生态学研究方法知识点概括以及生态学研究方法

1、生态学研究方法第一章绪论第一节生态学及其学科特性化一、生态学的概念生态学从科学的角度来看，生态学是运用层次观和系统论的方法，是研究生物与生物之间、生物与环境之间的相互关系的科学。生态学研究对化学相互关系生物动物植物微生物物理相互关系生物相互关系环境局域环境生态学研究对化学相互关系生物动物植物微生物物理相互关系生物相互关系环境局域环境微环境局域环境区域景观环境地球环境宇宙环境这些相互关系会从生物分子、个体、种群、群落、生态系统、区域景观、全球等不同层次上对生物的和环境系统的结构和功能产生各种影响。因此，生态学是研究这些相互关系的产生方式、影响途径和作用后果有关规律的学科。二、研究层次及其学科现代

2、生态学在研究层次上相宏观与微观两极发展。由于生态学研究对象的极其复杂性，它现已发展成为一个庞大的学科体系根据研究性质分，生态学可概分为理论生态学和应用生态学两大体系。从研究对象的水平和层次来看，生态学可分为：分子、个体、种群、群落、生 态系统、景观、区域、全球生态学。（分辨率和空间尺度增加）三、生态学的实验科学属性科学的发展与研究方法和技术设备有关。在传统的生态学研究中，生态学侧重于研究对象的描述，所采用的研究方法（如直观描述，调查分析，数理统计，单项实验等）都很简单。设备也很简单。因此，生态学被误认为是一门描述性的、近似于思维方法论的和社会科学的一门学科。特别是近十几年来，随着生态学向经济科

3、学和人文社会学科的渗透，使人们感觉到生态学似乎越来越偏离自然科学，而向社会科学靠近了。然而，生态学来源于生物学，其研究对象是生物与环境之间的相互关系。它始终围绕着生物与环境之间的物质循环、能量流动、信息传递（乃至资金流动）开展研究，就必然要与生 物学实验、环境学实验、物理、化学实验等打交道，就需要通过实地观测与调查研究，获取 实验数据来认识和回答各种种样的生态学过程及其内在机理。因此，总体上讲，生态学必然是一门实验科学，它的天然实验室就是自然界（或人类社会）。生态学实验的特点：1）生态学是一门与空间、时间相关的科学，因此，其实验必然涉及空间位置与时间的测定，与地理学密切相关；2）生态学是研究生

4、物与环境相互关系的科学，那么，其实验必然涉及生物学与环境学；3）生态学的综合性与系统性，决定了解到其实验必然是多元化的，并与其他学科具有交叉渗透性；4）生态学的不同尺度，决定了其不同实验方法的巨大差异性，如宏观生态学的研究方法与微观生态学研究方法。第二节生态学研究方法类型与内容体系科学的理论是建立在科学的实验研究方法之上的。生态学研究方法大多数与相关学科的方法相同或相近似，生态学研究需要先对自然界或实验室中的生态现象进行观察记载、测计度量和实验，再对资料数据进行分析综合，找出生态学规律。从20世纪50年代开始，生态学研究方法一方面趋向专业化，针对不同对象和问题， 设计了各种专用方法技术；另一方

5、面是强调系统化，即为各类生态系统制定出生态综合研究方法。 生态学研究的专门化与系统化同时并进，彼此汇合，是学科方法体系日趋成熟的标志。一、科学研究的基本过程科学研究是人类认识自然、改造自然和服务社会的原动力，是科技创新的源泉。 其目的在于探求新的知识、理论、方法、技术和产品。基础或应用基础性研究在于揭示新的知识、理 论和方法；应用性研究则在于获得某种新的技术或产品。无论基础性研究，还是应用研究，其基本过程大致包括3个环节：1）根据自己的研究（观察、了解）或前人的研究（通过查阅文献）对所研究的命题形成 一种认识或假说。2 ）根据假说所涉及的内容安排相斥性试验或抽样调查。3 ）根据试验或调查所获得

6、的资料进行推理，肯定或否定或修改假说，从而形成结论，或 开始新一轮的试验，以验证修改完善后的假说，如此循环发展，使所获得的知识逐步发展、 深化。1、选题课题的选择决定了研究创新的潜在可能性。选题时必须明确其意义与重要性。理论性研究注重在未来学科发展上的重要性。应用性研究注重对未来生产发展的作用和潜力。来源：从当时当地的生产实践中提取；政府下达；科学研究需要；横向协作2、文献百科全书、文献索引、专业书籍、文摘、评论性杂志、科学期刊和杂志科学的发展是累积性的， 通过对文献的了解可以把研究者推到研究的顶层，避免少走弯路。选题要有文献的依据，设计研究内容和方法更需文献的启示。3、假说假说的概念：假说是

7、根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明。构成假说的基本要素：事实基础，背景理论对现象、规律的猜测，推导出的预言和预见。只是尝试性设想，对所研究对象的试探性概括。4、假说的检验假说的检验方法：逻辑分析和实践检验两个步骤。逻辑分析：判断假说的可检验性。实践检验：分为直接检验和间接检验。直接检验：即用观察和实验直接观测科学假说的实质内容，以证实或否证科学假说。间接检验：即用观察和实验观测来检验假说基本命题所推演出来的结论或预言。通常用逻辑推演与实践证明相结合的方式。修改假说数据统计分析可能多次反复修改假说数据统计分析可能多次反复n肯定假说获得结论二、生

8、态学研究方法的基本类型根据生态学研究对象的多样性和复杂性，对生态学现象和生态学规律的研究，不仅要通过野外的观测和实地的调查研究， 而且还需要通过严格的控制实验来模拟自然的生态过程与内 在规律。根据生态学研究的不同需要，可以分为原地观测研究、受控实验研究，以及生态学综合研究方法三大类型。（一）原地观测研究原地观测研究是指在自然实地对生物与环境关系的考察。生态现象的直观第一手资料皆来源于原地观测。因为生态学的研究对象（种群、群落等）均与特定的自然生境不可分割，生 态现象涉及因素众多，联系形式多样，相互影响又随时间不断变化，观测的角度和尺度不一，迄今尚难以或无法使自然现象全面地在实验室内再现，原地观

9、测仍是生态学的基本方法。原地观测研究方法包括：野外考察、定位观测和原地实验等不同方法。1、野外考察野外考察是考察特定生态要素（生物要素和环境要素）的时空分异和规律。野外考察首先必须确定需要考察的空间范围及其边界，以及考察对象。然后根据调查目的，设计相应的调查方案和调查指标。1）生物要素其调查边界通常视物种生物学特性而异。植物种群不仅要考虑其定居的植株分布，还应包括种子的向外扩散范围。动物种群的活动范围，其巢穴或防御的领地可能很小，但取食空间可能很大。对有定期长距离迁徙或泡游行为的动物种群往往要包括广大地区，考察动物种群活动可能要用飞机、遥感或标志追踪技术。陆地群落的生境划界，通常是依据植物群落

10、或植被类型边界与地形地貌的联系。但在大范围内出现群落连续，或逐渐过渡性强时，则要借助于群落统计或航测遥测技术。野外考察种群或群落特征，测计生境的环境条件， 不可能在原地内进行普遍观测，只能通过适合于各类生物的规范化抽样调查方法。属于种群水平的考察项目主要有：个体数量（或密度）、水平与垂直分布样式、适应形态性状、生长发育阶段或年龄结构、物种的习性行为等。属于群落水平的考察项目主要有群落的种类组成、即对组成该群落的植物种类进行分类鉴定和记录、植物种的生活型或生长型、各种动物的生态习性和行为；各种动植物种群的多度、 频度、显著度、分布样式、年龄结构、生活史阶段、种间关联和群落结构等。同时，要考察种群

11、或群落生境的主要环境因子特征，如对生境的总面积、 形状、海拔高度、大气、水、土壤、地质、地貌等环境因子的描述和测量。2）社会经济要素社会经济环境首先也需要确定研究对象和研究范围，然后根据研究目的，设计一系列调查表格和问卷， 通过资料收集、当面采访、座谈会、问卷调查等方法，获取第一手和第二手的数据信息，如 国民经济统计年鉴、地方志、产业发展概况、各种生产报表、人口状况、环境保护状况等， 在此基础上进行统计分析，研究社会经济发展与资源与生态环境之间的关系。2、定位观测定位观测是考察某个种群或群落结构功能与生境相互关系的时态变化。先要设立一块可供长期观测的固定样地，样地必须能反映所研究的种群或群落及

12、其生境的整体特征。定位观测时限，决定于研究对象和目的， 若是观测种群的生活史动态，微生物种群的时限只要几天，昆虫种群是几个月到几年， 脊椎动物要几年乃至几十年；多年生草本和树木要几十看甚至几百年。若是观测群落演替所需时限更长。或是观测种群或群落功能或结构的季节或年度的动态，时限一般是一年或几年。定位观测的项目，除野外考察的项目外， 还要增加生物量增长、 生殖率、死亡率、能量流、 物质流等结构功能过程的定期观测。3、原地实验原地实验是在田间条件下， 采取某些措施，获得有关某个因素的变化对种群或群落其他诸 因素及对某种效果所产生的影响。例如，在牧场上进行围栏实验， 可获得牧群活动对草场中种群或群落

13、的影响；在森林或草地群落里人为的除其中的某个种群，或引进某个种群，从而辨识该种群对群落及生境的影响；或进行施肥、遮光、改变食物资源条件，以了解资源供应对种群或群落动态的影响的机制。原地或田间的对比实验是野外考察和定位观测的一个重要补充。不仅有助于阐明些因素的作用和机制，还可作为设计生态学受控实验或生态学仿真的参考或依据。（二）受控实验研究方法受控实验是仿真自然生态系统，严格控制实验条件， 研究单项因子相互作用及其对种群或群落影响的方法技术。例如：所谓“微宇宙”仿真系统，是在人工气候室或人工水族箱中建立自然生态系统的仿真系统，即在光照、 温度、土质、营养元素等大气物理或水分营养元素的数量与质量都

14、完全 可控的条件下，通过改变其中某一因子，或同时改变几个因子，来研究实验生物的个体、种群，以及小型生物群落系统的结构功能，生活史动态过程，及其变化的动因和机理。（三）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的生态实验的大量资料和数据进行综合归纳和分析，表达各组变量之间存在的种种相互关系，反映客观生态规律性方法技术。1、资料的归纳和分析生态学现象观测数据资料，涉及多种学科领域，众多因素的变量集，各组变量（属性）为 类型不同，量纲不一，尺度悬殊，为了便于归纳分析，需作以下工作。首先要进行数据的适当处理，包括对数据类型的转化，主要是把二元（定性）数据转化为定量数据；或者反之，以使数据类型

15、一致。其次，是对不同量纲的数据进行数值转换，如将原始数值换成对数， 倒数，角度，概率等,以便更合理的体现各类数据之间的数量关系，使其具有一定的分布形式（如正态分布），或一定的数据结构（如线性结构）。还可进行数据的标准化或中心化，即把各项数据的绝对值 转换为相对值（比值），使变量的取值在 01之间，从而获得数据的几何意义，能在一定维 数的坐标上定位和进行运算。2、生态学的数值分类和排序数值分类是近20来新发展的对群落进行客观分类及区分种同内生态类型的方法技术。分类的对象单元是植被的抽样（样地），所以，样地的大小、数量和进行物种的数量特征（属性）的测计，都要按照规范化的方法。各种属性原始数据经过处

16、理，建立各样地各属性的原始数据矩阵，再计算群落样地两两之间的相似系数或相异系数，列出相似系数矩阵，最后按照一定程序进行样地的聚类或划分， 得出表征同质群落类型的树谱图和划分或聚合的分类结果。数值分类技术的最大特点是原地调查抽样以及数据处理和计算分类程序的规范化，具有较大的客观性和可重复检验的特征，能应用计算机加快分类过程，实现最优化的分类。3、生态学的数学模型和仿真生物种群或群落系统行为的时态变化的数学概括，统称为生态系统的动态数学模型。数学模型仅仅是现实生态系统的抽象，每种模型都有一定的限度和有效范围。生态系统建模并没有绝对的法则， 但必须从确定对象系统过程的真实性出发，充分把握其内部相互作

17、用的主导因素，提出适合的生态学假设，再采用恰当的数学形式来加以表达或描述。数学模型经过验证，确定了它的真实性后，即可作为一项有用的工具，进行实验仿真，分 别改变方程中的变量及常数的数值，在计算机上进行运算，即可得出与改变相应的种群或群落过程的特征或效果，恰似在实地进行实验一样，也是对模型的合理性与正确性的验证。1、野外考察2、定位观测2、定位观测3、原地实验基 本 类 型基 本 类 型（二）受控实验研究方法（三）生态学的综合方法在自然或田间条件下，采取某些措施，获得有关某个因素的变化对种群或群落其他诸因素及对某种效果产生的影响。是指对原地观测或受控的 生态实验的大量资料和数 据进行综合归纳和分

18、析， 表达各组变量之间存在的 种种相互关系，反映客观 生态规律性的方法技术。1、资料的综合归纳2是指对原地观测或受控的 生态实验的大量资料和数 据进行综合归纳和分析， 表达各组变量之间存在的 种种相互关系，反映客观 生态规律性的方法技术。1、资料的综合归纳2、生态学的数值分类和排序3、生态学的数学模型和仿真、生态学研究方法的内容体系生态学是一门揭示生物与环境关系的实验科学,因此，生态学研究方法必然涉及生物要素生态学是一门揭示生物与环境关系的实验科学,因此，生态学研究方法必然涉及生物要素和环境要素两大部分。同时，生态学研究对象是自然生态过程和生态现象，因此，其相关的实验技术方法也必然贯穿于野外生

19、态环境观测、生态样品采样与保存、生态样品实验分析测定、实验数据的综合 分析等几个环节。野外观测与调查研究技术主要包括野外试验技术、定位观测技术、环境要素观测技术、野外调查技术、小气候观测技术、样品采集技术、标本制作技术、样品运输储存技术、3S技术综合应用、野外台站建设技术、陆地样带与台站网络建设技术等。实验室分析测试技术主要包括样品保存技术、生态环境样品分离技术、物理分析技术、常规化学分析技术、生理生化分析技术、现代仪器分析技术、分子生物学技术、物种鉴定技术 等方面。生态学实验数据的综合分析技术包括试验统计分析技术、数学建模技术等。第三节生态学试验设计方法概述野外观测研究技术生态样品采样与保存

20、技术生态样品实验分析测定技术野外观测研究技术生态样品采样与保存技术生态样品实验分析测定技术实验数据的综合分析技术植物样品分析技术 动物样品分析技术 微生物样品分析技术 环境样品分析技术地理环境观测技术小气候观测技术生物环境观测技术野外实验设计技术土壤样品采集技术水样品采集技术大气样品采集技术生物样品采集技术数据整理与方差分析相关回归分析技术主分量分析 （PCA）数值分析与排序数学建模技术植物样品分析技术 动物样品分析技术 微生物样品分析技术 环境样品分析技术地理环境观测技术小气候观测技术生物环境观测技术野外实验设计技术土壤样品采集技术水样品采集技术大气样品采集技术生物样品采集技术数据整理与方差

21、分析相关回归分析技术主分量分析 （PCA）数值分析与排序数学建模技术生态学研究方法知识点概括第一章绪论.生态学研究的基本方法：原地观测受控实验生态学研究方法分析.原地观测的内容：野外考察定位观测原地实验.生态学综合研究的研究方法：资料的归纳和分析生态学的数值和排序生态学的数学模型和仿真.生态学研究的基本指导思想：层次观整体论系统学说协同进化.生态学研究的组织层次基因一细胞一器官一个体一种群一群落.名解：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 单项或多项因子与相互作用及其对种群或群落影响的方法技术协同进化：两个或多个物种在种群动态上的相互影响彼此在进化过程和方向上的相互作用，包

22、括生物与生物之间和生物与环境之间的协同进化.原地观测：指在实地对生物与环境关系的考察第二章野外环境生态因子的观测.名解：环境因子：组成环境的所有要素的总和生态因子：指环境中对生物的生长，发育， 生殖，行为和分布有着直接或间接影响的环境要素地形因子：气候因子：溶解氧：在水中溶解分子态的氧电导率：电导反应了水中含盐量的多少，水越纯净，含盐量越少电阻越大，电导越小。色度：颜色，浊度，悬浮物等都是反应水体外观的指标.生态因子的分类按生命特征：（1）生物因子（2）非生物因子按性质分：（1）气候因子（2） 土壤因子（3）生物因子（4）地形因子（5）人为因子按种群数量变动的影响：（1）密度制约因子（2）非密

23、度制约因子按生态因子稳定性：（1）稳定因子（2）变动因子.地形因子包括哪些？地理位置海拔高度海陆位置经纬度坡度.气候因子包括那些数据？太阳辐射强度光照强度空气温度空气湿度土壤温度大气降水风速风向降水量.地温（土壤温度）用 曲管地温表测量;大气降水用雨量器和雨量计测量;空气湿度用 温度 计或干湿球温度表测量。.水样的采集：现场测定的有 PH值、由导率和溶解氧。.色度的测量方法：钳钻标准比色法稀释倍数法分光光度法.了解 GPS利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系发送统，称为全球卫星定位系统，简称 GPS GPS由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航

24、系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。第三章生态学观测的取样设计.取样的定义与类型： 抽取其中一部分作为样本来获取数据并进行分析，进而推断总体的特 征，这个过程成为取样。主观取样客观取样（概率取样法）.客观取样包括哪些取样方法并了解各取样方法：随机取样：样方的设置是随机的， 即每一样品单位被抽取的机会是相等的；一般随机取样的方法是将研究地区放入一个垂直坐标中用成对的随机数作为坐标值来确定样方的位置。（缺点：在实际研究中往往难以确切设置，尤其是地形复杂等地；优点

25、：可用于统计分析）系统取样：根据某一规则系统的设置样方，也叫规则取样；在大多数情况下，先用地形等因素确定第一个样方设置（优点：取样简单，样品分布普遍，代表性强，在植被变差较小的 情况下效果好；缺点：好坏不能客观评价，数据也不能进行统计分析）限定随机取样（系统随机取样）：是系统取样和随机取样的结合，兼有二者的优点，先用 系统法将研究地段分成大小相等的区组，然后在每一小区再随机地设置样方（优点：每个区组内每个样品被抽取的机会更大，且数据可进行统计分析；缺点：在野外可能更费时间）分层取样：将研究地段按自然的界限或生态学标准分成一些小的地段，小地段的划分不是统计学方法，而是自然的界限或生态学的标准（优

26、点：简便易做，也是应用最多的方法；缺点：小地段的大小一般是很难知道的，不等的所以难以进行统计分析）集群取样：是一种二维水平取样，即首先随机选取样点，在每一个样点取一些样方（而不是一个样方），在这特殊调查中更有效，可有多种设计方案，根据所研究的对象不同而有差 异环境因子取样：对环境因素，某些因子的值只与样方位置有关.群落的最小面积的定义及几种需要了解的群落最小面积群落最小面积指的是基本上能够表现出群落类型植物种类的最小面积。把含样地总数84%的面积成为群落最小面积例如：热带雨林 2500n2温带森林400n2典型草原一一1m2.如何确定样方的数目:样方数一平均数曲线法方差法面积比法第四章种群的空

27、间分布格局.种群的四大基本特征结构特征，动态特征，多样性，稳定性.种群的空间分布格局：随机分布均匀分布集群分布.如何判定种群的空间分布格局？田间整理资料，列成表计算平均数，方差计算理论频数X 2检验第五章种群密度调查.种群密度的定义及包括的两种类型的定义单位面积（或体积）空间中的生物个体数量，通常以个体数目或生物量表示（1）绝对密度：单位面积（或体积）空间中的生物个体数量（2）相对密度：只是衡量生物数量多少的相对指标.绝对密度的基本调查方法有哪些？总数量调查取样调查。其中中包括样方法、标志重捕法和去除取样法。.什么是样方法？样方法是以一定面积的样地作为整个研究区域的代表.标志重捕法包括单次重捕

28、、多次重捕、多次标记多次重捕.单次重捕中的林可指数法具体步骤，施夸贝尔法基本原理。第六章生命表的编制（会计算生命表）.名解：生命表：综合评定种群各年龄组的死亡率和寿命，预测某一年龄组的个体能存活多少年；还可以看出不同年龄组的个体比例情况静态生命表：（特定时间生命表、垂直生命表）根据某一特定时间对种群作一年龄结构调查数据而编制的生命表称静态生命表动态生命表：（同生群生命表、特定年龄生命表、水平生命表）根据大约同一时间出生的一组个体（同生群）从出生到死亡的记录编制的生命表称动态生命表综合生命表：包括了出生率的生命表称综合生命表.平均世代周期长（T）、种群增长率、存活曲线、种群的内禀增长率.什么是K

29、因子分析？K :将生命表中的nx（或lx）栏取对数，k为前后两个阶段的存活率只差，K则是各个世代所有的k值之和。关键因子分析图：以年份为横坐标，k或K值为纵坐标。能看出哪一时期，死亡率对种群大小的影响最大。用途：确定研究对象的主要致死因素适用：昆虫种群，爬行动物，植物 第七章种群的增长模型.种群模型的定义及建立种群模型的目的描述种群个体数量动态的方法目的：定量的反映种群系统与环境系统相互关系的动态，提供预报.与密度无关的种群增长模型（1）种群离散增长模型（玉米）（2）种群连续增长模型.逻辑斯谛增长模型中的最大持续产量MSY第八章群落数量特征的调查与数据分析.生物群落的概念及特征指在一定的时间内

30、一定地段或一定生境里各种生物种群相互联系相互影响所构成的组合结 构单元（生物群落=植物群落+动物群落+微生物群落）基本特征：具有一定的组成具有一定的结构具有一定的动态特征不同物种之间存在相互影响具有一定的分布范围形成一定的群落环境具有特定的群落边界特征.常见植物群落成员的类型优势种、建群种、亚优势种、伴生种、偶见种.种群组成的数量特征：一、综合数量指标优势度重要值综合优势比二、个体数量指标多度密度.群落的物种多样性包括两种含义：物种多样性是由物种数目和相对多度决定的物种丰富度：一群落或生境中物种数目的多少物种均匀度：一群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，反映各物种个体数目的分 配均匀程度.

31、物种多样性测度一一丰富度指数（Margalef指数）物种多样性测度一一均匀性指数（Pielou均匀度指数）物映丰富度和均匀度一一辛普生多样性指数和香农威纳指数.物种多样性类型？“多样性：栖息地或群落中的物种多样性测度群落内的物种多样性3多样性：测度区域尺度上物种组成沿着某个梯度方向从一个群落到另一个群落的变化率丫多样性：测度最大地理尺度上的多样性，体现一个地区或许多地区穿过一系列群落物种多样性的总和第九章生态系统的生物生产.名解：生态系统：在一定的时间和空间内，生物和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动以及信息传递而形成的相互作用，相互依存的生态学的功能复合体生物量：某一特定观察时刻，某一空间范围内，现有有机体的量生产量：在一定时间阶段中， 某个种群或生态系统所新生产出的有机体的数量、重量、和