1、1,基礎(chǔ)生態(tài)學,Dr. Jianhua Zhang Hunan University of Arts and Science,2,Chapter 1 緒 論,什么是生態(tài)學（Ecology）？* 生態(tài)學的研究對象及分支學科 生態(tài)學的發(fā)展簡史 生態(tài)學的一般規(guī)律與研究方法* 如何學習生態(tài)學？,3,提問1：目前有多少個領(lǐng)域涉及到生態(tài)學或生態(tài)這個名詞?,Answer： 醫(yī)學領(lǐng)域人體生態(tài)平衡,細胞生態(tài)平衡； 經(jīng)濟領(lǐng)域經(jīng)濟生態(tài)； 環(huán)境保護環(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)學已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域， “生態(tài)”一詞涉及的范疇也越來越廣。,4,生態(tài)學的基本定義* Oekologie和Eco

2、logy 的來源 生態(tài)學的其它定義 生態(tài)學所包含的基本層次 生態(tài)學與其它學科的相互關(guān)系,1 生態(tài)學（Ecology）定義,5,一、 生態(tài)學（Ecology）的基本定義, Definition （目前較公認的） 生態(tài)學（ecology）是研究有機體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系及機理的科學(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,有機體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系的示意圖,7,生態(tài)學基本定義強調(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。包含兩個方面：,二、 Oekologie和Ecology 的來源,Oekologie,Oekos：指住所、棲息環(huán)境,logos：指研究、學問,Oekologie 意指研究生物棲息環(huán)境的科學。,10, Ecology的來源 Ecology 為英文單詞，來源Oekologie，最早由E. Haeckel 1866年提出。包含兩個方面：,Ecology,Eco：指生態(tài)的、環(huán)境的 與經(jīng)濟學Eco-同根,logos：指研究、學問,Ecology 指研究生物

4、與棲息環(huán)境相互關(guān)系的科學。,11,三、 生態(tài)學（Ecology）的其它定義,1956年，美國著名生態(tài)學家 E. P. Odum提出：生態(tài)學是研究生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的科學。,12,1980年，我國著名生態(tài)學家馬世駿提出：生態(tài)學是研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用規(guī)律及其機理的科學。,13,1997年，美國著名生態(tài)學家 E. P. Odum 在其后的生態(tài)學著作中又提出： 生態(tài)學是研究有機體、物理環(huán)境與人類社會的科學。 并以“科學與社會的橋梁”作為該書的副標題， 以強調(diào)人類在生態(tài)學過程中的作用。,1997年, 中國國家自然科學基金委員會對生態(tài)學的定義： 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。 其目的是指導人類與生物圈 （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,四、 生態(tài)學（Ecology）包含的層次,延深層次： 分子生態(tài)學 細胞生態(tài)學 生物圈水平生態(tài)學,15,生態(tài)學研究的最高組織層次生物圈,指地球上有生命活動的領(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),個體,系統(tǒng),組織,器官,分子,細胞,生態(tài)科學,生物科學,生命科學,經(jīng)典生態(tài)學,五、生態(tài)學與其它學科的相互關(guān)系,17,2 生態(tài)學的研究對象及分支學科,生態(tài)學的研究對象 生

6、態(tài)學的分支學科,18,一、 生態(tài)學（Ecology）的研究對象,分子（molecular） 細胞（cell） 個體（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 研究的內(nèi)容,經(jīng)典生態(tài)學 研究的內(nèi)容,近代生態(tài)學 研究的內(nèi)容,19,近代生態(tài)學 經(jīng)典的生態(tài)學,二、 生態(tài)學（Ecology）的分支學科,按組織層次劃分的學科 按生物類群劃分的學科 按生物棲息環(huán)境劃分的學科 按交叉學科劃分的學科 按應(yīng)用領(lǐng)域劃分的學科,分子生態(tài)學 細胞生態(tài)學 景觀生態(tài)學 生物圈水平生態(tài)學

7、,分支學科,20, 分子生態(tài)學(Molecular ecology),分子生態(tài)學是近代發(fā)展起來的一門新興生態(tài)學分支學科，主要用來研究物種分化、演化及種群生物學等生態(tài)學問題。其定義多樣化。,我國學者王小明認為分子生態(tài)學是：利用分子生物學技術(shù)與方法研究生物對其所處環(huán)境的適應(yīng)以及產(chǎn)生這種適應(yīng)反應(yīng)的分子機制。,個人認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(Landscape ecology) 研究景觀結(jié)構(gòu)及其過程的科學。, 景觀生態(tài)學,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間范圍內(nèi)，在各種生物之間以及生物群落與其無機環(huán)境之間，通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)而相互作用的一個統(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(Global ecology) 指研究生命系統(tǒng)和行星系統(tǒng)相互關(guān)系的科學。, 生物圈水平的生態(tài)學,26,按組織層次劃分,個體生態(tài)學(Individual ecology) 種群生態(tài)學(Population ecology) 群落生態(tài)學(Community ecology) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(Ecosystem ecology), 經(jīng)典的生態(tài)學的分支學科,27,按生物類群劃分,動物生態(tài)學 植物生態(tài)學 微生物生態(tài)學 人類生態(tài)學 昆蟲生態(tài)學 魚類生態(tài)學 鳥類生態(tài)學, 經(jīng)典的生態(tài)學的分支學科,28,水生生態(tài)學 淡水生態(tài)學 河口生態(tài)學 海洋生態(tài)學 陸地生態(tài)學 濕地生態(tài)學,按生物

10、棲息環(huán)境劃分, 經(jīng)典的生態(tài)學的分支學科,29,數(shù)學生態(tài)學 地理生態(tài)學 生理生態(tài)學 行為生態(tài)學 進化生態(tài)學,按交叉學科劃分, 經(jīng)典的生態(tài)學的分支學科,30,農(nóng)業(yè)生態(tài)學 城市生態(tài)學 資源生態(tài)學 環(huán)境生態(tài)學 保護生態(tài)學 恢復生態(tài)學 旅游生態(tài)學 污染生態(tài)學,按應(yīng)用領(lǐng)域劃分, 經(jīng)典的生態(tài)學的分支學科,31,生態(tài)學的萌芽時期 生態(tài)學的建立時期 生態(tài)學的鞏固時期 現(xiàn)代生態(tài)學時期(20世紀60年代至今),3 生態(tài)學的發(fā)展史,32,一、生態(tài)學的萌芽時期,時間：為公元16世紀以前年代 特點：古代思想家、農(nóng)學家形成了生物與環(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)學的建立時期,時間：(公元17世紀19世紀) 特點：歐洲文藝復興時期開始，歐洲大力崇尚科學調(diào)查與科學實驗。一些生態(tài)學理論開始形成。生態(tài)學達到一呼即出的境地。,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年丹麥植物學家出版Ecology of plants 這些標志著生態(tài)學作為一門分支科學的誕生。,34,三、生態(tài)學的鞏固時期,時間：20世紀初20世紀50年代 特點：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

12、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）。,主要著作： F.E.Chements發(fā)表生態(tài)學研究方法(1905);生態(tài)學及生理學(1907) 前蘇聯(lián)蘇卡切夫的植物群落學(1908) A.G.Tamsley(1911)發(fā)表的英國的植被類型 中國費鴻年(1937)的動物生態(tài)學,35,生態(tài)學鞏固時期的四大學派,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：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

13、學派或大陸學派。 英美學派：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,時間：20世紀40-60年代及以后 特點：有三個方面。,四、現(xiàn)代生態(tài)學時期,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。,研究范圍的拓展：結(jié)合人類活動對生態(tài)過程的影響,從純自然現(xiàn)象研究擴展到自然-經(jīng)濟-社會復合系統(tǒng)的研究。,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

14、息系統(tǒng)(GIS)、生態(tài)建模， 系統(tǒng)論引入生態(tài)學。,37,生態(tài)學的一般規(guī)律 生態(tài)學研究的基本方法,3 生態(tài)學研究的方法論,38,一、生態(tài)學一般規(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)出復雜而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和生態(tài)平衡，平衡的破

15、壞?？赡軐е履撤N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)代謝是進多出少，而當群落成熟后代謝趨于平衡，進出大致相當。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，合理開發(fā)生物資源，而不可只顧一時，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)學研究的基本方法,原地觀測,室內(nèi)人工模擬觀測實驗,測量獲取數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)分析綜合,數(shù)學模擬,模型驗證,生態(tài)學規(guī)律,44,指在自然實地對生物與環(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)學研究的基本方法， 包括野外考察、定位觀測和原地實驗等不同方法。 不僅有助于闡明某些因素的作用和機制， 還可作為設(shè)計生態(tài)學有控實驗或生態(tài)模擬的參考或依據(jù)。, 原地觀測。即野外研究方法,優(yōu)點：直接觀察，獲得自然狀態(tài)下的資料。 缺點：不易重復。,45,在模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的受控生

17、態(tài)實驗系統(tǒng)中，研究單項或多項因子相互作用，及其對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)，研究實驗生物的個體、種群以及小型生物群落系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能，生活史動態(tài)過程，及其變化的動因和機理。, 受控的生態(tài)實驗。即實驗研究方法,優(yōu)點：條件控制嚴格，對結(jié)果的分析較可靠，重復性強，是分析因果關(guān)系的補充手段。 缺點：實驗條件往往與野外自然狀態(tài)下的條件有區(qū)別。,46,優(yōu)點：高度抽象，可研究真實情況下不能解決的問題。 缺點：與客觀實際距離甚遠，若應(yīng)用不當，易產(chǎn)生錯誤。, 數(shù)學模擬。即理論研究方法,是生物種群或群落系統(tǒng)行為的時態(tài)變化的數(shù)學概括。 數(shù)學模擬既是驗證模型和

18、進行修正的手段，又是代替實地實驗或作為實地實驗設(shè)計的先導。 尤其在一些不可能進行實地實驗的題目，如流行病害，或害蟲暴發(fā)的預測，數(shù)學模型更可發(fā)揮重要的作用。,47,充分利用課堂教學 掌握扎實的基礎(chǔ)知識 理論聯(lián)系實際 勤于思考和刻苦鉆研 廣泛閱讀文獻和參考書,4 如何學習生態(tài)學？,48,提問1：目前最通用的生態(tài)學定義是什么？,5 提問 復習 總結(jié),Answer：生態(tài)學是研究有機體與其周圍環(huán)境相互關(guān)系及機理的科學 ，涉及到物質(zhì)流、能量流和信息流。,提問2：生態(tài)學與生命科學的關(guān)系是什么？,Answer：生命科學包含生態(tài)學，而生態(tài)科學與生物學相結(jié)合起來組成的學科就是生命科學。,49,提問3：經(jīng)典的生態(tài)學

19、包含哪幾個部分？,Answer：經(jīng)典的生態(tài)學包含四個部分：個體生態(tài)學、種群生態(tài)學、群落生態(tài)學和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學。,提問4：生態(tài)學的研究方法主要有哪幾類？,Answer：生態(tài)學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)實驗即實驗研究方法 與數(shù)學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(Ecology),第一章 思考題,二、問答題 1.簡述生態(tài)學的定義類型，并給出你對不同定義的評價。 2.按照研究對象的組織層次劃分，生態(tài)學應(yīng)包括哪幾個分支學科？概括各分支學科的主要研究內(nèi)容。 3. 從生態(tài)學發(fā)展簡史入手，談?wù)勀銓υ搶W科的總體認識。,51,基礎(chǔ)生態(tài)學

20、教學參考書籍,孫儒泳. 動物生態(tài)學原理 (第三版). 北京師范大學出版社,2001. 孫儒泳,李博,諸葛陽,尚玉昌編. 普通生態(tài)學. 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. 科學出版社, 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 (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. 科學出版社, 2000. 尚玉昌,蔡曉明編. 普通生態(tài)學.北京大學出版社, 1992.,52,金嵐主編.環(huán)境生態(tài)學.高等教育出版社,1992. 李博主編. 生態(tài)學.高等教育出版社,2000. Molles,M.C.生態(tài)學:概念與應(yīng)用 Ecol