生態(tài)學(xué)chapter1Introduction.ppt

1、1,基礎(chǔ)生態(tài)學(xué),Dr. Jianhua Zhang Hunan University of Arts and Science,2,Chapter 1 緒 論,什么是生態(tài)學(xué)（Ecology）？* 生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象及分支學(xué)科 生態(tài)學(xué)的發(fā)展簡史 生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律與研究方法* 如何學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)？,3,提問1：目前有多少個(gè)領(lǐng)域涉及到生態(tài)學(xué)或生態(tài)這個(gè)名詞?,Answer： 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域人體生態(tài)平衡,細(xì)胞生態(tài)平衡； 經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)生態(tài)； 環(huán)境保護(hù)環(huán)境生態(tài)； 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生態(tài)； 金融領(lǐng)域金融生態(tài)。 如今，生態(tài)學(xué)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域， “生態(tài)”一詞涉及的范疇也越來越廣。,4,生態(tài)學(xué)的基本定義* Oekologie和Eco

2、logy 的來源 生態(tài)學(xué)的其它定義 生態(tài)學(xué)所包含的基本層次 生態(tài)學(xué)與其它學(xué)科的相互關(guān)系,1 生態(tài)學(xué)（Ecology）定義,5,一、 生態(tài)學(xué)（Ecology）的基本定義, Definition （目前較公認(rèn)的） 生態(tài)學(xué)（ecology）是研究有機(jī)體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系及機(jī)理的科學(xué)(E. Haeckel，1866)，涉及到物質(zhì)流、能量流和信息流。,物質(zhì)流、能量流和信息流是指：生物與生物之間、生物與環(huán)境之間存在的依存關(guān)系。,6,有機(jī)體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系的示意圖,7,生態(tài)學(xué)基本定義強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容是什么?,相互關(guān)系,生物環(huán)境的相互作用 生物生物的相互作用,種內(nèi)相互作用 種間相互作用,Question ti

3、me,8, 生態(tài)學(xué)的研究范圍和內(nèi)容,9, Oekologie的來源 Oekologie為希臘字，最初于1865年由泰勒(Reiter)首先合并而成的。包含兩個(gè)方面：,二、 Oekologie和Ecology 的來源,Oekologie,Oekos：指住所、棲息環(huán)境,logos：指研究、學(xué)問,Oekologie 意指研究生物棲息環(huán)境的科學(xué)。,10, Ecology的來源 Ecology 為英文單詞，來源Oekologie，最早由E. Haeckel 1866年提出。包含兩個(gè)方面：,Ecology,Eco：指生態(tài)的、環(huán)境的 與經(jīng)濟(jì)學(xué)Eco-同根,logos：指研究、學(xué)問,Ecology 指研究生物

4、與棲息環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)。,11,三、 生態(tài)學(xué)（Ecology）的其它定義,1956年，美國著名生態(tài)學(xué)家 E. P. Odum提出：生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的科學(xué)。,12,1980年，我國著名生態(tài)學(xué)家馬世駿提出：生態(tài)學(xué)是研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用規(guī)律及其機(jī)理的科學(xué)。,13,1997年，美國著名生態(tài)學(xué)家 E. P. Odum 在其后的生態(tài)學(xué)著作中又提出： 生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體、物理環(huán)境與人類社會(huì)的科學(xué)。 并以“科學(xué)與社會(huì)的橋梁”作為該書的副標(biāo)題， 以強(qiáng)調(diào)人類在生態(tài)學(xué)過程中的作用。,1997年, 中國國家自然科學(xué)基金委員會(huì)對(duì)生態(tài)學(xué)的定義： 是研究生物生存條件、生物及其群體與環(huán)境相互作用

5、的過程及其規(guī)律的科學(xué)。 其目的是指導(dǎo)人類與生物圈 （即自然、 資源與環(huán)境）的協(xié)調(diào)發(fā)展。,14,基本層次： 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),四、 生態(tài)學(xué)（Ecology）包含的層次,延深層次： 分子生態(tài)學(xué) 細(xì)胞生態(tài)學(xué) 生物圈水平生態(tài)學(xué),15,生態(tài)學(xué)研究的最高組織層次生物圈,指地球上有生命活動(dòng)的領(lǐng)域及其居住環(huán)境的整體。它包括海平面以上約 1萬米至海平面以下1萬1千米處。,16,生物圈,景觀,種群,群落,生態(tài)系統(tǒng),個(gè)體,系統(tǒng),組織,器官,分子,細(xì)胞,生態(tài)科學(xué),生物科學(xué),生命科學(xué),經(jīng)典生態(tài)學(xué),五、生態(tài)學(xué)與其它學(xué)科的相互關(guān)系,17,2 生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象及分支學(xué)科,生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象 生

6、態(tài)學(xué)的分支學(xué)科,18,一、 生態(tài)學(xué)（Ecology）的研究對(duì)象,分子（molecular） 細(xì)胞（cell） 個(gè)體（individual） 種群（population） 群落（community） 生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem） 景觀（landscape） 生物圈（biosphere）,近代生態(tài)學(xué) 研究的內(nèi)容,經(jīng)典生態(tài)學(xué) 研究的內(nèi)容,近代生態(tài)學(xué) 研究的內(nèi)容,19,近代生態(tài)學(xué) 經(jīng)典的生態(tài)學(xué),二、 生態(tài)學(xué)（Ecology）的分支學(xué)科,按組織層次劃分的學(xué)科 按生物類群劃分的學(xué)科 按生物棲息環(huán)境劃分的學(xué)科 按交叉學(xué)科劃分的學(xué)科 按應(yīng)用領(lǐng)域劃分的學(xué)科,分子生態(tài)學(xué) 細(xì)胞生態(tài)學(xué) 景觀生態(tài)學(xué) 生物圈水平生態(tài)學(xué)

7、,分支學(xué)科,20, 分子生態(tài)學(xué)(Molecular ecology),分子生態(tài)學(xué)是近代發(fā)展起來的一門新興生態(tài)學(xué)分支學(xué)科，主要用來研究物種分化、演化及種群生物學(xué)等生態(tài)學(xué)問題。其定義多樣化。,我國學(xué)者王小明認(rèn)為分子生態(tài)學(xué)是：利用分子生物學(xué)技術(shù)與方法研究生物對(duì)其所處環(huán)境的適應(yīng)以及產(chǎn)生這種適應(yīng)反應(yīng)的分子機(jī)制。,個(gè)人認(rèn)為以下定義有可取之處：,21,景觀(Landscape) 指由若干生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)區(qū)域，這些生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成景觀中明顯的斑塊(patches), 這些斑塊稱景觀要素。,景觀生態(tài)學(xué)(Landscape ecology) 研究景觀結(jié)構(gòu)及其過程的科學(xué)。, 景觀生態(tài)學(xué),22,A.桂林山水景觀 B.美

8、國亞利桑那洲大峽谷景觀 C.美國威斯康星大學(xué)Curtis草地景觀 D.內(nèi)蒙古草原景觀 E.北美的Sonoran荒漠景觀 F.亞洲溫帶荒漠景觀一角,23,參考答案：,Discussion time,景觀與生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別？,景觀：空間上相鄰、功能上相關(guān)、發(fā)生上有一定特點(diǎn)的生態(tài)系統(tǒng)的聚合。,生態(tài)系統(tǒng)：生態(tài)系統(tǒng)是在一定的空間和時(shí)間范圍內(nèi)，在各種生物之間以及生物群落與其無機(jī)環(huán)境之間，通過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)而相互作用的一個(gè)統(tǒng)一整體。,區(qū)別：景觀由生態(tài)系統(tǒng)組成；生態(tài)系統(tǒng)由群落組成。,24,池塘生態(tài)系統(tǒng),25,生物圈(biosphere) 指地球上全部生物和一切適合于生物棲息的場所。它包括巖圈的上層、全部水圈

9、和大氣圈的下層。,全球生態(tài)學(xué)(Global ecology) 指研究生命系統(tǒng)和行星系統(tǒng)相互關(guān)系的科學(xué)。, 生物圈水平的生態(tài)學(xué),26,按組織層次劃分,個(gè)體生態(tài)學(xué)(Individual ecology) 種群生態(tài)學(xué)(Population ecology) 群落生態(tài)學(xué)(Community ecology) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)(Ecosystem ecology), 經(jīng)典的生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科,27,按生物類群劃分,動(dòng)物生態(tài)學(xué) 植物生態(tài)學(xué) 微生物生態(tài)學(xué) 人類生態(tài)學(xué) 昆蟲生態(tài)學(xué) 魚類生態(tài)學(xué) 鳥類生態(tài)學(xué), 經(jīng)典的生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科,28,水生生態(tài)學(xué) 淡水生態(tài)學(xué) 河口生態(tài)學(xué) 海洋生態(tài)學(xué) 陸地生態(tài)學(xué) 濕地生態(tài)學(xué),按生物

10、棲息環(huán)境劃分, 經(jīng)典的生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科,29,數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué) 地理生態(tài)學(xué) 生理生態(tài)學(xué) 行為生態(tài)學(xué) 進(jìn)化生態(tài)學(xué),按交叉學(xué)科劃分, 經(jīng)典的生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科,30,農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué) 城市生態(tài)學(xué) 資源生態(tài)學(xué) 環(huán)境生態(tài)學(xué) 保護(hù)生態(tài)學(xué) 恢復(fù)生態(tài)學(xué) 旅游生態(tài)學(xué) 污染生態(tài)學(xué),按應(yīng)用領(lǐng)域劃分, 經(jīng)典的生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科,31,生態(tài)學(xué)的萌芽時(shí)期 生態(tài)學(xué)的建立時(shí)期 生態(tài)學(xué)的鞏固時(shí)期 現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時(shí)期(20世紀(jì)60年代至今),3 生態(tài)學(xué)的發(fā)展史,32,一、生態(tài)學(xué)的萌芽時(shí)期,時(shí)間：為公元16世紀(jì)以前年代 特點(diǎn)：古代思想家、農(nóng)學(xué)家形成了生物與環(huán)境應(yīng)該融合為一的、樸素的整體觀。 中醫(yī)的陰陽平衡原理和天人合一原理都是最早的生態(tài)學(xué)的體現(xiàn)。,

11、主要著作： 爾雅； 管子 “地員篇”； 禽經(jīng)中的（鳥類生態(tài)）；本草綱目等。,33,二、生態(tài)學(xué)的建立時(shí)期,時(shí)間：(公元17世紀(jì)19世紀(jì)) 特點(diǎn)：歐洲文藝復(fù)興時(shí)期開始，歐洲大力崇尚科學(xué)調(diào)查與科學(xué)實(shí)驗(yàn)。一些生態(tài)學(xué)理論開始形成。生態(tài)學(xué)達(dá)到一呼即出的境地。,主要著作： 1798年T.Malthus人口論的發(fā)表 1866年Heackel 提出Ecology與其定義。 1895年丹麥植物學(xué)家出版Ecology of plants 這些標(biāo)志著生態(tài)學(xué)作為一門分支科學(xué)的誕生。,34,三、生態(tài)學(xué)的鞏固時(shí)期,時(shí)間：20世紀(jì)初20世紀(jì)50年代 特點(diǎn)：這一時(shí)期是生態(tài)學(xué)理論形成、生物種群和群落由定性向定量描述、生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)方

12、法發(fā)展的輝煌時(shí)期。形成幾個(gè)著名的生態(tài)學(xué)派（四大學(xué)派）。,主要著作： F.E.Chements發(fā)表生態(tài)學(xué)研究方法(1905);生態(tài)學(xué)及生理學(xué)(1907) 前蘇聯(lián)蘇卡切夫的植物群落學(xué)(1908) A.G.Tamsley(1911)發(fā)表的英國的植被類型 中國費(fèi)鴻年(1937)的動(dòng)物生態(tài)學(xué),35,生態(tài)學(xué)鞏固時(shí)期的四大學(xué)派,北歐學(xué)派：由瑞典烏普薩拉（Uppsala）大學(xué)的R. Sernauder創(chuàng)建。以注重群落分析為特點(diǎn)。 法瑞學(xué)派：代表人為J. Braun-Blanquet. 用特征種和區(qū)別種劃分群落類型， 建立嚴(yán)密的植被等級(jí)分類系統(tǒng)。常被稱為植被區(qū)系學(xué)派。 1953年后， 與北歐學(xué)派合流，被稱為西歐

13、學(xué)派或大陸學(xué)派。 英美學(xué)派：代表人為 F. E. Clements & 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(lián)學(xué)派： 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。,36,時(shí)間：20世紀(jì)40-60年代及以后 特點(diǎn)：有三個(gè)方面。,四、現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時(shí)期,研究層次上向宏觀和微觀兩極發(fā)展：生態(tài)學(xué)的研究層次已囊括了分子、基因、個(gè)體直到整個(gè)生物圈。,研究范圍的拓展：結(jié)合人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)過程的影響,從純自然現(xiàn)象研究擴(kuò)展到自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)的研究。,研究手段的更新：自計(jì)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

14、息系統(tǒng)(GIS)、生態(tài)建模， 系統(tǒng)論引入生態(tài)學(xué)。,37,生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律 生態(tài)學(xué)研究的基本方法,3 生態(tài)學(xué)研究的方法論,38,一、生態(tài)學(xué)一般規(guī)律,種群的自然調(diào)節(jié) 物種間的相互依賴和相互制約 物質(zhì)的循環(huán)再生 生物與環(huán)境的交互作用,生態(tài)學(xué)一般規(guī)律,39,在環(huán)境無明顯變化的條件下，種群數(shù)量有保持穩(wěn)定的趨勢，它是種群自然調(diào)節(jié)的結(jié)果。 制定合理的漁業(yè)捕撈量和林業(yè)采伐量等要遵循種群的自然調(diào)節(jié)規(guī)律。, 種群的自然調(diào)節(jié),40, 物種間的相互依賴和相互制約,生物群落中的物種與其他物種存在著相互依賴和相互制約的關(guān)系，常見的是食物鏈、競爭和互利共生。 這些相互作用使生物群落表現(xiàn)出復(fù)雜而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和生態(tài)平衡，平衡的破

15、壞?？赡軐?dǎo)致某種生物資源的永久性喪失。,41, 物質(zhì)的循環(huán)再生,生態(tài)系統(tǒng)的代謝功能就是保持生命所需的物質(zhì)在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)再生。物質(zhì)循環(huán)的正常運(yùn)行，要求一定的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 一般說，發(fā)展中的生物群落的物質(zhì)代謝是進(jìn)多出少，而當(dāng)群落成熟后代謝趨于平衡，進(jìn)出大致相當(dāng)。人們在改造自然的過程中須注意到物質(zhì)代謝的規(guī)律。一方面，在生產(chǎn)中只能因勢利導(dǎo)，合理開發(fā)生物資源，而不可只顧一時(shí)，竭澤而漁。另一方面，還應(yīng)控制環(huán)境污染。,42, 生物與環(huán)境的交互作用,生物進(jìn)化是生物與環(huán)境交互作用的產(chǎn)物。 生物在生活過程中不斷地由環(huán)境輸入并向其輸出物質(zhì)，而被生物改變的物質(zhì)環(huán)境反過來又影響或選擇生物，二者總是朝著相互適應(yīng)的協(xié)同

16、方向發(fā)展。 在改造自然的活動(dòng)中，人類自覺或不自覺地做了不少違背自然規(guī)律的事，其結(jié)果也損害了人類自身的利益。,43,二、生態(tài)學(xué)研究的基本方法,原地觀測,室內(nèi)人工模擬觀測實(shí)驗(yàn),測量獲取數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)分析綜合,數(shù)學(xué)模擬,模型驗(yàn)證,生態(tài)學(xué)規(guī)律,44,指在自然實(shí)地對(duì)生物與環(huán)境關(guān)系的考察。 生態(tài)現(xiàn)象的直觀第一手資料皆來自原地觀測， 它是生態(tài)學(xué)研究的基本方法， 包括野外考察、定位觀測和原地實(shí)驗(yàn)等不同方法。 不僅有助于闡明某些因素的作用和機(jī)制， 還可作為設(shè)計(jì)生態(tài)學(xué)有控實(shí)驗(yàn)或生態(tài)模擬的參考或依據(jù)。, 原地觀測。即野外研究方法,優(yōu)點(diǎn)：直接觀察，獲得自然狀態(tài)下的資料。 缺點(diǎn)：不易重復(fù)。,45,在模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的受控生

17、態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，研究單項(xiàng)或多項(xiàng)因子相互作用，及其對(duì)種群或群落影響的方法技術(shù)。 例如，在人工氣候室或人工水族箱中建立自然生態(tài)系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)，研究實(shí)驗(yàn)生物的個(gè)體、種群以及小型生物群落系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能，生活史動(dòng)態(tài)過程，及其變化的動(dòng)因和機(jī)理。, 受控的生態(tài)實(shí)驗(yàn)。即實(shí)驗(yàn)研究方法,優(yōu)點(diǎn)：條件控制嚴(yán)格，對(duì)結(jié)果的分析較可靠，重復(fù)性強(qiáng)，是分析因果關(guān)系的補(bǔ)充手段。 缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)條件往往與野外自然狀態(tài)下的條件有區(qū)別。,46,優(yōu)點(diǎn)：高度抽象，可研究真實(shí)情況下不能解決的問題。 缺點(diǎn)：與客觀實(shí)際距離甚遠(yuǎn)，若應(yīng)用不當(dāng)，易產(chǎn)生錯(cuò)誤。, 數(shù)學(xué)模擬。即理論研究方法,是生物種群或群落系統(tǒng)行為的時(shí)態(tài)變化的數(shù)學(xué)概括。 數(shù)學(xué)模擬既是驗(yàn)證模型和

18、進(jìn)行修正的手段，又是代替實(shí)地實(shí)驗(yàn)或作為實(shí)地實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的先導(dǎo)。 尤其在一些不可能進(jìn)行實(shí)地實(shí)驗(yàn)的題目，如流行病害，或害蟲暴發(fā)的預(yù)測，數(shù)學(xué)模型更可發(fā)揮重要的作用。,47,充分利用課堂教學(xué) 掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí) 理論聯(lián)系實(shí)際 勤于思考和刻苦鉆研 廣泛閱讀文獻(xiàn)和參考書,4 如何學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)？,48,提問1：目前最通用的生態(tài)學(xué)定義是什么？,5 提問 復(fù)習(xí) 總結(jié),Answer：生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系及機(jī)理的科學(xué) ，涉及到物質(zhì)流、能量流和信息流。,提問2：生態(tài)學(xué)與生命科學(xué)的關(guān)系是什么？,Answer：生命科學(xué)包含生態(tài)學(xué)，而生態(tài)科學(xué)與生物學(xué)相結(jié)合起來組成的學(xué)科就是生命科學(xué)。,49,提問3：經(jīng)典的生態(tài)學(xué)

19、包含哪幾個(gè)部分？,Answer：經(jīng)典的生態(tài)學(xué)包含四個(gè)部分：個(gè)體生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)。,提問4：生態(tài)學(xué)的研究方法主要有哪幾類？,Answer：生態(tài)學(xué)的研究方法主要包括原地觀測即野外研究方法、受控的生態(tài)實(shí)驗(yàn)即實(shí)驗(yàn)研究方法 與數(shù)學(xué)模擬即理論研究方法,50,一、名詞解釋 1.生物圈(Biosphere)；2.生態(tài)學(xué)(Ecology),第一章 思考題,二、問答題 1.簡述生態(tài)學(xué)的定義類型，并給出你對(duì)不同定義的評(píng)價(jià)。 2.按照研究對(duì)象的組織層次劃分，生態(tài)學(xué)應(yīng)包括哪幾個(gè)分支學(xué)科？概括各分支學(xué)科的主要研究內(nèi)容。 3. 從生態(tài)學(xué)發(fā)展簡史入手，談?wù)勀銓?duì)該學(xué)科的總體認(rèn)識(shí)。,51,基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)

20、教學(xué)參考書籍,孫儒泳. 動(dòng)物生態(tài)學(xué)原理 (第三版). 北京師范大學(xué)出版社,2001. 孫儒泳,李博,諸葛陽,尚玉昌編. 普通生態(tài)學(xué). 高等教育出版社,1993. Mackenzie, A., A.S. Ball, S.R. Virde著,孫儒泳等譯. 生態(tài)學(xué). 科學(xué)出版社, 2000. Mackenzie, A., A.S. Ball, S.R. Virde. Ecology. Bios Scientific Publishers Limited, 1999. 曲仲湘,吳玉樹,王煥校,姜漢橋,唐廷貴編.植物生態(tài)學(xué) (第二版). 高等教育出版社,1983. 蔡曉明編著. 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué). 科學(xué)出版社, 2000. 尚玉昌,蔡曉明編. 普通生態(tài)學(xué).北京大學(xué)出版社, 1992.,52,金嵐主編.環(huán)境生態(tài)學(xué).高等教育出版社,1992. 李博主編. 生態(tài)學(xué).高等教育出版社,2000. Molles,M.C.生態(tài)學(xué):概念與應(yīng)用 Ecol