí)滯效應(yīng)）2.2 生態(tài)系統(tǒng)受損程度判斷渤海灣、太湖赤潮(數(shù)學(xué)預(yù)報(bào)模型)

14、2.3 生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的理論與方法生態(tài)脆弱帶保護(hù)(西北草地植被，西南喀斯特地貌)2.4 解決環(huán)境問(wèn)題生態(tài)學(xué)對(duì)策(途徑) 流沙治理(寧夏中衛(wèi)縣沙坡頭流沙治理工程學(xué),化學(xué),生態(tài)學(xué))第三節(jié)：環(huán)境生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展1 環(huán)境生態(tài)學(xué)產(chǎn)生背景1.2 在“寂靜春天”中醒來(lái)環(huán)境生態(tài)學(xué)孕育20世紀(jì)60年代初葉1.2.1環(huán)保之母-Rachel Carson (1907-1964) “我發(fā)誓珍愛(ài)并保護(hù)美國(guó)肥沃的土地，她巨大的森林和河流，她的野生生物和礦產(chǎn)，因?yàn)檫@些正是她偉大之所在，力量之源泉”。 蕾切爾.卡遜的自然資源保護(hù)誓言1.2.2 SILENT SPRING主要內(nèi)容：以殺蟲(chóng)劑大量使用造成的污染危害為基本素材，R.

15、卡遜用生態(tài)學(xué)的原理與方法論證了生機(jī)勃勃地春天“寂靜”的主要原因；以大量事實(shí)指出了環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生的根源；揭示了人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)與春天“寂靜” 間的內(nèi)在機(jī)制；闡述了人類(lèi)同大氣、海燕、河流、土壤及生物之間的密切關(guān)系；批評(píng)了“控制自然”這種妄自尊大的思想。她指出了問(wèn)題的癥結(jié)：“不是敵人的活動(dòng)使這個(gè)受害的世界的生命無(wú)法復(fù)生，而是人們自己使自己受害”。1.3 1987年Freedman Bill發(fā)表了第一部詳細(xì)的綜合教科書(shū)Environmental Ecology，其主要內(nèi)容包括空氣污染、有毒元素、酸化、森林衰減、油污染、淡水富營(yíng)養(yǎng)化和殺蟲(chóng)劑等。2. 環(huán)境生態(tài)學(xué)發(fā)展2.1內(nèi)容發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)功能影響受害生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)

16、與重建生態(tài)工程理論與實(shí)踐2.2尺度變化個(gè)體、種群、群落轉(zhuǎn)向生態(tài)系統(tǒng)與景觀單因子影響轉(zhuǎn)向復(fù)合因子效應(yīng)生物資源保護(hù)由區(qū)域轉(zhuǎn)向生物圈3 環(huán)境生態(tài)學(xué)研究的總體原則3.1整體觀對(duì)結(jié)構(gòu)而言3.2綜合觀對(duì)因子而言3.3層次觀對(duì)生命單元(組建水平)而言3.4系統(tǒng)觀對(duì)層次而言3.5進(jìn)化觀對(duì)時(shí)空而言思考題1.何為環(huán)境問(wèn)題，環(huán)境問(wèn)題有哪些表現(xiàn)形式？ 2.怎樣理解環(huán)境質(zhì)量惡化是個(gè)漸變過(guò)程，在不同歷史階段有哪些主要特征？3.何為環(huán)境生態(tài)學(xué)，研究目的和任務(wù)？4.舉例說(shuō)明境生態(tài)學(xué)研究主要內(nèi)容。5.簡(jiǎn)述環(huán)境生態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。第二章：環(huán)境與生物第一節(jié)：環(huán)境與生態(tài)因子1 環(huán)境的含義與概念1.1含義：環(huán)境是主體以外，圍繞主體的客觀

17、事物總和。環(huán)境是相對(duì)主體而言的。1.2概念:中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法所指環(huán)境是“環(huán)境是指影響人類(lèi)生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過(guò)人工改造的自然因素的總體,它包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等”.可以是科學(xué)研究主體，也是抽象哲學(xué)概念。2. 環(huán)境分類(lèi)2.1按照環(huán)境的主體分為：生態(tài)環(huán)境人類(lèi)環(huán)境2.2按照環(huán)境的作用性質(zhì)分為：自然環(huán)境半自然環(huán)境(被人類(lèi)破壞后的自然環(huán)境)社會(huì)環(huán)境2.3按照環(huán)境的涉及范圍大小分為：宇宙環(huán)境地球環(huán)境區(qū)域環(huán)境微環(huán)境內(nèi)環(huán)境(機(jī)體內(nèi)細(xì)胞生活的環(huán)境)2.4按照環(huán)境與人類(lèi)距離遠(yuǎn)近分為：聚落環(huán)境(人類(lèi)有意識(shí)地開(kāi)發(fā)利用

18、和改造自然而創(chuàng)造出來(lái)的生存環(huán)境),地理環(huán)境,地質(zhì)環(huán)境,星際環(huán)境3 生態(tài)因子與生態(tài)環(huán)境3.1 生態(tài)因子(ecological factor)和生存條件：環(huán)境中作用于生物的任何成分或條件稱(chēng)為生態(tài)因子，而生物所必需的、與之密不可分的生態(tài)因子則稱(chēng)為生存條件。3.2 生態(tài)環(huán)境：影響人類(lèi)生存與發(fā)展的 HYPERLINK /view/16491.htm 水資源、 HYPERLINK /view/36179.htm 土地資源、 HYPERLINK /view/296499.htm 生物資源以及 HYPERLINK /view/42661.htm 氣候資源數(shù)量與質(zhì)量的總稱(chēng)，是關(guān)系到社會(huì)和 HYPERLINK /

19、view/20838.htm 經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的 HYPERLINK /view/3271194.htm 復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。3.3生態(tài)因子的類(lèi)型3.3.1按環(huán)境主體氣候因子（climate factors）土壤因子（edaphic factors）地形因子（topographic factors）生物因子（biotic factors）人為因子（anthropogenic factors）3.3.2按作用方式直接因子間接因子3.3.3按因子穩(wěn)定性（,1958）根據(jù)生態(tài)因子穩(wěn)定性與生物適應(yīng)情況; 穩(wěn)定因子地磁、地心引力和太陽(yáng)輻射常數(shù)等變動(dòng)因子（周期性變動(dòng)因子四季變化和潮汐漲落；非周期性變動(dòng)因子風(fēng),雹,火

20、,人為,生物。4. 生態(tài)因子作用規(guī)律4.1 Liebigs Law of the Minimum (李比希最小因子定律)基本內(nèi)容：低于某種生物需要的最小量的任何特定因子，是決定該種生物生存和分布的根本因素。應(yīng)用中需注意的問(wèn)題定律成立條件：該定律只能?chē)?yán)格適用穩(wěn)定狀態(tài)，即能量和物質(zhì)的流入和流出是出于平衡的情況注意：生態(tài)因子間的替代作用系統(tǒng)論中的“木桶原理”4.2 Blackmans Law of the Limiting Factors限制因子(Limiting Factors):對(duì)生物的生存、生長(zhǎng)、繁殖或耗散等起限制作用的因子。任何一種生態(tài)因子只要接近或超過(guò)生物的耐受范圍，它就會(huì)成為這種生物的限

21、制因子。限制因子定律：生態(tài)因子處于低于生物正常生長(zhǎng)所需的最小量和高于生物正常生長(zhǎng)所需的最大量時(shí)，該因子對(duì)生物具有限制性影響。同種生態(tài)因子對(duì)不同生物來(lái)說(shuō)并非同等重要4.3 Shelfords Law of Tolerance每種生物對(duì)一種生態(tài)因子都有一個(gè)耐受范圍，即一個(gè)生態(tài)學(xué)上的最低點(diǎn)和一個(gè)生態(tài)學(xué)上的最高點(diǎn)，在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的范圍就稱(chēng)為生態(tài)幅 (ecological amplitude) 或生態(tài)價(jià)(ecological valence)。任何生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上不足或過(guò)多，即超出某種生物的生態(tài)幅時(shí)，都會(huì)影響該種生物的生存和分布。生物對(duì)各生態(tài)因子耐受性之間的相互關(guān)系對(duì)生物產(chǎn)生影響的各種生態(tài)

22、因子之間存在明顯的相互影響：如溫濕的關(guān)系；濕度和溶氧的關(guān)系；溫度和鹽的協(xié)同作用生物因子和非生物因子之間也是相互影響的：物種之間的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生的生態(tài)位分離耐受定律的發(fā)展生物對(duì)不同生態(tài)因子的耐受范圍不同，不同年齡、季節(jié)、棲息地等同種生物對(duì)生態(tài)因子的耐受性不同對(duì)很多生態(tài)因子耐受范圍都很寬的生物，其分布區(qū)一般很廣個(gè)體發(fā)育的不同階段，對(duì)生態(tài)因子的耐受限度不同不同的生物種，對(duì)同一生態(tài)因子的耐受性不同某一生態(tài)因子處于非最適狀態(tài)下時(shí)，生物對(duì)其它生態(tài)因子的耐受限度也下降。生物對(duì)生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整馴化：實(shí)驗(yàn)馴化(acclimation)與氣候馴化(acclimatization) 馴化(acclimation/a

23、cclimatization) ：生物在實(shí)驗(yàn)自然條件下，誘發(fā)的生理補(bǔ)償變化，前者需要較短的時(shí)間，后者需要較長(zhǎng)的時(shí)間。有機(jī)體對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件變化產(chǎn)生的生理調(diào)節(jié)反應(yīng)稱(chēng)實(shí)驗(yàn)馴化；有機(jī)體對(duì)自然環(huán)境條件變化產(chǎn)生的生理調(diào)節(jié)反應(yīng)稱(chēng)氣候馴化，實(shí)驗(yàn)馴化是對(duì)環(huán)境條件改變的一種生理上而非遺傳上的可逆反應(yīng)。 馴化的應(yīng)用：植物的引種栽培內(nèi)穩(wěn)態(tài)(homeostasis): 生物系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)在的調(diào)節(jié)機(jī)制使內(nèi)環(huán)境保持相對(duì)穩(wěn)定。 內(nèi)穩(wěn)態(tài)通過(guò)形態(tài)、行為和生理適應(yīng)實(shí)現(xiàn)。 大多數(shù)內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制依賴(lài)于負(fù)反饋過(guò)程。依靠三個(gè)基本組成成份：接受器；控制中心；效應(yīng)器。適應(yīng)：生物對(duì)環(huán)境壓力的調(diào)整過(guò)程。分基因型適應(yīng)和表型適應(yīng)兩類(lèi)，后者又包括可逆適應(yīng)和不可

24、逆適應(yīng)。如樺尺蠖在污染地區(qū)的色型變化。5. 生態(tài)因子作用的特征5.1 綜合性：每一生態(tài)因子都是在與其他因子的相互影響、相互制約中起作用的任何一個(gè)因子的改變都會(huì)在不同程度上引起其他因子的變化。例如光照強(qiáng)度變化必然會(huì)引起大氣和土壤溫度與濕度的改變，體現(xiàn)為生態(tài)因子綜合作用。5.2 非等價(jià)性（主導(dǎo)因子）：對(duì)生物起作用的諸多因子是非等價(jià)的，其中必有12個(gè)是起主要作用的主導(dǎo)因子。主導(dǎo)因子改變常會(huì)引起許多其他因子發(fā)生明顯變化,或使生物的生長(zhǎng)發(fā)育發(fā)生明顯變化，如光周期現(xiàn)象中的日照長(zhǎng)度和植物春化階段低溫因子就是主導(dǎo)因子。5.3 階段性（限定性）： 生物在生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段往往需要不同的生態(tài)因子或生態(tài)因子的不同強(qiáng)

25、度。因此某一生態(tài)因子的有益作用常常只限于生物生長(zhǎng)發(fā)育的某一特定階段。例如，低溫對(duì)某些植物春化階段是必不可少的，但在其后生長(zhǎng)階段是有害的；許多昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)生活在完全不同的生境中，因此它們對(duì)生態(tài)因子要求差異極大。5.4 直、間性：在進(jìn)行生態(tài)因子作用分析時(shí)，還需注意的一點(diǎn)是分清因子作用方式是直接作用，還是間接作用。如我國(guó)四川省境內(nèi)的二郎山，同一山體東西兩坡植被類(lèi)型迥然不同。研究表明，是地形與高程溫度變化因子引起的水分空間分布差異造成的。5.5 不可替代性與可調(diào)劑性（互補(bǔ)性）：生態(tài)因子雖非等價(jià)，但均不可缺少，一個(gè)因子的缺失不能由另一個(gè)因子替代。但某一因子數(shù)量不足，有時(shí)可以靠另一因子的加強(qiáng)而得到調(diào)劑

26、和補(bǔ)償。例如光強(qiáng)減弱引起的光合作用下降可以靠二氧化碳的增加得到補(bǔ)償，鈣的匱乏可以增加鑭而緩解。第二節(jié)主要環(huán)境因子的生態(tài)作用生物與主要生態(tài)因子的關(guān)系生物與光的關(guān)系生物與水的關(guān)系生物與溫度的關(guān)系1. 生物與光的關(guān)系光的生態(tài)作用1.1光的性質(zhì)與變化1.1.1光的性質(zhì)1.1.2影響光照因素1.1.3光作用形式光強(qiáng)、光質(zhì)、光周期（W.W Garner & H.A ALLARD,1921。植物測(cè)時(shí))1.2 光強(qiáng)度變化對(duì)植物的影響植物光合作用率在光補(bǔ)償點(diǎn)附近與光強(qiáng)度成正比，但達(dá)光飽和點(diǎn)后, 不隨光強(qiáng)增加。水生生物 水生植物在水中的分布與光照強(qiáng)度有關(guān)。陸生生物 對(duì)不同光照強(qiáng)度的適應(yīng)產(chǎn)生陽(yáng)性植物和陰性植物和耐陰

27、性植物。陽(yáng)性植物(cheliophytes)、陰性植物(sciophytes)和耐陰性植物(shade plant)：陽(yáng)性植物對(duì)光要求比較迫切，只有在足夠光照條件下才能進(jìn)行正常生長(zhǎng)；陰性植物對(duì)光的需要遠(yuǎn)較陽(yáng)性植物低，光補(bǔ)償點(diǎn)低，呼吸作用、蒸騰作用都較弱，抗高溫和干旱能力較低；耐陰性植物對(duì)光照具有較廣泛的適應(yīng)能力，對(duì)光的需要介于前兩類(lèi)植物之間。1.3 光質(zhì)變化對(duì)植物的影響海洋植物 光合作用色素對(duì)光譜變化具有明顯的適應(yīng)性:海水表層植物色素吸收藍(lán)、紅光；深水植物光合色素有效地利用綠光。高山植物 對(duì)紫外光作用的適應(yīng)，發(fā)展了特殊的蓮座狀葉叢。1.4 光的周期性變化對(duì)生物的生態(tài)作用光周期現(xiàn)象(photop

28、eriodism)：Garner等人(1920)發(fā)現(xiàn)明相暗相的交替與長(zhǎng)短對(duì)植物的開(kāi)花結(jié)實(shí)有很大的影響。這種植物對(duì)自然界晝夜長(zhǎng)短規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱(chēng)光周期現(xiàn)象。植物光周期現(xiàn)象 對(duì)繁殖(開(kāi)花)的影響：區(qū)分為長(zhǎng)日照植物和短日照植物。長(zhǎng)日照植物(long-day plants)和短日照植物(short-day plants) ：日照超過(guò)一定數(shù)值才開(kāi)花的植物稱(chēng)長(zhǎng)日照植物；日照短于一定數(shù)值才開(kāi)花的植物稱(chēng)短日照植物，一般需要較長(zhǎng)的黑暗才能開(kāi)花。前者如小麥、油菜，后者如蒼耳、水稻。1.2. 光對(duì)植物生態(tài)作用1.2.1 影響代謝光合作用原初能量元件合成（CHLCP，CP，基粒堆砌），碳素同化（RUBPcase活

29、化）氣孔運(yùn)動(dòng)(啟閉，CO2擴(kuò)散速率) 蒸騰作用氣孔行為w 影響品質(zhì)1.2.2 形態(tài)建成 “由光控制的植物生長(zhǎng)與分化過(guò)程”. 種子萌發(fā) Kinzel&Toole報(bào)道，迄今發(fā)現(xiàn)814種植物種子需光萌發(fā)，多是體積微小的種子。 莖、葉生長(zhǎng) 開(kāi)花、運(yùn)動(dòng) 休眠光周期植物測(cè)時(shí)1.2.3 UV RADIATION 2.生物與水的關(guān)系水的生態(tài)作2.1. 水形態(tài)變化與分布規(guī)律2.1.1水形態(tài)與變化氣態(tài)水液態(tài)水固態(tài)水2.1.2降水分布2.2. 植物與水的關(guān)系2.2.1 植物對(duì)水生態(tài)作用影響種子萌發(fā)影響根系生長(zhǎng)影響產(chǎn)品質(zhì)量影響繁殖影響分布2.2.2 植物水分生態(tài)型水生植物對(duì)水分戰(zhàn)略適應(yīng)適應(yīng)方式有發(fā)達(dá)的通氣組織；機(jī)械組

30、織不發(fā)達(dá)或退化；葉片薄而長(zhǎng)，以增加光合和吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的面積。生態(tài)類(lèi)型沉水植物；浮水植物；挺水植物陸生植物對(duì)水分戰(zhàn)術(shù)適應(yīng)形態(tài)適應(yīng)：發(fā)達(dá)的根系；葉面??；單子葉植物中一些具扇狀的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞，可使葉面卷曲；具有發(fā)達(dá)的貯水組織。生理適應(yīng)：水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力；原生質(zhì)的滲透濃度高。生態(tài)類(lèi)型濕生植物中生植物旱生植物3. 生物與溫度關(guān)系溫度生態(tài)作用3.1 溫度對(duì)生物的作用溫度與生物生長(zhǎng)：溫度是最重要的生態(tài)因子之一，參與生命活動(dòng)的各種酶都有其最低、最適和最高溫度，即三基點(diǎn)溫度；不同生物的三基點(diǎn)不同；在一定溫度范圍內(nèi)，生物生長(zhǎng)的速度與溫度成正比；外溫的季節(jié)性變化引起植物和變溫動(dòng)物生長(zhǎng)加速和減弱的交替，形成年輪溫度與生物發(fā)

31、育：溫度與生物發(fā)育最普通的規(guī)律是有效積溫。溫度與生物的繁殖和遺傳性：植物春化。溫度與生物分布：許多植物的分布范圍與溫度區(qū)相關(guān)有效積溫法則及其意義有效積溫法則：植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中必須從環(huán)境攝取一定的熱量才能完成某一發(fā)育階段的發(fā)育過(guò)程，而且各個(gè)發(fā)育階段所需的總熱量是一個(gè)常數(shù)，稱(chēng)總積溫或有效積溫，因此可用公式：NT=K表示，考慮到生物開(kāi)始發(fā)育的溫度，又可寫(xiě)成：N(T-C)=K，T=C+K/N，其中，N為發(fā)育歷期，即生長(zhǎng)發(fā)育所需時(shí)間；T為發(fā)育期間的平均溫度；C是發(fā)育起點(diǎn)溫度，又稱(chēng)生物學(xué)零度；K是總積溫(常數(shù))。有效積溫法則的意義預(yù)測(cè)生物發(fā)生的世代數(shù)；預(yù)測(cè)生物地理分布的北界；預(yù)測(cè)害蟲(chóng)來(lái)年的發(fā)生程歷；制

32、定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，合理安排作物；應(yīng)用積溫預(yù)報(bào)農(nóng)時(shí)。極端溫度對(duì)生物的影響低溫對(duì)生物的影響：當(dāng)溫度低于臨界(下限)溫度時(shí)，生物便會(huì)因低溫而寒害和凍害。凍害原因：冰結(jié)晶使原生質(zhì)破裂損壞胞內(nèi)和胞間的微細(xì)結(jié)構(gòu)；溶劑水結(jié)冰，電解質(zhì)濃度改變，引起細(xì)胞滲透壓變化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性；脫水使蛋白質(zhì)沉淀；代謝失調(diào)。高溫對(duì)生物的影響：當(dāng)溫度超過(guò)臨界(上限)溫度時(shí)，對(duì)生物產(chǎn)生有害作用，如蛋白質(zhì)變性、酶失活、破壞水分平衡、氧供應(yīng)不足、神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。生物對(duì)極端溫度的適應(yīng)生物對(duì)低溫的適應(yīng)：保暖、抗凍形態(tài)、生理、行為的適應(yīng)生物對(duì)高溫的適應(yīng)：抗輻射、保水、散熱形態(tài)、生理、行為的適應(yīng)生物對(duì)低溫的適應(yīng)形態(tài)上的適應(yīng)芽具鱗片、體具蠟粉、植

33、株矮小生理上的適應(yīng)減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中有機(jī)質(zhì)的濃度以降低冰點(diǎn)，增加紅外線(xiàn)和可見(jiàn)光的吸收帶（高山和極低植物）行為上的適應(yīng)休眠生物對(duì)高溫的適應(yīng)形態(tài)上的適應(yīng)密毛、鱗片濾光；體色反光；葉緣向上或暫時(shí)折疊，減少輻射傷害；干和莖具厚的栓層，絕熱生理上的適應(yīng)降低細(xì)胞含水量，增加糖或鹽濃度，減緩代謝率；蒸騰作用旺盛，降低體溫；反射紅外光行為上的適應(yīng)關(guān)閉氣孔思考題極端溫度對(duì)生物有何影響？舉例說(shuō)明生物對(duì)極端溫度的適應(yīng)旱生植物是通過(guò)哪些機(jī)制適應(yīng)干旱環(huán)境的？以土壤為主導(dǎo)因子的植物生態(tài)類(lèi)型有哪些？第三章：種群生態(tài)學(xué)第一節(jié)：種群的基本概念1. 概念與含義1.1概念種群：在一定時(shí)間內(nèi)占據(jù)一定空間的同種生物個(gè)體的集合

34、體。 種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代。1.2含義空間含義時(shí)間含義1.3區(qū)別種群和種(物種)的概念 種是能夠相互配育的自然種群的類(lèi)群.不同種之間存在生殖隔離現(xiàn)象.是一個(gè)分類(lèi)階元. *一個(gè)物種可以包括許多種群; *不同種群之間存在明顯的地理隔離,長(zhǎng)期隔離有可能發(fā)展為不同亞種,甚至產(chǎn)生新的物種. 2. 種群在自然界與生態(tài)學(xué)研究中地位2.1在自然界的地位2.2在生態(tài)學(xué)中地位種群是構(gòu)成物種的基本單位,也是構(gòu)成群落的基本單位(組成成分)3 種群生態(tài)學(xué)3.1種群生態(tài)學(xué) 研究種群內(nèi)個(gè)體間、種群與環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué)。3.2研究?jī)?nèi)容 定量地研究種群的出生率、

35、死亡率、遷入遷出率；了解影響種群波動(dòng)的因素及種群存在、發(fā)生規(guī)律;了解種群波動(dòng)所圍繞的平均密度及種群衰落、滅絕的原因; 目的: 調(diào)控種群第二節(jié)：種群基本特征1. 種群分布型2.1 概念種群在一個(gè)地區(qū)的分布方式，即個(gè)體的空間配置或種群在一定空間的個(gè)體擴(kuò)散分布形式. 2.2 類(lèi)型2.2.1隨機(jī)分布概念 每一個(gè)體在種群領(lǐng)域中各個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是相等的，并且某一個(gè)體的存在不影響其他個(gè)體的分布. 隨機(jī)分布比較少見(jiàn)，如森林底層的某些無(wú)脊椎動(dòng)物2.2.2均勻分布概念 個(gè)體間的距離比隨機(jī)分布更為一致.可看作是隨機(jī)分布的特例。根本原因：種內(nèi)斗爭(zhēng)與最大限度利用資源間的平衡。2.2.3集群分布概念個(gè)體呈疏松不均勻的分

36、布. 又稱(chēng)聚集分布. 是最常見(jiàn)的類(lèi)型.成因：環(huán)境資源分布不均勻富饒與貧乏相嵌；植物傳播種子方式使其以母株為擴(kuò)散中心；動(dòng)物的社會(huì)行為使其結(jié)合成群。2.種群密度1.1 概念及表示方法1.1.1概念 單位面積或單位體積內(nèi)某種群的個(gè)體數(shù)目. 1.1.2 分類(lèi)絕對(duì)密度和相對(duì)密度 1.1.3意義 密度是種群最基本的參數(shù), 也是種群重要的參數(shù)之一.種群密度的高低取決于環(huán)境中可利用的物質(zhì)和能量的多少、種群對(duì)物質(zhì)和能量的利用效率的高低、生物種群營(yíng)養(yǎng)級(jí)的高低及種群本身的生物學(xué)特性(如同化能力高低等).2.3 數(shù)學(xué)判斷2.3.1模型空間分布指數(shù)(Index of Dispersion)鄰體最小距離(Nearest

37、Neighbor Distance)2.4 研究種群分布型意義 抽樣設(shè)計(jì)方案 數(shù)據(jù)處理 擴(kuò)散行為3 出生率和死亡率3.1 出生率（NATALITY）3.1.1出生率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)種群產(chǎn)生新個(gè)體占總個(gè)體數(shù)的比例。3.1.2最大出生率（MAXIMUM NATALITY）概念在理想條件下種群的最高出生率（生理出生率）.3.1.3實(shí)際出生率概念在一定時(shí)期內(nèi),種群在特定條件下實(shí)際出生率. (生態(tài)出生率)3.1.4單位以千分比（%0）表示特定年齡出生率表示以每雌體出生率表示3.2影響出生率的因素a.性成熟速度; b.每次產(chǎn)仔數(shù); c.每年生殖次數(shù); d.生殖年齡的長(zhǎng)短.3.3 死亡率(Mortality)3

38、.3.1 最小死亡率(Minimum Mortality)在最適條件下所有個(gè)體都因衰老而死亡。3.3.2實(shí)際死亡率(Realized Mortality)在一定條件下的實(shí)際死亡個(gè)體數(shù)目.許多個(gè)體死于各種生物或非生物影響的因素，如饑餓、疾病、競(jìng)爭(zhēng)、被捕食、被寄生、惡劣的氣候或意外事故等。 3.3.3單位以%0表示特定年齡死亡率表示4. 遷入與遷出出生率（B）、死亡率（D）、遷入（ I ）和遷出（E）是作為種群統(tǒng)計(jì)的最基本參數(shù)。Nt+1 = Nt + B + I - D E當(dāng)種群數(shù)量在開(kāi)始時(shí)一定時(shí)，種群數(shù)量由出生率、死亡率、遷入和遷出決定。5 年齡結(jié)構(gòu)(AGE STRUCTURE&AGE DIST

39、RIBUTION)5.1 概念： 種群內(nèi)個(gè)體的年齡分布狀況，即各年齡或年齡組的個(gè)體數(shù)占整個(gè)種群個(gè)體總數(shù)的百分比。又稱(chēng)“種群年齡結(jié)構(gòu)”、“年齡比”或“年齡分布”。按年齡構(gòu)成可將種群進(jìn)一步分為“同齡種群”和“異齡種群”。5.2 結(jié)構(gòu)5.2.1劃分繁殖前期，繁殖期，繁殖后期5.2.2類(lèi)型增長(zhǎng)種群(Expanding Population) 穩(wěn)定種群(Stable Population) 衰退種群(Diminishing Population)6 性比（SEX RATIO6.1 概念反映自然種群內(nèi)個(gè)體比率6.2 變律6.3 變因6.3.1遺傳6.3.2生理6.3.3行為6.3.4環(huán)境7 內(nèi)稟增長(zhǎng)率(I

40、nnate Rate of Increase, rm)概念:具有穩(wěn)定年齡結(jié)構(gòu)的種群，在食物與空間不受限制、同種其他個(gè)體的密度維持在最適水平、環(huán)境中沒(méi)有天敵、并在某一特定的溫度、濕度、光照和食物性質(zhì)的環(huán)境條件組配下，種群的最大瞬時(shí)增長(zhǎng)率。條件：最佳溫濕組合，充足高質(zhì)量食物，無(wú)限空間，最佳種群密度，排除其它生物的有害影響。模型: rm= ln(R0)/T7.3 參數(shù)含義模型: rm= ln(R0)/T7.3.1世代凈增殖率(R0) 概念：每過(guò)一個(gè)世代種群數(shù)量增長(zhǎng)倍數(shù)。種群變化信息:R01, R01, R01 7.3.2 世代時(shí)間(T) 概念：種群中子代從出生到產(chǎn)子這一過(guò)程的平均時(shí)間。7.4 rm生

41、態(tài)學(xué)意義從整體上判斷種群動(dòng)態(tài)作為r的背景值環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)人口控制實(shí)踐的依據(jù)第三節(jié)：種群增長(zhǎng)規(guī)律(模型)種群增長(zhǎng)目的和內(nèi)容:認(rèn)識(shí)種群數(shù)量上的動(dòng)態(tài),用數(shù)學(xué)模型加以描述,進(jìn)而分析其數(shù)量變動(dòng)規(guī)律,預(yù)測(cè)未來(lái)數(shù)量動(dòng)態(tài)趨勢(shì).意義：種群增長(zhǎng)規(guī)律是種群生態(tài)學(xué)研究核心之一，已從過(guò)去的定性描述發(fā)展到今天的運(yùn)用數(shù)學(xué)模型精確定量乃至預(yù)測(cè)種群變化規(guī)律。這是種群生態(tài)學(xué)走向成熟標(biāo)志.用數(shù)學(xué)模型研究種群變化的優(yōu)點(diǎn)在于，種群增長(zhǎng)本身是一些統(tǒng)計(jì)學(xué)問(wèn)題，數(shù)學(xué)語(yǔ)言精煉、準(zhǔn)確。需要明確的是模型只是認(rèn)識(shí)規(guī)律的手段，我們感興趣的不是模型的細(xì)節(jié)(推導(dǎo)過(guò)程)，而是其結(jié)構(gòu)，即哪些因素決定了種群數(shù)量大小，哪些因素決定了種群對(duì)自然和人為干擾的反應(yīng)速度等

42、。否則就會(huì)發(fā)生只見(jiàn)“數(shù)目”，不見(jiàn)“生林”遺憾。自然種群的增長(zhǎng)規(guī)律:按種群增長(zhǎng)環(huán)境-無(wú)限增長(zhǎng)&有限增長(zhǎng);按種群增長(zhǎng)方式-離散增長(zhǎng)(幾何增長(zhǎng)) &連續(xù)增長(zhǎng)(指數(shù)增長(zhǎng)).可歸納為2種形式，即指數(shù)增長(zhǎng)也稱(chēng)“非密度制約性增長(zhǎng)”(DENSITY-INDEPENDENT GROWTH)和邏輯斯蒂增長(zhǎng)(LOGISTIC GROWTH),可用3個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。1種群的指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律概念：在無(wú)限環(huán)境(環(huán)境中的空間、食物等資源是無(wú)限的)中,因種群不受任何限制因子制約,種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率得以表達(dá)，種群數(shù)量呈指數(shù)式增長(zhǎng)格局,稱(chēng)“種群指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律”。又因其種群增長(zhǎng)不受自身密度制約,也稱(chēng)“非密度制約性增長(zhǎng)” (DENSITY-

43、INDEPENDENT GROWTH)。如自然界細(xì)菌增殖,赤潮,昆蟲(chóng)數(shù)量爆發(fā),冬原旅鼠增長(zhǎng)乃至人類(lèi)在某一歷史階段增長(zhǎng)等。1.1 世代不相重疊種群的離散增長(zhǎng)規(guī)律1.1.1模型假設(shè)(約束條件)種群增長(zhǎng)是無(wú)界的,即種群在無(wú)限環(huán)境中生長(zhǎng),不受空間與資源等因素限制；世代不重疊(一年生植物或一化性昆蟲(chóng)),增長(zhǎng)是不連續(xù)的(1年只有1 個(gè)繁殖季節(jié))或稱(chēng)離散的；種群無(wú)遷入遷出(生境彼此隔離)；種群無(wú)年齡結(jié)構(gòu)(繁殖期)。1.1.2數(shù)學(xué)模型世代不重疊種群的離散增長(zhǎng)模型,通常是把世代t+1的種群Nt+1與世代t的種群Nt聯(lián)系起來(lái)的差分方程：Nt+1=Nt 或Nt=Not式中參數(shù)的生態(tài)學(xué)含義：N種群大小，t時(shí)間，周限增

44、長(zhǎng)率(整個(gè)種群經(jīng)歷1個(gè)世代增長(zhǎng)率，或種群經(jīng)歷一個(gè)世代后的倍數(shù))。1.1.3 模型生態(tài)學(xué)含義計(jì)算離散種群增長(zhǎng)率或種群大小如一年生生物種群(世代間隔為1年),第一年有10個(gè)體(N1=10),第二年為200個(gè),第四年為多少？解：= N1/N2=20, N4 = 10203=80000(個(gè))判斷種群所處環(huán)境了解種群動(dòng)態(tài)1 種群增長(zhǎng)。=1 種群穩(wěn)定，且恰好自身更新。01 種群下降。=0 雌體無(wú)生殖，種群滅亡。1.2 世代重疊種群的連續(xù)增長(zhǎng)規(guī)律1.2.1模型假設(shè)（約束條件）種群增長(zhǎng)是無(wú)界的，即種群在無(wú)限環(huán)境中生長(zhǎng)，不受空間與資源等因素限制（稱(chēng)“J”型增長(zhǎng)）；世代重疊，增長(zhǎng)是連續(xù)的（如昆蟲(chóng)，人，獸類(lèi)）；種群

45、無(wú)遷入遷出(生境彼此隔離)；種群無(wú)年齡結(jié)構(gòu)(繁殖期)。1.1.2數(shù)學(xué)模型如果種群世代重疊,種群數(shù)量以連續(xù)的方式改變,常用微分方程描述：dN/dt=rN , 其積分式為 Nt=No e rt式中參數(shù)的生態(tài)學(xué)含義：N種群大小，e自然對(duì)數(shù)的底t時(shí)間，r種群瞬時(shí)增長(zhǎng)率r =(lnNt-lnNo)/t或稱(chēng)“每員增長(zhǎng)率”(PER CAPITA GROWTH RATE)。1.2.3模型生態(tài)學(xué)含義計(jì)算連續(xù)增長(zhǎng)種群在任意時(shí)刻的大小或種群瞬時(shí)增長(zhǎng)率（r）例1：如一初始種群No=100，r=0.5 /a ，3年后的種群數(shù)量是多少？解：Nt =Noert ,Nt=100e0.53 Nt=448(個(gè))例2：1949年我

46、國(guó)人口5.4億，1978年9.5億，求29年來(lái)人口增長(zhǎng)率。 解：r =(lnNt lnNo)/tr =(ln9.5-ln5.4)/(1978-1949), r =0.0195/人a 自然增長(zhǎng)率為19.5%0，即平均每1000人每年增加19.5人。再求周限增長(zhǎng)率： = e r= e 0.0195=1.0196/a 即每一年是前一年的1.0196倍。 進(jìn)行種群預(yù)測(cè)人口預(yù)測(cè)中，常用人口加倍時(shí)間（DOUBLING TIME）的概念。Nt=No e rt Nt/No= e rt所謂人口加倍, 即Nt/No=2, 2= e rt ln2=rtt=ln2/r=0.6931/0.019535a解放后中國(guó)人口加

47、倍時(shí)間約為35年。判斷種群所處環(huán)境了解種群動(dòng)態(tài)：r1 種群增長(zhǎng)。r=0 種群穩(wěn)定，且恰好自身更新。r0 種群下降。r=雌體無(wú)生殖，種群滅亡。2種群LOGISTIC GROWTH概念：在自然狀態(tài)下，種群增長(zhǎng)的環(huán)境與資源是有限的，種群增長(zhǎng)是受自身密度制約的。將“種群在有限環(huán)境中的連續(xù)增長(zhǎng)，稱(chēng)為邏輯斯蒂增長(zhǎng)（LOGISTIC GROWTH）”，或“密度制約性增長(zhǎng)”（DENSITY-DEPENDENT GROWTH），或“阻滯增長(zhǎng)”（BLOCK GROWTH），或“S”型增長(zhǎng)。2.1模型假設(shè)（約束條件）種群增長(zhǎng)是有界的，即存在一個(gè)環(huán)境容納量或環(huán)境負(fù)荷(CARRYING CAPACITY),以“K”表示

48、。當(dāng)種群大小達(dá)到K值時(shí),種群增長(zhǎng)率為0 (dN/dt=0)；影響種群增長(zhǎng)率的是簡(jiǎn)單密度效應(yīng)，即種群每增加1個(gè)體，增加1/K阻力(利用或減少1/K空間)，若種群有N個(gè)個(gè)體，就利用N/K的空間，可供利用的剩余空間為(1-N/K)了；種群密度增加對(duì)其增長(zhǎng)率的降低效應(yīng)是立即發(fā)生的，無(wú)時(shí)滯(TIMELAG)；種群無(wú)遷入遷出(生境彼此隔離)；種群無(wú)年齡結(jié)構(gòu)(同齡種群)。2.2數(shù)學(xué)模型微分式：dN/dt= rN (K-N)/K 積分式：Nt=K/1+ea-rt式中參數(shù)的生態(tài)學(xué)含義N種群大小，t時(shí)間，r種群瞬時(shí)增長(zhǎng)率(種群每雌瞬時(shí)增長(zhǎng)率),a積分常數(shù) ( a=ln(K/Nt-1，t=0 )，其值取決于No表示

49、S曲線(xiàn)始端距圓點(diǎn)的距離，K環(huán)境容納量環(huán)境負(fù)荷量，平衡密度(STABLE EQUILIBRIUM DENSITY)，漸進(jìn)線(xiàn)。2.3 模型生態(tài)學(xué)含義2.3.1計(jì)算有限空間中連續(xù)增長(zhǎng)種群的種群瞬時(shí)增長(zhǎng)率(r)2.3.2判斷種群增長(zhǎng)的環(huán)境余額(1-N/K )邏輯斯蒂微分方程同指數(shù)方程的基本結(jié)構(gòu)是相同的，只是增加了一個(gè)修正項(xiàng)，即邏輯斯蒂系數(shù)(1-N/K)。指數(shù)方程描述的是種群在無(wú)限環(huán)境中增長(zhǎng)，即供種群增長(zhǎng)(利用)的環(huán)境資源是無(wú)限的。(1-N/K ) 的生態(tài)學(xué)含義是：種群尚可利用的“剩余空間(空間余額)”(Residual Space)，或“未利用的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)”(Unutilierd Opportunity

50、 for Growth)，或“剩余的環(huán)境負(fù)荷”(Residual Carrying Capacity)。2.3.3了解種群動(dòng)態(tài)由邏輯斯蒂系數(shù)(1-N/K )中的兩個(gè)參數(shù)N與K，可判斷種群變化方向：NK, (1-N/K ) = - , 種群數(shù)量，種群數(shù)量平衡密度(漸進(jìn)線(xiàn))NK, (1-N/K )=+，種群數(shù)量，種群數(shù)量平衡密度(漸進(jìn)線(xiàn))NK, (1-N/K ) =0，種群數(shù)量不變，種群數(shù)量平衡密度(漸進(jìn)線(xiàn))2.3.4 表征環(huán)境阻力由邏輯斯蒂系數(shù)(1-N/K )知，種群每增加一個(gè)個(gè)體，其環(huán)境抑制效應(yīng)定量增加1/K（或環(huán)境負(fù)荷量減少1/K）。所以，將“環(huán)境對(duì)種群增長(zhǎng)的定量抑制效應(yīng)，稱(chēng)環(huán)境阻力（CRO

51、WDING EFFECT）”。當(dāng)(1-N/K ) 1，環(huán)境阻力最?。?1-N/K ) 0，環(huán)境阻力大；(1-N/K ) 0，環(huán)境阻力最大。2.4 對(duì)模型的評(píng)價(jià)生活史簡(jiǎn)單的種群在進(jìn)入新的棲境或處于有利生長(zhǎng)季節(jié)時(shí)，可表現(xiàn)為S-型增長(zhǎng)，甚至J-增長(zhǎng)。J-型增長(zhǎng)可視為不完全的S-增長(zhǎng)，兩者區(qū)別在于環(huán)境阻力是驟增還是漸增。對(duì)種群增長(zhǎng)后期穩(wěn)定在K不變的假設(shè)，缺乏充分的證據(jù)。相反，有證據(jù)表明在穩(wěn)定的外界條件下，種群數(shù)量在達(dá)到K后仍有變化。自然種群經(jīng)常處于震蕩中。自然種群增長(zhǎng)情況復(fù)雜，J與S增長(zhǎng)型只代表兩種典型情況，實(shí)際增長(zhǎng)有許多變型。有的接近J型有的接近S型，還有兩型間的過(guò)渡類(lèi)型,甚至同一種群在不同環(huán)境條件

52、下也會(huì)有不同增長(zhǎng)曲線(xiàn)。生態(tài)學(xué)家關(guān)注的是兩種模型提供的有關(guān)種群增長(zhǎng)信息。J增長(zhǎng)說(shuō)明：1.種群增長(zhǎng)是不收內(nèi)外條件(密度、資源)限制的；2.種群的r接近rm。S增長(zhǎng)表明：1.種群增長(zhǎng)負(fù)荷是有限的，種群增長(zhǎng)是收密度制約的；2. 種群的rm不能實(shí)現(xiàn)。邏輯斯蒂模型表述的是種群密度增長(zhǎng)同環(huán)境阻力(環(huán)境負(fù)荷量)間的關(guān)系，因此模型包含這樣假設(shè):密度增長(zhǎng)對(duì)種群增長(zhǎng)率(dN/dt)的作用是立即發(fā)生的，沒(méi)有“時(shí)滯”，但自然種群尤其是高等種群均存在“時(shí)滯”。最早提出方程的是比利時(shí)數(shù)學(xué)家Verhulst P(1838)，此后Pearl&Reed(1920)分別提出，因此被稱(chēng)為Verhulst-Pearl方程.本世紀(jì)20

53、30年代，此方程是描述種群增長(zhǎng)最佳工具，也有學(xué)者反對(duì)，認(rèn)為其他方程也可擬合S曲線(xiàn)，很難說(shuō)明哪種更好。只是由于邏輯斯蒂方程在種群生態(tài)中應(yīng)用已久，遵從繼承性原則，仍被使用。種群小結(jié)決定種群個(gè)體數(shù)目變動(dòng)的關(guān)系圖種群密度種群密度遷移率、遷入率出生率、死亡率 決定密度大小種群數(shù)量直接影響年齡組成預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)性別比例影響密度大小外界環(huán)境種群數(shù)量變化種群研究的核心問(wèn)題。種群密度種群最基本特征。種群的年齡組成預(yù)測(cè)種群數(shù)量變化的主要依據(jù)。出生率和死亡率決定種群數(shù)量大小和種群密度的最直接因素。性別比例在一定程度上影響著種群密度。第四節(jié)：種群動(dòng)態(tài)種群動(dòng)態(tài)：一切種群特征的變動(dòng)(廣義定義)，或種群數(shù)量在時(shí)間和空間上的變

54、動(dòng)(狹義定義)。種群動(dòng)態(tài)是種群生態(tài)學(xué)的核心問(wèn)題。種群數(shù)量動(dòng)態(tài)1.1 概念無(wú)論是自然種群還是實(shí)驗(yàn)種群其數(shù)量(密度)總是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)的,“種群數(shù)量的波動(dòng)稱(chēng)種群數(shù)量動(dòng)態(tài)或變動(dòng)”。1.1.2形式種群數(shù)量變動(dòng)形式種群平衡：種群較長(zhǎng)期地維持在幾乎同一水平上，稱(chēng)為種群平衡（population equilibrium）。種群的數(shù)量增長(zhǎng)到K值以后，種群數(shù)量會(huì)保持穩(wěn)定。實(shí)際上大多數(shù)種群數(shù)量不會(huì)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，穩(wěn)定是相對(duì)的，種群平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。季節(jié)消長(zhǎng)：受環(huán)境因子季節(jié)性變化的影響，使其生活在該環(huán)境中的植物種群產(chǎn)生與之相適應(yīng)的季節(jié)性消長(zhǎng)的生活史節(jié)律。季節(jié)消長(zhǎng)的類(lèi)型常見(jiàn)的有 以下類(lèi)型:單峰型。一年內(nèi)只出現(xiàn)一次高

55、峰期，如 HYPERLINK /kns50/XSearch.aspx?KeyWord=%e6%9f%91%e6%a9%98%e8%8a%b1%e8%95%be%e8%9b%86 柑橘花蕾蛆;雙峰型。一年內(nèi)出現(xiàn)兩次高峰期，如 華中地區(qū)的小 HYPERLINK /kns50/XSearch.aspx?KeyWord=%e5%9c%b0%e8%80%81%e8%99%8e 地 HYPERLINK /kns50/XSearch.aspx?KeyWord=%e5%9c%b0%e8%80%81%e8%99%8e 老虎;多峰型。一年內(nèi)出現(xiàn)多次高 峰期，如 HYPERLINK /kns50/XSearch.a

56、spx?KeyWord=%e8%90%9d%e5%8d%9c 蘿卜蚜，年發(fā)生1040代次。年際變動(dòng)不規(guī)則波動(dòng)：有些種群的生活環(huán)境極不穩(wěn)定，或環(huán)境不固定(即流動(dòng)性環(huán)境或波動(dòng)性環(huán)境)，在這種環(huán)境中生活的一些個(gè)體小、壽命短的種群，其數(shù)量常常出現(xiàn)不規(guī)則波動(dòng)，可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)種群的極大波動(dòng)，幅度可以達(dá)到幾個(gè)數(shù)量級(jí)，如綠藻和硅藻種群可以在幾天或幾周內(nèi)完成種群的劇增和驟減。大多數(shù)動(dòng)物種群波動(dòng)屬于不規(guī)則型。不規(guī)則波動(dòng)通常由于非生物因子，尤其是氣候因子在不同年份的區(qū)別而引起的。曾有人研究為害加拿大橡樹(shù)的冬尺蠖蛾。通過(guò)分析10余年間的生命表，發(fā)現(xiàn)該蟲(chóng)的致死因素主要有：越冬損失；幼蟲(chóng)被寄生蜂寄生；幼蟲(chóng)被其他昆蟲(chóng)寄生

57、；蛹被捕食；蛹被強(qiáng)姬蜂寄生；幼蟲(chóng)的微孢子病。根據(jù)分析,只有越冬死亡數(shù)與總死亡率相平行,這表明它是關(guān)鍵性死亡因素。周期性波動(dòng)：少數(shù)生物種群的數(shù)量年際變化呈現(xiàn)出周期性的波動(dòng)。決定周期性波動(dòng)的原因有許多不同的學(xué)說(shuō)。周期性波動(dòng)見(jiàn)于比較簡(jiǎn)單的生物群落。數(shù)量高峰有時(shí)可以在廣大地區(qū)同時(shí)出現(xiàn)，但是不同的種類(lèi)或同一種類(lèi)的不同地區(qū)，其種群數(shù)量高峰并不始終一致。如：910年周期，主要是美洲兔和猞猁，它們表現(xiàn)出獵物與捕食者的關(guān)系34a周期，最著名的是旅鼠和北極狐，其它還有一些嚙齒類(lèi)、食肉類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)。根據(jù)中國(guó)興安嶺林區(qū)20余年的記錄、證實(shí)棕背鼠等鼠類(lèi)具有34年周期性，與此周期性相關(guān)的還有狐、蜱、紅松結(jié)實(shí)，甚至當(dāng)?shù)厣帜X炎

58、的發(fā)病人數(shù)。種群爆發(fā)或大發(fā)生：某些具有高生殖力的特性種群在環(huán)境適宜時(shí)，種群數(shù)量在短期中迅速增長(zhǎng)，稱(chēng)為種群爆發(fā)（population outbreak）或種群大發(fā)生。具有不規(guī)則或周期性波動(dòng)的生物都可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。種群衰落和滅亡：當(dāng)種群長(zhǎng)久處于生長(zhǎng)不利條件下，或在人類(lèi)過(guò)度利用、棲息地被破壞的情況下，其種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持久性下降，即種群衰落(population decline)，甚至滅亡(population extinction)。個(gè)體大、出生率低、生長(zhǎng)慢、成熟晚的生物，最易出現(xiàn)這種情形。種群衰亡的原因：種群內(nèi)個(gè)體數(shù)量太少而產(chǎn)生近親繁殖，使后代體質(zhì)減弱，死亡率增加不能適應(yīng)棲息環(huán)境的改變；對(duì)于雌雄

59、異株的植物種群來(lái)說(shuō)，種群密度過(guò)低導(dǎo)致雌雄個(gè)體難于相遇，使其繁殖力下降；人類(lèi)不合理地開(kāi)發(fā)利用；入侵種的排斥作用1.5 生物入侵（ECOLOGICAL INVASION）七鰓鰻水葫蘆薇甘菊1.5.1生物入侵的模式一、自然入侵：完全沒(méi)有人為影響的自然分布區(qū)域的擴(kuò)展。這在現(xiàn)代史上極其罕見(jiàn)。二、人類(lèi)輔助入侵：在人類(lèi)改變了的環(huán)境中自然傳播并擴(kuò)張其分布區(qū)域。事例不多，如鷺鷥。三、屏障去除后的入侵：由于人類(lèi)去除天然屏障后，生物體能自然穿越而引起分布擴(kuò)展。這是談水生物入侵的常見(jiàn)模式，如七鰓鰻。四、人類(lèi)運(yùn)輸引起的意外入侵：依賴(lài)于人類(lèi)運(yùn)輸，生物體入侵后能適應(yīng)新的環(huán)境。促進(jìn)意外運(yùn)輸?shù)囊蜃佑校盒⌒突螂[性生殖體（如浮游生

60、物的幼體、植物的種子）；與其他物種共生(如栗樹(shù)銹病，chestnut blight)；船舶的壓艙水(如斑馬胎貝入侵北美海域及河流湖泊)；貨物運(yùn)輸中無(wú)意夾帶的入侵種(如亞洲虎蚊隨汽車(chē)輪胎進(jìn)入美國(guó)，通過(guò)哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)身上的吸血而傳播登革熱和其他病毒)。五、 從動(dòng)植物園或養(yǎng)殖場(chǎng)逃逸出去的入侵物種：依賴(lài)于人類(lèi)的運(yùn)輸。生物體對(duì)新環(huán)境有至少是中等程度的適應(yīng)能力才可望定居，然后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的逐漸適應(yīng)性擴(kuò)張后成為入侵種（如葛藤）。六、有意引入：在大量有意引入的物種中有：狩獵或漁業(yè)種（如馴鹿、各種魚(yú)類(lèi)）；林業(yè)種（如楊樹(shù)、桉樹(shù)、松樹(shù)等）；牧業(yè)種（如早熟禾、各種牧草、各種牲畜）；漁業(yè)促進(jìn)種（如糖蝦）；馴化種（如歐掠