第一章 緒論 生態(tài)學研究方法概述

現(xiàn)代生態(tài)學研究方法與技術(shù)王文強教授ECOLOGICALMETHODOLOGY延安大學生命科學學院生態(tài)學專業(yè)多媒體課件系列聯(lián)系我吧辦公地點：延安大學逸夫樓406電話：2332041mail：wenqiangwang@歡迎光臨主要參考書Krebs,EcologicalMethodology(2ndedition),1998.Sutherland,

生態(tài)學調(diào)查方法手冊，1997，科學技術(shù)文獻版社.生態(tài)學報、生態(tài)學雜志（中文）ECOLOGY（英文）Molecularecology(英文）課程講授內(nèi)容引言動植物種群數(shù)量調(diào)查方法種群的空間格局判斷方法樣方及取樣數(shù)的確定方法常用抽樣技術(shù)生態(tài)學研究試驗設(shè)計方法群落、物種多樣性及生態(tài)位研究方法種群存活率估計方法生態(tài)學研究資料的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化方法第一章引言課程性質(zhì)生態(tài)學研究方法概述現(xiàn)代生態(tài)學發(fā)展特點和趨勢課程前知識回顧ECOLOGY的定義？生態(tài)學是研究生物有機體與其周圍環(huán)境(包括生物環(huán)境和非生物環(huán)境)相互關(guān)系的科學?！璈aeckel(1869)生態(tài)學是研究生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)相互關(guān)系的科學?！R世駿(1979)分子－個體－種群－群落－生態(tài)系統(tǒng)－景觀－全球landscape：生態(tài)學上的景觀是指一定空間范圍內(nèi)，由不同生態(tài)系統(tǒng)所組成的，具有重復性格局的異質(zhì)性地域單元(Forman1986)。

生態(tài)學所研究的生物組織水平有哪些？景觀Landscape一、生態(tài)研究法課程的性質(zhì)生態(tài)研究法是一門介紹生態(tài)學研究中所需的基本方法的原理和操作的應(yīng)用性課程。是一門應(yīng)用性課程，課程體系跨度大。是介紹研究方法的原理和操作，是要回答做什么？如何做？做得如何？等問題。課程范圍廣泛，無絕對界限。一、生態(tài)研究法課程的性質(zhì)研究方法層出不窮，不斷添新，要求研究者緊跟生態(tài)學發(fā)展步伐，不斷吸取新知識、掌握新方法。(閱讀文獻）本課程著重于生態(tài)學研究中的種群大小估計、空間分布、種群生存率估計、群落研究和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方法，并且重點是試驗調(diào)查、設(shè)計與計算等普遍使用的方法。而并非是一些具體實驗方法介紹。二、生態(tài)學研究方法概述1野外觀察和定位站野外觀察：是生態(tài)學研究的最基本方法定位觀察站全球變化生態(tài)學是現(xiàn)代生態(tài)學研究的熱點之一，它的研究需要大尺度上的時間和空間數(shù)據(jù)。國際地圈－生物圈計劃(InternationalGeosphereBiosphereProgramme,IGBP)美國長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)LTER(海拔涉及0－4000m)中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(29個生態(tài)站)LTER目的在較大地理區(qū)域內(nèi)促進不同學科的合作研究。LTER涉及的地理區(qū)域美國北部、中部和南部歐洲西部、中部和東部東亞澳大利亞新西蘭Long-TermEcologicalResearch

Network熱帶森林，極地苔原，溫帶森林和沙漠1993年，LTER召開了第一次會議（workshop)并達成以下共識：從事長期生態(tài)研究的科學家能進行世界范圍的交流及信息共享，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行全球尺度上的比較和建模。建立全球長期生態(tài)研究站點名錄。鼓勵發(fā)展建立其它長期生態(tài)研究站點。建立適宜的標準取樣和試驗設(shè)計方法。中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)20世紀80年代始建，包括29個野外定位站，并形成了網(wǎng)絡(luò)化。農(nóng)田森林草原湖泊海洋目的：對這些生態(tài)系統(tǒng)及其環(huán)境因子進行長期監(jiān)測，研究其結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)，以及自然資源的持續(xù)利用。2實驗方法原地實驗或野外實驗：是指自然或半自然條件下通過某些措施獲得某些因子的變化對生物的影響。人工控制實驗：是在受控條件下研究各因子對生物的作用。分子標記技術(shù)：探討種群遺傳物質(zhì)上的變化。1992年MolecularEcology雜志創(chuàng)刊，認為該年為分子生態(tài)學誕生年。二、生態(tài)學研究方法概述分子生態(tài)學研究在20世紀50年代后期就已開展，并且主要是進行分子水平的群體遺傳學研究和進化生物學研究。同工酶標記isozymeDNA分子標記（RAPD,ALFP)微衛(wèi)星標記（SSR)確定種群的源和匯：種群遷移和擴散路線確定動物的繁殖策略二、生態(tài)學研究方法概述3數(shù)學模型與數(shù)量分析方法“生態(tài)學本質(zhì)上是一門數(shù)學”------E.C.Pielou?數(shù)學生態(tài)學引論?系統(tǒng)分析及數(shù)學模型方法是生態(tài)系統(tǒng)研究最理想的方法。只有它才能解決諸如預(yù)測系統(tǒng)的行為及提出治理的最佳方案。生物統(tǒng)計方法在生態(tài)學試驗和數(shù)據(jù)分析中不可缺少。促進生態(tài)模型發(fā)展的兩個重要因素計算機技術(shù)的快速發(fā)展工業(yè)化的高速發(fā)展20世紀70年代形成的系統(tǒng)生態(tài)學被著名生態(tài)學家O.P.Odum譽為“生態(tài)學中的革命”諾貝爾獎獲得者朱棣文預(yù)言“在今后的幾十年中，一部分物理學將會和一些生命科學結(jié)合起來，這意味著系統(tǒng)分析和數(shù)學模型將占有越來越重要的地位”。三、現(xiàn)代生態(tài)學發(fā)展特點和趨勢1生態(tài)學研究有越來越向宏觀發(fā)展的趨勢生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學景觀生態(tài)學全球生態(tài)學20世紀60年代，國際生物學計劃(InternationalBiologicalProgramme,IBP)70年代，人與生物圈計劃(ManandtheBiosphereProgramme,MAB)80年代，國際地圈－生物圈計劃(IGBP)這些國際計劃均以生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學和景觀生態(tài)學方法，研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響。海洋生物地球化學過程對氣候變化的影響全球氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響3S技術(shù)在宏觀生態(tài)學研究中得到了廣泛利用GISRSGPS地理信息技術(shù)GIS

目前應(yīng)用較廣的GIS軟件：ArcGISArcViewGISMapinfo

地理信息技術(shù)GIS系統(tǒng)由一些基本模塊和眾多擴展模塊組成，包括：數(shù)據(jù)輸入：用于采集和處理各種空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)（如，普通地圖，航空圖片，遙感圖像，實測數(shù)據(jù)、田間調(diào)查資料等）數(shù)據(jù)庫管理：用于數(shù)據(jù)貯存、查詢、校驗、修改，用數(shù)字化表示空間或地圖數(shù)據(jù)是GIS的一個基本特征空間數(shù)據(jù)的操作和分析：用來分析數(shù)據(jù)要素層之間和要素層內(nèi)的關(guān)系數(shù)據(jù)輸出：用來顯示圖形或報表。其中空間數(shù)據(jù)的操作和分析是GIS的核心模塊，也是GIS區(qū)別于其它信息系統(tǒng)的根本所在。HistoricalRangeofOakSavannas地理信息系統(tǒng)GISRed-headedWoodpeckerRed-headedWoodpeckerTrendMapFieldSparrowFieldSparrowTrendMapGIS的空間分析功能DistributionofgypsymothcountsinpheromonetrapsintheAppalachianMts.in1995isshownintherightfigure.Isolatedpopulationsareclearlyvisible.TheUSForestServiceSlow-the-Spreadprojecthasagoaltoreducetherateofgypsymothexpansionbydetectinganderadicatingisolatedcolonieslocatedjustbeyondtheadvancingpopulationfront.ArcGIS的空間分析功能_Grid統(tǒng)計ArcGIS的空間分析功能_圖層與迭加

ArcGIS的空間分析功能_圖層與迭加

遙感(RemoteSensing),是一種不通過直接接觸目標物而獲取其信息的一種技術(shù)。遙感指使用各種傳感器（如航空攝像機，衛(wèi)星掃描儀，微波雷達等）獲取和處理地球表面的信息，尤其是自然資源與人文環(huán)境方面的信息，其最后反映在所獲取的像片或數(shù)字影像上。按照遙感器使用的平臺可分為：航天遙感技術(shù)，航空遙感技術(shù)、地面遙感技術(shù)。遙感技術(shù)衛(wèi)星遙感_衛(wèi)星種類通訊衛(wèi)星氣象衛(wèi)星資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星科學實驗衛(wèi)星軍事偵察衛(wèi)星天空實驗室衛(wèi)星遙感_衛(wèi)星遙感影像按分辨率可將衛(wèi)星遙感影像分為高清晰度影像、中清晰度影像和低清晰度影像不同分辨率的衛(wèi)星影像適用于不同場合。病蟲測報中常用的是中低分辨率的地球資源衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星資料。衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用地表水系變化、水位動態(tài)、土地利用的變化、沙漠的進退和荒漠化、森林的破壞和草場退化等，均可在遙感影像上表現(xiàn)出來。根據(jù)圖片則可在宏觀尺度上進行研究特征的空間分布和時間變化等的研究。如植被在空間和時間上的動態(tài)則直接反映了全球、區(qū)域和局地環(huán)境的變化。遷飛性害蟲往往隨著暴雨大規(guī)模集中降落，暴雨就是這種害蟲入侵的一個警示物，而利用衛(wèi)星監(jiān)測能形成這種暴雨的冷云的分布，則預(yù)警遷飛害蟲的降落與危害的主要區(qū)域。沙漠蝗的發(fā)生與植被狀況密切相關(guān)，而降水又是植被生長的關(guān)鍵制約因素。從1975年始，F(xiàn)AO就開始利用衛(wèi)星遙感的植被指數(shù)和冷云資料監(jiān)測降水來檢測和監(jiān)測沙漠蝗棲息地,從而做出蝗情的預(yù)警和預(yù)報。FAO沙漠蝗信息中心產(chǎn)品：降水分布

+

雨量<1mm;▲

小雨,雨量

1~20mm;

●

中雨,雨量

20~50mm;

□

大雨,雨量>50mm

2003年7月8日12時風云二號（FY—2B）衛(wèi)星云圖20