现代生物科学导论：第四讲-生态与环境

1、生生 态态 与与 环环 境境第第一一节节 生境与生态因子分类生境与生态因子分类第第二二节节 种群生态种群生态学学第第三三节节 生物生物群落群落与生物多样性与生物多样性第第四四节节 生态系统生态系统野外野外实验室实验室(Habitat) 非生物因子：土壤、气候、水、空气等 生 物 因子：生物之间的各种相互关系 1、光、光2、温度、温度3、水、水4、生物的趋同和趋异、生物的趋同和趋异（1）生物的趋同适应（生活型） 从生态学角度来看是指具有相似或相同的生态位。（2）生物的趋异适应（生态型）鲨鱼与海豚的趋同进化；右图为食蚁兽、穿山甲和犰狳的趋同进化鲨鱼与海豚的趋同进化；右图为食蚁兽、穿山甲和犰狳的趋同

2、进化趋同作用趋同作用，指亲缘关系相当疏远的生物，由于长期生活在相同的环境之中，通过变异、选择和适应，在器官形态等方面出现很相似的现象。趋异适应：趋异适应：同一种生物生长在不同的环境条件下，同一种生物生长在不同的环境条件下，可能会出现具有不同形态结构和不同生理特性的类型，可能会出现具有不同形态结构和不同生理特性的类型，这些特性的变异往往具有适应的性质。这些特性的变异往往具有适应的性质。亲缘关系很近的两种野猪在不同生境下的趋异进化亲缘关系很近的两种野猪在不同生境下的趋异进化 四、生态因子作用的一般特征四、生态因子作用的一般特征 生态因子与生物之间的相互作用 综和性：不可替代性和互补性 非等价性 限

3、制作用（Liebig，1840）：生物的生长取决于处在最小量状况的可利用资源的量 生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限。生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限。生态幅最适贝格曼贝格曼 Bergman Bergman 规律规律内温动物在寒冷气候条件下体型趋向于大，在温暖气内温动物在寒冷气候条件下体型趋向于大，在温暖气候条件下体型趋向于小候条件下体型趋向于小6786 华南兔华南兔9597雪兔雪兔295354 华南野猪华南野猪400472东北野猪东北野猪127318 华南赤狐华南赤狐148160华北赤狐华北赤狐273318 华南虎华南虎331345东北虎东北虎颅骨长颅骨长(mm) 南方种类

4、南方种类颅骨长颅骨长(mm)北方种类北方种类阿伦阿伦 Allen Allen 规律规律内温动物身体的突出部分（如四肢、外耳、尾内温动物身体的突出部分（如四肢、外耳、尾巴等），在气候寒冷的地方有变短的趋向。巴等），在气候寒冷的地方有变短的趋向。 种群是物种存在的基本单位，也是物种繁殖的基本单位。(1)(1) 数量特征数量特征，每单位面积，每单位面积( (或空间或空间) )上的个体数上的个体数量量( (即密度即密度) )将随时间而发生变动；将随时间而发生变动；(3)(3) 遗传特征遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其他物种，但基因组成同样一个基

5、因库，以区别于其他物种，但基因组成同样是处于变动之中的。是处于变动之中的。(2)(2) 空间特征空间特征，即种群具有一定的分布区域和分，即种群具有一定的分布区域和分布形式；布形式；一个种群的个体数目多少，称作种群一个种群的个体数目多少，称作种群大小大小。如果用单位。如果用单位面积或容积的个体数目来表示种群的大小，则称作面积或容积的个体数目来表示种群的大小，则称作密度。密度。种群密度是一个变量。种群密度是一个变量。种群密度的大小主要取决于环境中可利用的物质和能量种群密度的大小主要取决于环境中可利用的物质和能量的的多少多少，以及对这些物质和能量的，以及对这些物质和能量的利用率利用率。在物质、能。在

6、物质、能量丰富和环境适宜的条件下，种群通常能保持某种最大量丰富和环境适宜的条件下，种群通常能保持某种最大的密度。的密度。生物种群中存在着多种不同年龄结构的个体，种群中生物种群中存在着多种不同年龄结构的个体，种群中多个年龄期的个体数量的多个年龄期的个体数量的百分比百分比，称作种群的，称作种群的年龄结年龄结构或称年龄分布。构或称年龄分布。周期性的年龄结构是种群的重要特征之一。种群的年周期性的年龄结构是种群的重要特征之一。种群的年龄结构对分析种群的龄结构对分析种群的动态动态和和发展趋势发展趋势有着重要意义。有着重要意义。出生率和死亡率、迁人和迁出率是直接决定种群密度变化的出生率和死亡率、迁人和迁出率

7、是直接决定种群密度变化的因素；预测种群密度变化趋势，首先是年龄组成，其次是性因素；预测种群密度变化趋势，首先是年龄组成，其次是性别比例，由此推出出生率与死亡率之间的关系。别比例，由此推出出生率与死亡率之间的关系。相同年龄组成情况下，增长型与性别比例的关系相同年龄组成情况下，增长型与性别比例的关系三种主要的年龄结构类型Stable populationExpanding populationDecline population老年期老年期生育期生育期幼年期幼年期191019602000U.S. population种群在某段时间内变化的速度。种群在某段时间内变化的速度。 在不稳定的环境中，如存在

8、周期性的局部地区气候灾在不稳定的环境中，如存在周期性的局部地区气候灾变的温带地区，种群数量被压低，并在那个环境中种变的温带地区，种群数量被压低，并在那个环境中种群维持在负荷量群维持在负荷量K的水平以下，因此自然选择的作用是的水平以下，因此自然选择的作用是使种群的使种群的繁殖能力繁殖能力r朝着最高水平的方向发展朝着最高水平的方向发展，从而使，从而使数量在受到损失后迅速得以升高。这样一种能量分配数量在受到损失后迅速得以升高。这样一种能量分配的结果，突出了种群的增值能力特性，相应地也使其的结果，突出了种群的增值能力特性，相应地也使其他特征与之相符，这种繁殖方式被称为他特征与之相符，这种繁殖方式被称为

9、r对策。对策。 r-选择种类具有使种群增长率最大化的特征：选择种类具有使种群增长率最大化的特征：快速发育，快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分高的繁殖能量分配和短的世代周期。配和短的世代周期。 在稳定的环境条件下，如气候灾变比较罕见的地区，在稳定的环境条件下，如气候灾变比较罕见的地区，种群数量种群数量是在是在接近环境容纳量接近环境容纳量K的稳定环境中进化的，的稳定环境中进化的，因而适应竞争。这种繁殖方式称为因而适应竞争。这种繁殖方式称为k-对策对策 具有使种群竞争能力最大化的特征：具有使种群竞争能力最大化的特征：慢速发育慢速发育，大型大型成体，

10、数量少但体型大的后代，低繁殖能量分配和长成体，数量少但体型大的后代，低繁殖能量分配和长的世代周期。的世代周期。 选择倾向选择倾向世代时间世代时间存活率存活率死亡死亡数量数量1、发育快、发育快2、繁殖力强，产生子代多、繁殖力强，产生子代多3、生育时间早、生育时间早4、体形小、体形小5、无护幼行为、无护幼行为短短低低具灾变性，无规律具灾变性，无规律非密度制约非密度制约变动大，不稳定变动大，不稳定通常远远低于通常远远低于K值值1、发育慢、发育慢2、繁殖力弱，产生子代少、繁殖力弱，产生子代少3、生育时间晚、生育时间晚4、体形大、体形大5、通常有护幼行为、通常有护幼行为长长高高比较有规律比较有规律密度制

11、约密度制约稳定稳定通常临近通常临近K值值基本类型：I型 （凹型） II型 （直线型）III型 （凸型）存存活活数数年龄年龄群聚分布随机分布均匀分布在若干样方中计数全部个体然后将其平均数推在若干样方中计数全部个体然后将其平均数推广，来估计种群整体。广，来估计种群整体。样方必需具有良好的代表性，这可以通过随机样方必需具有良好的代表性，这可以通过随机取样法来保证。取样法来保证。(1)(1)样方法样方法( (quadrats)quadrats)在调查地段中，捕获一部分个体进行在调查地段中，捕获一部分个体进行标志标志 然后放回，经一定期限后进行重捕。然后放回，经一定期限后进行重捕。根据重捕中标志数的比例

12、估计该地段中个根据重捕中标志数的比例估计该地段中个体的总数。体的总数。(2)(2)标志重捕法标志重捕法( (mark-recapture methods)mark-recapture methods)该地段全部个体数记作该地段全部个体数记作N N，其中标志数为其中标志数为M M，再捕个体数为再捕个体数为n n，再捕中标记数为再捕中标记数为m m，根据总数中标根据总数中标志的比例与重捕取样中比例相同的假定就可以估计志的比例与重捕取样中比例相同的假定就可以估计出出N,N,即即N ：M=n ：mN=Mn/m例如例如，标志，标志39只鼠，再捕只鼠，再捕34只中，有标志鼠只中，有标志鼠15只，那么根据公

13、式，该地段原有总鼠数为只，那么根据公式，该地段原有总鼠数为 N=Mn/m=3934/1588)(KNKrNdtdN（bd）N瞬时增长率r bd内禀增长率 rm：物种的潜在增殖能力 dNdt= r Nr 0： 种群数量增长r = 0： 种群数量不变r 0： 种群数量增长K - N = 0： 种群停止增长，处于稳定状态种群停止增长，处于稳定状态K - N 0： 种群数量下降逻辑斯谛增长逻辑斯谛增长 S 型曲线型曲线指数式增长指数式增长 J 型曲线型曲线K一个种群在完成其增长期之后，种群的数量倾向于在一个种群在完成其增长期之后，种群的数量倾向于在环境容纳量环境容纳量K值附近上下变动。引起变动的原因可

14、能值附近上下变动。引起变动的原因可能来自来自外界外界环境的调节，也可能来自种群环境的调节，也可能来自种群内部内部或种群之或种群之间的相互作用，或者间的相互作用，或者兼兼而有之。而有之。1、种群波动的分类、种群波动的分类（1）平缓波动）平缓波动（2）季节波动）季节波动（3）周期波动）周期波动（4）不规则波动）不规则波动2、周期数量的调节、周期数量的调节（1）外源性因素：）外源性因素：引起周期性数量波动的外因，如气候、引起周期性数量波动的外因，如气候、温度、食物等。其中又有很多学派，如气候学派、食物学派、温度、食物等。其中又有很多学派，如气候学派、食物学派、随机学派、折衷学派等。随机学派、折衷学派

15、等。与密度无关与密度无关的因素。温度、水分等气候因素以及氧离子的因素。温度、水分等气候因素以及氧离子 浓度、旱季、污染等因素不仅影响种群的数量，甚至可浓度、旱季、污染等因素不仅影响种群的数量，甚至可 以使整个种群灭亡。以使整个种群灭亡。与密度有关与密度有关的因素。包括食物、竞争、捕食、疾病、寄的因素。包括食物、竞争、捕食、疾病、寄 生等。食物是影响种群数量的重要因素，特别对那些单生等。食物是影响种群数量的重要因素，特别对那些单 食性或狭食性的动物更是如此。食性或狭食性的动物更是如此。旅鼠旅鼠( (LemmasLemmas) )过多时，它们在草原大面积过多时，它们在草原大面积地吃草，草原植被遭到

16、破坏，结果食物缺乏地吃草，草原植被遭到破坏，结果食物缺乏( (加加上其他因素，如食物缺乏导致生殖力降低，植被上其他因素，如食物缺乏导致生殖力降低，植被破坏容易暴露给天敌等破坏容易暴露给天敌等) )。种群数量因而减少，。种群数量因而减少，但数量减少后，植被又逐渐恢复，旅鼠数量也随但数量减少后，植被又逐渐恢复，旅鼠数量也随着恢复过来。着恢复过来。密度制约因素的反馈调节密度制约因素的反馈调节美国阿拉斯加旅鼠种群美国阿拉斯加旅鼠种群34a周期性消长周期性消长 密度制约因素的反馈调节密度制约因素的反馈调节非密度制约因素对种群数量的作用一般总是很非密度制约因素对种群数量的作用一般总是很猛烈的，灾难性的。猛

17、烈的，灾难性的。我国历史上屡有记载的蝗灾是由东亚飞蝗我国历史上屡有记载的蝗灾是由东亚飞蝗( (Locusta migratoria manilensisLocusta migratoria manilensis) )引起的。引起蝗引起的。引起蝗虫大发生的一个物理因素是干旱。东亚飞蝗在禾本虫大发生的一个物理因素是干旱。东亚飞蝗在禾本科植物的荒草地中产卵，如果雨水多，虫卵或因水科植物的荒草地中产卵，如果雨水多，虫卵或因水淹或因霉菌感染而大量死亡，因而不能成灾，只有淹或因霉菌感染而大量死亡，因而不能成灾，只有气候干旱蝗虫才能大发生，所以我国历史上连年干气候干旱蝗虫才能大发生，所以我国历史上连年干旱常

18、同时伴随虫灾。旱常同时伴随虫灾。非密度制约因素的反馈调节非密度制约因素的反馈调节东亚飞蝗东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)的的种群周期性变化种群周期性变化 非密度制约因素的反馈调节非密度制约因素的反馈调节（2）内源性因素调节）内源性因素调节 ：主要由种群内部因素引起的主要由种群内部因素引起的种群数量的调节，它包括行为调节和内分泌调节等。种群数量的调节，它包括行为调节和内分泌调节等。行为调节学说。动物的社群行为可能是一种传递有关种行为调节学说。动物的社群行为可能是一种传递有关种 群数量的信息，尤其是关于资源和种群数量关系的信息。群数量的信息，尤其是关于资源和种

19、群数量关系的信息。 通过这种社群行为限制生境中的种群数量。通过这种社群行为限制生境中的种群数量。内分泌调节学说（生理调节学说）。种群数量的上升增内分泌调节学说（生理调节学说）。种群数量的上升增 加了社群压力，加强了对中枢神经的刺激。加了社群压力，加强了对中枢神经的刺激。1、世界人口的增长和趋势、世界人口的增长和趋势 三次世界人口的较大增长三次世界人口的较大增长近代世界人口猛增的重要标志之一是人口翻倍的时间近代世界人口猛增的重要标志之一是人口翻倍的时间 越来越短。越来越短。人口猛增的另一个统计标志是从上世纪开始每人口猛增的另一个统计标志是从上世纪开始每10年人年人 口的净增长数迅速增加口的净增长

20、数迅速增加人口激增的第三个标志是人口增长率失控。人口激增的第三个标志是人口增长率失控。2、世界人口增长中的特点、世界人口增长中的特点增长速度快，但不均衡。增长速度快，但不均衡。年龄结构两极分化。年龄结构两极分化。城市化进程加速。城市化进程加速。3、人口种群的调节、人口种群的调节（1）人口过渡理论）人口过渡理论低级类型：高出生率低级类型：高出生率-高死亡率高死亡率-低自然增长率低自然增长率过渡类型：高出生率过渡类型：高出生率-低死亡率低死亡率-高增长率高增长率稳定类型：低出生率稳定类型：低出生率-低死亡率低死亡率-低增长率低增长率（2）人口统计学的变迁（）人口统计学的变迁（The Demogap

21、hic Transition）（3）人类种群的调节）人类种群的调节 马尔萨斯（马尔萨斯（1766-1834）人口原理述评人口原理述评1798年年首先确定人类的最根本的自然属性和本能，即人类一要首先确定人类的最根本的自然属性和本能，即人类一要 生存，二要繁衍；生存，二要繁衍；其次确定人类是自然界的一个组成部分，属于消费者的其次确定人类是自然界的一个组成部分，属于消费者的 范畴，并且人口呈几何级数增长，而自然物质资源呈算范畴，并且人口呈几何级数增长，而自然物质资源呈算 术级数增长，这两种级数关系是其人口论的中心。术级数增长，这两种级数关系是其人口论的中心。最终确定人口的增长必须有一定的数量限制。马

22、尔萨斯最终确定人口的增长必须有一定的数量限制。马尔萨斯 在控制人口增长方面提出了在控制人口增长方面提出了“积极抑制积极抑制”与与“道德抑制道德抑制” 的主张。的主张。主要论点主要论点马寅初马寅初 (18821982)在人口问题上提出在人口问题上提出“数量和质量数量和质量”并并重的二元论重的二元论（4）人类种群调节的过去和现在）人类种群调节的过去和现在 植物、动物、微生物共同居住在一定地段内的现象，称植物、动物、微生物共同居住在一定地段内的现象，称作作生物群落生物群落。是生物内部以及外部环境长期适应的结果。是生物内部以及外部环境长期适应的结果。一、生物群落的基本概念一、生物群落的基本概念二、生物

23、多样性的保护二、生物多样性的保护1、生物的种间关系类型类型 A B 特点特点竞争竞争 - - 竞争共同的资源，如食物、空间竞争共同的资源，如食物、空间捕食捕食 + - A杀死或吃掉杀死或吃掉 B互利互利共生共生 + + 彼此有利，分开后不能生活彼此有利，分开后不能生活寄生寄生 - + 对对B有益，对有益，对A有害有害中性中性 0 0 彼此互不影响彼此互不影响偏利偏利 + 0 对对A有益，对有益，对B无影响无影响从理论上讲，任何物种对其他物种的影响只可能有三种形式，即有利、从理论上讲，任何物种对其他物种的影响只可能有三种形式，即有利、有害或无利无害的中间态，可用有害或无利无害的中间态，可用+、0

24、表示。表示。争夺资源和空争夺资源和空间是种间竞争间是种间竞争的主要原因的主要原因食肉动物捕食食草动物时，最易被捉到的是体食肉动物捕食食草动物时，最易被捉到的是体弱或有病的个体。弱或有病的个体。在美国北部边界一小岛上，狼所捕杀的动物几在美国北部边界一小岛上，狼所捕杀的动物几乎一半都患有乎一半都患有肺部疾病肺部疾病，比种群中患病的比率，比种群中患病的比率( (2 2) )高得多。高得多。欧洲雷鸟常遭猛禽捕食，人们保护雷鸟不让猛欧洲雷鸟常遭猛禽捕食，人们保护雷鸟不让猛禽捕食，结果雷鸟数量反而减少。后发现是禽捕食，结果雷鸟数量反而减少。后发现是鸟类球鸟类球虫病虫病所至。所至。生态学前沿 （3）互利的关

25、系）互利的关系 共生与协作均属互利关系，只是两个生物物种在相互共生与协作均属互利关系，只是两个生物物种在相互合作的程度上有差别。合作的程度上有差别。根瘤菌和固氮植物之间的共生关系；蝴根瘤菌和固氮植物之间的共生关系；蝴蝶与植物之间的传粉关系蝶与植物之间的传粉关系地衣模型：藻类和真地衣模型：藻类和真菌的共生关系菌的共生关系共生：共生：白蚁和鞭毛虫白蚁和鞭毛虫共生：共生：地衣地衣北美驯鹿食用的地衣北美驯鹿食用的地衣老人须老人须牛椋鸟和黑斑羚牛椋鸟和黑斑羚鞭藻虾和海鳝鞭藻虾和海鳝合合 作：作：昆虫传粉昆虫传粉2、群落的基本特征两种不同的生物群落：草原与森林两种不同的生物群落：草原与森林（1）种类组成）

26、种类组成从分类学和区系学的角度：区系成分。一个地区生长或生从分类学和区系学的角度：区系成分。一个地区生长或生 活着的全部生物（动物、植物、微生物）种类的总体。活着的全部生物（动物、植物、微生物）种类的总体。从生物有机体对周围环境的适应：生态成分。组成一个生从生物有机体对周围环境的适应：生态成分。组成一个生 物群落的物种，对其生境都有特殊的适应方式，以此可物群落的物种，对其生境都有特殊的适应方式，以此可 以划分出不同的生态成分。以划分出不同的生态成分。MacArthur and Wilson (1963)著名著名的的岛屿平衡岛屿平衡理论理论 从不同种类在群落中所起的作用：从不同种类在群落中所起的

27、作用：群落成员型。群落成员型。优势种：优势种：群落中能有效利用能量流动和物质循环的，并对群群落中能有效利用能量流动和物质循环的，并对群落的结构和群落环境具有明显控制作用的植物物种，称作优落的结构和群落环境具有明显控制作用的植物物种，称作优势种。势种。建群种：建群种：优势层中的优势种。优势层中的优势种。亚优势种：亚优势种：是指个体数量等特征都次于优势种，但在决定群是指个体数量等特征都次于优势种，但在决定群落性质和控制群落方面仍起着一定的作用。落性质和控制群落方面仍起着一定的作用。伴生种：伴生种：是群落中的常见种类，它与优势种相伴存在，但不是群落中的常见种类，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。起

28、主要作用。偶见种或罕见种：偶见种或罕见种：偶见种是指那些在群落种出现频率很低的偶见种是指那些在群落种出现频率很低的种类。种类。（2）群落结构）群落结构 群落结构是指群落组成种类在空间群落结构是指群落组成种类在空间分布上有成层现象，在水平分布上有分布上有成层现象，在水平分布上有镶嵌现象。镶嵌现象。生活型生活型成层现象成层现象水平镶嵌水平镶嵌时间变化时间变化（3）生态位）生态位(niche)每一物种在生物群落的生态关系中所处的地位。每一物种在生物群落的生态关系中所处的地位。竞争竞争导致生态位的分化导致生态位的分化不同的食性，导不同的食性，导致达尔文莺的嘴致达尔文莺的嘴产生适应性辐射产生适应性辐射进

29、化进化群落中生态位相似的物种要发生竞争，夺取生群落中生态位相似的物种要发生竞争，夺取生态位。生态位越近似的物种，竞争越激烈，选择压态位。生态位越近似的物种，竞争越激烈，选择压也越强。激烈竞争的结果，可能使其中一个物种趋也越强。激烈竞争的结果，可能使其中一个物种趋于灭绝。于灭绝。（4）他感作用）他感作用 一个物种产生某种对其它物种的生长、健康、行为起作一个物种产生某种对其它物种的生长、健康、行为起作用的化学物质，称他感物质（用的化学物质，称他感物质（allelochemical）。）。他感作用的化学物质可以分三大类：自利素他感作用的化学物质可以分三大类：自利素（allomone）、利他素（）、利

30、他素（kalromone）和抑他素）和抑他素（depressant）。）。 陆生群落以主要植被类型来确定。水生群落以生境确定，主要决定于水深与水流特征。3、生物群落的分类、生物群落的分类（1）生物群落的命名）生物群落的命名 群落中的群落中的优势种优势种是重要的依据之一是重要的依据之一全球大陆 9 种生物群落型：极地冰原荒漠稀疏草原热带雨林冻原针叶林温带落叶林温带草原常绿阔叶灌丛 冻原冻原 TundraTundra格陵兰北极冻原北方针叶林北方针叶林Northern coniferous forest or taiga温带落叶林温带落叶林Temperate deciduous forest温带草原

31、温带草原Temperate grassland荒漠荒漠 Desert冰原冰原 常绿阔叶灌丛常绿阔叶灌丛 Chaparral热带稀树草原热带稀树草原Tropical grass/Savanna热带雨林热带雨林 Tropical rain forest水生群落水生群落 湖泊湖泊 河流河流 海洋海洋 河口湾河口湾湖泊：静水湖泊：静水Lentic河流河流: 流水流水 Lotic海洋：海洋： Marine河口湾河口湾 Estuary生物群落总是随着时间的推移而发生一系列的变化，不断由新的物种组合取代旧的物种组合，群落类型不断更新，这种按一定顺序出现新旧更替的现象称为群落演替(community succ

32、ession)或生态演替（ecological succession）。先锋群落 pioneer stage系列群落 seral stage顶极群落 climax stage裸底阶段裸底阶段浮叶根生植物阶段浮叶根生植物阶段挺水植物和沼泽挺水植物和沼泽植物阶段植物阶段 沉水植物阶段沉水植物阶段（1 1）原生演替原生演替 primary successionprimary succession从一个未被生物占领过的地区开始的演替。从一个未被生物占领过的地区开始的演替。17941794，阿拉斯加山坳冰川区，阿拉斯加山坳冰川区当冰川退去的当冰川退去的1010年后，融化的雪水渗入地年后，融化的雪水渗入地

33、下，土壤暴露下，土壤暴露首先侵入这个贫瘠地的是由风带来的是山上有羽翼首先侵入这个贫瘠地的是由风带来的是山上有羽翼的水杨梅的种子，这种先锋种吸收由共生微生物固的水杨梅的种子，这种先锋种吸收由共生微生物固氮行为产生的营养。氮行为产生的营养。小桤木，一种落叶灌木，与固氮微生物共生小桤木，一种落叶灌木，与固氮微生物共生形成浓密形成浓密的灌木丛的灌木丛8080年后，云杉将桤木挤走年后，云杉将桤木挤走在这个区域里，在这个区域里，冰川退去的冰川退去的1 1个个世纪后，稠密世纪后，稠密的希德卡云杉的希德卡云杉和芹叶钩吻成和芹叶钩吻成为优势种为优势种 生态演替的最终阶段是顶极群落。 顶极群落是最稳定的群落阶段，

34、其中各主要种群(如某种阔叶林、松或牧草等)的出生率和死亡率达到平衡，能量的输入与输出以及生产量和消耗量(如呼吸)也都达到了平衡。 地衣阶段。地衣阶段。苔藓阶段。苔藓阶段。草本植物阶段。草本植物阶段。灌木阶段。灌木阶段。树林阶段。树林阶段。从一个原始的岩石地区形成一个顶极群落从一个原始的岩石地区形成一个顶极群落的阔叶林，要经过下面的几个阶段：的阔叶林，要经过下面的几个阶段：（2 2）次生演替次生演替 secondary successionsecondary succession是在原来已经存在的生态系统被破坏是在原来已经存在的生态系统被破坏后重新发生演替的过程，即在原来曾经有后重新发生演替的过

35、程，即在原来曾经有生物群落存在的地区（如森林砍伐地、弃生物群落存在的地区（如森林砍伐地、弃耕地）进行的演替。耕地）进行的演替。生物多样性组分与层次Ecological diversityBiomesBioregionsLandscapesEcosystemsHabitatsNichePopulationsOrganismal diversityKindomsPhylaFamiliesGeneraSpeciesSubspeciesPopulationsGenetic diversityPopulationsIndividualsChromosomesGenesNucleotidesCultura

36、l diversity: Human interactions at all levels地球上的形形色色的生命个体和生命群体。地球上的形形色色的生命个体和生命群体。全球物种数目全球物种数目 ( (Heywood et al. 1995)Heywood et al. 1995)遗传多样性是指种内基因的变化，包括种内显著不同遗传多样性是指种内基因的变化，包括种内显著不同的种群间和同一种群内的遗传变异，也称基因多样性。的种群间和同一种群内的遗传变异，也称基因多样性。DNA sequence dataNucleusHumanAGCTTCACC GGCGCAGTCA TTCTCATAAT CGCCCA

37、CGGAChimpAGCTTCACC GGCGCAATTA TCCTCATAAT CGCCCACGGA GorillaAGCTTCACC GGCGCAGTTG TTCTTATAAT TGCCCACGGA OrangAGCTTCACC GGCGCAACCA CCCTCATGAT TGCCCATGGASequence dataChromosomeDNA chainEukaryotic cellDNA chain（景观多样性）（景观多样性） 生态系统多样性比遗传、物种多样性更生态系统多样性比遗传、物种多样性更难于界定和测量难于界定和测量，因为它涉及到一个因为它涉及到一个边界问题边界问题，一个生态系统

38、大可至整个生物，一个生态系统大可至整个生物圈，小可到一个池塘。生态系统多样性与生物圈中的生境、圈，小可到一个池塘。生态系统多样性与生物圈中的生境、生物群落和生态过程的多样化有关，也与生态系统内部由于生物群落和生态过程的多样化有关，也与生态系统内部由于生境的差异和生态过程的多种多样所引起的极其丰富的多样生境的差异和生态过程的多种多样所引起的极其丰富的多样化有关。如：郁郁葱葱的热带雨林、荒无人烟的戈壁荒漠、化有关。如：郁郁葱葱的热带雨林、荒无人烟的戈壁荒漠、辽阔无垠的海洋、白雪皑皑的极地、茫茫的草原、神秘的沼辽阔无垠的海洋、白雪皑皑的极地、茫茫的草原、神秘的沼泽，甚至还包括高楼林立的城市和麦浪滚滚

39、的农田。泽，甚至还包括高楼林立的城市和麦浪滚滚的农田。一个地区或国家传统风俗习惯文化的丰富程度一个地区或国家传统风俗习惯文化的丰富程度 2005年年10月第月第33届联合国教科文组织大会上通过的届联合国教科文组织大会上通过的保护和促进文保护和促进文化表现形式多样性公约化表现形式多样性公约中，中，“文化多样性文化多样性”被定义为各群体和社会借以被定义为各群体和社会借以表现其文化的多种不同形式。这些表现形式在他们内部及其间传承。文化表现其文化的多种不同形式。这些表现形式在他们内部及其间传承。文化多样性不仅体现在人类文化遗产通过丰富多彩的文化表现形式来表达、弘多样性不仅体现在人类文化遗产通过丰富多彩

40、的文化表现形式来表达、弘扬和传承的多种方式，也体现在借助各种方式和技术进行的艺术创造、生扬和传承的多种方式，也体现在借助各种方式和技术进行的艺术创造、生产、传播、销售和消费的多种方式。文化多样性是人类社会的产、传播、销售和消费的多种方式。文化多样性是人类社会的基本特征基本特征，也是人类文明进步的重要也是人类文明进步的重要动力动力。 我们对待文化多样性的正确态度应是：既要认同本民族文化，又要我们对待文化多样性的正确态度应是：既要认同本民族文化，又要尊重其他民族文化，相互借鉴，求同存异，尊重世界文化多样性，共同促尊重其他民族文化，相互借鉴，求同存异，尊重世界文化多样性，共同促进人类文明繁荣进步。原

41、因则是：尊重文化多样性是发展本民族文化的内进人类文明繁荣进步。原因则是：尊重文化多样性是发展本民族文化的内在要求；尊重文化多样性是实现世界文化繁荣的必然要求。应遵循的原则在要求；尊重文化多样性是实现世界文化繁荣的必然要求。应遵循的原则是：各民族文化一律平等。是：各民族文化一律平等。傣家菜傣家菜竹竹筒筒鸡鸡川菜川菜回回锅锅肉肉鄂菜鄂菜八八宝宝海海参参闽菜闽菜生生炒炒海海蚌蚌海南菜海南菜椰椰子子盅盅编号编号生态服务生态服务生态系统功能生态系统功能例证例证1 1大气调节大气调节调节大气化学成分调节大气化学成分COCO2 2/O/O2 2的平衡、的平衡、O3的紫外线防护、的紫外线防护、SOX的水平的水

42、平2 2气候调节气候调节调节全球温度、降水量、及其他全球性或局部性调节全球温度、降水量、及其他全球性或局部性生物介导的气候过程生物介导的气候过程温室气体调节、影响云层发生的温室气体调节、影响云层发生的DMS的产生的产生3 3扰动调节扰动调节生态系统对环境波动反应的启动、衰减和整合生态系统对环境波动反应的启动、衰减和整合 暴雨的防护、洪水的控制、干旱的恢复以及其他由植被结构控暴雨的防护、洪水的控制、干旱的恢复以及其他由植被结构控制的生态区对环境多样性的反应制的生态区对环境多样性的反应4 4水调节水调节调节水流动调节水流动为农业过程或工业过程提供水为农业过程或工业过程提供水5 5水供应水供应水贮存

43、和水滞留水贮存和水滞留由森林地带的水集中区、水库、地下蓄水层供水由森林地带的水集中区、水库、地下蓄水层供水6 6土壤流失控制和沉淀土壤流失控制和沉淀物保持物保持将土壤滞留于某个生态系统中将土壤滞留于某个生态系统中防止因风化、雨水冲刷或其他过程引起土壤流失；湖泊湿地的防止因风化、雨水冲刷或其他过程引起土壤流失；湖泊湿地的淤泥储蓄淤泥储蓄7 7土壤形成土壤形成土壤的形成过程土壤的形成过程岩石的风化和有机物的积累岩石的风化和有机物的积累8 8营养物形成营养物形成营养物贮存、内部循环、加工和获得营养物贮存、内部循环、加工和获得固氮作用；氮磷和其他营养物的循环固氮作用；氮磷和其他营养物的循环9 9水处理

44、水处理收复流动的营养物，去处或降解多余或异类的营收复流动的营养物，去处或降解多余或异类的营养物或化合物养物或化合物水处理；污染控制；解毒作用水处理；污染控制；解毒作用1010传粉传粉花配子的移动花配子的移动为植物种群的繁殖提供传粉媒介为植物种群的繁殖提供传粉媒介1111生物控制生物控制种群的营养种群的营养动态调节动态调节由基本肉食动物控制食草动物；由肉食动物控制基本肉食动物由基本肉食动物控制食草动物；由肉食动物控制基本肉食动物1212躲避居留区躲避居留区定居和暂留种群的栖息地定居和暂留种群的栖息地产仔地；迁移物种的栖息地；当地特产物种的区域性栖息地产仔地；迁移物种的栖息地；当地特产物种的区域性

45、栖息地1313食物生产食物生产基本总生产中的食品部分基本总生产中的食品部分通过捕猎、采集、耕作和捕捞生产鱼、猎物、庄稼和果实通过捕猎、采集、耕作和捕捞生产鱼、猎物、庄稼和果实1414原材料原材料基本总生产中的原材料部分基本总生产中的原材料部分木材、燃料、饲料的生产木材、燃料、饲料的生产1515遗传资源遗传资源独特的生物材料和生物产品的来源独特的生物材料和生物产品的来源药品、材料科学产品、抗病抗虫基因、宠物和园艺类植物药品、材料科学产品、抗病抗虫基因、宠物和园艺类植物1616娱乐娱乐提供娱乐活动的机会提供娱乐活动的机会生态旅游及其他户外活动生态旅游及其他户外活动1717文化文化为非商业用途提供机

46、会为非商业用途提供机会美学、艺术、教育、科学等价值美学、艺术、教育、科学等价值全球生态系统提供的服务和功能全球生态系统提供的服务和功能。（1）生境的破坏）生境的破坏 （2）掠夺式的过度利用）掠夺式的过度利用 （3）环境污染）环境污染生态入侵生态入侵根本原因是人类的活动过程中有意或无意的将一些物种带入到了它们本根本原因是人类的活动过程中有意或无意的将一些物种带入到了它们本不应该出现的地方。这种以人类活动为媒介，将物种、亚种或以下的分不应该出现的地方。这种以人类活动为媒介，将物种、亚种或以下的分类单元转移到其其自然分布范围及扩散潜力以外的地区的过程称之为引类单元转移到其其自然分布范围及扩散潜力以外

47、的地区的过程称之为引种。种。无意引种，无意引种，指某个物种利用人类或人类传送系统为媒介，扩散到其指某个物种利用人类或人类传送系统为媒介，扩散到其自然分布范围以外的地方，从而形成的非有意的引入。自然分布范围以外的地方，从而形成的非有意的引入。澳大利亚兔子成灾澳大利亚兔子成灾外来人侵种的控制和清除：外来人侵种的控制和清除：(1)人工防治法。人工防治法。(2)生境管理控制：生境管理控制：a.火烧和放牧方法；火烧和放牧方法；b.用水淹没法消灭旱生用水淹没法消灭旱生生物；生物；c.轮作倒灌法消灭危害专一性较强的物种；轮作倒灌法消灭危害专一性较强的物种；d.种树控制法，种树控制法，阻止外来杂草；阻止外来杂

48、草；e.覆盖地表法；覆盖地表法；f.建立良好生态系统。建立良好生态系统。(3)化学防治法。化学防治法。(4)生物防治：生物防治：从外来有害生物的原产地引进一些食性专一的天从外来有害生物的原产地引进一些食性专一的天敌。其基本原理：有害生物敌。其基本原理：有害生物-生物之间相互调节，相互制约的生物之间相互调节，相互制约的生态平衡理论，但对要求在短时间内彻底清除的入侵种，难以生态平衡理论，但对要求在短时间内彻底清除的入侵种，难以发挥良好的作用。发挥良好的作用。(5)综合治理：综合治理：其特点：其特点：a.速效性速效性 b.持续性持续性 c.安全性安全性 d.经济性。经济性。生态系统生态系统 ecos

49、ystem: 在一定空间中共同栖居在一定空间中共同栖居 着的所有着的所有生物生物与其与其环境环境之间通过不断进行物之间通过不断进行物 质循环和能量流动而形成的质循环和能量流动而形成的生态学功能单位生态学功能单位。生态系统生态学生态系统生态学是研究生态系统中的是研究生态系统中的物质循环物质循环和和能量流动能量流动的学科。的学科。一、生态系统的结构一、生态系统的结构和功能和功能1. 1. 非生物环境：非生物环境：物理、化学环境。物理、化学环境。 2. 2. 生产者：生产者： 自养生物。自养生物。 各种植物。各种植物。 3. 3. 消费者：消费者： 异养生物。异养生物。 食草动物和食肉动物。食草动物

50、和食肉动物。4. 4. 分解者：分解者： 异养生物。异养生物。 细菌和真菌。细菌和真菌。二、生态系统的物质循环二、生态系统的物质循环物质循环涉及大气圈、地圈和水圈，所以物质循环涉及大气圈、地圈和水圈，所以称为称为生物地球化学循环生物地球化学循环( (biogeochemical biogeochemical cycle)cycle)。它有它有3 3种类型，即种类型，即水循环水循环、气体型循环气体型循环和和沉淀型循环沉淀型循环。 1.1.水循环水循环2.2.气体循环气体循环碳循环：碳循环：氮氮循循环环：磷循环：磷循环：3. 3. 沉积沉积 型循环型循环（钙、钾、（钙、钾、镁、磷、硫）镁、磷、硫）

51、1.1.食物链、食物链、 食物网食物网三、生态系统三、生态系统 的能量流动的能量流动食食物物链链草地草地湖泊湖泊生产者生产者（浮游植物）（浮游植物）初级消费者初级消费者（浮游动物）（浮游动物）次级次级消费者消费者三级三级消费者消费者三级三级消费者消费者次级次级消费者消费者初级消费者初级消费者（草食动物）（草食动物）生产者生产者（草）（草）捕食食物链（放牧食物链）捕食食物链（放牧食物链）。植物。植物-植食性动物植食性动物-肉食性动肉食性动物。既存在于水域环境，也存在于陆地环境。物。既存在于水域环境，也存在于陆地环境。碎食食物链。碎食食物链。以碎食为基础。所谓碎食是指由高等植物的以碎食为基础。所谓碎食是指由高等植物的枯枝落叶等形成的，被其它生物利用后分解形成的碎屑，然枯枝落叶等形成的，被其它生物利用后分解形成的碎屑，然后再被多种动物食用。后再被多种动物食用。寄生性食物链。寄生性食物链。由宿主和寄生物构成的，以大型动物为基由宿主和寄生物构成的，以大型动物为基础，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者础，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。是寄生性关系。腐生性食物链。腐生性食物链。以动、植物的遗体为基础，腐烂的动、植以动、植物的