环境生态学教案

整理范本整理范本云南民族大学教案课程名称: 环境生态学授课班级: 2011级任课教师： 李文义职称：助教课程性质： 必修授课学期:2013-2014学年下学期云南民族大学教案第一章绪论一、本章授课时间：2014年3月 授课学时：2二、本章授课教师姓名： 李文义 职称：助教三、本章教学目标和学习要求：教学目标：掌握环境科学、恢复生态学等基本概念；熟悉环境生态学的主要研究内容；了解环境问题的现状，提高保护环境意识。四、教学重点、难点：教学重点：人类社会的发展与环境问题的产生及演变，环境生态学的形成与发展；环境生态学的研究内容、环境生态学的学科任务及发展趋势。教学难点：当今世界环境问题产生的根源；比较生态学、环境生态学与环境科学的研究对象差异。五、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：多媒体、引入主题、启发讨论、课外研究性学习六、布置的作业及复习思考题：名词解释：生态学、环境生态学生态学：研究生物与其他生活环境之间相互关系的学科。环境生态学：根据是研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制、规律和对人类的反效应，寻求受损生态系统修复、重建和保育对策课科学。思考题：.生态圈运行的主要特点及启示。答：特点：生态圈的物质是封闭循环的；生态圈是具有自我调节和控制能力的自持系统；生态圈具有优化演进的能力。启示以自己的理解围绕要怎么善待生态圈来作答。.简答环境生态学的主要研究内容和学科任务。答：研究内容包括人为干扰下生态系统内在变化机制和规律研究；生态系统受损程度及危害性的判断研究；各类生态系统的功能和保护措施的研究；解决环境问题的生态学对策研究。学科任务：研究以人为主体的各种环境系统在人类活动的干扰下，生态系统演变过程、生态环境变化的效应以及相互作用的规律和机制，寻求受损生态系统恢复和重建的措施。.环境问题产生的几种观点。答：环境问题产生的几种观点有：经济超速增长的结果；人口的快速增长；科学技术发展的结果；宗教鼓励人口增长和人对自然贪欲的结果。.阐述你对生态圈各圈层关系的认识。答：生态圈由生物圈和生命支持系统两大部分组成，主要包括大气圈、水圈、岩石圈和能量。其中大气圈是动植物最直接的生命支持系统，没有大气圈提供的氧和二氧化碳，氧循环和碳循环将不能进行；水循环是通过大气圈的运动而实现的；大气环流还调节了气候，使之较适合生物的生存。水圈中的水是生命存在的基本条件，水循环保证着地球水量的动态平衡。岩石圈的表层即土壤层，它是一个特殊的生命子系统，在生态系统的物质循环、初级生产中发挥着重要的作用，如大气圈中的氮不能被高等植物利用，而需要经土壤微生物的固氮作用才能利用。.举例说明你对人类活动与环境问题两者关系的认识。答：围绕人类活动导致生态破坏和环境污染两大问题，来举例说明你对人类活动与环境问题两者关系的认识。六、论述题.当今世界面临的环境问题是如何产生的？从中你得到了什么启示？答：环境问题（environmentalproblem）:指人类为其自身生存和发展，在利用改造自然的过程中，对自然环境破坏或污染所产生的危害人类生存的各种不利的反馈效应。或指由于人类不恰当的生产活动引起全球环境或区域环境质量的恶化，出现了不利于人类生存和发展的问题。环境问题是伴随着人类社会的发展而发展演变的，大致经历了四个发展时期：1）原始文明时代（公元前200万―1万年）人与环境的关系是人类对自然的适应，人是“自然界中的人”；2）农业文明时代（公元前1万一公元1700）环境问题主要是生态破坏的问题；3）工业文明时代（1700年一今）期间的17世纪中叶至18世纪后半叶（蒸气机时代/第一次产业革命）进入生态破坏与环境污染并存的格局，但危害还是局部的或区域性的，20世纪的两次世界大战及60年代后，化学工业的崛起使环境污染和生态破坏并存的格局扩展为全球性。从环境问题的产生与历史演变，给人的启示有：1）环境是人类生存所依赖的资源库；2）环境问题的产生是人类社会发展的产物；3）人类面临的环境问题是相互联系相互制约的；4）环境问题发展和变化的关键是人类。（以上为参考答案，也可以依自己的理解来展开论述）.举例说明你所熟识的某个环境问题，并从生态学的视野阐述其危害的作用过程、基本特征及你所思考的解决对策。答：需围绕所举例环境问题的产生原因、危害作用过程、基本特征做分析，并针对危害提出解决对策。七、选用教材和主要参考书：选用教材：教材：《环境生态学导论》盛连喜主编，高等教育出版社主要参考书：肖显静.后现代生态科技观一从建设性角度看.北京：科学出版社.2003李博等.生态学.北京：高等教育出版出版社.2004谢高地等.中国生态资源承载力研究.北京：科学出版社.2011钱易，唐孝炎.环境保护与可持续发展，北京：高等教育出版社，2000.八、教学主要内容及教学安排：第一节环境生态学的定义及其形成与发展.主要内容：环境问题的产生与演变，环境生态学的定义及其发展。.基本概念和知识点：环境生态学，人类社会的发展与环境问题的产生及演变，环境生态学的形成与发展。.问题与应用（能力要求）：认识当今世界环境问题产生的根源。第二节环境生态学的研究内容与学科任务.主要内容：环境生态学的研究内容与学科任务；.基本概念和知识点：环境生态学的研究内容、环境生态学的学科任务及发展趋势；.问题与应用（能力要求）：了解环境生态学的主要研究内容与任务。第三节环境生态学与相关学科.主要内容：生态学、环境生态学、环境科学的研究对象与发展简史；.基本概念和知识点：生态学、生态学的研究对象及其发展简史、生态学的分支学科；环境科学、环境科学的研究内容与分支学科、恢复生态学、生态经济学、环境经济学、污染生态学、人类生态学；.问题与应用（能力要求）：比较生态学、环境生态学与环境科学的研究对象差异。云南民族大学教案第二章生物与环境一、本章授课时间： 2014年3月 授课学时：6二、本章授课教师姓名： 李文义 职称：助教三、本章教学目标和学习要求：教学目标：.掌握生物多样性、生物的协同进化等概念和环境的生态作用规律；.熟悉盖雅（Gaia）假说，光照、温度、水分的生态作用及生物的适应性；.了解生态因子作用的一般规律四、教学重点、难点：教学重点：.生物的起源、生物种的概念、生物的协同进化（昆虫与植物、大型草食动物与植物、互惠共生物种、协同适应系统）、生物多样性（概念、影响因素）、盖雅假说（地球上所有生物都起着调控作用、地球生态系统保持稳定性、地球本身是进化系统、地球系统是有机整体、地球生理学是地球进化的方式）；.光因子的生态作用（光照强度、光质、光周期）、温度因子的生态作用及生物的适应（温度的“三基点”、有效积温法则、极端温度对生物的影响、变温对生物的影响）、水因子的生态作用及生物的适应（水的重要作用，水对动植物发育、数量和分布的影响，动植物的适应）、土壤因子的生态作用及生物的适应（聚盐性植物、泌盐性植物、透盐性植物）；.生态因子、生态因子作用的一般特征（综合作用、主导因子作用、直接和间接作用、阶段性作用、不可替代性和补偿性作用）、生态因子的限制性作用（限制因子、最小因子定律、耐受性定律）教学难点：生命产生与进化的过程和盖雅假说的主要论点；主要环境因子的生态作用及其生物的适应规律；理解和运用生态因子作用的一般特征和限制性作用规律五、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：多媒体、引入主题、启发讨论、课外研究性学习六、布置的作业及复习思考题：名词解释：.生物 有生命的物体叫做生物，生物包括动物、植物和微生物。.环境——能够为生命形式提供空间支持和生存资源保障的外部空间的总和。或表述为是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。.协同进化——是指在进化过程中，一个物种的性状作为对另一物种性状的反应而进化，而后一物种的性状本身又作为前一物种性状的反应而进化的现象。.生物多样性——生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。它包括动物、植物、微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。一般又有四个水平：遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性。.环境因子——指从环境中分析出来的各种要素或条件单位，如气候因子、土壤因子、地理因子、生物因子等，这些因子对生物的形态、构造、生长发育、遗传变异、生态及分布等产生一定的影响。.光周期现象——是指植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应。.有效积温发则——植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数。.阿伦规律——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，其是减少散热的适应。.贝格曼规律——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，其是减少散热的适应。.生态因子——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。.生境——具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境称之，其中包括生物本身对环境的影响。.限制因子——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。.最小因子定律一一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。.耐受性定律——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或生态价。.内稳态——生物系统通过内在的调节机制使内环境保持相对稳定。思考题.光强度的生态作用与生物的适应。答：光强度的生态作用表现为对生物的生长发育和形态建成有重要的作用。植物对不同光照强度的适应产生阳性植物、阴性植物和耐阴性植物。阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件下才能进行正常生长；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。动物对光照强度的适应产生昼行性和夜行行动物，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。.光质的生态作用与生物的适应。答：光质的生态作用表现为：不同光质对植物的光合作用，色素形成、向光性、形态建成的诱导等影响是不同的；可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长、发育等都有影响。生物对光质的适应表现为：海洋植物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，深水植物光合色素能有效地利用生理无效辐射绿光；高山植物对紫外光作用的适应，发展了特殊的莲座状叶丛；不同动物则发展了不同的色觉。.生物对光周期现象的适应。答：植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。光周期是生命活动的定时器和启动器。植物对光周期现象的适应可区分为长日照植物、短日照植物和中间性植物。日照超过一定数值才开花的植物称长日照植物；短日照短于一定数值才开花的植物称短日照植物，一般需要较长的黑暗才能开花；只要其他条件合适，在什么日照条件下都能开花植物可称中间性植物。动物对光周期现象的适应可区分出长日照动物和短日照动物，在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，称长日照动物；与些相反，一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖，称短日照动物。.温度因子的生态作用。答：温度因子的生态作用表现为：1).温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；不同生物的三基点不同；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比。.温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规律是有效积温法则，即植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数。.温度与生物的地理分布：日平均温度累计值的高低是限制生物分布的重要因素，最高温度、最低温度也是限制生物分布的最重要条件。.变温对生物的影响：多数生物在变温环境下比恒温下生长得更好；植物的形态特点有时与变温也有关系。.变温与干物质积累：变温对于植物体内物质的转移和积累具有良好的作用。5.有效积温法则及其意义。答：植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温。有效积温法则的意义：预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程历；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时。7.极端温度对生物有什么影响？答：低温对生物的影响：当温度低于临界(下限)温度，生物便会因低温而受寒害和冻害。冻害原因：冰结晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。高温对生物的影响：当温度超过临界(上限)温度，对生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等。8.水因子的生态作用。答：1）水是生物生存的重要条件：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。2）水对动植物生长发育的影响：就植物而言，水量对植物的生长也有一个最高、最适和最低3个基点；水是种子萌发的主要关键；就动物而言，湿度、降水、冰覆盖对动物的形态、体色、生长发育、繁殖、分布代谢、活动和行为以及寿命都有影响。3）因地理纬度、海陆位置、海拔高度的不同导致降水在陆地的分布是不均的，进而对动植物数量和分布生产影响。.土壤的生态学意义。答：为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所；提供生物生活所必须的矿质元素和水分；提供植物生长所需的水肥气热；维持丰富的土壤生物区系；生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行。.举例说明生物的协调进化。答：协同进化是指在进化过程中，一个物种的性状作为对另一物种性状的反应而进化，而后一物种的性状本身又作为前一物种性状的反应而进化的现象。在放牧系统中，食草动物种群与植物种群的相互关系是复杂的，如在乌克兰草原上，曾保存500公顷原始的针茅草原，禁止人们放牧。经若干年后，那里长满杂草，变成不能放牧的地方。其原因是停止放牧使针茅草簇繁茂发展，连结成片，而针茅草等残体分解缓慢、阻碍其嫩枝发芽并大量死亡，演变成杂草草地。在经过15—20年自然演替后才能恢复为原来禾本科的草簇草原。因此，如果没有有蹄类的经常放牧，即经常的吃割、践踏，以其粪滋养土地……，禾本科植物就不可能长期地生存。所以，放牧活动能调节植物种间关系，使牧场植被保持一定的稳定性。但过渡放牧也破坏草原群落。所以，大型食草动物对植物群落的结构和物种组成均有影响。.生物多样性及其影响因素。答：生物多样性的影响因素在于1）物种生物量，高生物量支持高多样性；2）物种的属性，不同种属对所在生态系统产生量的积累，达到质的飞跃；3）生物地化循环，高质量的土壤增加植物的生产量，有利于生物多样性的提高；4）系统的稳定性，通过系统的弹性和抗性来维持。论述题.请从形态、生理、行为三个方面论述生物对极端温度的适应。答：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（阿伦规律）。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，当环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。.论述陆生植物的水平衡调节机制。答：陆生植物的水平衡调节机制从两方面来实现。形态适应方面具有发达的根系，叶面小，体表密被细毛和刺，蜡质表皮，气孔深陷于植物叶中，单子叶植物中一些具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲，具发达的贮水组织使陆生植物即有较强的保水能力，又能防止水份的丧失。生理适应方面具有强大的体内运输水分的动力，使机体各部分有充足的水份供应；提高了原生质的渗透浓度，使根系能向干旱的土壤中吸水，同时不至于反深透想象发生，使植物失水。.论述水生动物对水因子的渗透压调节。答；渗透压调节可以限制体表对盐类和水的通透性，通过逆浓度梯度主动地吸收或排出盐类和水分，改变所排出的尿和粪便的浓度与体积，如淡水动物体液的浓度对环境是高渗性的，体内的部分盐类既能通过体表组织弥散，又能随粪便、尿排出体外，因此体内的盐类有降低的危险，那么它们一是使排出体外的盐分降低到最低限度；二是通过食物和鳃，从水中主动吸收盐类。海洋生活的大多数生物体内的盐量和海水是等渗的（如无脊椎动物和盲鳗），有些比海水低渗（如七鳃鳗和真骨鱼类），低渗使动物易于脱水，于是要喝水，在喝水的同时又将盐吸入，它们对吸入多余的盐类排出的办法是将其尿液量减少到最低限度，同时鱼的鳃可以逆浓度梯度向外分泌盐类。对于某些洄游性鱼类，其体表对水分和盐类的渗透性较低，能适应在不同的海水和淡水中生活，当它们由淡水转移到海水中时，有一段时间体重因失水而减轻，体液浓度增加，但在48小时内能进行渗透调节，而使体重和体液浓度恢复正常。.生态因子作用的一般规律。答：生态因子作用的一般规律包括：.限制因子：生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和繁殖的一种或少数几种关键性因子就是限制因子。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广，而且这种因子又非常稳定，那么这种因子就不太可能成为限制因子；相反，如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很窄，而且这种因子又易于变化，那么这种因子就很可能是一种限制因子。.Liebig最小因子定律：每一种生物都需要一定种类和一定数量的营养物，如果其中有一种营养物完全缺失，植物就不能生存，如果这种营养物质数量极微，植物的生长就会受到不良的影响。3.Shelford耐性定律：生物的存在与繁殖，要依赖于某种综合因子的存在，只要其中一项的量（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐受限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。该定律把最低量因子和最高量因子相提并论，把任何接近或超过耐受下限和上限的因子都称为限制因子。应注意的是，生物的耐性限度会因发育时期、季节、环境条件的不同而变化，当一个种生长旺盛时，会提高对一些因子的耐性限度；相反，当遇到不利因子影响它的生长发育时，也会降低对其他因子的耐性限度。七、选用教材和主要参考书：选用教材：《环境生态学导论》盛连喜主编，高等教育出版社主要参考书：丁照，理解自然：文明起源自然背景初探.北京：清华大学出版社，2004李博等.生态学.北京：高等教育出版出版社.2004Larcher讨.植物生理生态学，李博等译，北京：科学出版社，1985杨持，等，生态学.北京：高等教育出版社，2008.八、教学主要内容及教学安排：第一节地球上的生物.主要内容：生命的产生与进化、生物多样性与盖雅假说；.基本概念和知识点：生物的起源、生物种的概念、生物的协同进化（昆虫与植物、大型草食动物与植物、互惠共生物种、协同适应系统）、生物多样性（概念、影响因素）、盖雅假说（地球上所有生物都起着调控作用、地球生态系统保持稳定性、地球本身是进化系统、地球系统是有机整体、地球生理学是地球进化的方式）；.问题与应用（能力要求）：了解生命产生与进化的过程和盖雅假说的主要论点。第二节环境的概念及其类型.主要内容：环境的主要类型及环境因子的分类；.基本概念和知识点：环境（地球环境或地理环境）、环境的类型、环境因子的分类；.问题与应用（能力要求）：了解环境的主要类型。第三节主要环境因子的生态作用.主要内容：光照、温度、水分、土壤因子的生态作用及其生物的适应；.基本概念和知识点：光因子的生态作用（光照强度、光质、光周期）、温度因子的生态作用及生物的适应（温度的“三基点”、有效积温法则、极端温度对生物的影响、变温对生物的影响）、水因子的生态作用及生物的适应（水的重要作用，水对动植物发育、数量和分布的影响，动植物的适应）、土壤因子的生态作用及生物的适应（聚盐性植物、泌盐性植物、透盐性植物）。.问题与应用（能力要求）：了解主要环境因子的生态作用及其生物的适应规律。第四节生态因子作用的一般规律.主要内容：生态因子作用的一般特征和限制性作用；.基本概念和知识点：生态因子、生态因子作用的一般特征（综合作用、主导因子作用、直接和间接作用、阶段性作用、不可替代性和补偿性作用）、生态因子的限制性作用（限制因整理范本整理范本整理范本子、最小因子定律、耐受性定律）；.问题与应用（能力要求）：能够理解和运用生态因子作用的一般特征和限制性作用规律。云南民族大学教案第三章生物圈中的生命系统一、本章授课时间： 2014年4月 授课学时：4二、本章授课教师姓名： 李文义 职称：助教三、本章教学目标和学习要求：掌握种群、生物群落、生态对策等基本概念，种群的特征、种群的数量变动及种群调节；熟悉r-选择和K-选择理论的主要特征；了解影响群落结构的因素。四、教学重点、难点：教学重点：.宏观生态学、微生态学和分子生态学，分子、基因、细胞组织、个体、种群、生物群落、生态系统；.种群、种群的特征（数量、空间分布、遗传）、种群的增长（种群的群体特征、增长模型）、种群的数量变动及生态对策（不规则波动、周期性波动、季节波动、暴发、生态入侵、衰落和灭亡、r-对策、k-对策）、种群调节（气候、生物、食物、行为、内分泌调节和遗传调节）；.种内关系（集群，种内竞争：资源利用性竞争、直接竞争）、种间关系（种间竞争：高斯假说、竞争模型、生态位理论，捕食，寄生与共生），玛他种群（玛他种群理论：灭绝、重建，在保护生物学中的应用）；.生物群落（概念、基本特征），生物群落的种类组成（优势种和建群种、亚优势种、伴生种、偶见种），物种组成的数量特征和综合特征（数量特征：密度、多度、盖度、频度、高度、重量、体积，综合特征：优势度、重要值、综合优势比，物种多样性），生物群落的结构（生活型和生长型、垂直结构、水平结构）；.干扰，生物因素（竞争捕食），岛屿与群落结构（物种数与岛的面积，MacArthur的平衡说）；.原生演替，次生演替，单元顶级论，多元顶级论，生物群落的演替的制约因素。教学难点：生命系统的层次；r-选择和K-选择理论，指数增长模