緒論(基礎(chǔ)生態(tài)學(xué))

1、生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué) （Ecology）教材：牛翠娟，教材：牛翠娟， 婁安如婁安如, 孫儒泳，李慶芬，基礎(chǔ)生態(tài)孫儒泳，李慶芬，基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)。北京學(xué)。北京: 高等教育出版社高等教育出版社, 2007 （第二版）。（第二版）。教師：牛翠娟牛翠娟、婁安如婁安如牛老師聯(lián)系方式牛老師聯(lián)系方式:58807966（O）辦公地點：生地樓辦公地點：生地樓210室室輔助教材：輔助教材：1 動物生態(tài)學(xué)原理動物生態(tài)學(xué)原理. . 第三版。孫儒泳第三版。孫儒泳，北京師范大學(xué)北京師范大學(xué)出版社出版社, 2001 , 2001 2 Instant Notes in Ecology .第二版。第二版。孫儒泳等譯，孫儒泳等譯，Macken

2、zie, A., Andy S. Ball, and Sonia R. Virdee.，科學(xué)出版社科學(xué)出版社, 2004 3 Elements of Ecology, 5th Edition. Smith, R. L. and T. M. Smith. ，Benjamin Cummings， 20024 Ecology: Concepts and Applications. 5nd Edition. （影印版）（影印版）Manuel C. Molles Jr. ，高教出版社，高教出版社， 2011 緒論緒論 1 1 什么是生態(tài)學(xué)？什么是生態(tài)學(xué)？2 2 生態(tài)學(xué)的研究對象？生態(tài)學(xué)的研究對象？3 3

3、 生態(tài)學(xué)研究是如何進行的？生態(tài)學(xué)研究是如何進行的？4 4 為什么要學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)為什么要學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)? ?一一 定義：定義：生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)(ecology)(ecology)：是研究是研究有機體有機體及其及其周圍周圍環(huán)境環(huán)境- -包括非生包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境物環(huán)境和生物環(huán)境相互關(guān)系相互關(guān)系的的科學(xué)科學(xué)。第一節(jié)第一節(jié) 定義、發(fā)展史與研究對象定義、發(fā)展史與研究對象生態(tài)學(xué)的定義是在1866年由德國動物學(xué)家Haeckel(赫克爾)首次提出的。Ecology is a ScienceEcology is the scientific study of the relationship between org

4、anisms and their environment.引自引自Begon et al., 1986地球上生物進化對大氣含氧量的影響。地球上生物進化對大氣含氧量的影響。引自引自 Ricklefs, 1993二二 生態(tài)學(xué)的研究對象生態(tài)學(xué)的研究對象 生物生物 生物成分生物成分 基因基因-細胞細胞-器官器官-有機體有機體-種群種群-生物群落生物群落 + + 環(huán)境環(huán)境 非生物成分非生物成分 基因基因-細胞細胞-器官器官-有機體有機體-種群種群-生態(tài)生態(tài) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng)Major unit of ecology is the ecosystem尺度（尺度（S

5、cale):某一現(xiàn)象或過程在空間、某一現(xiàn)象或過程在空間、時間上所涉及到的范圍和時間上所涉及到的范圍和發(fā)生頻率。發(fā)生頻率。一般可分為空間、時間、組一般可分為空間、時間、組織尺度?？棾叨?。引自引自 Ricklefs, 1993生物圈（生物圈（biospherebiosphere）：）： 地球上的全部生物和一切適合于生物地球上的全部生物和一切適合于生物棲息的場所。包括巖石圈的上層、全部水棲息的場所。包括巖石圈的上層、全部水圈和大氣圈的下層。圈和大氣圈的下層。三 生態(tài)學(xué)在生物學(xué)科中所處的地位： 生理學(xué)生理學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)遺傳學(xué)遺傳學(xué)行為學(xué)行為學(xué)進化論進化論生態(tài)學(xué)是生物學(xué)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)學(xué)科。與上圖中生態(tài)學(xué)

6、是生物學(xué)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)學(xué)科。與上圖中四門學(xué)科關(guān)系最為密切。四門學(xué)科關(guān)系最為密切。第二節(jié)第二節(jié) 生態(tài)學(xué)的發(fā)展及其分支學(xué)科生態(tài)學(xué)的發(fā)展及其分支學(xué)科一 生態(tài)學(xué)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀：生態(tài)學(xué)建立前期-建立和成長期-現(xiàn)代生態(tài)學(xué)發(fā)展期1 生態(tài)學(xué)建立前期：-16世紀， 動植物生活習(xí)性等，生態(tài)思想萌芽 2 2 建立和成長期：建立和成長期： 1616世紀世紀-20-20世紀世紀5050年代年代1670 現(xiàn)代化學(xué)家Boyle發(fā)表了低氣壓影響動物反應(yīng)的實驗， 標志著生理生態(tài)學(xué)研究的開始。1866 Haeckel 首次提出生態(tài)學(xué)定義。20世紀初動物行為學(xué)、水生生物學(xué)、生理生態(tài)學(xué)等發(fā)展起來。1926 Lotka提出種間競爭的數(shù)

7、學(xué)模型。1927 Elton出版動物生態(tài)學(xué)1937 我國第一本生態(tài)學(xué)書籍動物生態(tài)學(xué)綱要出版，費鴻年著 植物生態(tài)學(xué)比動物生態(tài)學(xué)成熟早，在20世紀60年代以前與動物生態(tài)學(xué)獨立平行發(fā)展。50-60年代，動植物生態(tài)學(xué)研究發(fā)生交匯、融合，群落與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)形成與發(fā)展?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)發(fā)展期：現(xiàn)代生態(tài)學(xué)發(fā)展期：2020世紀世紀0 0年代年代-群落結(jié)構(gòu)和演替的研究： 水域動、植物關(guān)系及能流、物流的研究促進了群落與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的形成與發(fā)展。英國英國TansleyTansley（19351935），），首創(chuàng)生態(tài)系統(tǒng)的概念，美國美國E.OdumE.Odum（1953，1959，1971）的書生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)對生態(tài)學(xué)研究與

8、教學(xué)產(chǎn)生了深遠影響。發(fā)展趨勢：發(fā)展趨勢：（1） 70年代-,生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)成為發(fā)展主流。IBPIBP計劃計劃： (International Biology Plan,1964-1974)，有97個國家參加，對全球主要生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生產(chǎn)力進行了研究。 （2） 種群生態(tài)學(xué)進一步發(fā)展，模型、集合種群理論、生態(tài)遺傳學(xué)。（3） 群落生態(tài)學(xué)的發(fā)展，由觀察描述，進而探討結(jié)構(gòu)形成的機理。（4） 行為生態(tài)學(xué)、進化生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)等各交叉學(xué)科互 相滲透形成的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展。（5） 向宏觀、微觀兩極發(fā)展：景觀生態(tài)學(xué)、全球生態(tài)學(xué)、分子生態(tài)學(xué)（近年發(fā)展起來的新方向）。分子生態(tài)學(xué)（Molecular e

9、cology)：以分子遺傳標記研究生態(tài)學(xué)和進化問題。如遺傳多樣性研究。（6） 應(yīng)用生態(tài)學(xué)的迅速發(fā)展生態(tài)保護、生態(tài)工程、生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建、生態(tài)毒理、生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游。我國未來我國未來15年科學(xué)發(fā)展規(guī)劃的一個重要內(nèi)容：脆弱生態(tài)系統(tǒng)年科學(xué)發(fā)展規(guī)劃的一個重要內(nèi)容：脆弱生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建的恢復(fù)與重建景觀生態(tài)學(xué)（景觀生態(tài)學(xué)（landscape ecologylandscape ecology）: 研究景觀單元的類型組成，空間格局及其與生態(tài)學(xué)過程相互作用的學(xué)科。(景觀是由不同生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)性區(qū)域，生態(tài)系景觀是由不同生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)性區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)在景觀中形成斑塊（統(tǒng)在景觀中形成斑塊（patch

10、)patch)全球生態(tài)學(xué)（全球生態(tài)學(xué)（global ecologyglobal ecology）: : 研究全球性的環(huán)境問題與全球變化。其主要理論為：地球表面溫度和化學(xué)組成受地球所有生物總體的生命活動所主動調(diào)節(jié)，并保持動態(tài)平衡.二 生態(tài)學(xué)分枝學(xué)科： 按研究的生物組織水平劃分：分子、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀、全球生態(tài)學(xué)按對象生物分類劃分：動物、植物、微生物、水生生物生態(tài)學(xué)等按棲息地環(huán)境劃分：淡水、海洋、濕地、陸地生態(tài)學(xué)（草原、森林）等按交叉學(xué)科劃分：地理、生理、進化、行為生態(tài)學(xué)理論、化學(xué)等應(yīng)用生態(tài)學(xué)分枝：農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市、污染、生態(tài)工程等生態(tài)學(xué)研究大致可分生態(tài)學(xué)研究大致可分為野外、實驗和

11、模型為野外、實驗和模型研究研究3大類。大類。野外研究數(shù)學(xué)模型研究實驗研究 環(huán)境的研究方法:生物的研究方法：第三節(jié)第三節(jié) 生態(tài)學(xué)研究方法生態(tài)學(xué)研究方法Information (observation, experiment, published paperQuestionHypothesisTest of hypothesis (observation, experiment, modelingPrediction案例：研究傍晚市內(nèi)樹上聚集的烏鴉一 環(huán)境的研究方法 環(huán)境因子的測定（野外）：大氣（溫度、濕度、氣流、空氣成分等）、水域（水的化學(xué)成分、污染物、物理成分等）、陸地 （包括土壤） 環(huán)境控制

12、與模擬（實驗室）：人工模擬水體、草地、各種溫、濕度環(huán)境等水質(zhì)分析儀水質(zhì)分析儀氣象儀氣象儀二 生物的研究方法 1 以動物學(xué)、植物學(xué)為基礎(chǔ)的動植物分類技術(shù)。2 行為觀測、分子、生理、生化等生物學(xué)實驗技術(shù)。3 研究種群的分布、遷移、出生率、死亡率、活動節(jié)律等特征的調(diào)查與數(shù)量統(tǒng)計技術(shù)（野外研究中運用遙感、GPS-全球定位系統(tǒng)、GIS-地理信息系統(tǒng)）。4 群落與生態(tài)系統(tǒng)研究方法：同位素示蹤研究物流、數(shù)學(xué)模型的建立、衛(wèi)星遙感海區(qū)彩色掃描儀測初級生產(chǎn)力等。引自引自 Ricklefs, 1993引自引自 Ricklefs, 1993引自引自 Ricklefs, 1993引自引自 Ricklefs, 1993引

13、自引自 Ricklefs, 1993第四節(jié)第四節(jié) 學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)的意義學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)的意義人類對地球生態(tài)系統(tǒng)的影響：1）有三分之一到二分之一的陸地面積被人類活動所改）有三分之一到二分之一的陸地面積被人類活動所改變（種植）。變（種植）。2）人工固氮總量已經(jīng)超過天然固氮總量。）人工固氮總量已經(jīng)超過天然固氮總量。3）工業(yè)革命以來，二氧化碳濃度提高了）工業(yè)革命以來，二氧化碳濃度提高了30%。4）被人類利用的地表淡水，超過可用總量的二分之一。）被人類利用的地表淡水，超過可用總量的二分之一。5）地球上大概四分之一的鳥類物種在過去兩千年中滅）地球上大概四分之一的鳥類物種在過去兩千年中滅絕。絕。6）接近三分之二的海洋

14、漁業(yè)資源過捕或耗盡。）接近三分之二的海洋漁業(yè)資源過捕或耗盡。7）大量不易分解的人工合成化學(xué)物質(zhì)進入環(huán)境。）大量不易分解的人工合成化學(xué)物質(zhì)進入環(huán)境。當前最引人注目的問題當前最引人注目的問題：全球變化（全球變化（global change): 全球變暖（全球變暖（global warming)、溫室效應(yīng)（、溫室效應(yīng)（green house effect)、厄爾尼諾現(xiàn)象（厄爾尼諾現(xiàn)象（El Nio Phenomenon) ) 、拉尼娜現(xiàn)象（、拉尼娜現(xiàn)象（ La Nia Phenomenon ） 。 引自引自 Molles, 1993引自引自 臭氧層的破壞：臭氧層的破壞：距地球距地球25-40千米的大氣平流層千米的大氣平流層中的臭氧是地球的保護層。使中的臭氧是地球的保護層。使生物離開海洋變?yōu)殛懮年P(guān)鍵生物離開海洋變?yōu)殛懮年P(guān)鍵因素是平流層中臭氧的存在。因素是平流層中臭氧的存在。 生物多樣性的喪失：生物多樣性的喪失：各種生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變各種生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變 我國沙塵暴問題、洪水問題、污染問題、生物入侵問題我國沙塵暴問題、洪水問題、污染問題、生物入侵問題 解決所有上述