《生態(tài)學(xué)研究方法》教學(xué)大綱

—PAGE12——PAGE9— 《生態(tài)學(xué)研究方法》教學(xué)大綱Ecologyresearchmethod一、基本信息實(shí)驗(yàn)課程名稱生態(tài)學(xué)研究方法課程代碼CX155173實(shí)驗(yàn)課程性質(zhì)專業(yè)拓展課程學(xué)分2學(xué)時(shí)32學(xué)分開(kāi)課單位資源與環(huán)境學(xué)院適用專業(yè)環(huán)境生態(tài)工程先修課程生態(tài)學(xué)主要教學(xué)參考書(shū)選用的教材：章家恩，生態(tài)學(xué)常用實(shí)驗(yàn)研究方法與技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2007.4。主要參考書(shū)：婁安如、牛翠娟，基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，高等教育出版社，2005.9楊持，生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)，高等教育出版社，2003.8付榮恕、劉林德，生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教程，科學(xué)出版社，2004.9付必謙，生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)原理與方法，科學(xué)出版社，2006.9二、教學(xué)目的（一）知識(shí)目標(biāo)使學(xué)生直觀地加深理解個(gè)體生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)的理論、原理和規(guī)律，掌握生態(tài)學(xué)研究和實(shí)踐應(yīng)用的基本方法、手段和技巧。（二）能力目標(biāo)通過(guò)本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生通過(guò)仔細(xì)認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)操作，了解實(shí)驗(yàn)的原理及步驟，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的體驗(yàn)，進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)相關(guān)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。（三）素質(zhì)目標(biāo)掌握開(kāi)展生態(tài)研究、生態(tài)設(shè)計(jì)創(chuàng)新所需的必要的操作技能。三、基本要求（一）了解生態(tài)學(xué)理論和方法開(kāi)展生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)。（二）理解生態(tài)學(xué)理論、原理和規(guī)律。（三）掌握開(kāi)展生態(tài)學(xué)室內(nèi)研究、野外調(diào)查和實(shí)踐應(yīng)用的基本方法、手段和技巧，學(xué)會(huì)使用生態(tài)學(xué)研究所需的主要儀器設(shè)備。四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置情況序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)開(kāi)出要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類(lèi)型必做選做驗(yàn)證綜合設(shè)計(jì)創(chuàng)新1生態(tài)因子的綜合測(cè)定42種群數(shù)量調(diào)查方法43種群生命表的編制與存活曲線44幾種生態(tài)因子脅迫對(duì)生物的影響125植物種間關(guān)系分析8五、各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一：生態(tài)因子的綜合測(cè)定4學(xué)時(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笸ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解和掌握生態(tài)環(huán)境中主要生態(tài)因子的觀測(cè)和測(cè)定方法及一些常見(jiàn)的測(cè)定儀器的使用方法，并比較不同生態(tài)環(huán)境中主要生態(tài)因子的變化規(guī)律。（二）實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備太陽(yáng)輻射儀（或照度計(jì)）、水銀溫度計(jì)、最高溫度計(jì)、最低溫度計(jì)、干濕球溫度計(jì)、風(fēng)速測(cè)定儀、羅盤(pán)、竹竿、皮尺、卷尺、記錄筆、記錄紙等。（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.太陽(yáng)輻射量調(diào)節(jié)太陽(yáng)輻射儀到水平位置，連接輻射儀與輻射電流表；或調(diào)整照度計(jì)至“0”的位置，測(cè)下列項(xiàng)目：（1）總太陽(yáng)輻射量將太陽(yáng)輻射儀的探頭直接暴露于太陽(yáng)輻射下，待輻射電流表穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)，通過(guò)換算得出總太陽(yáng)輻射量。（2）散射輻射量在太陽(yáng)輻射儀上面的一定高度，用黑色遮陽(yáng)板遮住太陽(yáng)輻射的直射部分，待輻射電流穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)。（3）直射輻射量等于太陽(yáng)總輻射與散射輻射量之差。（4）地面反射輻射量將太陽(yáng)輻射儀探頭朝向地面，并與地面平行，待輻射電流表讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)。2.氣溫和土溫（1）將一根竹竿（2~4m）垂直于地面，從地面起每隔50cm放一支溫度計(jì)（注意不要讓太陽(yáng)光直射探頭或溫度計(jì)的下部，可用黑色遮陽(yáng)板遮住陽(yáng)光）。（2）用小鎬挖約20~50cm深的土炕，每隔5cm放一支土壤溫度計(jì)。（3）每隔約10分鐘記錄一次讀數(shù)，需要注意的是，當(dāng)用溫度計(jì)測(cè)定溫度的時(shí)候，取出或取下溫度計(jì)時(shí)應(yīng)盡快的讀數(shù)，否則會(huì)增大誤差。3.濕度單獨(dú)測(cè)定濕度的常用溫度計(jì)有通風(fēng)干濕球溫度計(jì)和露點(diǎn)溫度計(jì)，干濕球溫度計(jì)包括兩個(gè)溫度計(jì)，其球部并排暴露在空氣中。一個(gè)溫度計(jì)球是干的，另一個(gè)溫度計(jì)球有可濕潤(rùn)的棉紗套。在測(cè)定溫度時(shí)，棉紗套用蒸餾水濕潤(rùn)，當(dāng)空氣流通過(guò)時(shí)會(huì)造成蒸發(fā)，而由蒸發(fā)失熱必然造成穩(wěn)定的降低，這樣就與實(shí)際的溫度形成溫差。干濕球溫度的讀數(shù)是在濕球已變?yōu)榉€(wěn)定的最小值時(shí)進(jìn)行的。從干濕球溫度計(jì)提供的濕球和干球溫度，由下面公式得到時(shí)間水汽壓：e＝em－0.00066P（t－t’）（1+0.00114t’）e——干球溫度時(shí)的實(shí)際水汽壓（毫米汞柱）em——濕球溫度時(shí)的飽和水汽壓（毫米汞柱）t——干球溫度（℃）t’——濕球溫度（℃）P——大氣壓（毫米汞柱）相對(duì)濕度是在一定溫度下實(shí)際水汽壓對(duì)該溫度飽和水汽壓（飽和水汽壓可由附表1查出）的比率乘100，公式為：相對(duì)濕度＝100e/em；絕對(duì)濕度是在一定溫度下每單位體積空氣的水汽重量。公式為：絕對(duì)濕度（克/立方米）＝（289.30）e/T；e——實(shí)際水汽的壓力（毫米汞柱）T——絕對(duì)溫度4.風(fēng)向和風(fēng)速測(cè)定風(fēng)有兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)，即風(fēng)向和風(fēng)速。風(fēng)向可以簡(jiǎn)單地用羅盤(pán)或通過(guò)云的運(yùn)動(dòng)方向或植被彎曲的方向測(cè)得。將數(shù)字式風(fēng)速測(cè)定儀或手持風(fēng)速測(cè)定儀放置距地面0.5m和1.5m處，記錄風(fēng)速，注意不同高度風(fēng)速的變化。思考題1.選擇幾個(gè)代表性樣地，在樣地內(nèi)重復(fù)以上步驟，記錄數(shù)據(jù)，多測(cè)幾次取其平均值。2.比較不同樣地各生態(tài)因子的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二：種群數(shù)量調(diào)查法4學(xué)時(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?.初步掌握樣方法、標(biāo)志重捕法和去除取樣法。2.理解樣方法、標(biāo)志重捕法和去除取樣法的理論依據(jù)及其在種群生態(tài)學(xué)研究中的重要意義。（二）實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備測(cè)量繩或卷尺，鋼釘；黑色與白色圍棋子若干，50mL燒杯，黑色布袋，托盤(pán)，計(jì)算器等（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）樣方法1.確定調(diào)查對(duì)象例如，根據(jù)實(shí)際情況，確定校園內(nèi)某一草地中某種雙子葉植物的種群為調(diào)查對(duì)象。2.選取樣方3.計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)物種的個(gè)體數(shù)量，認(rèn)真做好記錄4.估計(jì)種群數(shù)量計(jì)算每個(gè)樣方內(nèi)平均個(gè)體數(shù)，根據(jù)樣地的大小，估計(jì)種群數(shù)量。（二）標(biāo)志重捕法1.從黑色棋子中取出50粒，換上50粒白色棋子，然后將棋子放進(jìn)大燒杯中，充分?jǐn)嚢?，使兩種顏色棋子攪拌均勻。2.抓取棋子，每次從大燒杯中隨機(jī)抓取棋子，放入小燒杯中，數(shù)一數(shù)小燒杯中的棋子共有多少粒（設(shè)為a），其中含有白色棋子多少粒（設(shè)為b）.設(shè)黑色棋子為x粒，寫(xiě)出x的數(shù)學(xué)表達(dá)（50a/b）3.重復(fù)步驟二多次，并記錄取平均值。4.結(jié)果分析

求出x值、與黑色棋子實(shí)際總數(shù)相比較。（三）去除取樣法1.每3人一組，每組取一布袋，每布袋裝入由實(shí)驗(yàn)老師發(fā)的白色圍棋子若干(一般250個(gè)左右)，但每組所裝棋子數(shù)不等；2.用50mL燒杯隨機(jī)取1燒杯棋子，記錄50mL燒杯中總棋子數(shù)和黑棋子數(shù)，并填入表1中；3.重復(fù)方法與步驟2共4次，并將取出的棋子數(shù)填入表1中。4.用最小二乘法計(jì)算出種群的數(shù)量大小。求得a,b值后，即可得到種群大小的估計(jì)值：x(當(dāng)y=0時(shí))=-a/b表１第次取出棋子的數(shù)量與細(xì)讀取出棋子數(shù)量的統(tǒng)計(jì)分析抽樣次數(shù)每次取出的棋子數(shù)(yi)累計(jì)取出的棋子數(shù)（xi）12345思考題：1.采用什么取樣方法可以使每次取樣時(shí)每個(gè)棋子被取到的概率相等？2.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用布袋中的棋子或野外欲捕的動(dòng)物必須做出什么樣的假設(shè)？本方法才可以使用？3.如果所得到的數(shù)據(jù)不能進(jìn)行線性回歸，原因是什么？4.去除取樣法是否適合于所有的種群？為什么？5.標(biāo)志重捕法在什么情況下應(yīng)用較合適其可靠性程度如何樣方單位和取樣頻次對(duì)估量種群大小有何影響？實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三：種群生命表的編制與存活曲線4學(xué)時(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笸ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)操作，掌握生命表的編制方法；學(xué)會(huì)分析生命表，并學(xué)習(xí)種群數(shù)量動(dòng)態(tài)分析技巧。（二）實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備骰子、燒杯、記錄紙、繪圖紙、筆等（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.以骰子數(shù)量代表所觀察的一組動(dòng)物的同生群，給每個(gè)實(shí)驗(yàn)組發(fā)30只骰子，1個(gè)燒杯；2.通過(guò)投骰子來(lái)模擬動(dòng)物的死亡過(guò)程，每顆骰子代表一個(gè)動(dòng)物，所以開(kāi)始時(shí)動(dòng)物數(shù)為30，年齡記為0。擲骰子規(guī)則為：將燒杯中骰子充分混勻，一次全部擲出，觀察骰子的點(diǎn)數(shù)，1,2，5,6點(diǎn)代表存活個(gè)體，3、4點(diǎn)代表死亡個(gè)體，投擲一次骰子代表1年。將投擲次數(shù)作為年齡記在表1的最左邊一欄（年齡x）中，將顯示1,2，5,6點(diǎn)的骰子數(shù)作為存活個(gè)體數(shù)記在表1中的存活個(gè)體數(shù)nx一欄中；3.將“死亡個(gè)體”去除，“存活個(gè)體”繼續(xù)放回?zé)兄貜?fù)以上步驟，直到所有動(dòng)物全部“死亡”。4.按上面公式計(jì)算生命表中其它各項(xiàng)的數(shù)值，完成表1。表1動(dòng)態(tài)生命表年齡x存活個(gè)體數(shù)nx存活率lx死亡數(shù)dx死亡率qxLxTx生命期望ex0123┆n思考題：1.分析靜態(tài)生命表和動(dòng)態(tài)生命表的異同。2.任選實(shí)驗(yàn)材料中的兩份，編制生命表，繪制存活曲線并分析其存活過(guò)程。3.了解不同生物編制生命表的重要意義，并指出其分析重點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目四：幾種生態(tài)因子脅迫對(duì)生物的影響12學(xué)時(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?.理解生物對(duì)環(huán)境因子耐受性的種間差異；2.理解異質(zhì)性生境對(duì)物種空間分布格局的限制性作用。（二）實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備金魚(yú)，田螺，衣藻和水綿若干或植物種子，1000ml燒杯5×5只；直徑10cm表面皿5×5只；滴管(移液管)，顯微鏡，天平。（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．在實(shí)驗(yàn)前一周將同學(xué)分成幾個(gè)大的實(shí)驗(yàn)組，每組抽取一種限制因子，告知學(xué)生要研究的問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)室備有的器材，讓學(xué)生查文獻(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。2．實(shí)驗(yàn)時(shí)，各組學(xué)生首先報(bào)告自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，大家討論其合理性。然后各組根據(jù)自己的設(shè)計(jì)方案開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)持續(xù)2～3周3．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后各組匯報(bào)自己的研究成果，討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題并分析原因，最后提交研究小論文實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目五：植物種間關(guān)系分析8學(xué)時(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笸ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生認(rèn)識(shí)兩種重要的物種關(guān)系—種間競(jìng)爭(zhēng)和他感作用，并分析其異同。（二）實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備直徑為22cm的花盆，沙土，有機(jī)肥，種子袋，剪刀，漏斗，膠皮管，標(biāo)簽以及放置花盆的臺(tái)階型裝置等；種間競(jìng)爭(zhēng)選用結(jié)縷草和高羊茅種子，他感作用選用向日葵和萵苣種子；直尺，電子天平，記錄本。（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.種間競(jìng)爭(zhēng)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：將結(jié)縷草和高羊茅種子按不同比例進(jìn)行播種，從全部為結(jié)縷草種子到全部為高羊茅種子，兩者的比例分別為：0.00︰1.00，0.25︰0.75，0.50︰0.50，0.75︰0.25，1.00︰0.00共5個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，共需15個(gè)花盆。（1）將土壤和有機(jī)肥充分拌勻，分別裝到花盆里，使土面稍低于盆口約2cm，放于溫室內(nèi)備用。（2）按上述比例，每盆均勻播種40粒種子，播完后，將每個(gè)花盆貼上標(biāo)簽，寫(xiě)明處理、重復(fù)編號(hào)和播種日期。將花盆依次排列在溫室內(nèi)，定期交換位置、澆水。（3）種子萌發(fā)后，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率和幼苗成活情況。（4）將生長(zhǎng)3個(gè)月的幼苗進(jìn)行收獲，分盆分種統(tǒng)計(jì)并登記分蘗數(shù)、生物量（鮮重）、株高。（5）將3個(gè)重復(fù)的分蘗數(shù)、生物量（鮮重）、株高進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取其平均值。用圖解法進(jìn)行分析。他感作用發(fā)生在兩個(gè)不同種之間，指化學(xué)物質(zhì)從一種植物轉(zhuǎn)移到另一種植物的過(guò)程中，對(duì)另一種植物的直接或間接影響（Molish,1937）。2.他感作用：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：在臺(tái)階型裝置上部的一排花盆中，每盆播種10粒向日葵種子。在下面一排花盆中，3個(gè)盆通過(guò)管子和漏斗與上面的盆相連，作為處理；另外3個(gè)作為對(duì)照。共2個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。（1）將土壤和有機(jī)肥充分拌勻，分別裝到花盆里，使土面稍低于盆口約2cm，放在溫室內(nèi)備用。（2）先播種向日葵，等到向日葵的真葉出現(xiàn)后，開(kāi)始澆一定量的水（超過(guò)田間持水量），使一部分能夠從水邊的盆中流出來(lái)。第一次流出來(lái)的水溶液棄掉。第二次同樣處理，將流出來(lái)的水溶液通過(guò)膠皮管引入下邊的盆中，同樣過(guò)程進(jìn)行兩次以后，保證下邊的盆中的土壤含水量可以播種。對(duì)照澆清水，保證與處理的含水量相同。（3）每盆播50粒萵苣，將每個(gè)花盆貼上標(biāo)簽，寫(xiě)明處理、重復(fù)編號(hào)和播種日期，同時(shí)登記在表格上。（4）按處理和重復(fù)編號(hào)，將花盆依次排列在溫室內(nèi)，定期澆水。（5）種子萌