基礎生態(tài)學 教學大綱

基礎生態(tài)學FundamentalsofEcology【課程編號】1411001 【課程類別】專業(yè)方向課【學分數(shù)】2學分 【適用專業(yè)】生物科學、生物技術(shù)【學時數(shù)】32學時 【編寫日期】2007年6月一、教學目標通過系統(tǒng)介紹生態(tài)學的基本理論和原理，并結(jié)合科學研究實例、社會實踐應用與最新研究進展，使學生能夠全面掌握生態(tài)學的基礎理論和研究方法，同時了解應用生態(tài)學的重要領(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)學基礎理論與方法對生態(tài)學問題和現(xiàn)象進行思考，并在此基礎上提出假說并加以驗證。二、教學內(nèi)容和學時分配第一章緒論1學時主要內(nèi)容：第一節(jié)介紹生態(tài)學定義、研究內(nèi)容與對象，為什么要學習生態(tài)學？第二節(jié)介紹生態(tài)學發(fā)展簡史、分支學科及主要研究方法。教學要求：理解生態(tài)學定義、研究內(nèi)容與對象，認識學習生態(tài)學的重要意義；了解生態(tài)學發(fā)展簡史、分支學科以及生態(tài)學的主要研究方法。重點、難點：生態(tài)學定義和研究內(nèi)容與對象。分有機體與環(huán)境7學時主要內(nèi)容：生物與環(huán)境第一節(jié)介紹環(huán)境與生態(tài)因子的概念，兩者相互作用的規(guī)律第二節(jié)介紹利比希最小因子定律，限制因子定律能量環(huán)境第一節(jié)光因子的生態(tài)作用及生物的適應第二節(jié)溫度的生態(tài)作用及生物對溫度的反應第三節(jié)生物對極端溫度、變溫的適應物質(zhì)環(huán)境第一節(jié)水因子的生態(tài)作用及生物對水的適應第二節(jié)大氣、土壤、火因子的生態(tài)作用及生物的適應教學要求：了解不同生態(tài)因子的特點及其主要生態(tài)作用。理解環(huán)境與生態(tài)因子相互作用的規(guī)律，及生物對生態(tài)因子的適應特點。掌握生物的光周期現(xiàn)象、生物適應極端溫度的機制及魚類滲透壓調(diào)節(jié)和陸生動物保持水平衡的機理。重點、難點：謝爾福德的耐受性定律及生態(tài)幅隨不同條件的變化，生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整，生物的光周期現(xiàn)象及其應用，有效積溫法則及其應用，內(nèi)溫動物對低溫的適應，硬骨魚類的滲透壓調(diào)節(jié)及沙漠動物對缺水的適應，動物的低氧適應，土壤的生態(tài)作用。第二部分種群生態(tài)學8學時主要內(nèi)容：種群及其基本特征第一節(jié)種群的概念及其基本特征第二節(jié)種群動態(tài)與生命表第三節(jié)種群增長模型第四節(jié)種群調(diào)節(jié)與集合種群動態(tài)生物種及其變異與進化第七章生活史對策種內(nèi)種間關(guān)系第一節(jié)種內(nèi)關(guān)系第二節(jié)種間關(guān)系教學要求：了解種群調(diào)節(jié)的各種理論假說與集合種群動態(tài)；理解種群的特征與數(shù)量變動，物種的進化與生活史對策，種內(nèi)種間關(guān)系；掌握種群的概念及種群參數(shù)、生命表，指數(shù)與邏輯斯諦增長方程，進化動力與物種形成方式，r-對策與K-對策，競爭排斥原理、生態(tài)位與競爭模型，各種種內(nèi)種間關(guān)系的特點與規(guī)律。重點、難點：種群的概念、各種種群參數(shù)及其測定方法，生命表的構(gòu)建及內(nèi)秉增長率等參數(shù)的計算、存活曲線，種群的邏輯斯蒂增長模型及其生物學意義，種群調(diào)節(jié)理論、集合種群的概念，兩種進化動力、物種形成的方式，r-對策與k-對策，植物的密度效應、動物的婚配制度、他感效應，種間競爭模型，競爭排斥原理，食肉、食草動物與植物的相互作用及協(xié)同進化，寄生與共生。第三部分群落生態(tài)學6學時主要內(nèi)容：群落的組成與結(jié)構(gòu)第一節(jié)群落的概念與基本特征第二節(jié)群落的種類組成第三節(jié)群落的結(jié)構(gòu)第四節(jié)群落結(jié)構(gòu)的影響因素群落的動態(tài)群落的內(nèi)部動態(tài)群落的演替群落的分類與排序教學要求：了解群落的基本特征、群落的調(diào)查方法、結(jié)構(gòu)特征以及演替規(guī)律；理解群落結(jié)構(gòu)形成的原因、影響群落結(jié)構(gòu)的因素與群落形成的原因；掌握群落的調(diào)查方法和群落分布與環(huán)境因子之間的相互關(guān)系。重點、難點：群落具有自己的內(nèi)部環(huán)境、具有一定的結(jié)構(gòu)、具有一定的動態(tài)特征、具有一定的分布范圍、具有邊界特征等等，這是它有別于種群的根本所在。群落種類組成的數(shù)量特征，群落調(diào)查與分析技術(shù)。群落的空間結(jié)構(gòu)、時間結(jié)構(gòu)。影響群落結(jié)構(gòu)的生物因素與非生物因素、中度干擾理論。群落的波動、演替、演替學說、頂級演替理論。群落分類系統(tǒng)、中國植被分類系統(tǒng)、群落的直接排序與間接排序。第四部分生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學8學時主要內(nèi)容：生態(tài)系統(tǒng)的一般特征生態(tài)系統(tǒng)的概念、組成與結(jié)構(gòu)食物鏈、食物網(wǎng)、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中的分解生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的一般特征水循環(huán)、碳循環(huán)、氮循環(huán)磷循環(huán)、硫循環(huán)地球上生物群落的主要類型及其分布教學要求：了解生態(tài)系統(tǒng)的基本特征、食物鏈、生態(tài)效率、物質(zhì)循環(huán)的一般特征以及主要的群落類型；理解食物鏈理論、物質(zhì)循環(huán)的意義以及植被分布的基本規(guī)律；掌握生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈理論、生態(tài)效率、水循環(huán)與CO2循環(huán)規(guī)律，群落的識別與命名方法，地帶性植被的特點及其決定因素。重點、難點：生態(tài)系統(tǒng)的概念、組成與特點。初級生產(chǎn)、初級生產(chǎn)的影響因素、初級生產(chǎn)的測定方法、食物鏈理論、生態(tài)效率、分解過程；次級生產(chǎn)、影響因素與測定方法。水循環(huán)、氣體型循環(huán)、沉積型循環(huán)。陸地與水域生態(tài)系統(tǒng)分布的基本規(guī)律、地球上主要生物群落的類型與特點。第五部分應用生態(tài)學2學時主要內(nèi)容：應用生態(tài)學環(huán)境、資源與人口問題第二節(jié)生物多樣性與保育第三節(jié)收獲理論與有害生物防治教學要求：了解人口的增加導致的環(huán)境污染、資源短缺問題；生物多樣性的喪失與保育；生物防治；理解保護環(huán)境與維護生物多樣性的重要意義；掌握導致全球變化的因素，人口增長規(guī)律，生物多樣性理論以及收獲理論與有害生物防治的方法。重點、難點：全球變化、酸雨、荒漠化、水資源、人口與健康。生物多樣性喪失的原因、生態(tài)系統(tǒng)服務、生態(tài)系統(tǒng)管理。最大持續(xù)產(chǎn)量、配額限制與努力限制、有害生物防治的目標與技術(shù)類型。三、教材與學習資源教材：《基礎生態(tài)學》（第2版），牛翠娟、婁安如孫儒泳、李慶芬編著，高等教育出版社，2007年版。參考書目：《生態(tài)學》（精要速覽系列，第二版），麥肯其、鮑爾、弗迪著，孫儒泳、李慶芬、牛翠娟、婁安如譯，科學出版社，2004年版。《動物生態(tài)學原理》（第三版），孫儒泳編著，北京師范大學出版社，2001年版?！渡鷳B(tài)學》(第5版影印版)(Ecology，ConceptsandApplications,fifthedition),ManuelC.MollesJr.高等教育出版社,2011年版《ElementsofEcology》(fifthedition),R.L.SmithandT.M.Smith,BenjaminCummings,2003年版四、先修課要求及教學策略與方法建議先修課要求：高等數(shù)學、普通動物學、植物生物學教學策略與方法建議：本課程以多媒體講授為主，上課時通過提問、討論的方式與學生進行互動式教學。要求學生在課前預習上課的內(nèi)容，課間時提出疑問。鼓勵學生通過一系列重要的科學雜志與網(wǎng)站，收集有關(guān)生態(tài)學研究的成果與方法。五、考核方式本課程成績由平時成績（30%）和期末考試成績（閉卷考試，70%）兩部分組成。平時成績根據(jù)課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等進行綜合評價?；A生態(tài)學實驗ExperimentofFundamentalsofEcology【課程編號】1411002 【課程類別】專業(yè)方向課【學分數(shù)】2學分 【適用專業(yè)】生物科學專業(yè)【學時數(shù)】32學時 【編寫日期】2007年6月一、教學目標鞏固和擴展課堂講授的生態(tài)學知識，培養(yǎng)學生的實驗操作技能以及獨立思考、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力；熟練掌握當前生態(tài)學實驗常用的先進儀器的使用，了解當今生態(tài)學實驗研究的主要方法；培養(yǎng)學生利用實驗室條件和所學知識分析處理一些實際問題的能力。提高學生對實驗生態(tài)學工作重要性的認識，培養(yǎng)其嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和團結(jié)協(xié)作的精神以及創(chuàng)造性思維能力。二、教學內(nèi)容和學時分配實驗一：觀看教學錄像2學時基礎性主要內(nèi)容：觀看錄像“熱帶雨林”、“神秘三角洲”。教學要求：了解什么是生態(tài)學及野外生態(tài)學研究方法。理解生態(tài)系統(tǒng)的復雜性。掌握生態(tài)學的一些基本知識。重點、難點：重點理解生態(tài)系統(tǒng)各組分之間相互關(guān)系，生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系。實驗二：環(huán)境溫度對動物體溫的影響2學時基礎性主要內(nèi)容：建立不同的環(huán)境溫度等級，對實驗動物分別稱重，鑒別年齡（成體或幼體）與性別、測量體溫、記錄體表被蓋物情況及干濕度。把實驗動物分別暴露在每個溫度等級中20或30分鐘，然后分別用數(shù)字溫度計測體溫。教學要求：了解環(huán)境溫度對不同種動物體溫的影響；認識并練習單因子實驗設計與觀測的基本方法；了解本實驗中除溫度外其他影響動物體溫的因素。重點、難點：掌握單因子實驗設計與觀測的基本方法，理解動物對環(huán)境的適應。實驗三：魚類對溫度、鹽度耐受性的觀測2學時基礎性主要內(nèi)容：觀察動物對不同溫度的耐受能力，建立不同等級的環(huán)境溫度，觀察在該低溫條件下隨溫度降低的行為反應，紀錄動物死亡數(shù)達到50%所需的時間。觀察不同淡水魚類對鹽度的耐受能力，并紀錄動物隨鹽度升高的行為反應和動物死亡數(shù)達到50%所需的時間。教學要求：了解不同魚類對溫度、鹽度的耐受限度和范圍不同，這種不同的耐受性與其分布生境和生活習性密切相關(guān)；理解影響魚類耐受能力的因素和謝爾福德耐受性定律。掌握研究生物對生態(tài)因子耐受范圍的方法。重點、難點：加深對謝爾福德耐受性定律的理解。實驗四：動物呼吸耗氧的測定2學時基礎性主要內(nèi)容：測定和計算3個不同溫度下不同大小金魚的耗氧量及金魚單位體重呼吸耗氧量。教學要求：了解呼吸耗氧是動物能量代謝強度的一個重要指標，可通過測定動物在不同生理狀態(tài)下的呼吸耗氧量，推算出其用于代謝的能量消耗；理解溫度對變溫動物和常溫動物氣體代謝的影響。掌握測定水生動物與陸生動物呼吸耗氧的基本方法；重點、難點：測定水生動物與陸生動物呼吸耗氧的基本方法，溫度對變溫動物和常溫動物氣體代謝的影響。實驗五：生物氣候圖的繪制2學時基礎性主要內(nèi)容：根據(jù)氣象資料，繪制生物氣候圖。教學要求：了解國內(nèi)外生物氣候圖的分布狀況。理解植被分布與氣候之間的相互關(guān)系，預測研究區(qū)域的地帶性植被類型及其特點。掌握生物氣候圖的繪制方法。重點、難點：理解植被分布與氣候之間的相互關(guān)系，掌握生物氣候圖的繪制方法。實驗六：種群數(shù)量大小的估計（Lincoln指數(shù)法和去除取樣法）4學時基礎性主要內(nèi)容：在實驗室用圍棋子代替動物，將棋子放入布口袋，充分混勻，隨機取出一些圍棋子，進行記錄，計算和估計種群數(shù)量。教學要求：了解Lincoln指數(shù)法和去除取樣法在統(tǒng)計種群數(shù)量中的重要作用。理解Lincoln指數(shù)法和去除取樣法的原理。掌握標記重捕技術(shù)。重點、難點：標記重捕技術(shù)實驗七：種群在有限環(huán)境中的邏輯斯諦增長6學時基礎性主要內(nèi)容：用草履蟲作實驗材料模擬種群增長。將一定濃度的草履蟲放入培養(yǎng)液中，置于不同的溫度（15℃、25℃、35℃）環(huán)境下進行培養(yǎng)，每天定時對培養(yǎng)液中的草履蟲密度進行檢測，記錄觀測數(shù)據(jù)，觀測進行10天。根據(jù)數(shù)據(jù)做出草履蟲實驗種群增長的邏輯斯諦方程，計算或估計K、a教學要求：了解環(huán)境資源是有限的，任何種群的數(shù)量動態(tài)變化都受到環(huán)境條件的制約；理解邏輯斯諦增長模型的原理和該模型中生物學特性參數(shù)與環(huán)境因子參數(shù)（生態(tài)學特性參數(shù)）的重要作用；掌握估計出這兩個參數(shù)和曲線的擬合實驗方法。重點、難點：估計和這兩個參數(shù)的實驗方法，并理解它們的意義。實驗八：具有年齡結(jié)構(gòu)的種群增長模擬實驗2學時設計性主要內(nèi)容：利用Pop342p.exe程序軟件，在計算機上模擬具有年齡結(jié)構(gòu)的種群增長規(guī)律和Leslie矩陣。教學要求：了解具有年齡結(jié)構(gòu)的種群增長規(guī)律和Leslie矩陣。理解具有年齡結(jié)構(gòu)的種群增長模擬模型的結(jié)構(gòu)及生物學與生態(tài)學意義。掌握利用Pop342p.exe程序軟件，在計算機上進行模擬的方法。實驗九：Lotka-Volterra捕食者－獵物模型模擬2學時設計性主要內(nèi)容：利用Pop342p.exe程序軟件，在計算機上模擬捕食者種群與獵物種群的數(shù)量變化規(guī)律（Lotka-Volterra捕食者—獵物模型）。教學要求：了解Lotka—Volterra捕食者—獵物模型，理解種群之間的相互作用，掌握Lotka—Volterra捕食者的計算機上模擬方法。重點、難點：Lotka—Volterra捕食者—獵物模型的構(gòu)建。實驗十：植物群落內(nèi)生態(tài)因子的測定學時2綜合性主要內(nèi)容：植物群落內(nèi)光照強度的測定、植物群落內(nèi)與對照地溫濕度的測定和風速的測定，整理的測定結(jié)果、列表所得到的氣象數(shù)據(jù)、分析針葉林、闊葉林和空曠無林地中的生態(tài)因子及其差異性。教學要求：了解不同植物群落內(nèi)部生態(tài)因子以及植物群落與裸地間生態(tài)因子的差異。理解群落對環(huán)境的改造作用。掌握光照強度、溫度和大氣濕度測量儀器的使用和測定方法。重點、難點：理解群落對環(huán)境的改造作用。實驗十一：植物群落多樣性的測定學時4綜合性主要內(nèi)容：樣地和群落類型及樣方大小的選擇，群落內(nèi)各數(shù)量指標的調(diào)查，多樣性指數(shù)的計算。教學要求：了解物種