生态学课程教学大纲.doc

生态学课程教学大纲主讲教师：林文雄 福建农林大学农业生态研究所 生态学课程（ECOLOGY） (学时 60)一、简要说明：本课程对生命科学学院生物基地班和生物科学专业的学生是专业指定选修课，总学时为60学时（理论45学时，实验15学时），课程实习0.5周，共3学分。二、课程的性质、地位和任务生态学是研究生物与环境相互关系的学科，它的知识点多，涉及的交叉学科多（环境工程、水土保持、地理学、植物学，土壤学、经济学、生物化学与分子生物学等），研究对象的空间尺度变化大（从分子生态学到全球生态学），时间跨度长，具有综合性、宏观性、战略性、实用性等特点。随着人口的增加和工业、技术的进步，人类正以前所未有的规模和强度影响环境，环境问题的出现，诸如世界上出现的能源耗费、资源枯竭、人口膨胀、粮食短缺、环境退化、生态平衡失调等六大基本问题的解决，及外来物种和基因工程带来的生物安全问题都有赖于生态学理论的指导。这门课的任务是让学生掌握生态学的基本概念和理论体系，具备一定的生态观念与环保意识，掌握自然生态现象与过程的观察、分析方法和生态学的基本实验研究技术，能初步利用生态学基本理论与方法对生态学问题和现象进行思考，并能运能够利用生态学的观点去考虑人类面对的几个最重要的生态环境问题。三、教学的基本要求和方法要求生物专业的学生比较全面系统地了解生态学的基本概念、基本原理、基本思想、基本事实、基本方法、基本技能；掌握生态学中生物个体、种群、群落、生态系统和景观生态系统等不同层次的生态学规律；能初步运用系统分析方法，从物质、能量运转的本质上来认识、解析生物与环境之间的关系；培养学生用生态学思维分析问题、解决问题的能力。针对课程内容和教学需要，本课程采用了课堂多媒体授课，双语教学，学生利用参考教材、网上资料进行自学，实验室和野外实习等方法，激发学生发现问题，并努力解决问题的主动意识，调动学生的学习积极性，锻炼学生的动手能力和多方面获取信息解决问题的能力。四、授课教材及主要参考书1.选用教材：Ecology principles and applications (Second Edition)， J. L. Chapman and M. J. Reiss (eds). 清华大学出版社,Cambridge University Press， 2001年9月.2.参考教材：1Ecology（Fifth Edition）， Charles J.Kerbs. 科学出版社，Copyright 2001 by Benjamin Cummings，2003年1月.2普通生态学（第二版），尚玉昌编著.清华大学出版社，2002年1月.3基础生态学，孙儒泳、李庆芬、牛翠娟、娄安如编著.高等教育出版社，2002年7月.4普通生态学原理、方法和应用，郑师章、吴千红、王海波、陶芸等编著，复旦大学出版社.5生态学，李博主编.高等教育出版社,2000年2月.6生态学（第二版），李振基、陈小麟、郑海雷编.科学出版社，2004年8月.五、学分和学时分配本课程理论课45学时，按每周3学时安排，5个实验内容，每次实验3学时，共15学时，全课程60学时，3学分。理论课教学内容及具体学时分配见下表：周 次讲 授 内 容学 时第一周绪论部分；生物与环境的概念和类型；3第二周生物与环境关系的基本原理；生态因子的生态作用及生物的适应3第三周种群的概念；种群的基本特征；种群生命表3第四周种群的增长；种群的波动；种群调节3第五周种群的繁殖（成效、格局、策略和性选择）；种群的生活史；种群的进化3第六周生物关系分析；竞争和生态位理论3第七周群落的概念；群落的组成和结构3第八周影响群落结构的因素3第九周群落的动态；生物群落的分类和排序3第十周地球上的生物群落3第十一周生态系统一般特征3第十二周生态系统的能量流动3第十三周生态系统的物质循环3第十四周环境污染；生态农业3第十五周生物多样性保护；生物入侵；生态安全3六、教学内容及学时分配（一）理论教学内容(45)学时第一章 绪 论 （2学时）1.目的要求：通过本部分学习，使学生初步了解生态学的定义、生态学发展历史及其科学体系，为进一步学习生态学做好准备。2.讲授内容：第1节 介绍生态学的研究对象、内容、范围、方法第2节 介绍生态学的最新发展、趋势，及本课程的理论体系和学习方法第二章 生物与环境（4学时）1.目的要求：使学生了解生物不能脱离其生存环境而存活，需要对异质性的环境不断的去适应；反之，环境需要生物来维持与调控，生物与环境是相互依存、协同进化的。2.讲授内容：第1节 生物和环境概要1.生物种的概念2.环境与生态因子的概念3.生态因子的类型 4.生态因子的作用特点第2节 生物与环境关系的基本原理1.最小因子法则2.耐受法则3.生态幅4.生物对生态因子耐受限度的调整（驯化、休眠等）5.生物对生态因子的“适应”及适应组合第3节 生态因子的生态作用及生物的适应1.光因子的生态作用及生物的适应2.温度因子的生态作用及生物的适应3.水因子的生态作用及生物的适应 4.大气的生态作用及生物对大气污染的适应5.土壤因子的生态作用及生物的适应6.火作为生态因子对生物的影响及管理第三章 种群生态学(12学时)1.目的要求：让学生了解到种群是生态学各层次中最重要的一个层次，它具有许多不同于个体的特征是群落结构与功能的最基本单位,着重掌握种群数量在时间上和空间上的变动规律及其影响因素、种群动态的基本研究方法；掌握种群进化及对策、种内及种间关系的基本理论；2.讲授内容:第1节 种群及其基本特征1.种群和种群生态学概念2.种群的统计特征2.1种群的密度 2.2种群的空间分布 2.3出生率和死亡率 2.4种群的年龄结构和性比第2节 种群生命表及其分析1.生命表的基本概念及一般构成2.动态生命表和静态生命表3.生命表的编制方法4.生命表分析第3节 种群动态1.种群的增长 1.1几何级数增长 1.2指数增长 1.3逻辑斯谛增长2.自然种群的数量变动2.1种群增长 2.2季节消长 2.3种群波动 2.4种群爆发 2.5种群平衡2.6种群的衰落和灭亡 2.7生态入侵3.种群的调节3.1 密度制约和非密度制约 3.2内源调节和外源调节 3.3植物种群的自然调节第4节 种群的生殖对策和生活史对策1.进化、适应与生态学2.生殖对策3.生活史对策第5节 物种变异及进化1.种群内的变异 2.性选择3.生态型分化4.生殖隔离与新种形成第6节 生物关系1.竞争模型和高斯假说2.生态位理论3.他感作用4.捕食作用5.寄生、偏利和共生6.协同进化第四章 群落生态学（12学时）1.目的要求:掌握群落组成和结构、群落的数量特征、物种多样性的概念与测度、生态位与竞争、群落特征时空变化的主要影响因素及群落的内部动态、演替和进化等相关理论，并能初步应用生物群落的生态规律，控制、利用、改造、创造生物群落，进而实现保护自然环境、维护生态平衡、提高群落生产力。掌握群落分类、排序的一般方法，及主要植被群落类型与分布规律。2.讲授内容:第1节 生物群落的组成和结构1.生物群落及其基本特征2.群落的种类组成2.1种类组成的性质分析 2.2种类组成的数量特征 2.3物种多样性3.群落的结构3.1群落的结构单元生活型 3.2群落的外貌与季相 3.3群落的垂直结构 3.4水平结构 3.5群落交错区与边缘效应第2节 影响群落组成和结构的因素1.生物因素 2.干扰对群落结构的影响3.空间异质性与群落结构4.岛屿与群落结构 5.一个物种丰富度的简单模型 6.平衡说和非平衡说第3节 群落的动态1.生物群落的内部动态2.群落演替的概念及类型3.演替系列4.控制演替的几种主要因素5.群落演替中的物种取代机制6.演替顶级学说第4节 生物群落的分类与排序1.生物群落的分类1.1 植物群落分类的单位 1.2 植物群落的命名1.3 法瑞学派和英美学派的群落分类 1.4 群落的数量分类2. 生物群落的排序2.1 间接梯度分析 2.2 直接梯度分析第5节 主要群落类型及其分布 1.陆地生物群落的分布格局1.1影响陆地生物群落分布的因素 1.2陆地生物群落的垂直分布2.地球上的主要植被类型2.1 热带雨林 2.2常绿阔叶林 2.3落叶阔叶林 2.4北方针叶林 2.5冻原 2.6草原和热带稀树草原 2.8灌丛和荒漠 2.7湿地 第五章 生态系统1.目的要求: 掌握生态系统的基本特征、组成成分及其功能、食物链结构与反馈平衡，了解生态系统中能量流动与物资循环过程和特点，掌握生产量测定原理、方法和生态效率。2.讲授内容:第1节 生态系统的一般特征1.生态系统的基本概念2.生态系统的组成与结构2.1非生物环境 2.2生产者 2.3消费者 2.4分解者3.食物链与食物网4.营养级和生态金字塔5.生态效率5.1常用的几个能量参数 5.2营养级位之内的生态效率 5.3营养级位之间的生态效率6.生态系统的反馈调节和生态平衡第2节 生态系统中的能量流动1.生态系统中的初级生产1.1 初级生产的基本概念 1.2 初级生产的生产效率1.3 初级生产的限制因素 1.4 初级生产量的测定方法2.生态系统中的次级生产2.1 次级生产量的生产过程 2.2 次级生产量的测定 2.3 次级生产的生态效率3.生态系统中的分解3.1 分解过程的性质 3.2 分解者3.3 资源质量与分解作用的关系 3.4 理化环境对分解作用的影响4.生态系统中的能量流动4.1 研究能量传递规律的热力学定律 4.2 食物链层次上的能流分析4.3 实验种群层次上的能流分析 4.4 生态系统层次上的能流分析 4.5异养生态系统的能流分析 4.6生态系统能流模型5.生态系统中的信息及其传递5.1信息与信息量 5.2信息及其传递第3节 生态系统中的物质循环1.物质循环的一般特点2.全球水循环3.气体型循环3.1 碳循环 3.2 氮循环4. 沉积型循环4.1 磷循环 4.2 硫循环5.有毒有害物质循环5.1 有毒有害物质循环的一般特点 5.2 有毒有害物质循环实例第六章 应用生态学 (讨论课)(6学时)1.目的要求：掌握当前世界环境、资源、人口危机的根本原因及主要影响，增强环保观念和生态意识，了解我国农业生态、生物多样性保护、外来物种与生物入侵及生态安全等问题及其研究现状和解决途径。2.讨论内容第1节 资源和环境问题1.环境问题的实质 2.全球性的环境问题 3.生态环境的变化4.土地资源、水资源和能源第2节 生物多样性及保护1.生物多样性价值 2.生物多样性所承受的压力 3.生物多样性保护的主要途径第3节 人口问题1.人口增长趋势 2.人口增长与经济发展 3.人口老龄化问题第4节 农业问题1.农业生态系统的特点 2.农业发展道路 3.生态农业第5节 外来物种与生物入侵1.外来物种的概念及进入途径 2.生物入侵现状及危害 3.由外来物种到生物入侵的过程 4.入侵物种的特点 5.入侵物种的治理第6节 生态安全与可持续发展1.生态安全与可持续发展概念 2.生态安全问题及其研究现状 3.生态文明和可持续发展（二）实验教学内容（15学时）教师统一布置整个学期的实验内容，要求学生4-6个人自由结合，任选5个实验内容，检索相关资料，写好详细实验方案设计，经教师审核合格后，领取相应器材，自主决定实验时间，独立完成。对某些测定难度较大的实验，教师进行现场指导。实验一：生态环境中生态因子的观测与测定（3学时）1.实验目的:了解和掌握生态环境中主要生态因子的观测和测定方法及一些常见的测定仪器的使用技巧，并比较不同生态环境中主要生态因子的变化规律。2.实验方法:室外观测3.实验材料: 太阳辐射仪（或照度计）、水银温度计、最高温度计、最低温度计、干湿球温度计、数字式风速测定仪（或手持式风速测定仪）、罗盘等。4.实验操作方法：4.1选择2个以上不同环境观测地段 4.2在同一时间测定不同地段的太阳辐射量、气温、土温、湿度、风向和风速等 4.3比较不同样地各生态因子的差异及影响因素实验二：种间竞争对植物生长的影响（3学时）1.实验目的：通过本实验使学生认识什么是种间竞争，及种间竞争对竞争中个体生长和种群数量增长的影响。2.实验方法:替代法3.实验材料:电子天平，黑麦草和高羊茅种子，种子袋，直径为22cm的花盆，沙土，有机肥，剪刀，直尺等。4.实验操作方法：4.1将黑麦草和高羊茅种子按不同比例进行播种 4.2将花盆依次排列在温室内，定期交换位置、浇水 4.3种子萌发后，统计发芽率和幼苗成活情况 4.4适时收获幼苗，分盆分种统计分蘖数、生物量（鲜重）、株高，并分析。实验三：作物对杂草的化感作用（3学时）1.实验目的：使学生认识什么是化感作用，掌握作物化感作用的原理，并了解其机制，及其与种间竞争的异同2.实验方法：浸提液浇灌法3.实验材料:电子天平，空心莲子草，黑麦子和高羊茅种子，种子袋，育苗盆，沙土，有机肥，剪刀，直尺等4.实验操作方法：4.1制备供体提取液，播种受体植物 4.2将花盆依次排列在温室内，定期交换位置、浇提取液 4.3种子萌发后，统计发芽率和幼苗成活情况 4.4适时收获幼苗，分盆分种统计分蘖数、生物量（鲜重）、株高，并分析。实验四: 种群生命表的编制与存活曲线（3学时）1.实验目的：进一步了解特定时间和特定年龄生命表的异同，掌握其组建方法和各参数的计算方法，并学习种群数量动态分析技巧。2.实验方法:统计分析3.实验材料:某地区人口年龄结构数据、某地区马鹿种群特定时间的年龄数据、某地晚甘蓝第三代菜蛾种群的动态年龄数据和计算器4.实验操作方法：4.1计算生命表各栏数据并填入表格 4.2绘制存活曲线 4.3分析生命表和存活曲线实验五: 植物种群空间分布格局的调查（3学时）1.实验目的: 通过各检验方法的实际训练，使学生认识群落中不同种群个体空间分布表现出的不同类型（随机分布型、集聚分布型、均匀分布型），并掌握检验植物空间分布类型的方法。2.实验方法:野外调查3.实验材料: 皮尺、样方框（2020，5050，l00100cm2）、铅笔、野外记录表格、计算器。4.实验操作方法：4.1学生分组，选择所需研究的植物种群，并确定合适的样地面积 4.2野外调查并记录 4.3整理调查数据，并计算有关参数不 4.4确定所测种群的分布类型，并分析其可能形成原因实验六：物种多样性的测定（3学时）1.实验目的: 学习群落物种多样性的调查方法，比较各地区物种多样性的差异；了解各类指数的特点和生态学意义；熟悉和掌握最常用的物种多样性指数的计算方法。2.实验方法:野外调查3.实验材料: 皮尺、样方框（2020，5050，l00100cm2）、铅笔、野外记录表格、计算器4.实验操作方法:4.1选择样方 4.2统计记录 4.3计算物种多样性指数 4.4分析不同环境中物种多样性的差异程度及其形成原因实验七:水体富营养化对动植物生长的影响（3学时）1.实验目的: 认识水体富营养化的形成原因及对动植物生长的影响2.实验方法：室内模拟实验3.实验材料：量筒，鱼缸，塑料板，量杯，水藻，小金鱼（或小蝌蚪）