生态学__chapter_1_Ecology-Introduction.ppt

基础生态学,dr. jianhua zhang hunan university of arts and science,2019/2/18,2,chapter 1 绪 论,什么是生态学（ecology）？* 生态学的研究对象及分支学科 生态学的发展简史 生态学的一般规律与研究方法* 如何学习生态学？,2019/2/18,3,提问1：目前有多少个领域涉及到生态学或生态这个名词?,answer： 医学领域人体生态平衡,细胞生态平衡； 经济领域经济生态； 环境保护环境生态； 农业生产农业生态； 金融领域金融生态。 如今，生态学已经渗透到各个领域， “生态”一词涉及的范畴也越来越广。,2019/2/18,4,生态学的基本定义* oekologie和ecology 的来源 生态学的其它定义 生态学所包含的基本层次 生态学与其它学科的相互关系,1 生态学（ecology）定义,2019/2/18,5,一、 生态学（ecology）的基本定义, definition （目前较公认的） 生态学（ecology）是研究有机体与其周围环境相互关系及机理的科学(e. haeckel，1866)，涉及到物质流、能量流和信息流。,物质流、能量流和信息流是指：生物与生物之间、生物与环境之间存在的依存关系。,2019/2/18,6,生态学基本定义强调的内容是什么?,相互关系,生物环境的相互作用 生物生物的相互作用,种内相互作用 种间相互作用,question time,2019/2/18,7, 生态学的研究范围和内容,2019/2/18,8, oekologie的来源 oekologie为希腊字，最初于1865年由泰勒(reiter)首先合并而成的。包含两个方面：,二、 oekologie和ecology 的来源,oekologie,oekos：指住所、栖息环境,logos：指研究、学问,oekologie 意指研究生物栖息环境的科学。,2019/2/18,9, ecology的来源 ecology 为英文单词，来源oekologie，最早由e. haeckel 1866年提出。包含两个方面：,ecology,eco：指生态的、环境的 与经济学eco-同根,logos：指研究、学问,ecology 指研究生物与栖息环境相互关系的科学。,2019/2/18,10,三、 生态学（ecology）的其它定义,1956年，美国著名生态学家 e. p. odum提出：生态学是研究生态系统结构与功能的科学。,2019/2/18,11,1980年，我国著名生态学家马世骏提出：生态学是研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学。,2019/2/18,12,1997年，美国著名生态学家 e. p. odum 在其后的生态学著作中又提出： 生态学是研究有机体、物理环境与人类社会的科学。 并以“科学与社会的桥梁”作为该书的副标题， 以强调人类在生态学过程中的作用。,1997年，中国国家自然科学基金委员会对生态学的定义：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。 其目的是指导人类与生物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。,2019/2/18,13,基本层次： 个体生态学 种群生态学 群落生态学 生态系统生态学,四、 生态学（ecology）包含的层次,延深层次： 分子生态学 细胞生态学 生物圈水平生态学,2019/2/18,14,生态学研究的最高组织层次生物圈,指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体。它包括海平面以上约 1万米至海平面以下1万1千米处。,2019/2/18,15,生物圈,景观,种群,群落,生态系统,个体,系统,组织,器官,分子,细胞,生态科学,生物科学,生命科学,经典生态学,五、生态学与其它学科的相互关系,2019/2/18,16,2 生态学的研究对象及分支学科,生态学的研究对象 生态学的分支学科,2019/2/18,17,一、 生态学（ecology）的研究对象,分子（molecular） 细胞（cell） 个体（individual） 种群（population） 群落（community） 生态系统（ecosystem） 景观（landscape） 生物圈（biosphere）,近代生态学 研究的内容,经典生态学 研究的内容,近代生态学 研究的内容,2019/2/18,18,近代生态学 经典的生态学,二、 生态学（ecology）的分支学科,按组织层次划分的学科 按生物类群划分的学科 按生物栖息环境划分的学科 按交叉学科划分的学科 按应用领域划分的学科,分子生态学 细胞生态学 景观生态学 生物圈水平生态学,分支学科,2019/2/18,19, 分子生态学(molecular ecology),分子生态学是近代发展起来的一门新兴生态学分支学科，主要用来研究物种分化、演化及种群生物学等生态学问题。其定义多样化。,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。,个人认为以下定义有可取之处：,2019/2/18,20,景观(landscape) 指由若干生态系统组成的异质区域，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。,景观生态学(landscape ecology) 研究景观结构及其过程的科学。, 景观生态学,2019/2/18,21,a.桂林山水景观 b.美国亚利桑那洲大峡谷景观 c.美国威斯康星大学curtis草地景观 d.内蒙古草原景观 e.北美的sonoran荒漠景观 f.亚洲温带荒漠景观一角,2019/2/18,22,参考答案：,discussion time,景观与生态系统的区别？,景观：空间上相邻、功能上相关、发生上有一定特点的生态系统的聚合。,生态系统：生态系统是在一定的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落与其无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。,区别：景观由生态系统组成；生态系统由群落组成。,2019/2/18,23,池塘生态系统,2019/2/18,24,生物圈(biosphere) 指地球上全部生物和一切适合于生物栖息的场所。它包括岩圈的上层、全部水圈和大气圈的下层。,全球生态学(global ecology) 指研究生命系统和行星系统相互关系的科学。, 生物圈水平的生态学,2019/2/18,25,按组织层次划分,个体生态学(individual ecology) 种群生态学(population ecology) 群落生态学(community ecology) 生态系统生态学(ecosystem ecology), 经典的生态学的分支学科,2019/2/18,26,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, 经典的生态学的分支学科,2019/2/18,27,水生生态学 淡水生态学 河口生态学 海洋生态学 陆地生态学 湿地生态学,按生物栖息环境划分, 经典的生态学的分支学科,2019/2/18,28,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,按交叉学科划分, 经典的生态学的分支学科,2019/2/18,29,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,按应用领域划分, 经典的生态学的分支学科,2019/2/18,30,生态学的萌芽时期 生态学的建立时期 生态学的巩固时期 现代生态学时期(20世纪60年代至今),3 生态学的发展史,2019/2/18,31,一、生态学的萌芽时期,时间：为公元16世纪以前年代 特点：古代思想家、农学家形成了生物与环境应该融合为一的、朴素的整体观。 中医的阴阳平衡原理和天人合一原理都是最早的生态学的体现。,主要著作： 尔雅； 管子 “地员篇”； 禽经中的（鸟类生态）；本草纲目等。,2019/2/18,32,二、生态学的建立时期,时间：(公元17世纪19世纪) 特点：欧洲文艺复兴时期开始，欧洲大力崇尚科学调查与科学实验。一些生态学理论开始形成。生态学达到一呼即出的境地。,主要著作： 1798年t.malthus人口论的发表 1866年heackel 提出ecology与其定义。 1895年丹麦植物学家出版ecology of plants 这些标志着生态学作为一门分支科学的诞生。,2019/2/18,33,三、生态学的巩固时期,时间：20世纪初20世纪50年代 特点：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）。,主要著作： f.e.chements发表生态学研究方法(1905);生态学及生理学(1907) 前苏联苏卡切夫的植物群落学(1908) a.g.tamsley(1911)发表的英国的植被类型 中国费鸿年(1937)的动物生态学,2019/2/18,34,生态学巩固时期的四大学派,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. 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 & 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。,2019/2/18,35,时间：20世纪40-60年代 特点：有三个方面。,四、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。,研究范围的拓展：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。,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。,2019/2/18,36,生态学的一般规律 生态学研究的基本方法,3 生态学研究的方法论,2019/2/18,37,一、生态学一般规律,种群的自然调节 物种间的相互依赖和相互制约 物质的循环再生 生物与环境的交互作用,生态学一般规律,2019/2/18,38,在环境无明显变化的条件下，种群数量有保持稳定的趋势，它是种群自然调节的结果。制定合理的渔业捕捞量和林业采伐量等要根据种群的自然调节规律。, 种群的自然调节,2019/2/18,39, 物种间的相互依赖和相互制约,生物群落中的物种与其他物种存在着相互依赖和相互制约的关系，常见的是食物链、竞争和互利共生。这些相互作用使生物群落表现出复杂而稳定的结构和生态平衡，平衡的破坏常可能导致某种生物资源的永久性丧失。,2019/2/18,40, 物质的循环再生,生态系统的代谢功能就是保持生命所需的物质在系统中不断地循环再生。物质循环的正常运行，要求一定的生态系统结构 。 一般说，发展中的生物群落的物质代谢是进多出少，而当群落成熟后代谢趋于平衡，进出大致相当。人们在改造自然的过程中须注意到物质代谢的规律。一方面，在生产中只能因势利导，合理开发生物资源，而不可只顾一时，竭泽而渔 。另一方面，还应控制环境污染。,2019/2/18,41, 生物与环境的交互作用,生物进化是生物与环境交互作用的产物。 生物在生活过程中不断地由环境输入并向其输出物质，而被生物改变的物质环境反过来又影响或选择生物，二者总是朝着相互适应的协同方向发展。 在改造自然的活动中，人类自觉或不自觉地做了不少违背自然规律的事，其结果也损害了人类自身的利益。,2019/2/18,42,二、生态学研究的基本方法,原地观测,室内人工模拟观测实验,测量获取数据与数据分析综合,数学模拟,模型验证,生态学规律,2019/2/18,43,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自原地观测， 它是生态学研究的基本方法， 包括野外考察、定位观测和原地实验等不同方法。 不仅有助于阐明某些因素的作用和机制， 还可作为设计生态学有控实验或生态模拟的参考或依据。, 原地观测。即野外研究方法,优点：直接观察，获得自然状态下的资料。 缺点：不易重复。,2019/2/18,44,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。 例如，在人工气候室或人工水族箱中建立自然生态系统的模拟系统，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。, 受控的生态实验。即实验研究方法,优点：条件控制严格，对结果的分析较可靠，重复性强，是分析因果关系的补充手段。 缺点：实验条件往往与野外自然状态下的条件有区别。,2019/2/18,45,优点：高度抽象，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。, 数学模拟。即理论研究方法,是生物种群或群落系统行为的时态变化的数学概括。 数学模拟既是验证模型和进行修正的手段，又是代替实地实验或作为实地实验设计的先导。 尤其在一些不可能进行实地实验的题目，如流行病害，或害虫暴发的预测，数学模型更可发挥重要的作用。模拟实验取得的数据和结论，最后都要回到自然界中去进行验证。,2019/2/18,46,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,4 如何学习生态学？,2019/2/18,47,提问1：目前最通用的生态学定义是什么？,5 提问 复习 总结,answer：生态学（ecology）是研究有机体与其周围环境相互关系及机理的科学 (e. haeckel，1866)，涉及到物质流、能量流和信息流。,提问2：生态学与生命科学的关系是什么？,answer：生命科学包含生态学，而生态科学与生物学相结合起来组成的学科就是生命科学。,2019/2/18,48,提问3：经典的生态学包含哪几个部分？,answer：经典的生态学包含四个部分：个体生态学、种群生态学、群落生态学和生态系统生态学。,提问4：生态学的研究方法主要有哪几类？,answer：生态学的研究方法主要包括原地观测即野外研究方法、受控的生态实验即实验研究方法 与数学模拟即理论研究方法,2019/2/18,49,一、名词解释 1.生物圈(biosphere)；2.生态学(ecology),第一章 思考题,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。 2.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。 3. 从生态学发展简史入手，谈谈你对该学科的总体认识。,2019/2/18,50,基础生态学教学参考书籍,孙儒泳. 动物生态学原理 (第三版). 北京师范大学出版社,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,孙儒泳等译. 生态学. 科学出版社, 2000. mackenzie, a., a.s. ball, s.r. virde. ecology. bios scientific publishers limited, 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.北京大学出版社, 1992.,2019/2/18,51,金岚主编.环境生态学.高等教育出版社,1992. 李博主编. 生态学.高等教育出版社,2000. molles,m.c生态学:概念与应用 ecology: concepts and applications. 科学出版社 mcgraw-hill,2000. chapman, j. l., m. j. reiss. 生