第一章生態(tài)學概論-PPT課件

1、生態(tài)學概論賀秋芳21世紀面臨的許多世界性的難題，大都與生態(tài)學有關人口膨脹糧食緊張環(huán)境污染能源不足資源緊缺遺傳疾病什么是生態(tài)？什么是生態(tài)學？生態(tài)（eco-）自然環(huán)境下生存和發(fā)展的狀態(tài)，也指生物的生理特性和生活習性 它們之間和它與環(huán)境之間環(huán)環(huán)相扣的關系 生態(tài)學（ecology）研究生物與環(huán)境及其相互關系的學科研究生物生存條件、生物及其群體與環(huán)境相互作用的過程及規(guī)律的科學，目的是指導人與生物圈（自然、資源、環(huán)境）的協(xié)調發(fā)展。授課目標講授生態(tài)學基本概念和基礎理論介紹部分生態(tài)學實例觀摩相關影視資料要求掌握生物與環(huán)境相互作用的一般原理關注人類活動下生態(tài)過程的變化以及對人類生存的影響生態(tài)學概論的講課內容緒論

2、生物與環(huán)境（個體生態(tài)學）種群生態(tài)學群落生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學應用生態(tài)學生態(tài)學教材及教學參考書籍曹湊貴主編，生態(tài)學概論，高等教育出版社，2006楊持主編， 生態(tài)學 （第二版），高等教育出版社，2000。孫儒泳主編，基礎生態(tài)學，高等教育出版社，2001。李振基主編，生態(tài)學（第二版），北京:科學出版社，2004。主要生態(tài)學期刊生態(tài)學報 中國生態(tài)學會，1982生態(tài)雜志 中國生態(tài)學會，1982AMBIO-人類環(huán)境雜志 瑞典皇家科學院，1972應用生態(tài)學報 中國生態(tài)學會，1990生物多樣性 中國科學院瀕危物種委員會，1993植物生態(tài)學報 中國植物學會，中國科學院植物研究所，1955Ecology the E

3、cological Society of America ，1920 Journal of Ecology 1913 Ecology Monorgraphs 1931 Journal of Animal Ecology 1932 國內生態(tài)學有關網站搜索引擎-WWF- 萬方數(shù)據(jù)- 中國期刊網- 生物學文摘（BA）- 中國科學院生物多樣性委員會- 中國科學院生態(tài)環(huán)境中心- 濕地國際濕地國際世界自然保護聯(lián)盟/生命百科/國際動物科學之家/dct/page/1第一章 緒論生態(tài)學的定義生態(tài)學歷史、對象與范圍生態(tài)學的分支科學、交叉學科生態(tài)學發(fā)展動態(tài)生態(tài)學的研究方法生態(tài)學的任務生態(tài)文化、生態(tài)倫理生態(tài)意識生態(tài)文

4、學藝術生態(tài)運動生態(tài)黨生態(tài)意識注重維護社會發(fā)展的生態(tài)基礎，強調從生態(tài)價值的角度審視人與自然的關系和人生目的生態(tài)倫理生態(tài)倫理只有一個地球，毀掉后再無生存之地生態(tài)倫理多樣化的世界才是穩(wěn)定的、可持續(xù)的、美好的！生態(tài)學的定義的發(fā)展Oikos+logos(住所) (學科)Oekologie生態(tài)學ecology住所的學科誰住住哪里怎么住生物環(huán)境關系生態(tài)學是研究生物與環(huán)境間相互關系的科學動物植物微生物人類無機因素生物因素人類社會恩斯特?？藸栄芯可锛碍h(huán)境間相互關系的科學（E. Haeckel, 1866）恩斯特?？藸?，德國博物學家，達爾文進化論的捍衛(wèi)者和傳播者，第一個為生態(tài)學下了明確定義的學者。內涵環(huán)境對生物

5、的決定和塑造作用。生物對環(huán)境的適應。適應環(huán)境的生物對環(huán)境的改善作用。不同的生態(tài)學定義研究科學的自然歷史（C. Elton,1927）。研究生物形態(tài)、生理和行為上的適應（克什卡洛夫）,1954）。研究有機體的分布和多度的科學（Andrewartha, 1954）。研究有機體與生活之地相互關系的科學（環(huán)境生物學）（Smith,1966）。研究生態(tài)系統(tǒng)的研究決定有機體的分布與多度相互作用的科學(Krebs,1972, 1978, 1985) 。結構和功能的科學（E.P. Odum,1956）；綜合研究有機體、物理環(huán)境與人類社會的科學（ E.P. Odum,1997 ）。研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間相互

6、作用規(guī)律及其機理的科學（馬世駿，1980）。不同生態(tài)學定義的差異生態(tài)學定義的差別主要是關于居住對象“生物”、居住地“環(huán)境”以及兩者“關系”的內容有所不同。生物范疇不同包括有機體、生物個體、生物群體及生物群落。動物、植物、微生物及人類本身。環(huán)境范疇不同包括無機環(huán)境、有機環(huán)境、小生境、大環(huán)境及整個環(huán)境系統(tǒng)。物理環(huán)境要素、化學環(huán)境要素、生物環(huán)境要素乃至社會環(huán)境要素。關系內容不同環(huán)境因子對生物生長、發(fā)育，生存、發(fā)展的影響；生物對環(huán)境的適應、改造。生物（包括人類）處理自身利益與自然關系的“經濟”策略。生態(tài)學的研究對象、內容及分支學科近代生態(tài)學研究的內容近代生態(tài)學研究的內容分子（molecular）個體（

7、individual）種群（population）群落（community）生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）景觀（landscape）生物圈（biosphere）經典生態(tài)學研究的內容生態(tài)學的研究內容以野生生物類群和自然生態(tài)系統(tǒng)為對象，探索環(huán)境與生物之間的作用和反作用及其規(guī)律。不同環(huán)境中生物種群的形成與發(fā)展，種群數(shù)量在時間和空間上的變化規(guī)律，種內、種間關系及其調節(jié)過程，種群對特定環(huán)境的適應對策。中生物群落的組成，特征與分布，群落的結構、功能和動態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)的基本成分和結構與功能；生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與物質循環(huán)，生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展、演化及其與人類的關系以人工生態(tài)系統(tǒng)和半自然生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，研究在人類干

8、擾和破壞后不同區(qū)域系統(tǒng)的組成、結構和功能；環(huán)境質量的生態(tài)學評價；生物多樣性的保護和永續(xù)利用等。以自然經濟社會復合生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，從研究其結構和功能入手，探索人在此類生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用，協(xié)調人類作為生態(tài)系統(tǒng)組成者同時又是調控者與系統(tǒng)其他成分之間的關系，探索人口、資源、環(huán)境三者之間的和諧發(fā)展的途徑，為改善全球人與環(huán)境的相互關系提供科學依據(jù)，以求達到在人口不斷增長情況下，合理管理與利用環(huán)境資源，保證人類社會持續(xù)協(xié)調地發(fā)展。生態(tài)學的分支學科（一）按組織層次（levels of organization）劃分：個體生態(tài)學(Individual ecology): 研究重點是個體對生物和非生物環(huán)境

9、的適應（adaptation）。種群生態(tài)學(Population ecology): 多度(abundance)和種群動態(tài)（population dynamics）。群落生態(tài)學(Community ecology): 決定群落組成和結構的生態(tài)過程（ecological processes）。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(Ecosystem ecology): 能流（energy flow）、食物網（food web）和營養(yǎng)循環(huán)（nutrient cycling）。生態(tài)學的分支學科（二）按生物類群劃分：動物生態(tài)學植物生態(tài)學微生物生態(tài)學人類生態(tài)學昆蟲生態(tài)學魚類生態(tài)學鳥類生態(tài)學等等生態(tài)學的分支學科（三）按生物棲息

10、環(huán)境劃分：水生生態(tài)學淡水生態(tài)學河口生態(tài)學海洋生態(tài)學陸地生態(tài)學濕地生態(tài)學等等生態(tài)學的分支學科（四）按交叉學科劃分：數(shù)學生態(tài)學地理生態(tài)學生理生態(tài)學行為生態(tài)學進化生態(tài)學等等生態(tài)學的分支學科（五）按應用領域劃分：農業(yè)生態(tài)學城市生態(tài)學資源生態(tài)學環(huán)境生態(tài)學保護生態(tài)學恢復生態(tài)學旅游生態(tài)學污染生態(tài)學等等生態(tài)學的分支學科（六）景觀(Landscape)和景觀生態(tài)學(Landscape ecology)景觀: 由若干生態(tài)系統(tǒng)組成的異質區(qū)域(heterogeneous area), 這些生態(tài)系統(tǒng)構成景觀中明顯的斑塊(patches), 這些斑塊稱景觀要素(landscape elements)。景觀生態(tài)學: 研究景

11、觀結構及其過程 ( landscape structure and processes) 的科學。生物圈(biosphere)和全球生態(tài)學(Global ecology)全球生態(tài)學: 研究生命系統(tǒng)和行星系統(tǒng)相互關系的科學。現(xiàn)代生態(tài)學發(fā)展趨勢現(xiàn)代科學（包括生態(tài)學）發(fā)展特點學科間相互滲透，發(fā)展邊緣學科，建立學科間的綜合性研究。研究對象的特殊性強調生態(tài)系統(tǒng)中各個組成成分的相互聯(lián)系，尤其是相互作用，從生態(tài)系統(tǒng)整體來研究能量、物質和住處的流動和轉換，來研究其結構、功能和動態(tài)，甚至優(yōu)化和調控。宏觀和微觀兩極發(fā)展生態(tài)學的研究層次已囊括了分子、基因、個體直到整個生物圈。研究手段自計電子儀、同位素示蹤、穩(wěn)定性同

12、位素、“3S”（全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）、生態(tài)建模，系統(tǒng)論引入生態(tài)學。研究范圍的拓展結合人類活動對生態(tài)過程的影響,從純自然現(xiàn)象研究擴展到自然-經濟-社會復合系統(tǒng)的研究。從描述性科學走向實驗科學受控生態(tài)系統(tǒng)、微宇宙、人工模擬實驗室利用電子儀器和遙感技術，在不破壞生物種群的情況下取樣和測量用放射性同位素示蹤生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)物質的轉移途徑并判斷其時間和范圍等。研究重點從個體水平（繁殖、食性、遷移、生活史）轉移到種群（數(shù)量變動）和群落（結構、演替、植被分析），進而發(fā)展到以生態(tài)系統(tǒng)研究為中心。與實踐領域結合得更加密切生態(tài)農業(yè)、生態(tài)經濟、生態(tài)建設、生態(tài)管理、生態(tài)旅游、生態(tài)

13、工程、生態(tài)技術、生態(tài)效益等都是生態(tài)學原理與人類實踐密切結合的產物。數(shù)學模型廣泛應用建立系統(tǒng)的模擬模型用計算機模擬生態(tài)系統(tǒng)的行為，進行參數(shù)的靈敏度分析，模擬各種管理措施，以便決策者選擇最優(yōu)方案應用最優(yōu)化原理來控制和管理生態(tài)系統(tǒng)靜態(tài)的有：線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃，動態(tài)的如最優(yōu)控制理論向宏觀和微觀兩極方向發(fā)展宏觀：重視全球生態(tài)功能的研究景觀生態(tài)學，保持土地利用的方式的異質性（相異生態(tài)系統(tǒng)的組合）。全球生態(tài)學，以生物圈和全球為研究對象。微觀：分子生態(tài)學 （MOLECULAR ECOLOGY），以分子生物技術研究有機體對生態(tài)環(huán)境的適應性機理。系統(tǒng)理論對生態(tài)學起巨大的促進作用定量化研究進一步發(fā)展。 建立系統(tǒng)的

14、模擬模型，選擇最優(yōu)方案；以最優(yōu)化原理調控、管理生態(tài)系統(tǒng)。 向多學科方向發(fā)展，尤其與經濟學相結合。生態(tài)學在解決當今人類面臨的重大社會問題中具有重作用，受到社會的普遍重視，研究對象的龐大和復雜，生態(tài)學與多學科的相互滲透顯得十分重要 。 應用生態(tài)學迅速發(fā)展。從理論走向應用是學科成熟的標志。80年代以來，生態(tài)工程、生態(tài)技術、生態(tài)建設、生態(tài)管理等逐步被人們所認識和采用，并將極大地促進工農業(yè)生產的發(fā)展和經濟、生態(tài)效益的提高。 生態(tài)學的前沿前沿問題全球變化生物多樣性可持續(xù)發(fā)展城市生態(tài)學生態(tài)學的前沿實驗生態(tài)學生理生態(tài)學分子生態(tài)學行為生態(tài)學理論生態(tài)學生態(tài)文化生態(tài)學的后現(xiàn)代性質與21世紀的生態(tài)學后現(xiàn)代現(xiàn)代（Mod

15、ern）是一種社會形態(tài)現(xiàn)代的主要特征：機械化、資本化、單一化、貨幣最大化，破壞生態(tài)環(huán)境，。后現(xiàn)代（Post-modern）概念注意與現(xiàn)代后期區(qū)分全球化21世紀的生態(tài)學本課程涉及的主要學科生物學相關分支學科數(shù)理科學（包括非線性科學）及計算科學自然科學其他學科地理學、氣象學、地質學、土壤學產業(yè)社會科學有關學科經濟學、人口學、社會學、美學人文與社會宗教、民俗文學藝術生態(tài)學研究方法野外與現(xiàn)場調查實驗室分析模擬實驗數(shù)學模型與計算機模擬生態(tài)網絡及綜合分析生態(tài)學研究的總體原則整體觀綜合觀層次觀系統(tǒng)觀進化觀這些原則在21世紀科學發(fā)展中呈強勢模擬實驗實驗室模擬系統(tǒng)人工氣候箱微宇宙土壤系統(tǒng)野外模擬系統(tǒng)野外試驗場土

16、壤滲透系統(tǒng)人工氣候箱水生生態(tài)箱“林冠模擬氮沉降和降雨”（CAN-WE）野外控制實驗平臺/zh-hans/e_platform?order=field_p_pic&sort=desc人工濕地生態(tài)網絡及綜合分析地理信息系統(tǒng)（GIS）衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析生態(tài)信息網絡中國生態(tài)信息網石漠化數(shù)據(jù)的衛(wèi)星解譯中國生態(tài)信息網絡生態(tài)學的任務全球變暖酸雨臭氧層破壞荒漠化生物多樣性銳減生態(tài)安全全球變暖大量的二氧化碳等溫室氣體溫室氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度透過性強烈吸收地面輻射中的紅外線，導致地球溫度上升，即溫室效應當溫室效應不斷積累，導致地氣系統(tǒng)吸收與發(fā)射的能量不平衡，能量不斷在地氣系統(tǒng)累積，從而導致溫度上升，造

17、成全球氣候變暖全球變暖會使全球降水量重新分配、冰川和凍土消融、海平面上升等冰川融化極端氣候海平面上升海水升溫生物死亡酸雨酸雨正式的名稱是為酸性沉降，它可分為“濕沉降”與“干沉降”兩大類前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水型態(tài)而落到地面，后者則是指在不降雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質而言酸雨的由來臭氧層空洞臭氧空洞指的是因空氣污染物質，特別是氧化氮和鹵化代烴等氣溶膠污染物的擴散、侵蝕而造成大氣臭氧層被破壞和減少的現(xiàn)象臭氧吸收了大部分對生命有破壞作用的太陽紫外線，對地球生命形成了天然的保護作用臭氧空洞到2000年10月，南極上空臭氧洞的面積大約為2900萬平方

18、英里，這是迄今為止觀測到臭氧空洞的最大面積2008年形成的南極臭氧空洞的面積到9月第二個星期就已達2700萬平方公里，而2007年的臭氧空洞面積只有2500萬平方公里臭氧空洞強烈的紫外輻射促使皮膚老化，增加皮膚癌的患病率紫外輻射增加使植物的葉片變小，因而減少俘獲陽光的有效面積，對光合作用產生影響。對大豆的研究初步結果表明，紫外輻射會使其更易受雜草和病蟲害的損害。臭氧層厚度減少25%，可使大豆減產2025%。減少漁業(yè)產量，破壞森林紫外線的增強還會使城市內的煙霧加劇，使橡膠、塑料等有機材料加速老化，使油漆褪色等荒漠化由于干旱少雨、植被破壞、大風吹蝕、流水侵蝕、土壤鹽漬化等因素造成的大片土壤生產力下降或喪失的自然（非自然）現(xiàn)象。 有狹義和廣義之分，起源于20世紀60年代末和70年代初，非洲西部撒哈拉地區(qū)連年嚴重干旱，造成空前災難，“荒漠化”名詞于是開始流傳開來荒漠化最終結果大多是沙漠化，中國是世界上荒漠化嚴重的國家之一中國鹽堿土地分布西南石漠化分布生物多樣性銳減生物多樣性一定時間和一定地區(qū)