厦门大学普通生态学考研笔记

第一章绪论第二章个体生态学生物与环境第三章种群生态学第一节种群及其基本特征第二节种群的遗传与进化第三节种内、种间关系第四章群落生态学第一节生物群落的组成与结构第二节生物群落的动态第三节生物群落的分类与排序第五章生态系统生态学第一节生态系统的一般特征第二节生态系统的能量流动第三节生态系统的物质循坏第四节自然生态系统弟八早大尺度生态学第七章应用生态学参考书、期刊、网站《生态学》教学计划（环境科学专业54学时）《生态学》教学参考书籍孙儒泳等.《基础生态学》.高等教育出版社,2003.孙儒泳.《动物生态学原理》（第三版）.北京师范人学出版社,2001.孙儒泳，李博，诸葛阳，尚玉昌编.《普通生态学》.高等教育出版社,1993.Mackenzie,A.,A.S.Ball,S.R.Virde著,孙儒泳，李庆芬,牛翠娟，娄安如译.《生态学》.科学出版社BiosScientificPublishers,2000.Mackenzie,A.,A.S.Ball,S.R.Virde.《Ecology》.BiosScientificPublishersLimited,1999.曲仲湘，吴玉树，王焕校,姜汉桥，唐廷贵编.《植物生态学》（第二版）.高等教育出版社,1983.蔡晓明编著.《生态系统生态学》•科学出版社,2000.尚玉昌，蔡晓明编.《普通生态学》•北京人学出版社,1992.《生态学》教学参考书籍金岚主编.《坏境生态学》•高等教育出版社,1992.李博主编.《生态学》.高等教育出版社,2000.Molies,M.C..《生态学:概念与应用Ecology:ConceptsandApplications》.科学出版社McGraw-Hill,2000.Chapman,J.L.,M.J.Reiss.《生态学：原理与应用Ecology:principlesandapplications》.清华大学出版社，CambridgeUniversityPress,2001.李振基，陈小麟,郑海雷，连玉武.《生态学》•科学出版社,2001.傅伯杰，陈利顶,马克明，王仰麟.《景观生态学原理及其应用》，科学出版社,2002.张金屯，李素清.《应用生态学》.科学出版社,2003.罗勃•德赛尔,本内德.谢尔沃特.《生态与进化研究中的分子方法》•科学出版社,2001.（何田华译,何田华，葛颂校）RichardB.Primack.《保护生物学概论》.湖南科学技术出版社,1996.（祁承经译）《生态学》期刊《生态学报》[中国生态学会，1982]《生态杂志》[中国生态学会，1982]《AMBIO-人类坏境杂志》[瑞典皇家科学院，1972]《应用生态学报》[中国生态学会，1990]《生物多样性》[中国科学院濒危物种委员会，1993]《植物生态学报》[中国植物学会，中国科学院植物研究所，1955]《Ecology》[theEcologicalSocietyofAmerica,1920]《JournalofEcology》[1913]《EcologyMonorgraphs》[1931]《JournalofAnimalEcology》[1932]国内《生态学》有关网站搜索引擎--WWF-万方数据--中国期刊网--生物学文摘(BA)-中国科学院生物多样性委员会--中国科学院生态坏境中心--湿地国际一第一章绪论生态学(Ecology)定义Ecology源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地,后者表示学科,原意是研究生物栖息环境的科学。研究生物(organism)及环境(environment)河相互关系的科学(E.Haeckel,1866)。研究科学的自然历史(C.Elton,1927)。研究生物形态、生理和行为上的适应(KainkapoB(克什卡洛夫)，1954)。研究有机体的分布和多度的科学(Andrewartha,1954〉。研究有机体与生活之地相互关系的科学(环境生物学)(Smith,1966)研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(Krebs,1972,1978, 1985)。研究生态系统的结构和功能的科学(E.P.Odum,1956)：综合研究有机体、物理坏境与人类社会的科学(E.P.Odum,1997)。研究生命系统与坏境系统之间相互作用规律及其机理的科学(马世骏，1980)。生物圈生态学研究的最高组织层次生态学的研究对彖及分支学科分子(molecular)个体(individual)种群(population)群落(community)生态系统(ecosystem)景观(landscape)生物圈(biosphere)分子水平及分子生态学(Molecularecology)Moritz(1994)认为分子生态学是用线粒体DNA(mitochondriaDNA)(mtDNA)的变化来帮助和指导种群动态的研究。HoelzelandDover(1991)则认为分子生态学是用DNA和蛋白质的特征来研究物种分化、演化及种群生物学等生态学问题。《分子生态学》杂志(1992)则认为分子生态学是分子生物学、生态学和种群生物学之间形成的交叉领域，主要是利用分子生物学方法研究自然种群或人工种群与其环境间的相互关系以及转基因生物(或其产物释放)所带来的一系列潜在的生态学问题。我国学者(王小明)认为分子生态学是利用分子生物学技术与方法研究生物对其所处环境的适应以及产生这种适应反应的分子机制。经典的生态学按组织层次(levelsoforganization)划分：个体生态学(Individualecology):研究重点是个体对生物和非生物坏境的适应(adaptation)o种群生态学(Populationecology):多度(abundance)和种群动态(populationdynamics)0群落生态学(Communityecology):决定群落组成和结构的生态过程(ecologicalprocesses)o生态系统生态学(Ecosystemecology):能流(energyflow)＞食■物网(foodweb)和营养循坏(nutrientcycling)o按生物类群划分：动物生态学植物生态学微生物生态学人类生态学昆虫生态学鱼类生态学鸟类生态学按生物栖息坏境划分:水生生态学淡水生态学河【I生态学海洋生态学陆地生态学湿地生态学按交叉学科划分:数学生态学地理生态学生理生态学行为生态学进化生态学按应用领域划分：农业生态学城市生态学资源生态学环境生态学保护生态学恢复生态学旅游生态学污染生态学景观及生物圈水平的生态学景观(Landscape)和景观生态学(Landscapeecology)景观：由若干生态系统组成的异质区域(heterogeneousarea),这些生态系统构成景观中明显的斑块(patches),这些斑块称景观要素(landscapeelements)0景观生态学：研究景观结构及其过程(landscapestructureandprocesses)的科学。生物圈(biosphere)和全球生态学(Globalecology)生物圈：地球上全部生物和一切适合于生物栖息的场所。它包拾岩圈(lithosphere)的上层、全部水圈(hydrosphere)和大气圈(atmosphere)的下层。全球生态学：研究生命系统和行星系统相互关系的科学。生态学的发展史生态学的萌芽时期(公元16世纪以前)生态学的建立时期(公元17世纪至19世纪)生态学的巩固时期(20世纪初至20世纪50年代)现代生态学时期(20世纪60年代至今)生态学的萌芽时期以占代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。生态学的建立时期欧洲文艺复兴时期开始，欧洲科学探索活动再度兴起，崇尚科学调查与科学实验。一些生态学的理论开始形成。生态学达到一呼即出的境地。1866年Heackel提出Ecology-词，并首次明确生态学的定义。生态学的巩固时期这一时期是生态学理论形成、生物种群和群落由定性向定量描述、生态学实验方法发展的辉煌时期。形成几个著名的生态学派(四大学派)。北欧学派：由瑞典乌普萨拉(Uppsala)大学的R.Sernauder创建。以注重群落分析为特点。法瑞学派：代表人为J.Braun-Blanquet.把植物群落生态学称为“植物社会学”，用特征种和区别种划分群落类型，建立严密的植被等级分类系统。常被称为植被区系学派。1953年后，与北欧学派合流，被称为西欧学派或大陆学派。英美学派：代表人为F.E.Clements和A.G.Transley,以研究植物群落演替和创建顶极群落著名。前苏联学派：注重建群种和优势种，重视植被生态、植被地理与植被制图工作。现代生态学时期研究层次上向宏观和微观两极发展：生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到整个生物圈。研究手段的更新：自计电子仪、同位素示踪、稳定性同位素、“3S”（全球定位系统（GPS）、遥感（RS）与地理信息系统（GIS））、生态建模，系统论引入生态学。研究范闱的拓展：结合人类活动对生态过程的影响，从纯自然现象研究扩展到自然-经济-社会复合系统的研究.生态学研究的方法论科学思维的逻辑结构方法的重要性生态学研究的基本方法科学思维的逻辑结构观察一预测〜假设〜检验模型：模型是对现实系统的结构与功能的物理或抽象的描述。生态模型：描述和预测生态系统行为。方法的重要性变量观测：如何取样、样本人小、变量选择、精确水平实验设计：对比组、控制组统计分析：简单统计分析、多元统计分析生态学研究的基本方法野外研究：优点：直接观察，获得自然状态下的资料；缺点：不易重复。实验研究：优点：条件控制严格，对结果的分析比较可靠，重复性强，是分析因果关系的一种有用的补充手段；缺点：实验条件往往与野外自然状态下的条件有区别。数学模型研究：优点：高度抽彖，可研究真实情况下不能解决的问题；缺点：与客观实际距离甚远，若应用不当，易产生错误。如何学习生态学充分利用课堂教学掌握扎实的基础知识理论联系实际勤于思考和刻苦钻研广泛阅读文献和参考书第一章绪论参考文献朱善良.生态学研究的新领域——分子生态学.生物学杂志,2000,173:11-12.张晓君，冯清平,白玲.分子生态学在微生物多样性研究中的应用.微生物学通报4999,26（1）:68-70.第一章绪论思考题一、 名词解释生物圈(Biosphere)生态学(Ecology)二、 问答题1•简述生态学的定义类型，并给出你对不同定义的评价.V(简述生态学的几种主要定义，并以此说明生态学的发展过程)。列出我国5位著名生态学家，并概括其在生态学上的最主要贡献。二十世纪六十年代以来，生态学迅猛发展，说明其社会背景。按照研究对象的组织层次划分，生态学应包括•哪几个分支学科概括各分支学科的主要研究内容。J从生态学发展简史入手，谈谈你对该学科的总体认识。第二章个体生态学•生物与环境环境与生态因子生物与环境关系的基本原理生物与主要生态因子的相互关系环境与生态因子环境概念生态因子的类型自然环境的基本特征环境概念环境(environment)和坏境因子(environmentalfactors):坏境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和，由许多环境要素构成，这些环境要素称环境因子。条件(conditions)和资源(resources)：环境因子可分为条件和资源二类，不可消耗的称条件,可被消耗的称资源。生态因子(ecologicalfactors):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坏境要素。生态因子是环境中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部要素。生态因子的类型生态因子通常分为非生物因子和生物因子两人类生物因子(biOticfactors):有机体(同种和异种)非生物因子(abioticfactors):温度、光、湿度、pH、氧气等有的学者将生态因子分为五类气候因子(climaticfactors)>土壤因子(edaphicfactors)、地形因子(topographicfactors)、生物因子、人为因子(anthropogenicfactors)Begon等将非生物因子分为条件和资源两类条件：温度、湿度、pH等资源：营养物质、水、辐射能等生态因子的类型Simith等将生态因子分成密度制约因子和非密度制约因子密度制约因子(densityindependentfactors)：食物、天敌等生物因子非密度制约因子(densitydependentfactors):温度、降水、气候等因子MohMaackH(蒙恰斯基)将生态因子分为稳定因子和变动物因子稳定因子(steadyfactors)：地心引力、地磁、太阳辐射常数等长年恒定的因子变动物因子(variablefactors)：周期性变动：春夏秋冬、潮夕涨落：非周期性变动：风、降水、捕仅生态因子的空间分布特征纬度地带性：从赤道到两极，整个地球表面具有过渡状的分带性规律。太阳辐射量差异 太阳辐射一一热量带一一水分差异一一植被分带一一土壤分带自然地理带：赤道、热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带、亚寒带、寒带植被地带性分布垂直地带性：因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候自山麓至山顶呈垂直地带分异的规律性变化(干燥空气,/100m;湿润空气,-0.6°C/100m)o经度地带性：地球内在因素如人地构造形成地貌和海洋分异引起经度地带性分异。如北美大陆和欧亚大陆。植被的空间格局(自M.C.Molles,Jrz1999)生物与环境关系的基本原理生态因子作用的特点生物对非生物因子的耐受限度生物对各生态因子耐受性之间的相互关系生物对生态因子耐受限度的调整生态位生态因子作用的特点综合性：如气候的作用非等价性(主导因子作用)：塚雉孵卵的温度控制；渔业高密度养殖增氧直接性和间接性：食物，降水限定性(因子作用的阶段性)：中华绒螯蟹的孵化生态因子的不可替代性和互补性：水体内的钙和總生物对非生物因子的耐受限度"最小因子定律”(Liebig'slawofminimum)植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子(JustusvonLiebig,1840,德国)。两个补充条件(Odum,1983)：1)严格的稳定状态；2)因子补偿作用(factorcompensation):生物在一定程度和范围内，能够减少温度、光、水等生态因子的限制作用。"耐受性定律”(Shelford'slawoftolerance)(V.E.Shelford,1913,美国)每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上的最低点和一个生态学上的最高点,在最高点和最低点之间的范围就称为生态幅(ecologicalamplitude)或生态价(ecologicalvalence)。限制因(limitingfactors)在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子限制因子概念的意义为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点；有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱坏节。生物种的耐受性限度图解(仿Smith,1980)生物对各生态因子耐受性之间的相互关系对生物产生影响的各种生态因子之河存在明显的相互影响：如温湿的关系；湿度和溶氧的关系；温度和盐的协同作用生物因子和非生物因子之间也是相互影响的：物种之间的竞争产生的生态位分离生物对生态因子耐受限度的调整驯化内稳态适应驯化实验驯化(acclimation)与气候驯化(acclimatization):驯化(acclimation/acclimatization):生物在实验/自然条件卞，诱发的生理补偿变化，前者需要较短的时间，后者需要较长的时间。有机体对实验坏境条件变化产生的生理调节反应称实验驯化：有机体对自然环境条件变化产生的生理调节反应称气候驯化，实验驯化是对坏境条件改变的一种生理上而非遗传上的可逆反应。驯化的应用：植物的引种栽培内稳态内稳态(homeostasis):生物系统通过内在的调节机制使内坏境保持相对稳定。内稳态通过形态、行为和生理适应实现。人多数内稳态机制依赖于负反馈过程。依靠三个基本组成成份：接受器；控制中心：效应器。负反馈过程(维持哺乳动物血液渗透性)适应适应(adapatation):生物对环境压力的调整过程。分基因型适应和表型适应两类，后者又包括可逆适应和不可逆适应。如桦尺蟻在污染地区的色型变化。适应方式(形态、生理、行为的适应)：形态适应：保护、保护色、警戒色与拟态行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、防御和抗敌生理适应：生物钟、休眠、生理生化变化营养适应：食性的泛化与特化适应组合(adaptivesuites):生物对非生物环境条件表现出一整套协同的适应特性，称适应组合。如骆驼和仙人掌对炎热干旱环境的适应。趋同适应和趋异适应胁迫适应趋同适应和趋异适应生活型生态型生活型和趋同适应生态型和趋异适应生态位生态位(niche)与栖息地(habitat)生态位 有机体在环境中占据的地位；栖息地一一有机体所处的物理环境。超体枳生态位(hypovolume)生态位的每一个坏境变量称一维，生态位空间的坏境变量可以是多个，超过3个维度的生态位空间称超体积生态位。基础生态位(fundamentalniche)和实际生态位(realizedniche)物种理论上占据的生态位空间称基础生态位；实际占有的生态位空间称实际生态位。生物与主要生态因子的相互关系生物与光的关系生物与温度的关系生物与水的关系生物与土壤的关系生物与光的关系太阳辐射及其变化规律光质变化对生物的影响光强度变化对生物的影响光周期现彖地球自转时，赤道附近照射的时间长(口周期)地球公转时，夏天北半球照射的时间长；冬天南半球照射的时间长(季节周期)低纬度地区有较为恒定的热量，高纬度比低纬度地区接受的能量更少太阳辐射能(仿A.Mackenzieet.al,1999)光的性质：波长150—4000nm,分紫外光、可见光和红外光三类，波长在380-760nm之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是380-700nm之间。光质变化对生物的影响海洋植物一光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性：海水表层植物色素吸收蓝、红光；深水植物光合色素有效地利用绿光。高山植物一对紫外光作用的适应，发展了特殊的莲座状叶丛。动物一不同动物发展不同的色觉。光强度变化对生物的影响植物一光合作用率在光补偿点附近与光强度成正比，但达光饱和点后，不随光强增加。水生生物一水生植物在水中的分布与光照强度有关。陆生生物一对不同光照强度的适应产生阳性植物和阴性植物和耐阴性植物。阳性植物(cheliophytes)、阴性植物(sciophytes)和耐阴性植物(shadeplant)：阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件卞才能进行正常生长：阴性植物对光的需要远较阳性植物低，光补偿点低，呼吸作用、蒸腾作用都较弱，抗高温和干旱能力较低：耐阴性植物对光照具有较广泛的适应能力，对光的需要介于前两类植物之间。动物一光照强度影响动物的行为，昼行性动物在白天强光下活动，夜行性动物在夜晚或弱光下活动。生物的光周期现象光周期现彖(photoperiodism)：Garner等人(1920)发现明相暗相的交替与长短对植物的开花结实有很人的影响。这种植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现彖。生物对低温的适应形态上的适应一一植物：芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小；动物：增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分减小邙可伦规律）。阿伦规律（Allen'srule）:寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称阿伦规律，是减少散热的适应。贝格曼规律（Bergman*srule）:生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大，这种趋向称贝格曼规律，是减少散热的适应。约旦规律（Jordan'srule）:鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多。生理上的适应一一植物：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低冰点，增加红外线和可见光的吸收带（高山和极地植物）；动物：超冷和耐受冻结，当坏境温度偏离热中性区增加体内产热，维持体温恒定，局部异温等。行为上的适应一一迁移和冬眠/休眠等。生物对高温的适应形态上的适应一一植物：密毛、鳞片滤光：体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。动物：体形变小，外露部分增大：腿长将体抬离地面：背部具厚的脂肪隔热层。生理上的适应一一植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率：蒸腾作用旺盛,降低体温；反射红外光。动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。行为上的适应一一植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应生物与水的关系水的生物学意义生物体的水分获得与损失途径生物对水因子的适应水的生物学意义水是生物体不可缺少的组成成份；水是生物体所有代谢活动的介质；水为生物创造稳定的温度环境；生物起源于水环境。生物体的水分获得与损失途径水分的丧失途径植物一一蒸发（蒸腾作用、扩散作用）失水，分泌失水。动物一一蒸发失水，排泄、分泌失水。水分获得途径植物一一根部吸收，叶面吸收。动物一一食物，体表吸收，代谢水。生物的水分获得与损失途径生物对水因子的适应水生植物对水坏境的适应陆生植物水平衡的调节机制水生动物水平衡的调节机制陆生动物水平衡的调节机制水生植物对水因子的适应适应方式有发达的通气组织；机械组织不发达或退化；叶片薄而长，以增加光合和吸收营养物质的面积。生态类型沉水植物浮水植物挺水植物陆生植物对水因子的适应陆生植物的水平衡调节机制形态适应：发达的根系；叶面小；单子叶植物中一些具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲；具发达的贮水组织；生理适应：水分运输的动力原生质的渗透浓度高。陆生植物的生态类型湿生植物中生植物旱生植物陆生植物的水势梯度空气中的水势一一较低植物体的水势一一中度土壤中的水势一一较高等渗(isosmoticorganism)：体内和体外的渗透压相等，水和盐以人致相等的速度在体内外之间扩散。仅排泄失水，通过食物、饮水、代谢水获得水，泌盐器官排出多余的盐分。高渗(hyperosmoticorganism)：体内的渗透压高于体外，水由环境中向体内扩散，体内的盐分向外扩散。通过排泄作用排出多余的水，盐分通过食物和组织摄入。低渗(hypoosmoticorganism)：体内渗透压低于体外，水分向外扩散，盐分进入体内。通过食物、代谢水和饮水获得水，多种多样的泌盐组织排出多余的盐分。海洋动物鲨鱼和无脊椎动物：等渗硕骨鱼：低渗淡水动物硬骨鱼：高渗河口动物涸游鱼类：变渗透压海水及Na+和Cl-由鲤扩散进入体内，通过排尿及盐腺将多余的盐排至体外坏境中水调节：失水：水分通过鲍扩散至周闱坏境.补水：通过饮水获得大量的水，盐调节：增盐：饮水和摄食摄入盐，排盐：泌氯细胞将盐排出；肾脏通过排泄作用排出盐陆生动物的水平