基础生态学

1. 基础生态学

2. 《生态学》教材及参考书籍 • 教材 • 牛翠娟.基础生态学(第二版).高等教育出版社,2002. • 参考书籍 • 李博.生态学,高等教育出版社,2000. • 杨持.生态学(第二版).高等教育出版社,2008. • 孙儒泳.普通生态学.高等教育出版社,1993. • Manuel C.Molles Jr.Ecology-Concepts and Applications(Second Edition)(影印版),高等教育出版社,2002． • Eugene P.Odum.陆健健等译.生态学基础(第5版),高等教育出版社,2009 • 曲仲湘.植物生态学(第二版).高等教育出版社,1983. • 金岚.环境生态学,高等教育出版社,1992. • 肖笃宁.景观生态学,科学出版社,2003.

3. 《生态学》期刊 • 《生态学报》 [ 中国生态学会，1982] • 《生态学杂志 》[ 中国生态学会，1982] • 《AMBIO--人类环境杂志》 [瑞典皇家科学院，1972] • 《应用生态学报》 [中国生态学会，1990] • 《生物多样性》 [中国科学院濒危物种委员会，1993] • 《植物生态学报》 [中国植物学会，中国科学院植物研　　究所，1955] • 《Ecology Letters》[the Centre National de la Recherche Scientifique ,法国国家科学研究中心(CNRS)新刊物，1998年发刊，2005、2006年排名纯生态学非综述性刊物中第一] • 《Ecology》 [the Ecological Society of America,1920] • 《 Journal of Ecology 》[1913] • 《 Ecology Monorgraphs》 [1931] • 《 Journal of Animal Ecology 》[1932]

4. 《生态学》有关网站 • 谷歌— http://www.google.com.hk • WWF世界自然基金会—http://www.wwfchina.org • 万方数据—http://www.wanfangdata.com.cn/ • 中国期刊网—http://dlib.edu.cnki.net/kns50/ • 中国生物学文摘(Chinese Biological Abstracts)—http://www.cqvip.com/Journal/Detail.aspx?gch=87815X&yearsnum=200607 • 中国科学院生物多样性委员会—http://www.brim.ac.cn • 中国科学院生态环境研究中心—http://www.rcees.ac.cn/ • 湿地国际—http://www.wetwonder.org • 英文数据库Elsevier Science, Kluwer或http://www.sciencedirect.com • http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page • 普蘭塔－生态学与生物多样性论坛http://www.planta.cn/forum/index.php • IUCN

5. 第0章 绪 论 0.1 生态学的定义 0.2 生态学的研究对象 0.3 生态学的发展简史 0.4 生态学研究的方法 0.5 如何学习生态学？ • 参考文献 • 思考题

6. 0.1 生态学的定义——什么是生态学(Ecology）? • Ecology 源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生物栖息环境的科学。 研究生物(organism)及环境(environment)间相互关系的科学（ErnstHaeckel,德国博物学家,1866） 。 • 研究科学的自然历史（C. Elton,英国生态学家,1927）。 • 研究生物形态、生理和行为上的适应（ Kaшкapoв,克什卡洛夫,前苏联生态学家, 1945）。 • 研究有机体的分布和多度的科学（Andrewartha,澳大利亚生态学家, 1954，《动物的分布与多度》）。而C.Krebs认为这个定义是静态的，忽视了相互关系，因此，改为“生态学是研究有机体分布与多度与环境相互作用的科学”。他们强调的是种群生态学。（Krebs,1972, 1978,1985）

7. Ernst Haeckel a professor of comparative anatomy at the University of Jena, was an early popularizer of Darwin's work in Germany. 普及者

8. Oikos 2010年影响因子（ Impact Factor, IF ）3.393

9. 0.1 生态学的定义——什么是生态学(Ecology）? • 丹麦植物生态学家Warming（ 1909）认为植物生态学是研究“影响植物生活的外在因子及其对植物…的影响；地球上所出现的植物群落…及其决定因子”,这里既包括个体，也包括群落; • 而法国的Braun-Blanquet（1932）则把植物生态学称为植物社会学，认为它是一门研究植物群落的科学。 • 他们均强调的是群落生态学。

10. 0.1 生态学的定义——什么是生态学(Ecology）? • 20世纪60~70年代，动物生态学家和植物生态学家思想逐渐统一，趋向汇合，生态系统的研究日益受到重视，并与系统论交叉。在环境、人口、资源等世界性生态问题日益凸现的前提和背景下，生态学的研究重心逐渐转向生态系统。因此，生态学的定义又有一些提法：

11. 0.1 生态学的定义——什么是生态学(Ecology）? • 研究有机体与生活之地相互关系的科学。（Smith,1966） • 研究生态系统的结构和功能的科学（E.P. Odum，1956）；综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学(Eugene P. Odum, 1997 ）。 他的不同版本的《生态学基础》(1953, 1959, 1971, 1981, 2009)观点均有很大的区别。并将生态学的研究中心转向生态系统，并于1977年获美国生态学最高荣誉——泰勒生态学奖。 • 研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学（马世骏，1980）。

12. Eugene P. Odum • 美国生态学家。美国科学院院士，美国科学发展协会会员。1964～1965年被选为美国生态学会主席。 1945年获佐治亚州迈克尔奖，1977年获泰勒生态学奖，1987获瑞典皇家科学院克雷福奖。 • 1913年 9月17日生于美国新罕布什尔。 • 1934年获美国北卡罗来纳大学学士学位； • 1939年获伊利诺伊大学博士学位。 • 1937～1939年在北卡罗来纳大学任助教 • 1939～1940年在纽约州埃德蒙·奈尔斯爱斯基摩人保护区任生物学研究员。 • 1940～1957年在佐治亚大学先后任助教授、教授；并于1957年任该大学阿鲁尼基金会动物学教授；1961年任该大学生态学研究所所长。 • 主要研究生态系统生态学，他与其弟H.奥德姆最早认识到把能流作为生态学原理的重要性，并使生态学与经济学结合起来，发展了人类生态学。 • 他编写的《生态学原理》（1983年改名为《基础生态学》）一书反映了各种新理论，被世界各国学界所采用。 • 此外，他在鸟类生态、脊椎动物种群以及河口、湿地生态学等方面，也有不少的研究。

13. 0.1 生态学的定义——什么是生态学(Ecology）? • 生态学的定义可分为三类: • 科学的自然历史; • 动物的种群生态学和植物的群落生态学; • 生态系统生态学.

14. 0.1 生态学的定义——什么是生态学(Ecology）? • What is Ecology? • Ecology can be defined as the study of relationships between organisms and the environment. • Levels: • Molecular, • Individual organism, • Population, • Community, • Ecosystem, • Landscape, • Global Ecology.

15. 0.1 生态学的定义——什么是生态学(Ecology）? • 生态学（ecology）是研究有机体与其周围环境相互关系的科学。 • 环境：包括非生物环境和生物环境。 • 非生物环境：温度、可利用的水、风等； • 生物环境：同种或异种其他有机体。 • 德国博物学家E. Haeckel在生态学定义中强调的相互关系,及相互作用（interaction） • 相互作用（interaction）: 有机体与非生物环境的相互作用，和有机体之间的相互作用。 • 有机体之间的相互作用： • 同种生物之间的相互作用（种内相互作用）：种内竞争 • 异种生物之间的相互作用（种间相互作用）：种间竞争、捕食、寄生和互利共生等。

16. 0.2 生态学的研究对象 • 经典生态学有四个组织层次： • 个体生态学（individual ecology） • 种群生态学（population ecology ） • 群落生态学（community ecology ） • 生态系统生态学（ecosystem ecology ） • 现代生态学的研究对象向微观与宏观两个方面发展 • 分子生态学（ molecular ecology ） • 景观生态学（ landscape ecology ） • 全球生态学（生物圈生态学） （ biosphere ecology ）

17. 0.2 生态学的研究对象 • 分子（molecular） • 个体（individual） • 种群（population） • 群落（community） • 生态系统（ecosystem） • 景观（landscape） • 生物圈（biosphere） 现代生态学 研究的内容 经典生态学 研究的内容 现代生态学 研究的内容

18. 0.2 生态学的研究对象——经典生态学 • 按组织层次（levels of organization）划分： • 个体生态学(Individual ecology):研究重点是个体对生物和非生物环境的适应（adaptation）。 • 种群生态学(Population ecology):研究重点是多度(abundance)和种群动态（population dynamics）。 • 群落生态学(Community ecology):研究重点是决定群落组成和结构的生态过程（ecological processes）。 • 生态系统生态学(Ecosystem ecology):研究重点是能流（energy flow）、食物网（food web）和营养循环（nutrient cycling）。

19. 个体生态学(Individual ecology) • 个体生态学强调的是有机体对环境的反应。与生理学有交叉。 • 近代生理生态学研究更注重个体从环境中获得资源和资源分配给维持、生长、生殖、修复、保卫等方面的进化和适应对策上； • 而生态生理学则偏重于对各种环境条件的生理适应及其机制上。

20. 种群生态学(Population ecology) • 种群(Population)是栖息在同一地域中的同种个体组成的复合体。 • 种群有个体层次上所没有的群体的特征，如出生率、死亡率、增长率，年龄结构和性比，种内关系和空间分布格局等，其中多度(abundance)和波动的决定因素是生态学家最感兴趣的问题，种群的空间分布格局也是生态学家关注的问题。

21. 群落生态学(Community ecology) • 群落(Community)是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物组成的复合体。群落是由种群组成的新的层次结构，有人因此将其定义为“一定领域内不同物种种群的集合或混合体”。群落也因此有了一系列新的群体的特征，如群落的结构、演替、多样性、稳定性等。 • 现代生态学家最感兴趣的是决定群落组成和结构的过程。

22. 生态系统生态学(Ecosystem ecology) • 生态系统(Ecosystem)是一定空间中生物群落和非生物环境的复合体。 • 生态学家最感兴趣的是能量流动和物质循环过程。

23. 0.2 生态学的研究对象——经典生态学 • 按研究对象的生物类群划分： • 动物生态学 • 昆虫生态学 • 鱼类生态学 • 鸟类生态学 • 植物生态学 • 微生物生态学 • 人类生态学

24. 0.2 生态学的研究对象——经典生态学 • 陆地生态学 • 森林生态学 • 草地生态学 • 荒漠生态学 • 冻原生态学 • 按生物栖息环境划分： • 水生生态学 • 淡水生态学 • 河口生态学 • 海洋生态学 • 湿地生态学 • 岛屿生态学 等等

25. 0.2 生态学的研究对象——经典生态学 • 按应用领域划分： • 农业生态学 • 森林生态学 • 草地生态学 • 自然资源生态学 • 城市生态学 • 环境生态学 • 保育生物学 • 恢复生态学 • 污染生态学 • 人类生态学 • 生态伦理学 各类农业资源管理 城市建设 环境保护 人类社会

26. 0.2 生态学的研究对象——经典生态学 • 按交叉学科划分： • 数学生态学 • 地理生态学 • 化学生态学 • 生理生态学 • 行为生态学 • 进化生态学 • 等等

27. 0.2 生态学的研究对象——分子生态学(Molecular ecology) • 《分子生态学》杂志(1992)则认为分子生态学是分子生物学、生态学和种群生物学之间形成的交叉领域 ，主要是利用分子生物学方法研究自然种群或人工种群与其环境间的相互关系以及转基因生物 (或其产物释放 )所带来的一系列潜在的生态学问题。 • 我国学者 (王小明 ) 认为分子生态学是利用分子生物学技术与方法研究生物对其所处环境的适应以及产生这种适应反应的分子机制。

28. 0.2 生态学的研究对象——分子生态学(Molecular ecology) • 生态学除继续向宏观方向发展外，同时还向个体以下的层次渗透，1992 年由Harry Smith创办了《 Molecular ecology，分子生态学》杂志。

29. 0.2 生态学的研究对象——景观及生物圈水平的生态学 • 景观(Landscape)和景观生态学(Landscape ecology) • 景观: 由若干生态系统组成的异质区域(heterogeneous area), 这些生态系统构成景观中明显的斑块(patches), 这些斑块称景观要素(landscape elements)。 • 景观生态学: 研究景观结构及其过程 ( landscape structure and processes) 的科学。 • 生物圈(biosphere)和全球生态学(Global ecology) • 生物圈: 地球上全部生物和一切适合于生物栖息的场所。 它包括岩石圈（lithosphere）的上层、全部水圈（hydrosphere）和大气圈（atmosphere）的下层。 • 全球生态学: 研究生命系统和行星系统相互关系的科学。

30. 0.2 生态学的研究对象——景观及生物圈水平的生态学 • 生物圈(biosphere)： • 地球上存在生命的部分，由大气圈的下层（对流层），水圈和岩石圈的上层（风化层）组成。 • 范围：地表以上23km~地表以下12km • 首次提出：奥地利地质学家E.Suess,1875;苏联地质学家V.I.Vernadsky,1926,“生物圈”演讲。

31. 0.2 生态学的研究对象——生物圈 生态学研究的最高组织层次

32. 生态学的研究重点（思考） • 生态系统和生物圈中各组成成分之间，尤其是生物与环境、生物与生物之间的相互作用。 • 生态学与气象学、气候学、土壤学、海洋学、湖沼学等学科的关系。 • 生态学的特殊性（研究对象和研究单位的特殊性，如研究对象的尺度有大有小，但都贯穿着生物与环境和生物与生物之间的相互作用这一基本原理，又如研究单位生态系统既是结构单位，又是功能单位，尤其是现在的生态系统包括自然的、社会的、经济的、文化的等多方面的因素，因此，马世俊倡导了一个新的提法“自然-经济-社会复合系统”）（参考孙濡泳《普通生态学》）

33. 0.2 生态学的研究对象——现代生态学 • 现代生态学十分重视生态学研究的尺度（scale）。尺度（scale）是指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。 • 如空间尺度：CO2,既可以以大的尺度——全球的尺度上研究，也可以从实验室或温室等小尺度上研究；时间尺度：可以以百年计、十年计研究植物群落的生态演替，而研究微生物侧以小时计或天数计；组织尺度: 个体-种群-群落-生态系统等组织层次。

34. 0.3生态学的发展史 • 生态学的发展史 • 生态学的萌芽时期（公元16世纪以前） • 生态学的建立时期（公元17世纪至19世纪） • 生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代） • 现代生态学时期（20世纪60年代至今）

35. 0.3生态学的发展史——萌芽时期 • 以古代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。 • 在我国：公元前1200年 《尔雅》:草木两章； • 公元前200年《管子》“地员篇”专门论及水土和植物； • 公元前100年前后，农历确立了24节气，反映作物、昆虫与气候的关系，同时《禽经》一书（鸟类生态）问世； • 《本草纲目》; • 在欧洲：公元前285年也有类似著作问世，区分植物类型，动物色泽变化是对环境的适应。

36. 0.3生态学的发展史——建立时期 • 1670年,R.Boyle发表低气压对动物效应的试验; • 1735年,Reaumur:积温与昆虫发育的关系; • 1792年德国植物学家C.L.Willdenow出版了《草学基础》； • 1807年德国A.Humbodt出版《植物地理学知识》提出“植物群落”“外貌”等概念； • 1798年T.Malthus《人口论》的发表； • 1859年达尔文的《物种起源》； • 1866年Haeckel在他的著作《普通生物形态学》中首先提出ecology一词及其定义。 • 1895年E.Warming发表了他的划时代著作《以植物生态地理为基础的植物分布学》(后改写成《植物生态学》)。

37. 0.3生态学的发展史——巩固时期 • C.Cowels(1910)发表的《生态学》； • F.E.Clements(1907)发表的《生态学及生理学》； • 前苏联苏卡切夫的《植物群落学》（1908）、《生物地理群落学与植物群落学》（1945）； • A.G.Tansley(1911)发表的《英国的植被类型》等； • R.N.Chapman(1931)的《动物生态学》； • 中国费鸿年（1937）的《动物生态学》； • 特别是W.C.Alle(1949)等的《动物生态学原理》出版，被认为是动物生态进入成熟期的重要标志。

38. 0.3生态学的发展史——巩固时期 • 学派的形成 • 北欧学派：以注重群落结构分析为特点。代表人物：G.E.Du Rietz； • 法瑞学派：注重群落生态外貌，强调特征种的作用。代表人物是J.Braun-Blanquet； • 英美学派：以动态和数量生态为特点。代表人物是Clements和Tansley； • 俄国学派（前苏联学派）：植物（群落）与地学结合。代表人物：B.H.Cykayeb。

39. 0.3生态学的发展史——现代生态学时期 • 研究层次上向宏观和微观两极发展：生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到整个生物圈。 • 研究手段的更新：自计电子仪、同位素示踪、稳定性同位素、“3S”（全球定位系统（GPS）、遥感（RS）与地理信息系统（GIS））、生态建模，系统论引入生态学。 • 研究范围的拓展：结合人类活动对生态过程的影响,从纯自然现象研究扩展到自然-经济-社会复合系统的研究.

40. 0.4 生态学研究的方法论 • 科学思维的逻辑结构 • 观察 → 预测 → 假设 → 检验 • 模型：模型是对现实系统的结构与功能的物理或抽象的描述。 • 生态模型：描述和预测生态系统行为。 • 生态学研究的基本方法 • 野外研究 • 实验研究 • 数学模型研究（理论研究）

41. 0.4 生态学研究的方法论——基本的研究方法 • 野外研究：最基本的研究，首先的，第一性的。 • 优点：可以直接观察，获得自然状态下的第一手资料； • 缺点：不易重复。 1955，McArthur

42. nectar: [ 'nektə ] n. 花蜜 metabolic: [ .metə‘bɔlik ]新陈代谢 chamber: [ 'tʃeimbə ]室 0.4 生态学研究的方法论——基本的研究方法 volume: [ 'vɔlju:m; (US) -jəm ] n. 体积,容量,音量 • 实验研究：是分析因果关系的一种有用的补充手段。 • 优点：条件控制严格、对结果的分析比较可靠、重复性强； • 缺点：实验条件往往与野外自然状态下的条件有区别。 • 近年来，生态学家发展了在自然条件下进行实验研究的方法。如通过驱除寄生虫研究雷鸟种群的动态，同时设置对照区。 Heinrich

43. 0.4 生态学研究的方法论——基本的研究方法 • 数学模型研究（理论研究）：种群生态学上常利用数学模型研究种群动态，已取得了很重要的成果。 • 数学建模要求 • 数学模型的优缺点： • 优点：高度抽象，可研究真实情况下不能解决的问题； 注意：模型研究的预测性必须通过现实来检验其预测结果是否正确；可以通过修改参数再进行模拟，使模拟研究逐步逼近现实。 • 缺点：与客观实际距离甚远，若应用不当，易产生错误。

44. 数学建模要求 1、真实完整。 1）真实的、系统的、完整的,形象的反映客观现象； 2）必须具有代表性； 3）具有外推性，即能得到原型客体的信息，在模型的研究实验时，能得到关于原型客体的原因； 4）必须反映完成基本任务所达到的各种业绩，而且要与实际情况相符合。 2、简明实用。在建模过程中，要把本质的东西及其关系反映进去，把非本质的、对反映客观真实程度影响不大的东西去掉，使模型在保证一定精确度的条件下，尽可能的简单和可操作，数据易于采集。 3、适应变化。随着有关条件的变化和人们认识的发展，通过相关变量及参数的调整，能很好的适应新情况。

45. 0.5如何学习生态学？ • 充分利用课堂教学 • 掌握扎实的基础知识 • 理论联系实际 • 勤于思考和刻苦钻研 • 广泛阅读文献和参考书

46. 第0章 绪论——参考文献 • 朱善良.生态学研究的新领域——分子生态学.生物学杂志,2000,17(3):11-12. • 张晓君,冯清平,白玲. 分子生态学在微生物多样性研究中的应用.微生物学通报,1999,26(1): 68-70. • http://hi.baidu.com/ecoeducation/blog/item/a9f32509c63091ac2eddd442.html • http://blog.renren.com/share/264168721/7302202417 • http://www.google.com.hk • http://www.sciencedirect.com • http://www.iucn.org • http://baike.baidu.com/view/503685.htm • http://en.wikipedia.org/wiki/Ernst_Haeckel • http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Ernst_Haeckel • http://www.sciencedirect.com • http://www.ib.cas.cn/ • http://baike.baidu.com/view/76167.htm • http://www.cplanta.org/forum/search.php?search_author=%D6%B2%CE%EF%CB%F9%CD%E2%C1%F7%C0%CB&sid=e753d059b6c24ed583764c2c4e983a67

47. 第0章 绪论——思考题 一、名词解释 1.种群（population）2.群落（community）3.生态系统（ecosystem ）4.生物圈（Biosphere）5.生态学（Ecology）6.相互作用（interaction）7.尺度（scale） 二、问答题 1.简述生态学的定义类型，并给出你对不同定义的评价. （简述生态学的几种主要定义，并说明生态学的发展过程）。 2.二十世纪六十年代以来，生态学迅猛发展，说明其社会背景。 3.按照研究对象的组织层次划分，生态学应包括哪几个分支学科？概括各分支学科的主要研究内容。 4.比较3类生态学研究方法的利弊。 5.查阅资料，理解自然-经济-社会复合系统。 6.根据你的认识，谈谈为什么学习生态学？ 三、小论文 列举校园中身边一两个生态学问题，试加以分析，并提出解决方案。

48. 四、单项选择题 1、现代生态学的研究对象是（ ）。 A.生物 B.环境 C.生态系统 D.生物圈 2、生态学的经典定义是（ ）。 A .研究生物与环境相互关系的科学 B.研究生态系统结构与功能的科学 C.研究环境问题发生规律及环境保护的科学 D.研究可持续发展的科学 3、生态学一词是由( )首先提出来的.。 Ａ.海克尔 Ｂ.达尔文 Ｃ.坦斯利 Ｄ.欧德姆 4、现代生态学的特点是（ ）。 Ａ.个体生态学 Ｂ.种群生态学 Ｃ.群落生态学 Ｄ.系统生态学 5、生理生态学研究的基本内容同( )相当。 Ａ.个体生态学 Ｂ.种群生态学 Ｃ.群落生态学 Ｄ.生态系统生态学

49. 四、单项选择题 6、按( )划分．生态学可分为植物生态学、动物生态学和微生物生态学等。 Ａ.生物类群 Ｂ.生物的组织层次 Ｃ.生态学的应用 Ｄ.生态系统 7、按( )划分，生态学可分为个体生态学，种群生态学和群落生态学等。 Ａ.生物类群 Ｂ.生物的组织层次 Ｃ.生态学的应用 Ｄ.生态系统 8、生态学建立时期的主要研究内容是（ ）。 A.个体及种群生态学 B.群落生态学 C.生态系统生态学 D.全球生态学 9、生态学巩固时期，生态学发展达到第一个高峰，主要是指（ ）。 A.生态学概念的提出 B.生态系统概念的提出 C. 生态学同其他学科渗透交叉 D.生态学的广泛应用 10、生态学学派的分化是在（ ）。 Ａ.生态学的萌芽时期 Ｂ.生态学的建立时期 Ｃ.生态学的巩固时期 Ｄ.现代生态学时期

50. 五、填空题 1、生态学的经典定义是___。 2、欧德姆（odum）关于生态系统生态学的定义是_____。 3、现代生态学的研究对象是____。 4、生态学一词是由____首先提出来的。 5、生态系统的概念是由______首先提出来的。 6、研究一定区域景观单元的类型组成，空间格局及其与生态学过程相互作用规律的生态学分支是______。 7、个体生态学的基本内容与______相当。