環(huán)境生態(tài)學第一講課件

環(huán)境生態(tài)學第一講課件環(huán)境生態(tài)學第一講課件教材：環(huán)境生態(tài)學.盧升高,呂軍.浙江大學出版社.2002.參考書：環(huán)境生態(tài)學導論.盛連喜,馮江,王娓，高等教育出版社.

2002.環(huán)境生態(tài)學.金嵐.高等教育出版社.2001.教材：課程考核方法出勤（10％）課堂表現（10％）實驗（20％）考試（60％）課程考核方法出勤（10％）第一章緒論第一節(jié)生態(tài)學概述一、生態(tài)學的定義“Ecology”來自希臘文“Oikos”(住所,棲息地)和“Logos”(學問，研究)，亦即生態(tài)學在創(chuàng)建之初就表達為研究生物有機體與其棲息場所之間相互關系的科學。生態(tài)學（Ecology）是研究生物與其環(huán)境之間相互關系的科學。第一章緒論上述生態(tài)學的定義是德國生物學家赫克爾（Haeckel,1866）首次提出的。這是生態(tài)學至今最為全面的定義。這里的“生物”

包括植物、動物、微生物和人類，

這里的“環(huán)境”包括環(huán)境中的物理、化學、生物和人類活動等因素。這里的“相互關系”包括物理、化學、生物的關系。上述生態(tài)學的定義是德國生物學家赫克爾（Haeckel,186隨著生態(tài)學的發(fā)展，一些生態(tài)學家認為上述定義過于廣泛而提出了自己的看法。主要有：生態(tài)學是研究生物（包括動物和植物）怎樣生活和它們?yōu)槭裁窗凑兆约旱纳罘绞缴畹目茖W?？茖W的自然史-英國生態(tài)學家-埃爾頓(CharlesElton,1927)。生態(tài)學是研究生物的形態(tài)、生理和行為上的適應性的科學—前蘇聯-克什卡洛夫（Кашкаров，1945）。生態(tài)學是研究有機體的分布和多度的科學—澳大利亞-安德列沃斯（Andrewartha,1954）。生態(tài)學是研究決定有機體的分布與多度的相互作用的科學-加拿大克雷伯斯（Krebs,1972,1978,1985）.生態(tài)學是研究生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能的科學—美國-奧德姆（Odum,E.,1959,1971）。（生態(tài)學基礎—FundamentalsofEcology,1971）。生態(tài)學是研究生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)相互關系的科學—中國-馬世駿。隨著生態(tài)學的發(fā)展，一些生態(tài)學家認為上述定義過于廣泛而提出了自二、生態(tài)學的形成和發(fā)展（1）生態(tài)學的萌芽時期（公元16世紀以前）以古代思想家、農學家對生物環(huán)境相互關系的樸素的整體觀為特點在我國：公元前1200年《爾雅》一書；公元前200年《管子》“地員篇”；公元前100年前后，農歷確立了24節(jié)氣，同時《禽經》一書（鳥類生態(tài)）問世；《本草綱目》西方：上帝創(chuàng)造一切（圣經）18世紀初，機械的自然觀；田園主義觀點：簡單與和諧的生活；帝國傳統(tǒng)：通過理性實踐和艱苦的勞動建立人對自然的統(tǒng)治。二、生態(tài)學的形成和發(fā)展達爾文對生態(tài)學的貢獻《物種起源》1、物種演變和共同起源2、生物斗爭和自然選擇3、適應是自然選擇的產物C.Darwin(1809-1882)英達爾文對生態(tài)學的貢獻《物種起源》C.Darwin(1809作為自然博物學者參加了“貝格爾號”五年(1831-1836)的環(huán)球航行作為自然博物學者參加了“貝格爾號”五年(1831-1836)加拉帕戈斯群島加拉帕戈斯群島達爾文對生態(tài)學的貢獻南美洲厄瓜多爾以西約一千公里的加拉帕戈斯群島看到有13種鶯雀在外表、分布、吃食習慣都和大陸上的近緣種不同。他寫到：“從這個群島上本來就不多的鳥中，一個物種早就被選來并加以改善去用做不同的目的了?！边_爾文對生態(tài)學的貢獻南美洲厄瓜多爾以西約一千公里的加拉帕戈斯島上還有巨大的陸生龜和海洋蜥蜴，本來肉食性的龜和僅吃海草的蜥蜴，在這里卻以陸地植物（如仙人掌）為食物，起著其他地方草食動物的相同功能。

島上還有巨大的陸生龜和海洋蜥蜴，本來肉食性的龜和僅吃海草的蜥達爾文對生態(tài)學的貢獻社會基礎對學術思想的影響：恩格斯和馬克思也在當時研究了這個社會，恩格斯寫到倫敦時描述這個“社會分裂成為個體，每個人都由自己的原則引導，每個人都在追求他自己的目標。這種情況在倫敦已被推到了最大的極限。在這里，人類社會事實上已經被分解成為它的各個原子?！倍际协h(huán)境中存在的是“一切反對一切的戰(zhàn)爭”。這個時候托馬斯·馬爾薩斯的《人口論》出版了。書中的基本理論是關于食物按算術級數增長，但是人口按幾何級數增長，其結果是引起人類的饑荒、戰(zhàn)爭和動亂等競爭現象。達爾文對生態(tài)學的貢獻社會基礎對學術思想的影響：達爾文對生態(tài)學的貢獻1938年達爾文閱讀后受到很大啟發(fā)。這樣達爾文關于生物進化的競爭機制和自然淘汰機制的構思已經成熟。1844年寫出了大綱，1859年出版《物種起源》。他的生態(tài)學思想：自然界組織了一個關系復雜的網絡，沒有任何生物可以脫離這個網絡，每個生物都被組織在一定的位置上，履行一定的功能（職能）。這些位置不是永久的，生物個體之間進行著生存斗爭，并且在提高生物的自然資源利用效率的方向發(fā)展。達爾文對生態(tài)學的貢獻1938年達爾文閱讀后受到很大啟發(fā)。這樣達爾文對生態(tài)學的貢獻進化是自然選擇的產物自然界是“一個復雜的關系網”沒有一種個體或物種能夠獨立地生活在這個網絡外自然界必須有使萬物位置適合的組織（功能“生態(tài)位”）所有有機體都在努力獲取自然經濟體系中的每一個位置，競爭結果使資源效率提高“一種最微不足道的變異也常常會使一種有機體戰(zhàn)勝另一種”：新物種的產生途徑（1）優(yōu)者替代劣者（2）入住空位（如加拉柏戈斯群島）達爾文對生態(tài)學的貢獻進化是自然選擇的產物達爾文對生態(tài)學的貢獻“趨異”原則：差異、個性、變化使越來越多的生物種類可以在同一地區(qū)被養(yǎng)活下來（生態(tài)位分化）競爭不是自然界唯一的規(guī)律。時代的局限：保密20年，直到華萊士已經接近得到同樣結論時（1859），他才發(fā)表《物種起源》，從而進入接受公眾檢閱的角斗場。達爾文對生態(tài)學的貢獻“趨異”原則：差異、個性、變化使越來越多華萊士（1823－1913）達爾文（1809－1882）華萊士（1823－1913）達爾文（1809－1882）（2）生態(tài)學的建立時期（公元17世紀至19世紀）歐洲文藝復興時期開始，歐洲科學探索活動再度興起，崇尚科學調查與科學實驗。一些生態(tài)學的理論開始形成。生態(tài)學達到一呼即出的境地。1866年Heackel提出Ecology一詞，并首次明確生態(tài)學的定義。1866Haeckel（德國達爾文信徒）Oikos（ECO）—Oecologie國際植物學大會1893年按近代拼法改為ecology（2）生態(tài)學的建立時期（公元17世紀至19世紀）Warming丹麥人1895《植物生態(tài)學》：趨同適應、生態(tài)型、互利共生、寄生、群落分類、生態(tài)演替過程Tansley1913年英國生態(tài)學會成立的第一任主席，美國1915年成立生態(tài)學會，（中國1980年成立生態(tài)學會）美國芝加哥大學的亨利.考克斯，從水邊到陸地的植物系列，演替關系。學生謝爾福德，亞當斯都是動物生態(tài)學權威內布拉斯加大學的弗雷德里克.克萊門茨1916年《植物演替：植被發(fā)展的探討》單頂極理論，1939年與謝爾福德一起研究《生物生態(tài)學》（1941出版）Warming丹麥人1895《植物生態(tài)學》：趨同適應、生態(tài)（3）生態(tài)學的鞏固時期（20世紀初至20世紀50年代）這一時期是生態(tài)學理論形成、生物種群和群落由定性向定量描述、生態(tài)學實驗方法發(fā)展的輝煌時期。形成幾個著名的生態(tài)學派（四大學派）。北歐學派：由瑞典烏普薩拉（Uppsala）大學的R.Sernauder創(chuàng)建。以注重群落分析為特點。法瑞學派：著重研究群落的靜態(tài)，代表人為J.Braun-Blanquet.把植物群落生態(tài)學稱為“植物社會學”，用特征種和區(qū)別種劃分群落類型，建立嚴密的植被等級分類系統(tǒng)。常被稱為植被區(qū)系學派。1953年后，與北歐學派合流，被稱為西歐學派或大陸學派。英美學派：著重研究群落的動態(tài)，代表人為F.E.Clements和A.G.Transley,以研究植物群落演替和創(chuàng)建頂極群落著名。前蘇聯學派：集中在生物地理群落方面，注重建群種和優(yōu)勢種，重視植被生態(tài)、植被地理與植被制圖工作。（3）生態(tài)學的鞏固時期（20世紀初至20世紀50年代）生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學階段（1935-1962）

Tansley是英國牛津教授1926-1935發(fā)表大量文章批駁演替-頂極理論，提出多頂極觀點，可能有土壤影響的頂極，動物壓力下的頂極，與火相關的頂極等。1935年，第一次提出了生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)的概念.他把生物與其環(huán)境看作是一個動態(tài)整體1941年，美國科學家林德曼（R.L.Lindeman）,發(fā)表了《一個老年湖泊內的食物鏈動態(tài)》的論文。他用確切的研究數據揭示了在食物鏈順序轉移中生物量的數量關系。1942年，他在另一篇文章中進一步證實了自然生態(tài)系統(tǒng)中能量與物質的流動在不同營養(yǎng)級之間的定量關系。1/10定律生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學階段（1935-1962）林德曼的老師是耶魯大學的Hachinson教授，觀點：能量傳遞在高營養(yǎng)級更有效，呼吸消耗比例越高級別越大，生態(tài)演替早期過后生產效率急劇上升（如水體富養(yǎng)化）相對論、物質的不確定性原則、量子力學出現哈佛大學的惠勒研究群居的白蟻、螞蟻自我克制和利他主義的生存競爭。H.T.Odum，E.P.Odum1953年出版《生態(tài)學原理》，父親是區(qū)域社會學家。

E.P.Odum是伊利諾斯大學謝爾福特的研究生，H.T.Odum是耶魯大學的Hachinson教授的研究生林德曼的老師是耶魯大學的Hachinson教授，觀點：能量傳（4）現代生態(tài)學時期（20世紀60年代至今）1962年，美國海洋生物學家卡遜（R.Carson）寫的《寂靜的春天》（20世紀影響人類社會發(fā)展進程的最偉大的10本書之一）用通俗的文筆，描述了一個受到人造化學品危害的悲慘世界。她的書是人類生態(tài)環(huán)境意識覺醒的標志。生態(tài)學開始被從高樓深院中請出來，以解決社會生活中的生態(tài)問題。（4）現代生態(tài)學時期（20世紀60年代至今）1948年美國紐約，人們在毫無保護措施下噴灑DDT。1948年美國紐約，人們在毫無保護措施下噴灑DDT。60年代美國飛機噴灑殺蟲劑60年代美國環(huán)境生態(tài)學第一講課件《寂靜的春天》蕾切爾·卡遜

前言一、明天的寓言(10)

二、忍耐的義務(12)

三、死神的特效藥(17)

四、地表水和地下海(28)

五、土壤的王國(35)

六、地球的綠色斗篷(40)

七、不必要的大破壞(51)

八、再也沒有鳥兒歌唱(59)

九、死亡的河流(72)

十、自天而降的災難(84)

十一、超過了波爾基業(yè)家族的夢想(94)

十二、人類的代價(101)

十三、通過一扇狹小的窗戶(107)

十四、每四個中有一個(116)

十五、大自然在反抗(128)

十六、崩潰聲隆隆(137)

十七、另外的道路(144)

《寂靜的春天》（4）現代生態(tài)學時期（20世紀60年代至今）研究層次上向宏觀和微觀兩極發(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。研究手段的更新：自計電子儀、同位素示蹤、穩(wěn)定性同位素、“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,從純自然現象研究擴展到自然-經濟-社會復合系統(tǒng)的研究。（4）現代生態(tài)學時期（20世紀60年代至今）三、生態(tài)學的研究對象傳統(tǒng)的生態(tài)學要在有機體（Organism）、種群（Population）、群落（Community）和生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）水平上探索生命系統(tǒng)的奧秘。因此，生態(tài)學是以生物個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)甚至是生物圈（Biosphere）作為它的研究對象。種群：種群是在一定空間中同種個體的集合。種群具有空間、數量和遺傳三個基本特征。種群是物種存在的基本單位。群落：群落是在一定區(qū)域或一定生境里各個生物種群相互松散結合的一種結構單位。即群落是指同一生境中彼此影響著的多種生物種群的集合體。生態(tài)系統(tǒng)：生物群落與其環(huán)境之間由于不斷地進行物質循環(huán)和能量流動過程而形成的統(tǒng)一整體。生物圈：是指地球上全部生物和一切適合生物棲息的場所，包括三個組成部分，即大氣、水域和陸地。三、生態(tài)學的研究對象因此，生態(tài)學按其研究的生命體的水平，按生態(tài)學研究的尺度可分為:個體生態(tài)學[autecology]:主要研究生物的個體發(fā)育與環(huán)境的相互關系種群生物學[populationecology]:主要研究同種個體組成的種群與環(huán)境的相互關系。群落生態(tài)學[communityecology]:主要研究群落的結構與功能、形成和發(fā)展方面與環(huán)境間的相互關系。生態(tài)系統(tǒng)學[ecosystemecology]:主要研究由群落與其周圍理化環(huán)境構成的生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能，系統(tǒng)的平衡與調控機制。生態(tài)圈生態(tài)學（biosphereecology）主要研究生物必需元素和重要污染物在大氣、海洋、陸地之間的生物地球化學循環(huán)、?！獨饨粨Q過程、陸—海相互作用、火山活動、太陽黑子活動、核污染對地球影響及在全球變換中的作用等。因此，生態(tài)學按其研究的生命體的水平，按生態(tài)學研究的尺度可分為三、生態(tài)學的學科體系1.按照生態(tài)學研究的尺度劃分分子生態(tài)學個體生態(tài)學種群生態(tài)學群落生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學全球生態(tài)學三、生態(tài)學的學科體系1.按照生態(tài)學研究的尺度劃分分子生態(tài)學環(huán)境生態(tài)學第一講課件四、生態(tài)學的分支學科按生命層次：分子（基因）、細胞、器官、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀、生物圈和全球生態(tài)學。按生物類群：動物生態(tài)學、植物生態(tài)學、微生物生態(tài)學、昆蟲生態(tài)學、魚類生態(tài)學等；按環(huán)境和棲息地類型：淡水生態(tài)學、海洋生態(tài)學、河口、陸地、森林、草地、荒漠等；應用生態(tài)學：農業(yè)生態(tài)學、森林生態(tài)學、草業(yè)生態(tài)學、家畜生態(tài)學、資源生態(tài)學、城市生態(tài)學、環(huán)境生態(tài)學、人類生態(tài)學、化學生態(tài)學、經濟生態(tài)學…。邊緣科學：數學生態(tài)學、化學生態(tài)學、進化生態(tài)學、生理生態(tài)學、經濟生態(tài)學、生態(tài)經濟學；理論生態(tài)學——進化生態(tài)學、生態(tài)數學、生態(tài)學模型等四、生態(tài)學的分支學科生物學科基礎科學應用學科環(huán)境科學社會科學分子生態(tài)學理論生態(tài)學農業(yè)生態(tài)學環(huán)境生態(tài)學生態(tài)經濟學生理生態(tài)學數學生態(tài)學森林生態(tài)學污染生態(tài)學生態(tài)倫理學遺傳生態(tài)學物理生態(tài)學草原生態(tài)學生態(tài)毒理學生態(tài)法學行為生態(tài)學化學生態(tài)學海洋生態(tài)學保育生態(tài)學動物生態(tài)學景觀生態(tài)學淡水生態(tài)學植物生態(tài)學濕地生態(tài)學微生物生態(tài)學城市生態(tài)學生態(tài)工程學工業(yè)生態(tài)學產業(yè)生態(tài)學生態(tài)學與其他學科交叉產生的分支生物學科基礎科學應用學科環(huán)境科學社會科學分子生態(tài)學理論生態(tài)學

四、生態(tài)學的研究方法理論的Theoretical實驗室的

Laboratory野外的Field四、生態(tài)學的研究方法理論的實驗室的野外的熟悉研究對象問、看、走、想收集研究數據科學觀測實驗第一手數據：采集土壤、植物、動物、化肥、農藥、灌水、降水樣本，測定氣象要素和理化性質。第二手數據：生產報表、社會經濟統(tǒng)計、年鑒、地方志、農業(yè)區(qū)劃、人口統(tǒng)計、氣象記錄、科技手冊和科技文獻等研究數據的分析整理數理統(tǒng)計方法：方差分析、回歸分析、主成分分析、聚類分析、線性規(guī)劃等。研究策略（1）多學科協作；（2）多系統(tǒng)大跨度對比；（3）用對象替換來贏得時間；（4）選擇適當的研究單元；（5）把握合適的研究層次。生態(tài)學基本研究方法熟悉研究對象問、看、走、想收集研究數據第一手數據：采集土壤、生態(tài)學是一門“基礎性強、研究范圍廣、學科間滲透面大、應用范圍寬的正在蓬勃發(fā)展重要學科”。生態(tài)學是一門“基礎性強、研究范圍廣、學科間滲透面大、應用范圍第二節(jié)環(huán)境生態(tài)學的定義、形成和發(fā)展一、環(huán)境生態(tài)學的定義環(huán)境生態(tài)學（environmentalecology)是研究人為干擾下，生態(tài)系統(tǒng)內在的變化機理、規(guī)律和人類的反效應，尋求受損生態(tài)系統(tǒng)恢復、重建和保護對策的科學，即運用生態(tài)學理論，闡明人類與環(huán)境間的相互作用及解決環(huán)境問題的生態(tài)學途徑。第二節(jié)環(huán)境生態(tài)學的定義、形成和發(fā)展當前人類面臨的主要問題，對生態(tài)學提出了更高的要求：人口爆炸：環(huán)境污染：資源短缺：生態(tài)破壞：當前人類面臨的主要問題，對生態(tài)學提出了更高的要求：人口爆炸：馬爾薩斯的“人口論”是現實的。人口以幾何級數率增加，而生產資料是以算術級數增加率增加，人口急劇增加超過環(huán)境的合理承載能力，環(huán)境污染和生態(tài)破壞就會加劇馬爾薩斯（ThomasRobertMalthus,1766-1834），英國資產階級庸俗經濟學家、牧師和教授。人口爆炸：馬爾薩斯的“人口論”是現實的。人口以幾何級數率增加環(huán)境污染：如工業(yè)三廢“廢氣、廢水、廢渣”，農藥和放射形物質污染，從登上月球后拍攝的照片看，地球上已無處不被污染。二氧化碳排放，溫室效應使氣溫升高，海平面升高。人類環(huán)境的前途如何？真是令人不堪設想。環(huán)境污染：如工業(yè)三廢“廢氣、廢水、廢渣”，農藥和放射形物質污資源短缺：土地資源，農用耕地日減。我國耕地保有量保持在18億畝紅線。水資源尤其是淡水資源日趨緊張，污染和浪費嚴重。能源、森林等資源不足，生物資源：種量日減。地球上生命存在了35億年，曾出現過許多多物種，現在可能僅存在千分之幾，有幾次滅絕期。二億年前二疊紀末，海洋生物種數減少了90%；6500年前，恐龍滅絕；人類出現后，物種滅絕加速，目前人類影響已達自然滅絕速率的1000倍以上。地球上每20分鐘就有一個物種滅絕。

生態(tài)破壞：土地荒漠化、水土流失、鹽堿化、潛育化為主的土地退化規(guī)模不斷擴大，耕地的喪失和破壞是人地矛盾突出，森林生態(tài)