基础生态学精品课件

1、基础生态学第1页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二第2页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二怎样研究？为什么？是什么？第3页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二绪论 内容简介1. 生态学的定义2. 生态学研究史3. 现代生态学的发展期4. 生态学研究的对象和内容5. 生态学研究的重点6. 生态学分支学科7. 生态学研究的目的8. 生态学与其他学科关系9. 怎样学习生态学?10. 生态学相关期刊第4页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二绪 论20世纪经历着：最长足的科技进步 最深刻的社会变革最沉重的人口负担最严峻的

2、环境危机最空前的生态浩劫 第5页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二20世纪初1900 马克斯-普朗克发现量子，为量子理论的诞生奠定了基础 1901古列尔莫-马尔科尼在纽芬兰接收到来自英国康沃尔的世界上第一个电报信号1903莱特兄弟成功地演示了机动飞机1905爱因斯坦发表相对论1913尼尔斯-玻尔和埃内斯特-拉瑟福德发现原子结构1913亨利-福特发明规模生产汽车的流动装配线第6页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二20世纪50年代1952乔纳斯-索尔克发明抵御小儿麻痹症的疫苗1953詹姆斯-沃森和弗朗西斯-克拉克等人发现DNA的双螺旋结构1954首例肾移

3、植手术成功1957苏联发射第一颗人造卫星第7页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二20世纪60年代1967人类首例心脏移植手术实施1969美国阿波罗号宇航员登月成功80年代 导致疯牛病的毒蛋白被发现 吕克-蒙塔尼耶和罗伯特-加洛分离出艾滋病毒第8页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二20世纪90年代1990哈勃太空望远镜发射1996用单个成年哺乳动物细胞培育的克隆羊“多利”在英国诞生1997科学家准确预测到太平洋赤道地区的厄尔尼诺现象，大大减少了世界各国因洪水和干旱造成的经济和社会损失第9页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二人类生存

4、环境恶化（现象）大气污染全球每年使用燃烧物排入大气层的二氧化碳达55亿吨。全世界约有4亿辆汽车每年将大约18.3亿吨二氧化碳排入到大气层中。全球有9亿人生活在二氧化碳超过标准的大气环境里，10亿多人生活在烟尘和灰尘等颗粒物超过标准的环境里。 第10页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二温室效应。由于近年来全球排放的“温室气体”骤增，气候专家预计2025年全球平均表面气温将上升1，到下世纪中叶将上升1.54.5。预计在未来100年内，世界海平面将上升1米。沿海地区可能被淹，不少岛屿有消失的可能。自然灾害如干旱、洪水、暴风会频繁发生。 第11页，共81页，2022年，5月20日

5、，22点46分，星期二臭氧层破坏。破坏臭氧层的氯氟烃近60年来已排放1200多万吨。臭氧层的减少对人类来说，将意味着增加皮肤癌、黑色素瘤、白内障患者。 第12页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二土地沙漠化。人类过多地使用化肥和农药，工业排放物日益增多，植被破坏等引起土地严重退化。土地沙漠化威胁地球1/3的陆地表面。每年有500700万公顷耕地变为沙漠。全世界大约有10亿人生活在沙漠化和遭受干旱的地区。 第13页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二水的污染。地球淡水资源严重不足。各国每年工业用水超过600立方千米，而灌溉农田用水多达30004000立方千

6、米。受肥料和各种有毒化学制品污染的水占上述水量总和的1/3。全世界有12亿人缺乏安全饮用水，每年有2.5万人死于因水污染引起的疾病。全球每年往海里倾倒的垃圾达200亿吨，海洋污染使沿海居民发病增多；海洋污染使鱼虾和海洋生物急剧减少和死亡。 海水淡化产业第14页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二“绿色屏障”锐减。森林和林地在历史上曾占世界陆地的1/3以上。但因人类开发农牧业和建设城镇大量砍伐，地球森林植被已被缩小1/3。最近20年来，全球每年砍伐森林2000多万公顷，欧洲的原始森林几乎已完全消失。 第15页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二物种濒危。到

7、21世纪中叶，人类和家畜总生物量可能占陆地动物生物量的60，这意味着现在地球上每天有100种生物绝种。垃圾难题。据估计，全球每年新增垃圾100万吨。发达国家产生的垃圾更多。全球危险废物以每年5亿吨的速度增加。 第16页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二人口增长过速。人口增长越快对经济发展的压力就越大，对环境的影响也越严重。2011年世界人口已达70亿。世界人口学家估计目前世界人口正以每年1亿人的速度在增长。地球资源在开发利用的速度上已赶不上人口增长的速度。第17页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二全球性的环境问题荒漠化：全球四分之一的土地严重荒漠化，

8、110个国家饱受其苦；水资源：69%的陆地淡水资源不足，120多个国家严重缺水；洪涝灾害日趋频繁生物多样性受到威胁：动植物灭绝速度是自然灭绝速度的1000倍；污染物：各种污染物给脆弱的环境带来严重的创伤。第18页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二2000中国环境状况报告森林与草地森林覆盖率和蓄积量远低于世界平均水平90的草地不同程度地退化沙漠逐渐扩展，荒漠化日益严重，沙尘暴频繁发生第19页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二土地沙化危害严重:沙化面积占国土总面积的17.6,即960万平方公里的国土中的168万平方公里，大于10个山东省。危及1亿多人口的

9、生存,还在以每年2460平方公里的速度扩展，沙化土地3400平方公里，相当于损失一个中等县第20页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二Waste gas 第21页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二受酸雨污染的水稻因大气污染而致死的树第22页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二地球是有限的！人仅是一个生物物种！地球是脆弱的！第23页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二一. 生态学的定义 生态学(ecology)一词由德国学者E.H.Haeckel于1869年提出：生态学是研究生物有机体与其无机环境之间相互关系的科学

10、”。 The total relations of the animals to both its organic and its inorganic environment. (Haeckel 1869)第24页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二Ecology来源于希腊文Okologie 其中： Oikos: house hold, home, place to live Logos:研究、学科course/subject生态学是研究生物“住所”的科学 第25页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二英国生态学家Elton(1927)的定义是“科学的自然

11、历史”； 澳大利亚生态学家Andrewartha(1954)认为，生态学是研究有机体的分布与多度的科学，强调了对种群动态的研究； 美国生态学家Odum(1953，1959，1971，1983)的定义是研究生态系统的结构与功能的科学；我国著名生态学家马世骏认为，生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学。 第26页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二归纳各种观点，可将生态学定义为：生态学-是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学，其目的是指导人与生物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。第27页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二

12、二. 生态学研究史1.个体与群体生态学时期 19世纪前为萌芽阶段：如法国Reaumur对积温认识20世纪10-30年代巩固阶段：如C.Elton 动物生态学2.生态系统时期 20世纪60-70年代:Tansly(1935)首创Ecosystem,林德曼(1942)明尼苏达湖的工作, Odum兄弟的工作3.人与生物圈时期 20世纪70年代至今: IBP计划(1965)、MAB委员会(1970),人在生态系统中的作用,人类社会持续发展？第28页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二三. 现代生态学的发展期（20世纪50年代至今） 20世纪50年代以来，人类的经济和科学技术获得了飞

13、速发展，既给人类带来了进步和幸福，也带来了环境、人口、资源和全球变化等关系到人类自身生存的重大问题。在解决这些重大社会问题的过程中，生态学与其它学科相互渗透，相互促进，并获得的了重大的发展。第29页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二现代生态学的特点：1. 整体观的发展A 动、植物生态学由分别单独发展走向统一，生态系统研究成为主流。B 生态学不仅与生理学、遗传学、行为学、进化论等生物学各个分支领域相结合形成了一系列新的领域，并且与数学、地学、化学、物理学等自然科学相交叉，产生了许多边缘学科；甚至超越自然科学界限，与经济学、社会学、城市科学相结合，生态学成了自然科学和社会科学

14、相接的真正桥梁之一。C 生态系统理论与农、林、牧、渔各业生产、环境保护和污染处理相结合，并发展为生态工程和生态系统工程。D 生态学与系统分析或系统工程的相结合形成了系统生态学。第30页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二2. 生态学研究对象的多层次性更加明显。 现代生态学研究对象向宏观和微观两极多层次发展，小自分子状态、细胞生态，大至景观生态、区域生态、生物圈或全球生态，虽然宏观仍是主流，但微观的成就同样重大而不可忽视。在生态学建立时，其研究对象则主要是有机体、种群、群落和生态系统几个宏观层次。第31页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二3.生态学研究的

15、国际性是其发展的趋势 生态学问题往往超越国界，二次大战以后，有上百个国家参加的国际规划 60年代的IBP（国际生物学计划） 70年代的MAB （人与生物圈计划） IGBP（国际地圈生物圈计划）DIVERSITAS（生物多样性计划） 第32页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二4. 生态学在理论、应用和研究方法各个方面获得了全面的发展。（1）理论方面的进展生理生态学研究在60年代IBP及随后的MAB计划的带动下，以生物量研究和产量生态学有关的光合生理生态研究、生物能量学研究较为突出。 生理生态的研究也突破了个体生态学为主的范围，向群体生理生态学发展。 在生理生态向宏观方向发展

16、的同时，由于分子生物学、生物技术的兴起，促使其也向着细胞、分子水平发展。第33页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二种群生态学发展迅速。动物种群生态学大致经历了以生命表方法、关键因子分析、种群系统模型、控制作用的信息处理等发展过程。植物种群生态学的兴起稍晚于动物种群生态学，它经历了种群统计学、图解模型、矩阵模型研究、生活史研究，植物间相互影响、植物-动物间相互作用研究的发展过程，近期还注重遗传分化、基因流的种群统计学意义、种群与植物群落结构的关系等。 第34页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二群落生态学研究进入了新阶段。群落生态学由描述群落结构，发展到

17、数量生态学，包括排序和数量分类，并进而探讨群落结构形成的机理。 第35页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二生态系统生态学在现在生态学中占据了突出地位,这是系统科学和计算机科学的发展给生态系统研究提供了一定的方法和思路,使其具备了处理复杂系统和大量数据的能力的必然结果。 E. Odum的生态学基础(1953，1959，1971，1983)，对生态系统的研究产生了重大影响。H. Odum和Hutchinson(1970)分别从营养动态概念着手，进一步开拓了生态系统的能流和能量收支的研究。 第36页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二（2）应用方面的进展应用

18、生态学的迅速发展是70年代以来的另一个趋势,它是联结生态学与各门类生物生产领域和人类生活环境与生活质量领域的桥梁和纽带。近20多年来，它的发展有两个趋势： 第37页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二经典的农、林、牧、渔各业的应用生态学由个体和种群的水平向群落和生态系统水平的深度发展，并研究人工群落和人工生态系统的设计、建造和优化管理。由于全球性污染和人对自然界的控制管理的宏观发展，应用生态学的焦点已集中在全球可持续发展的战略战术方面。第38页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二（3）研究技术和方法上的进展遥感在生态学上已普遍应用，近20年来，遥感的范围

19、和定量发生了巨大的变化，尤其是对全球性变化的评价，促使遥感技术去记实细小比例尺的变化格局。用放射性同位素对古生物的过去保存时间进行绝对的测定，使地质时期的古气候及其生物群落得以重建，比较现存群落和化石群落成为可能。第39页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二现代分子技术使微生物生态学、种群生态学出现革命，并使遗传生态学获得了巨大的发展。在生态系统长期定位观测方面，自动记录和监测技术、可控环境技术已应用于实验生态，直观表达的计算机多媒体技术也获得较大发展。无论基础生态和应用生态，都特别强调以数学模型和数量分析方法作为其研究手段。第40页，共81页，2022年，5月20日，22

20、点46分，星期二内容回忆？第41页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二四. 生态学研究的对象和内容 现代生态学向微观和宏观两个方向发展：一方面在分子、细胞等微观水平上探讨生物与环境之间的相互关系；另一方面在个体、种群、群落、生态系统等宏观层次上探讨生物与环境之间的相互关系。 第42页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二现在生态学研究对象和内容可从以下几个方面来理解:（一）生态学是研究生物与环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学分支学科1如按现代生物学的组织层次来划分，生态学的研究对象为：基因、细胞、器官、有机体、种群、群落、生态系统等，研究它们与环境之

21、间的相互关系。第43页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二生物学研究对象的组织层次谱第44页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二2如按生物类群来划分，生态学的研究对象为：植物、微生物、昆虫、鱼类、鸟类、兽类等单一的生物类群，研究它们与环境之间的相互关系。第45页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二（二）生态学尽管向宏观和微观两个方向发展，但其研究中心为种群群落生态系统第46页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二五. 生态学研究的重点在于生态系统和生物圈中各组分之间的相互作用1以自然生态系统为对象，探索环境(无机及有

22、机环境)对生物的作用(或影响)和生物对环境的反作用(或改造作用)，及其相互关系和作用规律；生物种群在不同环境中的形成与发展，种群数量在时间和空间上的变化规律，种内种间关系及其调节过程，种群对特定环境的适应对策及其基本特征；生物群落的组成与特征，群落的结构、功能和动态，以及生物群落的分布；生态系统的基本成分，生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统的发展和演化，以及生态系统的进化与人类的关系。第47页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二2 以人工生态系统或半自然生态系统(即受人类干扰或破坏后的自然生态系统)为对象，研究不同区域系统的组成、结构和功能；污染生态系统中，

23、生物与被污染环境间的相互关系;环境质量的生态学评价；生物多样性的保护和持续开发利用等。第48页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二3以社会生态系统为研究对象，从研究社会生态系统的结构和功能入手，系统探索城市生态系统的结构和功能，能量和物质代谢，发展演化及科学管理；农业生态系统的形成和发展，能流和物流特点，以及高效农业的发展途径等；人口、资源、环境三者问的相互关系，人类面临的生态学问题等社会生态问题。第49页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二六. 生态学分支学科 按研究对象的组织层次划分-分子生态学（molecule ecology）个体生态学（auto

24、ecology）种群生态学（population ecology）群落生态学（community ecology）生态系统生态学（ecosystem ecology）景观生态学（landscape ecology）全球生态学（global ecology）第50页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二按生物类群划分-动物生态学（animal ecology）植物生态学（plant ecology）昆虫生态学（insectecology）微生物生态学（microbial ecology）人类生态学（human ecology）第51页，共81页，2022年，5月20日，22点4

25、6分，星期二按栖息地划分-淡水生态学（fresh-water ecology）海洋生态学（marine ecology）河口生态学（estuary ecology）湿地生态学（wetland ecology）热带生态学（tropical ecology）陆地生态学（terrestial ecology） 陆地生态学又可再分为森林生态学（forest ecology）、草地生态学（grassland ecology）、荒漠生态学（desertecology）和冻原生态学（tundra ecology）。第52页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二按交叉学科划分-数学生态学（m

26、athematical ecology）化学生态学（chemical ecology）物理生态学（physical ecology）地理生态学（geographic ecology）生理生态学 （physiological ecology）进化生态学（evolutionary ecology）行为生态学（behavioral ecology）遗传生态学（genetic ecology）经济生态学（economic ecology）第53页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二按应用领域划分-农业生态学（agroecology）城市生态学（urban ecology）污染生态学

27、（pollution ecology）渔业生态学（fishery ecology）放射生态学（radio ecology）资源生态学（resource ecology）等。第54页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二七. 生态学研究的目的1.理论上 从宏观上阐明生命的奥秘 2.实践上解决人类生产和生活中面临的生态和环境问题第55页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二例1 农业生产中化学生态学的应用 农业生产中化学生态学的应用包括农作物和杂草间、农作物和害虫间以及作物、害虫与天敌三重关系间的应用。由于微量化合物测定手段的逐步普及和信息技术的进步 ,该方面研

28、究正在取得重大进展。 第56页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二农业的化感利用：墨西哥传统农业习惯用豆科作物作覆盖物或作堆肥, 研究结果表明 ,豆科作物有肥田、减少水土流失及减少杂草的作用。绒毛豆、刀豆、银合欢的水提液对植物均有强烈抑制作用 ,田间实验结果表明它们与玉米间作均有减少杂草的效果 ,其中绒毛豆使杂草减少 68 %。绒毛豆和银合欢水提液还有抑制线虫作用 ,绒毛豆作覆盖物时使土壤线虫数量减少50 %以上 。第57页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二八、生态学与其他学科关系生物科学的“多层蛋糕”分法表示各学科间关系第58页，共81页，2022年

29、，5月20日，22点46分，星期二 引自Kerbs, C.J.(1978): Ecology-The Experimental Analysis of Distribution and Abundance第59页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二怎样学习生态学？第60页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二 现代科学发展的特点是学科间的相互渗透、相互交错、相互补充、互为促进，共同发展，而生态学则是这些交错区间的交汇和纽带，从而给生态学的学习带来了较大的困难，但是，只要我们掌握了正确的学习要领，就会举一反三。第61页，共81页，2022年，5月20日，22

30、点46分，星期二（一）树立生态学的基本观念1层次观 生命物质有从分子到细胞、器官、机体、种群、群落等不同的结构层次。研究高层次的宏观现象须了解低层次的结构功能及运动规律，研究低层次的结构功能和运动规律可以得到对高级层次宏观现象及其规律的深入理解。 传统的生态学主要研究有机体以上的宏观层次，现在生态学向宏观和微观两极发展，虽然宏观仍是主流，但微观的成就同样重大而不可忽视。第62页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二2整体观 每一高级层次都有其下级层次所不具有的某些整体特性。这些特性不是低级层次单元特性的简单迭加，而是在低级层次单元以特定方式组建在一起时产生的新特性。整体论要求

31、始终把不同层次的研究对象作为一个生态整体来对待，注意其整体特征。第63页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二3系统观 生物的不同层次，既是一个整体，也同样是一个系统，均可用系统观进行研究。系统分析的方法区分出系统的各要素，研究它们的相互关系和动态变化，同时又综合各组分的行为，探讨系统的整体表现。系统研究，还必须探讨各组分的间的作用和反馈的调控，以指导实际系统的科学管理。第64页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二4. 协同进化观 各种生命层次及各层次的整体特性和系统功能都是生物与环境长期协同进化的产物。协同进化是普遍的现象例如：捕食者-被捕食者之间的对抗

32、特性与行为的协同发展；寄生-共生转化的协同适应；生物-环境，植物、高等动物被动与主动的对环境的改造。协同进化的观点应是生态学研究全过程中的一个指导原则。第65页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二（二）掌握基本的研究方法1原地观测 原地观测是指在自然界原生境对生物与环境关系进行考察。包括野外考察、定位长期观测和原地实验等不同方法。2受控实验 受控实验是在模拟自然生态系统的受控生态实验系统中研究单项或多项因子相互作用，及其对种群或群落影响的方法技术。第66页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二3生态学的综合方法 生态学的综合方法是指对原地观测或受控生态系统

33、实验的大量资料和数据进行综合归纳分析，表达各种变量之间存在的种种相互关系，反映客观生态规律性的方法技术。资料的归纳和分析 首先要对数据进行规范化的处理，在此基础上，应用多元分析方法进一步对这些数据各自作用的大小、相互作用的关系进行分析。例如：一般的统计相关分析、主分量分析、综合结构模型、系统层次分析等分析技术。生态学的数值分类和排序生态模型和模拟第67页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二生态学期刊有哪些？第68页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二第69页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二第70页，共81页，2022年，5月20日

34、，22点46分，星期二第71页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二生态学报 Acta Ecological Sinica植物生态学报Chinese Journal of Plant Ecology第72页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二第73页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二分析讨论是生态学问题吗？理由是什么？第74页，共81页，2022年，5月20日，22点46分，星期二DiscussionAre these issuing belong to ecology？Giving the cause.Cheplick GP (1993). Sibling co