《森林生态学》PPT课件.ppt

森林生态学 广西大学林学院庄嘉廖秋玲 森林生态学 第1章绪论第2章森林与环境第3章种群及其基本特征第4章林木种内与种间关系第5章森林群落结构特征第6章森林群落演替第7章森林生态系统组成与结构第8章森林生态系统的养分循环第9章森林生态系统的能量流动第10章森林生态系统类型及其分布第11章森林景观生态原理第12章生物多样性原理与保护第13章全球气候变化与森林生态系统碳循环第14章森林生态环境监测与效益评价 第1章绪论 森林生态学概况 1 1生态学的研究对象 方法与分支学科1 2生态学的发展1 3森林生态学的研究内容和范围1 4森林生态学发展简史1 5可持续发展的概念与内涵1 6森林的生态作用与森林可持续经营1 7森林生态学与其它学科的关系 生态学的概念 1 生态学的定义生态学 ecology 一词源于希腊文oikos 其意为 住所 或 栖息地 从字意上讲 生态学是关于居住环境的科学 由于研究背景和研究对象的不同 不同学者对生态学提出了不同的定义 生态学的定义颇多 生态学的定义颇多 1 Ecology 生态学 一词源于希腊文2 德国动物学家ErnstHaeckel 赫克尔 首次定义了生态学 生态学是研究生物及环境之间相互关系的科学 3美国生态学家E P Odum 1971 提出的定义是 生态学是研究生态系统的结构和功能的科学 4 我国生态学家马世骏先生认为 生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学 5 生态学的不同定义代表了生态学的不同发展阶段 强调了不同的生态学分支和领域 生物环境 我们认为E Haeckel 赫克尔 的定义是适宜的 即 生态学是研究生物及环境之间相互关系的科学 生态学可以用一个简单的式子表示 森林生态学是研究森林生物和森林环境之间相互关系的学科 森林生物森林环境 1 1生态学的研究对象 分支学科与研究方法 1 1 1研究对象与分支学科按生物组织水平划分 可从分子 个体 种群 群落 生态系统 景观直到全球 生态学按研究的对象分类 又可分为动物生态学 植物生态学 微生物生态学等 按栖息地类型分类 又可分为森林生态学 草地生态学 海洋生态学 淡水生态学等 按生态学与其他学科相互渗透 交叉形成新的分支学科 又可分为数学生态学 化学生态学 生理生态学 经济生态学 进化生态学等 按生态学应用的门类来分 又可分为农业生态学 资源生态学 污染生态学等 按研究方法分 可以分为理论生态学 野外生态学 实验生态学等 分子生态学 MolecularEcology 运用分子进化和群体遗传学的理论 分子生物学的技术手段去研究生物种群 进化 分子生态学的热点是研究生物种群空间分布差异的分子基础和生物史类型的分子生态学机制 以及生态进化和生态适应的分子机理和在逆境条件下生物在分子水平上的反应及其调控机理 个体生态学 Autecology 个个体生态学 研究环境因子对生物的生态作用 着重介绍光 温度 水分 大气 土壤 生物及火等因子在时间和空间上的变化对其生态作用 同时研究林木对各因子的耐性 适应性及其分布 还要研究森林对这些环境因子的影响和改造作用 主要有研究生物的反应 对环境适应的机制 种群生态学 PopulationEcology 种群生态学 研究生物种群在自然或人工条件下种群密度 种群数量动态等自我调节规律 种群动态过程对个体生长发育的影响及环境因子影响等 在种群的形成与变化规律方面主要研究种群不能无限制繁殖 而总是保持一定均衡状态的原因 主要研究种群的基本特征 如空间分布 密度 繁殖能力 年龄结构等 增长规律 动态 种间关系 种群适应对策和进化 群落生态学 CommunityEcology Gynecology 森林群落生态学 研究内容分为两个方面 一是静态方面 如研究森林群落的组成 结构 数量 外貌特征的描述 以及森林类型 地理分布等 另一是动态方面 研究森林群落由于空间和时间的变化 由一种类型演变为另一种类型的原因和规律性 着重森林的发生 形成和发展的规律 提供识别和鉴定森林群落类型或立地条件类型的依据 生态系统生态学 EcosystemEcology 生态系统生态学 研究生态系统的组成要素 结构与功能 发展与演替 以及人为影响与调控机制的生态科学 研究一个生态系统的组成 结构 功能和演变 研究系统内能量转换和物质循环过程 系统输入和输出的动态平衡等 生态系统着重研究生态系统内各成分之间 对系统内的生物和大气 水分 C N等非生物要素 的相互依赖和因果关系 物质循环和能量流动 以及生态系统的功能和稳定性 目的 是指导人们应用生态系统原理 改善和保护各类生态系统可持续发展 景观生态学 LandscapeEcology 是以一定空间单元内多个镶嵌的聚合生态系统为对象 研究其结构 功能与演化过程的生态学的一门分支 它以人类活动对景观的生态影响为研究重点 通过自然科学与人文科学的交叉 研究景观单元内生态系统的空间格局 相互作用及生态过程 并围绕建造宜人景观这一目标 进行景观管理 景观规划和景观设计的研究 区域生态学 RegionEcology 是以不同尺度的地域为对象 研究其社会 经济 自然发展的协调程度及其调控机理与实践的一门新的分支学科领域 全球生态学 GlobalEcology 在时间尺度上与气象学 古生物学 古地质学 冰川学等学科相结合 在更大的时间尺度上研究生物与环境的相互作用及其对演化的历史进行回溯 同时对未来环境的变化进行预测 1 1 2研究方法 1 野外观察和定位站 2 实验方法 3 数学模型与数量分析方法 1 2生态学的发展 我们可以把生态学的发展分为经典生态学和现代生态学两个时期 它们的分界线可以说是20世纪60年代 1 2 1经典生态学1 2 2现代生态学 现代生态学的发展特点和趋势主要有以下几个方面 1 生态学的研究有越来越向宏观发展的趋势 2 系统生态学的产生和发展 3 一些新兴的生态学分支 4 分子生态学的兴起 5 应用生态学的迅速发展 1 3森林生态学的研究内容和范围 森林 是以乔木和其他木本植物为主体的生物群落 构成这个群落的成分除乔 灌木外 还包括其他植物 动物 微生物 以及其所居住的环境 森林生态学 是研究森林中乔木树种之间 乔木树种与其他生物之间 以及与其所处的外界环境之间相互关系的学科 森林生态学研究的内容 概括地说 可分为4个方面 个体生态 研究构成森林的各种林木与环境的生态关系 种群生态 研究森林生物种群的形成与变化规律 群落生态 研究群落的形成和变化与环境条件的关系 森林生态系统 研究系统中物质与能量的循环与转化 森林生态学任务 从树木与环境相互关系的规律出发 在调节 控制树木与环境之间的关系中更好地发挥作用 既要充分发挥树木的生态适应性 根据环境条件的特点 施行科学的经营管理 使其能最大限度地利用环境 不断扩大森林资源和提高森林的生产力 又要有意识地利用森林对环境的改造作用 调节人类与环境之间物质和能量的交换 充分发挥森林的多种有益功能 以利于维持自然界的动态平衡 2 森林生态学的任务 1 从树木与环境相互关系的规律出发 在调节 控制树木与环境之间的关系中更好地发挥作用 2 既要充分发挥树木的生态适应性 根据环境条件的特点 施行科学的经营管理 使其能最大限度地利用环境 不断扩大森林资源和提高森林的生产力 3 又要有意识地利用森林对环境的改造作用 调节人类与环境之间物质和能量的交换 充分发挥森林的多种有益功能 以利于维持自然界的动态平衡 1 4森林生态学发展简史 一 生态学的萌芽时期 二 生态学的建立时期 三 生态学的巩固时期 四 现代生态学时期 一 生态学的萌芽时期 公元16世纪以前 公元17世纪以前 虽然还没有生态学一词 但生态学思想及生态知识的应用已经存在 人类在实践中不断累积起来的这些生态知识为生态学的诞生奠定了基础 原始社会里人们为了生存 需要了解森林里的自然环境和其周围的动物和植物 如狩猎 采食植物 寻觅住所 都必须具备生态方面的知识 为了生存 人类不得不对其赖以饱腹的动植物的生活习性以及周围世界的各种自然现象进行观察 因此 从远古时代起 人们实际上就已在从事生态学工作 在一些中外古籍中 已有不少有关生态学知识的记载 我国公元前1200年的 尔雅 公元前200年的 管子 淮南子 公元前100年前后 我国农历已确立了24节气 它反映了作物 昆虫等生物现象与气候之间的关系 还有 禽经 等 许多古书如 淮南子 公元前2世纪 齐民要术 公元533 544年 东坡杂记 11世纪 群芳谱 公元1621年 农政全书 公元1639年 等 生态学方面内容的记载 国外不少的古籍中有关于生态学知识的记载 但上述古籍中没有生态学这一名词 那时也不可能使生态学发展成为独立的科学 二 生态学的建立时期 公元17世纪至19世纪末 进入17世纪之后 随着人类社会经济的发展 生态学作为一门科学开始成长 例如 著名化学家R Boyle在1670年发表的低气压对动物效应的试验 标志着动物生理生态学的开端 1798年T Malthus 人口论 的发表 促进了达尔文 生存斗争 及 物种形成 理论的形成 并促进了 人口统计学 及 种群生态学 的发展 还有其他很多的研究 进入19世纪之后 生态学得到很快发展并日趋成熟 1859年达尔文的 物种起源 问世 促进了生物与环境关系的研究 使不少生物学家开展了环境诱导生态变异的实验生态学工作 1866年赫克尔 Haeckel 提出ecology一词 并首次提出了生态学定义 丹麦植物学家瓦尔明 E Warming 于1895年发表了他的划时代著作 以植物生态地理为基础的植物分布学 1909年经作者本人改写 用英文出版 改名 植物生态学 ecologyofplant 1898年波恩大学教授辛柏尔 A F W Schimper 出版 以生理为基础的植物地理学 这两本书全面总结了19世纪末叶之前生态学的研究成就 被公认为生态学的经典著作 标志着生态学作为一门生物学的分支科学的诞生 三 生态学的巩固时期 20世纪初至20世纪50年代 20世纪初动植物生态学并行发展 出版了不少生态学著作与教科书 在动物生态学方面 关于生理生态学 动物行为学和动物群落学等研究有了较大的进度 20世纪20年代到50年代 生态学得到进一步巩固与发展 在动物生态学方面 开始了种群研究 并将统计学引人生态学 由于各地自然条件 植物区系 植被性质及开发利用程度的差异 使植物生态学在研究方法 研究重点上各地有所不同 在这一时期形成了几个著名的生态学派 主要有 北欧学派 Uppsala学派 以注重群落结构分析为特点 代表人物 G E DuRietz 法瑞学派 植物区系学派 注重群落生态外貌 强调特征种的作用 代表人物是J Braum Blanquet 英美学派 也称之为动态学派 以动态和数量生态为特点 代表人物是Clements和Tansley 苏联学派 前苏联学派 植物 群落 与地学结合 代表人物 B H Cykayeb 这一时期英 美等国还相继成立了生态学会 英国生态学会于1913年创建 美国生态学会于1916年创建 创办的一些生态学刊物 20世纪50一60年代 是传统生态学向现代生态学过渡时期 并出现了一些新的中心 四 现代生态学时期 20世纪60年代至现在 20世纪60年代以来 由于工业的高度发展和人口的大量增长 带来了许多全球性的问题则如 人口问题 环境问题 资源问题和能源问题等 涉及到人类的生死存亡 人类居住环境的污染 自然资源的破坏与枯竭以及加速的城市化和资源开发规模的不断增长 迅速改变着人类自身的生存环境 造成对人类未来生活的威胁 上述问题的控制和解决 都要以生态学原理为基础 因而引起社会上对生态学的兴趣与关心 在这期间 生态学为解决人类面临的实际问题中做了一些有益的尝试 1964 1974年世界科协提出了 国际生物学研究计划 InternationalBiologyProgramme 英文缩写为IBP 这是生物学发展史上空前浩大的计划 重点是研究世界上各类生态系统的结构 功能和生物生产力 为自然资源管理和环境保护提供科学依据 继IBP之后 1970年联合国教科文组织主持成立了 人与生物圈计划 ManandBiosphereProgramme 英文缩写为MAB 目前已有100多个国家政府参加了MAB 参加国均设有MAB国家委员会 我国也于1979年参加了MAB MAB是一个国际性 政府间的多学科的综合研究计划 它的主要任务是研究在人类活动的影响下 地球上不同区域各类生态系统的结构 功能及其发展趋势 预报生物圈及其资源的变化和这些变化对人类本身的影响 目的是通过自然科学和社会科学这两个方面 来研究人类今天的行为对未来世界的影响 为改善全球性人类与环境的相互关系提供科学依据 确保在人口不断增长的情况下合理管理与利用环境及资源 保证人类社会持续协调地发展 现在不少国家都提倡全民的生态意识 生态学研究领域也日益扩大 不再限于生物学 而且渗透到地学 经济学以及农 林 牧 渔 医药卫生 环境保护 城乡建设等各个部门 从而使生态学成为举世瞩目的科学 森林生态学的研究状况 一 我国目前森林生态学研究状况 二 森林生态学研究的发展趋势 三 生态学前沿科学领域与热点问题 一 我国目前森林生态学研究状况 1 各种类型的研究都在开展 与先进水平的差距在缩小 2 设备方面有差距 二 森林生态学研究的发展趋势 1 研究层次上向宏观与微观两极发展2 研究手段的更新3 研究范围的扩展 1 研究层次向宏观与微观两极发展 现代生态学发展的一个方向是向区域性 全球性乃至宇宙性方面发展 研究对象已在宏观方向上扩展到生态系统 景观与生物圈 现代生态学在向宏观方向发展的同时 在微观方向上也取得了不少进展 这是生态学与分子生物学 分子遗传学 生理学 微形态解剖学的结合 这类研究将依靠更加精密的仪器 如高倍电镜 中子探针 紫外荧光 核磁共振等手段 可以精细地观测器官内部 细胞内部的结构变化 2 研究手段的更新 科学的发展与方法和技术有关 在传统生态学的研究中 生态学着重是对研究对象的描述 所用的方法 仪器都很简单 在现代生态学研究中已广泛使用野外自计电子仪器 测定光合 呼吸 蒸腾 水分状况 叶面积 生物量及微环境等 同位素示踪 测定物质转移与物质循环等 稳定性同位素 用于生物进化 物质循环 全球变化研究等 遥感与地理信息系统 用于时空现象的定量 定位与监测 生态建模 从生态生理过程 斑块 种群 生态系统 景观到全球 等技术 2 研究手段的更新 近20年来 电子计算机的迅速发展与应用 解决了因生态系统中各变量之间的非线性关系给分析求解带来的困难 从而促进了生态系统建模与系统生态学的发展 3 研究范围的扩展 经典生态学以研究自然现象为主 很少涉及人类社会 随着人类活动强度的激增和范围的日趋广阔 人与自然界的协调关系问题日趋严峻 怎样使人与自然 人类在发展经济和保护自身生存环境之间得到协调和持续发展 这促使生态学的研究内容和任务扩展到人类社会 渗入到人类的经济活动 并成为当代各国政府指导有关发展和建设决策的理论依据 3 研究范围的扩展 应用生态学的迅速发展是70年代以来生态学的一个重要发展趋势 其方向之多 涉及领域和部门之广 使人感到难以给予划定范围和界限 生态学进一步与农 林 牧 渔各业生产更加密切结合起来 并发展为生态工程和生态系统工程 如Mitsch 1989 等的 生态工程 等 三 生态学前沿科学领域与热点问题 1 生物多样性的起源 维持和生态系统的稳定性机制 2 生态系统服务 3 生态健康与生态修复 4 全球变化 5 生态环境变迁与重大疫病和人群健康效应 6 转基因生物释放的生态效应 7 生态入侵 展望 1 生态学基础理论与方法研究 2 个体 群落和生态系统的结构 功能和动态的研究 3 生态系统可持续管理 4 生态脆弱区的生态调控与退化生态系统再建的恢复生态学研究 5 生物多样性保护和保护生态学 6 以C N和水分循环以及土地覆盖为重点的全球生态学研究 7 以生态城市和西部大开发的生态建设为主的区域可持续发展的研究 8 人类生态学 生态经济学和生态文明 9 以工业生态学和农业生态学的产业生态学研究 10 对突发性事件的研究 1 5可持续发展的概念与内涵 1 5 1可持续发展概念的形成与发展1 5 2可持续发展的内涵 1 5 2可持续发展的内涵 内涵反映在以下5个方面 1 可持续发展强调生态与经济的整体性 2 可持续发展强调社会 经济与生态效益的综合性 3 可持续发展强调资源利用的高效性 4 可持续发展强调体制与法制建设的必要性 5 可持续发展强调社会的公平性 1 6森林的生态作用与森林可持续经营 1 6 1可持续林业的概念1 6 2森林可持续经营的概念1 6 3森林在实现可持续发展中的作用 1 6 3森林在实现可持续发展中的作用 1 森林是生态平衡的主要调节器 是实现自然生态系统和社会经济系统协调发展的重要纽带 2 森林能够有效控制污染和酸沉降 改善人类和其他生物的生存环境 3 森林能够有效保护生物多样性 4 森林能够有效地防治土壤流失和退化 5 森林可以涵养水源 6 森林可以有效防治土地荒漠化 7 森林能够有效缓解温室效应 维护全球碳循环 8 森林能够防灾减灾 保护农牧业稳产高产 森林的作用 影片 森林的作用 实例影片 1 7森林生态学与其它学科的关系 一 其它学科的关系 二 学习方法 三 参考书 早在2000年以前 我国劳动人民就注意到了树木生长和土壤条件的密切关系 具有许多森林生态学方面的科学知识 就近代而论 新中国成立前没一本专门的森林生态学书籍 有关森林生态学内容 多分散在植物生态学 植物群落学 造林学 植物生理学等书刊中 本世纪20 40年代里 我国著名的林学家和植物学家发表了不少关于树种特性及森林植被调查研究论文 新中国成立初期 全国高等林业院校的课程设置中 开设了 森林学 森林学 是由森林生态学和森林经营学两部分