科学名词及解释

第三讲生态学基本原理生态学(Ecology)：生态学这个词1868年由德国生物学家ErnstHaeckel提出，但正式定义生态学是100年以后MIT化学家EllenSwallow。生态学这个词来源于希腊语oikos，“房屋(house)”或者“生活的地方(placetolive)”，和logos，“的研究”，意思是对有机体与其他有机体和他们的非生物环境(包括阳光、温度、水分和必需养分)之间相互作用的研究。这个定义的关键词是“相互作用，相互关系(interact)”。级秩理论(hierarchytheory):强调生态系统的层次性结构研究。生物圈是最大的生态系统，是多层次的独立体系。级秩系统按照系统的组成要素的类型和性质、联系方式、功能共性、尺度大小和能量活动范围等特性划分的分层体系。一般将地球生物圈划分为12“层”：即地球(biosphere，生物圈)、区域(region)，生物群系(biome)、景观(landscape)、生态系统(ecosystem)、群落(community)、种群(population)、个体(organism)、器官(organ)、组织(tissue)、细胞(cell)>基因(gene)、分子(molecule)。级秩系统(hierarchysystem):级秩系统可以区分为宏观(个体以上水平)和微观(以下)两个水平，也可以区分为考虑社会经济属性的区域，和以生物为主体的生态系统。级秩系统具有结构和功能双重性。横向结构如食物链、食物网。纵向垂直结构则成为一个立体交叉的组织系统。垂直级秩系统有包含型(nestedhierarchy)，每一层的成分都被上一层所包含，和非包含型(non-nestedhierarchy)o前者如种群和群落的关系，后者如食物网。一般认为，高一层级秩结构对低一级结构具有重大制约作用，而低一级级秩结构则是高一级结构的基础。级秩与生态系统行为：级秩系统中不同水平的系统运动和功能特点存在明显差别，主要表现在空间范围、时间长短、复杂性、分辨率和过程速率等。生态系统是由若干个有秩序的级秩系统构成，生物圈是最大的生态系统，包含了地球及其周围空间，是一个多层的级秩系统。复杂性。根据级秩系统理论，生态系统具有非平衡性、兼容性(incorporation)，也就是低层系统的过程能够被高层系统所包含，反过来，高层系统能够分解成为相对离散的低层系统结构或者功能单元:小尺度上的非均衡性或者空间和时间上的异质性可以转化为大尺度上的平衡性和均质性。这种转换过程中，系统得复杂性增加。精度(precision)和过程速率(processrate)。从等级向高等级，系统的行为过程的速率依次放慢：反映迅速、频率高是低层级秩系统的特点，而反应缓慢，频率低是高层级秩系统的特点。精度也成类似的变化趋势。尺度(scale)。一般而言，级秩系统等级越高，空间范围越大。生态系统研究要注意核心尺度(focalscale)，也要关心邻里尺度。级秩系统的结构与功能：级秩系统的每一个等级都有其自身的时空尺度，并表现出不同的功能。系统的结构与其所处的级秩系统的等级密切相关，每一等级的要素之间存在内在联系，并形成内部结构，而不同等级之间形成外部结构。这一性质决定了不同区域的生态系统的简单组合不能够提供对整个生物圈生态过程的认识。级秩系统的分析方法——层次分析法：层次分析法（AnalyticHierarchyProcess®称AHP）是将决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。尺度（Scale）：尺度是一个许多学科常用的概念，通常的理解是考察事物（或现象）特征与变化的时间和空间范围；定义尺度：客体（被考察对象）、主体（考察者，通常指人）、时空维。自然现象的发生都有其固有的尺度范围。景观生态学（生态学的一个分支）研究中，尺度有两方面的含义：一是粒度（Grainsize）或空间分辨率（Spatialresolution），表示测量的最小单位；二是范围（Extent），表示研究区域的大小。生态学研究的尺度还有时间概念。种群（population）:指在一定时空中同种个体的总和。也就是种群在特定的时间和一定的空间中生活和繁殖的同种个体所组成的群体。种群的基本特征：空间特性种群都要占据一定的分布区，组成种群的每个有机体都需要有一定的空间进行繁殖和生长。因此，在此空间中要有生物有机体所需要的食物及各种营养物质，并能与环境进行物质交换。数量特征种群的数量特征是以占有一定面积或空间的个体数量，即种群密度来表示的，它是指单位面积或单位空间内的个体数目。另一种表示种群密度的方法是生物量，它是指单位面积或空间内所有个体的鲜物质或干物质的重量。种群密度可分为绝对密度和相对密度，前者指单位面积或空间上的个体数目，后者是表示个体数量多少的相对指标。遗传特征组成种群的个体，总体上在形态特征、生理特征方面具有共性，但在某些形态特征或生理特征方面具有差异。种群内的这种变异和个体遗传有关。一个种群中的生物具有一个共同基因库，以区别于其它物种，但并非每个个体都具有种群中贮存的所有信息。种群的个体在遗传上不一致，种群内的变异性是进化的起点，而进化则使生存者更适应变化的环境。种群数量动态参数：出生率和死亡率8.迁入迁出年龄结构和性别比种群内禀增长率内禀增长率（intrinsicgrowthrate）:在没有任何环境因素（食物、领地和其他生物限制的条件下，由种群内在因素决定的稳定的最大增殖速度称为种群的内禀增长率。种群增长的基本模式：当一个物种迁入到一个新生态系统中后，其数量会发生变化.假设该物种的起始数量小于环境的最大容纳量,则数量会增长。增长方式有以下两种：J型增长：若该物种在此生态系统中无天敌，且食物、空间等资源充足(理想环境)，增长函数为：N(t)=n(pAt)o其中,N(t)为第t年的种群数量，t为时间，p为每年的增长率(大于1)。图象形似J形。S型增长：若该物种在此生态系统中有天敌食物空间等资源也不充足(非理想环境)，则增长函数满足逻辑斯谛方程。图象形似S形。增长函数为：dN/dt=rN(K-N)/K。式中N为种群个体总数，t为时间，r为种群增长潜力指数，K为环境最大容纳量。种间关系：A:种间关系形式：主要包括两个方面：(1)相互动态(co-dynamics)，两个或者多个物种在种群动态上相互影响；(2)协同进化，彼此在进化过程和方向上的相互作用。B：种间竞争关系：指两个或者多个物种共同利用同一资源而产生的相互竞争作用。C：种间捕食与寄生作用：捕食是指一个物种对另外一个物种的取食现象。此现象对捕食者有利，对捕食者不利，但不一定造成捕食者的死亡。寄生指两个有机体或物种之间的一种密切关系，一个称为寄生者，一个称为寄主。D：种间合作与互利共生的关系：生态位(ecologicalniche)：生态位是生物全部生活条件和关系的总和，每一个生物物种都占据特定的生态位，没有两种占据相同生态位的物种会生活在一起。生态位是生态学中的一个重要概念，既表示生存空间的特性，也包括生活在其中的生物的特性，如能量来源、活动时间、行为以及种间关系等。基础生态位：物种所占据的理论上的最大空间叫基础生态位。实际生态位：物种实际占据的生态位叫实际生态位。生态位宽度：在现有的资源谱中，一个生态元所能利用的各种资源总和的幅度。竞争排斥原理：在环境资源上需求接近的两个种类是不能在同一地区生活的。如果在同一地区生活，往往在栖息地、食性、活动时间等方面有种不同。若两个物种生态位完全重叠，必然是一个物种死亡，若使两个物种同时生存，则要使生态位有差异，使生态位分化。生物群落(biocoenosis):简称群落(community)，是指一定空间范围内的生物种群的集合。它包括植物、动物和微生物等各个物种的种群，共同组成生态系统中有生命的部分。群落中的优势种：群落中所有的物种，并非具有相等的重要性。在群落成百上千的物种中，往往只有少数几种，因其在大小、数量或活动上起着主要的影响和控制作用成为优势种，如陆地生物群落通常以植物为主体，在针叶林、阔叶林或针阔混交林中，往往都有几种植物处于优势地位，它们不仅决定了群落的外貌与结构，而且还在能量代谢上起重要作用。群落中的优势种决定着群落的内部结构和特殊环境，是群落的创造者与建设者，称之为建群种。如果群落主要层的优势种由多个物种组成，这些物种称之为共建种。群落中优势度较小的物种，一般称为附属种。附属种虽然也参加群落的建设，但对群落内部环境的影响作用较小。建群种是优势种中的最优者，即盖度最大(重量最大)，多度也大的植物种。群丛：凡是层片结构相同各层片的优势种或共优种相同的植物群落。群系：凡是建群种或共建种相同的植物群落联合为群系。群落的物种多样性：物种多样性包括两种含义，一是说明群落中物种的多少，即丰富度。群落中所含种类数越多群落和物种多样性就越大;二是说明群落中各个种的相对密度，又可称为群落的异质性。它与均匀性一般成正比。在一个群落中，各个种的相对密度越均匀，群落的异质性就越大。群落的种间关联性：种间关联性反映了群落物种之间的联系特征。当许多物种经常趋向于一起出现，称为正关联；当另一些物种由于竞争或对环境、资源要求的明显差异而互相排斥，不一起出现，称为负关联。生活型与生态型：趋同适应：不同种类的生物当生活在相同或相似的环境条件下，通过变异选择形成相同或相似的形态或生理特征以及相同或相似的适应方式或途径，这种现象叫趋同适应。生活型：不同种类的植物之间或动物之间由于趋同适应而在形态，生理及适应方式等方面表现出相似的类型。趋异适应：同种类的生物当生活在不同的环境条件下，通过变异选择形成不同的形态或生理特征以及不同的适应方式或途径，这种现象叫趋异适应。生态型：同种生物由于趋异适应而在形态，生理及适应方式等方面表现出不同的类型。群落交错带(ecotone):不同群落的交界区域，或两类环境相接触部分，即通常所说的结合部位，成为群落交错带。是国际生态学界1990年代定义的基本概念之一。考虑到生态系统界面的在空间上的动态特征，群落交错带可以定义为：在生态系统中，凡是处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、功能体系之间所形成的“界面”，以及围绕该界面向外延伸的“过渡带”的空间范围。它一直被视为界面理论在生态环境中的延伸与发展。界面应视为相对均衡要素之间的“突发转变”或“异常空间邻接”。边缘效应：边缘效应是指在某一生态系统的边缘，或两个或多个生态系统的交界区域内能流、物流和信息流都远远大于某一生态系统内部的能流、物流和信息流。多个生态系统的交界地带，往往是其生存和发展的最佳环境。这种边缘环境一方面能提供最丰富的生存所必需的物质、能量和信息。另一方面，它也使他们面临更为严峻的考验，包括更为激烈的竞争和更为频繁的自然灾害（剧烈的物质和能量的运动）。群落稳定性：生物群落是生态系统有生命的部分，生态系统的平衡、稳定直接反映在群落组成结构的稳定性上。群落稳定性指群落在一段时间过程中维持物种相互结合及各物种数量关系的能力，以及受到扰动的情况下恢复到原来平衡状态的能力，包括现状的稳定、时间过程的稳定、抗变动能力和变动后恢复原状的能力。从三个特性考察：当扰动一个群落系统时，所需施加的扰动强度，所需外力越大，表明群落越稳定；群落从平衡状态的位置上被扰动后，产生波动的幅度，波动幅度越小，群落越稳定；群落变动后恢复到原来平衡状态所需时间，时间越短则群落越稳定。群落（habitat）:群落具体生长的环境称为生境。它是指具有动植物物种生存繁衍完成世代生活史所要求的各种不同生存条件总和的地域空间。它是相互任用的物理因子和生物因子的综合体，为群落的生长提供条件。群落对环境的指示作用：植物群落的指示作用植被的特征和组成是对应一个生境所有因素的综合影响的表达。因而，植被可以成为一种指示，成为这种指示的群落，可称为指示群落。生物群落对污染环境的指示作用由于人类的各种生产活动，造成了对环境的。其污染的性质包括化学、物理学和生物学的污染。环境中有无污染以及污染的程度如何，除化学和物理学的判断方法之外，还可采用生物学的方法，一般是采用指示生物作为指标进行判断。指示生物是采用群落中的优势种，其适应环境的范围越窄就越能起指标作用。演替：原生演替：从原生裸地开始的演替。次生演替：从次生裸地开始的演替。演替系列：从生物定居开始直到形成稳定的群落为止，这样的系列过程称为演替系列。顶级群落：一个群落演替达到稳定成熟的群落。按演替发生的起始条件划分：（1） 原生演替（primarysuccession）开始于原生裸地或原生芜原（完全没有植被并且也没有任何植物繁殖体存在的裸露地段）上的群落演替。（2） 次生演替（secondarysuccession）开始于次生裸地或次生芜原（不存在植被，但在土壤或基质中保留有植物繁殖体的裸地）上的群落演替。按基质的性质划分：（1） 水生演替（hydrorarchsuccession）演替开始于水生环境中，但一般都发展到陆地群落。如淡水湖或池塘中水生群落向中生群落的转变过程。（2） 旱生演替（xerarchsuccession）演替从干旱缺水的基质上开始。如裸露的岩石表面上生物群落的形成过程。群落发生演替的原因：环境不断变化这种变化包括外界因子的变化及群落本身对环境作用而引起的环境变化。这些变化对群落中某些物种的繁殖提供了有利条件，而对另一些物种的生存产生了不利的影响。繁殖体的散布如生物本身不断进行繁殖，迁移或迁徙。物种之间的相互作用，使它们之间不断地相互影响，种间关系不断