第四篇-生態(tài)學(xué)原理

1、第四篇 生態(tài)學(xué)原理The Principle of Ecology生態(tài)學(xué) Ecology 研究生物與環(huán)境之間相互作用的科學(xué)The scientific study of the interactions that determine the abundance and distribution of organisms.生態(tài)學(xué)從哪里來？自然科學(xué)和數(shù)學(xué)許多實(shí)際問題與生態(tài)學(xué)有關(guān) -蟲害爆發(fā) -生物防治 -農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要問題：什么限制種群增長？歷史上的生態(tài)思考古希臘以來的普遍觀點(diǎn)“自然平衡”： -沒有絕滅 -個(gè)體行為符合種群利益 -種間相互是被“設(shè)計(jì)”來維持平衡和和諧的1850年前后，這些觀念發(fā)生了改

2、變Human body is only the vehicle of human genes自然的復(fù)雜性生態(tài)系統(tǒng)群 落種種 群個(gè) 體器官系統(tǒng)器官組織細(xì) 胞細(xì)胞器分 子生態(tài)學(xué)研究的范圍生態(tài)學(xué)與醫(yī)學(xué)生態(tài)學(xué)原理種群生態(tài)學(xué)群落生態(tài)學(xué)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)種群生態(tài)學(xué)種群的概念種群（Population）: A group of organisms of the same species which live together in one geographical area at the same time。 一個(gè)物種，在同一時(shí)間，同一地點(diǎn)上所有成員的集合。 Understanding：種群的概念既抽象，又具體

3、。生長在不同地段內(nèi)的同種集合體，可以理解為一個(gè)種群，也可以理解為彼此獨(dú)立的種群。種群是組成群落和生態(tài)系統(tǒng)的基本成分。種群生態(tài)學(xué)種群的特征種群的增長種群數(shù)量調(diào)節(jié)集合種群種群的特征空間特征： 種群具有一定的分布區(qū)，即占據(jù)一定空間。數(shù)量特征： 種群具有一定的大小(個(gè)體數(shù)量或種群密度)，并隨時(shí)間變動(dòng)。遺傳特征： 種群具有一定的遺傳組成，個(gè)體間有基因交流。種群分布的類型集群分布均勻分布隨機(jī)分布研究范圍大小對(duì)分布分析的影響 (a) 實(shí)際分布 (b) 大區(qū)塊的樣區(qū)，結(jié)果呈現(xiàn)是集群分布（c）小區(qū)塊的樣區(qū)，結(jié)果呈現(xiàn)的是隨機(jī)分布種群生態(tài)學(xué)種群的特征種群的增長種群數(shù)量調(diào)節(jié)集合種群種群的增長影響種群數(shù)量的因素出生率/

4、死亡率遷入/遷出環(huán)境的改變性別比例年齡結(jié)構(gòu)年齡結(jié)構(gòu)年齡結(jié)構(gòu)（age ratio）：種群內(nèi)個(gè)體的年齡分布狀況。種群的年齡結(jié)構(gòu)與出生率死亡率密切相關(guān)。生存曲線預(yù)測(cè)在任何時(shí)間點(diǎn)的存活機(jī)會(huì)快速成長型緩慢成長型零成長型年齡金字塔按從小到大齡級(jí)比例繪圖種群生態(tài)學(xué)種群的特征種群的增長種群數(shù)量調(diào)節(jié)集合種群種群數(shù)量調(diào)節(jié)種群數(shù)量的增長限制因素種群數(shù)量的增長種群在無限環(huán)境下的增長模型 指數(shù)增長種群在有限環(huán)境下的增長模型邏輯斯蒂增長指數(shù)增長J-shaped growth (exponential growth form)指數(shù)增長J-shaped growth (exponential growth form)r的生物

5、學(xué)含義？內(nèi)在增長率（內(nèi)稟增長能力）:當(dāng)資源不受限制，無環(huán)境脅迫，種群處于良好狀態(tài)時(shí)，種群能達(dá)到的理論上的最大增長能力。邏輯斯蒂增長S-shaped growth (sigmoid growth form)邏輯斯蒂增長種群在有限環(huán)境中增長，世代間有重疊且增長率隨密度增加而減少的增長模型K的生物學(xué)含義：環(huán)境容納量種群的生態(tài)對(duì)策1954年，英國鳥類學(xué)家Lack: 低生育力，親體有良好保護(hù)、關(guān)懷幼體的行為； 高生育力，沒有親體關(guān)懷的行為。1967年，Mac Arthur和Wilson按棲息環(huán)境和進(jìn)化對(duì)策把生物分成r對(duì)策者和K對(duì)策者兩大類。 其一是氣候穩(wěn)定，天災(zāi)少的生態(tài)飽和系統(tǒng)：K對(duì)策。 另一是氣候不穩(wěn)

6、定，天災(zāi)多的生態(tài)真空區(qū)： r對(duì)策。1970年，EPianka把這種思想擴(kuò)展到應(yīng)用于所有生物。并比較了r選擇和K選擇的有關(guān)特征種群生態(tài)學(xué)種群的特征種群的增長種群數(shù)量調(diào)節(jié)集合種群集合種群 棲息地的破碎化, 被認(rèn)為是物種滅絕及物種多樣性喪失的最主要原因之一。隨著人類活動(dòng)的增加, 自然生境更加迅速地破碎化, 棲息地斑塊也變得越來越小, 彼此之間也越來越孤立。 種群由空間存在隔離的亞群組成，這些亞群可以通過某種程度的個(gè)體遷移連接在一起。局域種群存在絕滅的危險(xiǎn)。生態(tài)學(xué)研究的層次群落生態(tài)學(xué)群落生態(tài)學(xué)群落和群落生態(tài)學(xué)概念群落結(jié)構(gòu)特征種群間相互作用群落 Community 特定時(shí)間和空間中，各種生物種群之間，以

7、及它們與環(huán)境之間，通過相互作用而有機(jī)結(jié)合的，具有一定結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)合體。群落 = 植物群落+動(dòng)物群落+微生物群落群落生態(tài)學(xué)Community Ecology 研究生物群落與環(huán)境相互關(guān)系的學(xué)科。群落生態(tài)學(xué)的中心問題是回答：群落的整體結(jié)構(gòu)是如何形成的？群落中為什么有那么多的動(dòng)、植物種類？它們?yōu)槭裁聪瘳F(xiàn)在這樣分布著？它們之間是怎樣發(fā)生著相互作用的？對(duì)于生物群落的兩種對(duì)立觀點(diǎn)爭論至今未休：個(gè)體論學(xué)派和機(jī)體論學(xué)派群落的性質(zhì)機(jī)體論學(xué)派群落是客觀存在的實(shí)體，是一個(gè)有組織的生物系統(tǒng)。群落象一個(gè)有機(jī)體，也有誕生、生長、成熟和死亡等不同發(fā)育階段。這個(gè)演替過程類似一個(gè)有機(jī)體的生活史。把群落比擬為一個(gè)有機(jī)體，看成是一

8、個(gè)自然單位。群落在許多方面表現(xiàn)為整體性，應(yīng)作為整體來研究。 個(gè)體論學(xué)派由于環(huán)境條件在空間與時(shí)間上都是不斷變化的，因此群落之間不具有明顯的邊界，在自然界沒有任何兩個(gè)群落是相同的。用梯度分析與排序等定量方法研究植物群落，證明群落并不是一個(gè)個(gè)分離的有明顯邊界的實(shí)體, 多數(shù)情況下是在空間和時(shí)間上連續(xù)的一個(gè)系列。群落是生態(tài)學(xué)家為了便于研究，從一個(gè)連續(xù)變化著的動(dòng)植物連續(xù)體中人為確定的一組物種的組合，被稱為個(gè)體論學(xué)派。群落生態(tài)學(xué)群落和群落生態(tài)學(xué)概念群落結(jié)構(gòu)特征種群間相互作用群落結(jié)構(gòu)特征1）具有一定的種類組成和外貌2）不同物種之間的相互影響3）形成群落環(huán)境4）具有一定的結(jié)構(gòu)5）一定的動(dòng)態(tài)特征（時(shí)間結(jié)構(gòu)）6）一

9、定的分布范圍（空間結(jié)構(gòu)）7）群落的邊界特征（邊緣效應(yīng)）8）不同物種在群落中作用不同群落生態(tài)學(xué)群落和群落生態(tài)學(xué)概念群落結(jié)構(gòu)特征種群間相互作用種群間相互作用 種間關(guān)系是指不同物種種群之間的相互作用所形成的關(guān)系。簡單地分為三大類。中性作用正相互作用：按其作用程度分為偏利共生、原始協(xié)作和互利共生三類負(fù)相互作用，包括競爭、捕食、寄生和偏害等種間競爭指兩物種或更多物種共同利用同樣的有限資源時(shí)產(chǎn)生的相互競爭作用。競爭的結(jié)果常是不對(duì)稱的。（1）利用性競爭：僅通過損耗有限的資源，而個(gè)體不直接相互作用的競爭；（2）干擾性競爭：通過競爭個(gè)體間直接的相互作用。生態(tài)位理論生態(tài)位：物種在群落中的生態(tài)學(xué)功能（角色）競爭排除

10、法則：生態(tài)位越相似，重疊程度越大，利用相同有限資源的競爭也就越激烈，選擇壓力也就越強(qiáng)，競爭的結(jié)果往往使其中一個(gè)物種因失敗而絕滅。競爭使不同種群間的生態(tài)位重疊減少生態(tài)位理論的缺陷與實(shí)際情況似乎存在矛盾：浮游生物悖論：環(huán)境條件非常均一的水體內(nèi)共存著至少數(shù)十種浮游植物熱帶雨林：太高的物種多樣性，無法確定每種植物的生態(tài)位對(duì)群落結(jié)構(gòu)缺乏預(yù)測(cè)能力：中性理論群落中所有物種在競爭能力上都是完全相等的，誰獲勝、誰被排斥完全是一個(gè)機(jī)會(huì)事件；但產(chǎn)生競爭排斥需要很長時(shí)間，發(fā)生在地質(zhì)時(shí)間尺度上，因而物種分化可以補(bǔ)償物種隨機(jī)滅絕的速率，使得群落維持在一個(gè)很高的物種多樣性水平上。中性理論是對(duì)自然界全新的認(rèn)識(shí)，代表了另外一種世界觀（隨機(jī)性 vs.確定性）生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)自學(xué)內(nèi)容生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)自學(xué)要