生態(tài)系統(tǒng)與生物群落探索自然生態(tài)系統(tǒng)與生物群落的奧秘課程概述1課程目標(biāo)掌握生態(tài)系統(tǒng)理論2主要內(nèi)容六大模塊系統(tǒng)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方法第一部分：生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)概念理解掌握基礎(chǔ)術(shù)語系統(tǒng)組成分析結(jié)構(gòu)功能生態(tài)關(guān)系探索相互作用生態(tài)系統(tǒng)的定義生態(tài)系統(tǒng)的概念生物群落與非生物環(huán)境相互作用的功能整體生態(tài)系統(tǒng)的組成部分生物因子與非生物因子共同構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的類型自然生態(tài)系統(tǒng)未經(jīng)人為干預(yù)形成發(fā)展的系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)人類主導(dǎo)建立的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1生態(tài)系統(tǒng)整體2生物因素生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者3非生物因素陽光、水分、溫度、土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能能量流動(dòng)單向流動(dòng)不循環(huán)1物質(zhì)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)2信息傳遞系統(tǒng)內(nèi)外信息交換3生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1生產(chǎn)者光合作用固定能量2初級(jí)消費(fèi)者草食動(dòng)物3次級(jí)消費(fèi)者肉食動(dòng)物4頂級(jí)消費(fèi)者食物鏈頂端生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)碳循環(huán)光合作用與呼吸作用氮循環(huán)固氮、硝化與反硝化水循環(huán)蒸發(fā)、凝結(jié)與降水生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞物理信息溫度、光照、聲音等化學(xué)信息信息素、化感作用生物信息行為、形態(tài)特征生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性抗干擾能力維持原狀態(tài)的能力恢復(fù)能力受干擾后恢復(fù)的能力生態(tài)系統(tǒng)的演替原生演替從無生命環(huán)境開始先鋒群落首批定居物種過渡群落中間發(fā)展階段次生演替原有生態(tài)被破壞后全球主要生態(tài)系統(tǒng)類型森林生態(tài)系統(tǒng)包括熱帶雨林、溫帶森林草原生態(tài)系統(tǒng)遍布全球不同氣候區(qū)荒漠生態(tài)系統(tǒng)物種具特殊適應(yīng)性全球主要生態(tài)系統(tǒng)類型（續(xù)）濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性豐富海洋生態(tài)系統(tǒng)覆蓋地球最大面積淡水生態(tài)系統(tǒng)包括河流湖泊第二部分：生物群落1基本概念群落定義與特征2組成結(jié)構(gòu)物種多樣性與分布3動(dòng)態(tài)變化演替規(guī)律與機(jī)制4相互作用種間關(guān)系與生態(tài)位生物群落的定義群落的概念特定區(qū)域共存的所有物種的集合群落的特征物種組成、多樣性、結(jié)構(gòu)、功能群落的物種組成優(yōu)勢種數(shù)量多、影響大的物種關(guān)鍵種對(duì)群落結(jié)構(gòu)功能有決定性影響指示種反映特定環(huán)境條件的物種群落的數(shù)量特征物種豐富度、多樣性指數(shù)和均勻度是衡量群落特征的重要指標(biāo)群落的空間結(jié)構(gòu)垂直結(jié)構(gòu)不同高度的分層現(xiàn)象水平結(jié)構(gòu)物種在水平方向的分布格局群落的時(shí)間動(dòng)態(tài)周日變化晝夜節(jié)律活動(dòng)1季節(jié)變化季相更替明顯2年際變化多年周期性波動(dòng)3群落的演替演替的概念群落隨時(shí)間有序更替演替的類型原生演替與次生演替演替的機(jī)制促進(jìn)、抑制、耐受模型群落的頂級(jí)狀態(tài)頂級(jí)群落的特征物種組成穩(wěn)定、自我維持頂級(jí)群落的類型氣候頂級(jí)群落、土壤頂級(jí)群落群落間的相互作用競爭爭奪有限資源捕食捕食者與被捕食者共生互利、偏利或寄生生態(tài)位1實(shí)現(xiàn)生態(tài)位實(shí)際占據(jù)的位置2基礎(chǔ)生態(tài)位潛在占據(jù)的位置3生態(tài)位分化減少競爭的適應(yīng)性群落的邊緣效應(yīng)邊緣效應(yīng)的定義兩種群落交界處的特殊現(xiàn)象邊緣效應(yīng)的類型包括物種、結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程邊緣效應(yīng)邊緣效應(yīng)的生態(tài)意義增加生物多樣性，提供獨(dú)特棲息地第三部分：生態(tài)系統(tǒng)與生物群落的關(guān)系123整體與部分生物群落是生態(tài)系統(tǒng)的組成部分結(jié)構(gòu)與功能群落結(jié)構(gòu)影響系統(tǒng)功能相互作用環(huán)境因子塑造群落特征生態(tài)系統(tǒng)與生物群落的聯(lián)系結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系群落是生態(tài)系統(tǒng)生物組分功能上的聯(lián)系群落參與系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)生物群落對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響1物種組成的影響決定生態(tài)系統(tǒng)功能2多樣性的影響增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性3結(jié)構(gòu)的影響影響能量流動(dòng)效率生態(tài)系統(tǒng)對(duì)生物群落的影響1環(huán)境因子的影響溫度、濕度、光照2資源可用性的影響營養(yǎng)物質(zhì)、水分、空間3干擾的影響火災(zāi)、洪水、人類活動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給服務(wù)食物、水、木材、藥物調(diào)節(jié)服務(wù)氣候調(diào)節(jié)、水凈化、授粉文化服務(wù)審美、教育、休閑、靈感支持服務(wù)土壤形成、養(yǎng)分循環(huán)、光合作用生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能生物多樣性的概念基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)多樣性生物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響提高生產(chǎn)力、穩(wěn)定性與恢復(fù)力生態(tài)系統(tǒng)健康結(jié)構(gòu)完整性物種組成豐富1功能正常能量物質(zhì)流動(dòng)順暢2恢復(fù)能力強(qiáng)干擾后自我修復(fù)3服務(wù)功能佳提供多種生態(tài)服務(wù)4生態(tài)系統(tǒng)管理1愿景制定確立長期發(fā)展目標(biāo)2現(xiàn)狀評(píng)估分析生態(tài)系統(tǒng)健康度3計(jì)劃實(shí)施多利益相關(guān)方參與4適應(yīng)性管理監(jiān)測評(píng)價(jià)持續(xù)調(diào)整第四部分：生態(tài)系統(tǒng)與生物群落的研究方法野外調(diào)查一手?jǐn)?shù)據(jù)收集實(shí)驗(yàn)研究變量控制測試模型模擬系統(tǒng)運(yùn)行預(yù)測高新技術(shù)分子生態(tài)遙感野外調(diào)查方法樣方法固定面積內(nèi)全面調(diào)查樣線法沿線采樣記錄變化標(biāo)記重捕法估計(jì)動(dòng)物種群數(shù)量實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)方法控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格控制變量野外實(shí)驗(yàn)自然條件下操控因素模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M自然條件的人工系統(tǒng)生態(tài)模型概念模型定性描述系統(tǒng)組分關(guān)系統(tǒng)計(jì)模型基于數(shù)據(jù)相關(guān)性分析過程模型模擬系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程個(gè)體模型模擬個(gè)體行為與交互遙感和地理信息系統(tǒng)遙感技術(shù)監(jiān)測大尺度生態(tài)變化GIS應(yīng)用分析空間格局與過程穩(wěn)定同位素技術(shù)碳同位素追蹤碳源與食物網(wǎng)1氮同位素研究營養(yǎng)級(jí)與氮循環(huán)2氧同位素分析水循環(huán)與古氣候3分子生態(tài)學(xué)方法DNA條形碼技術(shù)物種鑒定與分類宏基因組學(xué)群落基因組整體研究環(huán)境DNA技術(shù)從環(huán)境樣本檢測生物第五部分：生態(tài)系統(tǒng)與生物群落的應(yīng)用1理論研究基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)原理2應(yīng)用技術(shù)生態(tài)工程與修復(fù)3管理實(shí)踐自然資源可持續(xù)管理4政策制定生態(tài)環(huán)境保護(hù)法規(guī)生態(tài)修復(fù)退化評(píng)估確定破壞程度與原因目標(biāo)設(shè)定確立修復(fù)預(yù)期效果技術(shù)選擇選用適宜修復(fù)手段實(shí)施監(jiān)測執(zhí)行修復(fù)并跟蹤效果生態(tài)工程生態(tài)工程的定義結(jié)合生態(tài)學(xué)與工程學(xué)的應(yīng)用科學(xué)生態(tài)工程的原理自組織設(shè)計(jì)與小干預(yù)最大效益生態(tài)工程的應(yīng)用濕地構(gòu)建、生物控制、植被恢復(fù)生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)農(nóng)業(yè)強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)減少外部投入依賴自然過程保持生物多樣性促進(jìn)循環(huán)城市生態(tài)學(xué)城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)高度人為干預(yù)的復(fù)合系統(tǒng)城市生物群落的特征適應(yīng)人類干擾的物種集合城市生態(tài)規(guī)劃綠色基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)生物學(xué)生物多樣性維護(hù)保護(hù)遺傳物種生態(tài)系統(tǒng)多樣性1就地保護(hù)自然棲息地內(nèi)保護(hù)2遷地保護(hù)棲息地外保護(hù)繁育3生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)付費(fèi)概念與原理對(duì)生態(tài)服務(wù)提供者給予經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償實(shí)施方法評(píng)估服務(wù)價(jià)值建立補(bǔ)償機(jī)制案例分析流域保護(hù)、碳匯交易、生物多樣性銀行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估1危害識(shí)別確定潛在風(fēng)險(xiǎn)因素2暴露評(píng)估分析生物接觸程度3效應(yīng)評(píng)估研究不良反應(yīng)4風(fēng)險(xiǎn)表征綜合分析風(fēng)險(xiǎn)大小氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響物種分布變化、物候改變、生態(tài)系統(tǒng)功能擾動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)適應(yīng)、遷移或滅絕適應(yīng)性管理策略增強(qiáng)恢復(fù)力、建立廊道、減少壓力源入侵生物學(xué)引入有意無意引入外來種建立形成繁殖種群擴(kuò)散種群擴(kuò)大分布范圍影響改變本地生態(tài)系統(tǒng)第六部分：前沿研究與未來展望1理論突破復(fù)雜系統(tǒng)理論應(yīng)用2技術(shù)創(chuàng)新大數(shù)據(jù)與人工智能3跨學(xué)科融合生態(tài)學(xué)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)合4全球協(xié)作應(yīng)對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)的合作生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估不同生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)價(jià)值差異顯著生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析食物網(wǎng)分析研究能量流動(dòng)與營養(yǎng)級(jí)關(guān)系種間關(guān)系網(wǎng)絡(luò)分析物種間相互作用結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)揭示系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與功能全球變化生態(tài)學(xué)氣候變暖溫度升高影響生物地理分布1土地利用變化棲息地破碎化威脅生物多樣性2污染增加改變生物地球化學(xué)循環(huán)3生物多樣性喪失降低生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與功能4生態(tài)系統(tǒng)功能基因組學(xué)功能基因的識(shí)別關(guān)鍵生態(tài)過程的基因標(biāo)記功能基因與生態(tài)過程揭示基因表達(dá)與生態(tài)功能聯(lián)系應(yīng)用前景生態(tài)監(jiān)測與環(huán)境評(píng)價(jià)新工具生態(tài)系統(tǒng)健康診斷7關(guān)鍵指標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估核心指標(biāo)3診斷層次從個(gè)體到景觀的多尺度評(píng)估5診斷維度結(jié)構(gòu)、功能、服務(wù)等多維評(píng)價(jià)智能生態(tài)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸人工智能應(yīng)用自動(dòng)化識(shí)別分析大數(shù)據(jù)分析挖掘生態(tài)規(guī)律預(yù)測趨勢合成生物學(xué)與生態(tài)工程合成生物學(xué)的原理設(shè)計(jì)改造生物系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特定功能在生態(tài)工程中的應(yīng)用污染修復(fù)、