动物生态学绪论

1、2021-10-26动物生态学 主讲教师：高智晟联系电话子信箱:关于课程o学时：3*12=36学时o内容：o第一章 绪论o第二章 个体生态学o第三章 行为生态学o第四章 种群生态学o第五章 群落生态学o第六章 生态系统o第七章 应用生态学注意事项o出勤：准时、抽查o请假：假条o考核笔试平时出勤小报告动物生态学教学参考书籍（1）o孙儒泳等. 基础生态学. 高等教育出版社,2003.o孙儒泳. 动物生态学原理(第三版). 北京师范大学出版社,2001.o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.oMackenzie, A., A.S. Ba

2、ll, S.R. Virde著,孙儒泳,李庆芬,牛翠娟,娄安如译. 生态学. 科学出版社 Bios Scientific Publishers ,2000.oMackenzie, A., A.S. Ball, S.R. Virde. Ecology. Bios Scientific Publishers Limited,1999.o蔡晓明编著. 生态系统生态学.科学出版社,2000.o尚玉昌,蔡晓明编. 普通生态学.北京大学出版社,1992.动物生态学教学参考书籍（2）o金岚主编.环境生态学.高等教育出版社,1992.o李博主编. 生态学.高等教育出版社,2000.oMolles,M.C. 生

3、态学:概念与应用 Ecology: Concepts and Applications. 科学出版社 McGraw-Hill,2000.oChapman, J. L., M. J. Reiss. 生态学：原理与应用Ecology: principles and applications.清华大学出版社，Cambridge University Press,2001.o李振基,陈小麟,郑海雷,连玉武.生态学.科学出版社,2001o傅伯杰,陈利顶,马克明,王仰麟.景观生态学原理及其应用,科学出版社,2002o张金屯,李素清.应用生态学.科学出版社,2003.o罗勃.德赛尔,本内德.谢尔沃特. 生态

4、与进化研究中的分子方法.科学出版社,2001.(何田华译,何田华,葛颂校)oRichard B. Primack. 保护生物学概论.湖南科学技术出版社,1996.(祁承经译)生态学期刊o生态学报 中国生态学会，1982o生态学杂志 中国生态学会，1982oAMBIO-人类环境杂志 瑞典皇家科学院，1972o应用生态学报 中国生态学会，1990o生物多样性 中国科学院濒危物种委员会，1993o植物生态学报 中国植物学会，中国科学院植物研究所，1955oEcology the Ecological Society of America ，1920 o Journal of Ecology 1913

5、 o Ecology Monorgraphs 1931 o Journal of Animal Ecology 1932 国内国内生态学生态学有关网站有关网站o搜索引擎-o万方数据- o中国期刊网- o生物学文摘（BA）- o中国科学院生物多样性委员会- o中国科学院生态环境中心- o湿地国际Ecology farmEcology farm生态农业生态农业Ecology tourismEcology tourism生态旅游Ecology residence生态住宅Ecology garden生态园林第一章 绪 论o生态学与人类生存的环境o生态学（Ecology）

6、的定义及研究对象o生态学的分支学科o生态学的发展简史o生态研究的方法论o如何学习生态学？第一节 生态学与人类生存的环境o近年来，由于人类面临着环境、人口、资源等关系到人类生存本身的许多重大问题，已经达到了威胁人类生存的地步o这些重大问题的解决，必须依赖于生态学的原理，因此，生态学一跃而成为世人瞩目的科学。6个问题（Vitouesk，1997）o有1/3到1/2的陆地面积已经被人类活动所改变o从工业革命以来，大气中的 CO2浓度提高了30%o人工固氮的总量超过了天然固氮总量o被人类利用的地表淡水，已经超过可利用总量的1/2o地球上大概有1/4的鸟类物种已经在过去2000年中灭绝o接近2/3的海洋

7、渔业资源已经过捕或者耗尽新的变化o新化学合成物品被生产和释放（量大、有些不易分解）生物学后果（尤其是其间的协同作用）大部分未知（尤其是那些对于激素系统和生长发育的影响有密切关系的化学物品）o变化正在改变地球系统的功能科技进步所引起的地球系统的变化o全球气候的变化；o臭氧层的破坏；o生物多样性的丧失；o地球上各种生态系统的结构和功能的改变。生态学（Ecology）定义oEcology 源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生物栖息环境的科学。首次使用：索瑞（Henry Thoreau，1858）书信 未定义研究研究生物(organism)及环境(e

8、nvironment)间相互关系的科学（德国 -赫克尔E. Haeckel,1869） 。研究科学的自然历史（英国-埃尔顿C. Elton,1927）。研究生物形态、生理和行为上的适应（前苏联-克什卡洛夫,1954）。研究有机体的分布和多度的科学（澳大利亚-安德列沃斯Andrewartha, 1954）。研究有机体与生活之地相互关系的科学（环境生物学）（Smith,1966）研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(加拿大-克雷伯Krebs,1972, 1978,1985) 。研究生态系统的结构和功能的科学（美国-奥德姆E.P. Odum,1956）；综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学（

9、 E.P. Odum,1997 ）。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（马世骏，1980）。生态学是研究生物和人与环境之间相互关系，研究自然生态系统和人生态学是研究生物和人与环境之间相互关系，研究自然生态系统和人类生态系统的结构和功能的一门科学。类生态系统的结构和功能的一门科学。第二节 生态学的定义和研究对象生态学的研究对象o分子（molecular）o个体（individual）o种群（population）o群落（community）o生态系统（ecosystem）o景观（landscape）o生物圈（biosphere）经典生态学经典生态学研究的内容研究的内容近代生态学

10、近代生态学研究的内容研究的内容近代生态学近代生态学研究的内容研究的内容l生物圈生物圈l景观景观l种群种群l群落群落l生态系统生态系统l个体个体l系统系统l组织组织l器官器官l分子分子l细胞细胞生态科学生态科学生物科学生物科学生命科学生命科学经典生态学经典生态学2021-10-26第三节 生态学的分支学科分子水平及分子生态学(Molecular ecology)oMoritz (1994) ：分子生态学是用线粒体DNA （mtDNA) 的变化来帮助和指导种群动态的研究。oHoelzel and Dover (1991 ) ：分子生态学是用DNA和蛋白质的特征来研究物种分化、演化及种群生物学等生态

11、学问题。o分子生态学杂志(1992)：分子生态学是分子生物学、生态学和种群生物学之间形成的交叉领域 ,主要是利用分子生物学方法研究自然种群或人工种群与其环境间的相互关系以及转基因生物 (或其产物释放 )所带来的一系列潜在的生态学问题。o王小明 (我国学者 ) ：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。经典的生态学o按组织层次（levels of organization）划分：n个体生态学(Individual ecology): 研究重点是个体对生物和非生物环境的适应（adaptation）。n种群生态学(Population ecolo

12、gy): 多度(abundance)和种群动态（population dynamics）。n群落生态学(Community ecology): 决定群落组成和结构的生态过程（ecological processes）。n生态系统生态学(Ecosystem ecology): 能流（energy flow）、食物网（food web）和营养循环（nutrient cycling）。经典的生态学o按生物类群划分：n动物生态学n植物生态学n微生物生态学n人类生态学n昆虫生态学n鱼类生态学n鸟类生态学no按生物栖息环境划分：n水生生态学n淡水生态学n河口生态学n海洋生态学n陆地生态学n湿地生态学no按

13、交叉学科划分：n数学生态学n地理生态学n生理生态学n行为生态学n进化生态学no按应用领域划分：n农业生态学n城市生态学n资源生态学n环境生态学n保护生态学n恢复生态学n旅游生态学n污染生态学n景观及生物圈水平的生态学o景观(Landscape)和景观生态学(Landscape ecology)o景观: 由若干生态系统组成的异质区域(heterogeneous area), 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(landscape elements)。o景观生态学: 研究景观结构及其过程 (landscape structure and processes)

14、的科学。o生物圈(biosphere)和全球生态学(Global ecology)o生物圈: 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（lithosphere）的上层、全部水圈（hydrosphere）和大气圈（atmosphere）的下层。o全球生态学: 研究生命系统和行星系统相互关系的科学。生物圈o生态学生态学研究的研究的最高组最高组织层次织层次第四节 生态学的发展史o1.时间上：o生态学的萌芽时期（公元16世纪以前） o生态学的建立时期（公元17世纪至19世纪） o生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代） o现代生态学时期（20世纪60年代至今）o2.理论上：o概念

15、上的提出论著的出版学科的形成。o3.实验技术上：o描述定性定量模拟。生态学的萌芽时期o以古代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。o公元16世纪以前：中国的诗经、尔雅、道德经、春秋、庄子、农政全书、齐民要术等o公元前100年前后，禽经oEmpedocles（公元前450年）植物营养与环境oAristotle(公元前382-322年)自然史oTheophrastus（公元前370-285年）植物的群落生态学的建立时期o欧洲文艺复兴时期开始，欧洲科学探索活动再度兴起，崇尚科学调查与科学实验。这是生态学建立、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

16、。o1670 玻意耳（Boyle）大气压对动物影响试验动物生理生态学开端o1735雷奥米尔 （Reaumur）6卷昆虫学著作o1803 Malthus 人口论o1840 Liebig 植物营养的最小因子定律o1859 Darwin 物种起源o1866 Haeckel 生态学的定义o1877 Mobius 摩比乌斯 生物群落的概念o1895 Warming 以生态地理为基础的植物分布o1896 Schroter斯洛德个体生态学和群落生态学概念、生态学的巩固时期o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）。o北欧学派：

17、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。o法瑞学派：代表人为J. Braun-Blanquet和E.Rubel. 把植物群落生态学称为“植物社会学”，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。o英美学派：代表人为F.E.Clements 和A.G.Transley,以研究植物群落演替和创建顶极群落著名。 o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。 o动物生态学方面：Peral（1920）和Read （1920）logist

18、ic方程Lotka(1925)和Volterra(1926) Lotka-Volterra方程C.Elton(1927) 动物生态学Schelford（1929）实验室和野外生态学Gause（1934）实验种群研究费鸿年（1937）动物生态学纲要Allee（1949）动物生态学原理现代生态学时期o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。o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。o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

19、象研究扩展到自然-经济-社会复合系统的研究.o现代生态学研究的热点：全球变化生态学效应及其对策；可持续发展；生物多样性及其保护；生态系统健康；分子生态学及其应用现代生态学时期整体观的发展o动植物生态学由分别单独发展走向统一，生态系统研究成为主流。o生态学不仅与生理学、遗传学、行为学、进化论等生物学各个分支领域相结合形成了一系列新的领域，并且与数学、地学、化学、物理学等自然科学相交叉，产生了许多边缘学科；甚至超越自然科学界限，与经济学、社会学、城市科学相结合，生态学成了自然科学和社会科学相接的真正桥梁之一。o生态系统理论与农、林、牧、渔各业生产、环境保护和污染处理相结合，并发展为生态工程和生态系

20、统工程。o生态学与系统分析或系统工程的相结合形成了系统生态学。 现代生态学时期 对象的多层次性 o研究对象向宏观和微观两极多层次发展，小自分子状态、细胞生态，大至景观生态、区域生态、生物圈或全球生态，虽然宏观仍是主流，但微观的成就同样重大而不可忽视。o生态学建立时，其研究对象则主要是有机体、种群、群落和生态系统四个宏观层次。 现代生态学时期 研究的国际性 o生态学问题往往超越国界，二次大战以后，有上百个国家参加的国际规划一个接一个o60年代的IBP（国际生物学计划）o70年代的MAB（人与生物圈计划o现在的IGBP（国际地圈生物圈计划）和DIVERSITAS（生物多样性计划）。o1992年生物

21、多样性公约（巴西里约热内卢）是近十年来对全球有较大影响力和约束力的一个国际公约，有许多方面涉及到了各国的生态学问题。 （1）国际生物学计划（IBP）o由联合国科教文组织（UNESCO）提出，1964年开始执行，包括陆地生产力、淡水生产力、海洋生产力和资源利用管理等7个领域，其中心是全球主要生态系统的结构、功能和生物生产力研究。共有97个国家参加，我国没有参加。（2）人与生物圈计划（MAB）o由联合国科教文组织（UNESCO）1970年提出，是一个国际性、政府间的多学科的综合研究计划，是IBP的继续。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

22、物圈及其资源的变化和这些变化对人类本身的影响，其目的是通过自然科学和社会科学这两个方面，研究人类今天的行动对未来世界的影响，为改善全球性人与环境的相互关系，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。我国已于1979年参加了这个该研究计划。o100多个国家和地区参加MAB划，10000多名科学家直接参加了研究工作，研究课题数超过1000项。世界各国建立的具有不同代表性的生物圈保护区已经有200多个，形成了一个全球性的生物圈保护网。o计划的实施，将增进人类对整个生物圈的了解，加强对各种区域生态结构和功能的系统研究，帮助预测人类活动将如何影响生物圈

23、和资源，而生物圈和资源的变化又对人类产生什么样的影响。研究成果将为合理利用和保护生物圈资源，保存遗传基因的多样化，以及改善人类与环境的关系提供科学依据。我国世界生物圈保护区数量达到28 个o人与生物圈计划（MAB计划）是针对人口、资源、环境问题发起的一项政府间的国际科学研究计划。1992年后，人与生物圈计划的重点集中于通过生物圈保护区网络的建设，来研究和保护生物多样性，促进自然资源的可持续利用。o自1979年起，我国的一批著名自然保护区，如长白山、神农架、九寨沟、西双版纳等，陆续被认定为世界生物圈保护区。这不仅提高了我国自然保护区在国际上的地位，也加强了中国自然保护事业与国际上的交流和联系。（

24、3）国际地圈生物圈计划（IGBP）：o由国际科学联盟委员会（ICSU）于1984年正式提出，1991年开始执行，共包括10个核心计划和7个关键问题。o主要的目标是：o描述和理解控制整个地球系統关键性相互作用的物理、化學和生物学过程。o描述和理解支持生命的独特的环境。o描述和理解出現在地球系统中受人类活动影响的重大的全球性变化。研究重点将集中在于十年到几百年尺度的对生物圈影响最大、对人类活动最敏感、最容易实践并且可以预测的重大全球变化问题。o而这个计划的应用目标则是：增强对未来几十年至百年重大全球变化的预测能力，为国家一級的资源管理、环境战略决策服务。o在这个宏大的科学目标指引下，全世界的地球科

25、学家都积极行动起来。预计在未来20年的观测活动中，可望捕捉到两个太阳黑子活动峰期，510个火山活动年，25个厄尔尼诺旋回。科学家们期望能够透过观察初步认识人类活动的严重后果，为进一步进行全球变化研究积累可靠的资料。在国际地圈生物圈计划发展与执行的过程中， 科学家始终突出4个主題，它们是：1.记录和预测全球环境变化。o通过分析古环境变化纪录，评价现代生物地球化学过程与物理气象系统连接域对人类活动的影响，确认那些影响、控制全球变化的自然过程，并运用预测模型来检验我们对这些过程的认识是否正确。2.观察那些具有控制作用的重大效应并深化我們的认识o对来源于太阳或其他天体的重大外部应力效应以及地壳、地幔系

26、统过程的效应进行研究，这在全球变化研究的各个领域中都具有重大意义。此外，对地球系统內部短期非稳态导致的尚不清晰的自然应力过程也应给予充分注意。3.提高对整个地球系統中相互关联、相互作用现象和过程的认识o考虑到地球系統中物理、化学及生物变化过程之间的关键性相互作用是非线性的，因而我们应当有能力描述这些作用，以期对他们造成的灾害的潜在可能性做出估计。4.评价全球变化对于可再生及非再生资源的广泛而重要的影响和作用。o为此，国际地圈生物圈计划科学委员会制定了7个核心计划：国际全球大气化学计划、联合大洋通量研究计划、海岸帶的陆海相互作用计划、水圈生物学计划、全球变化与陆地生态系统计划、过去全球环境变化、

27、土地利用与土地覆盖计划。o最近，科学委员会又酝酿提出一项新的核心计划，即全球分析、解释和建立模型计划。（4 4）生物多样性计划（）生物多样性计划（DIVERSITASDIVERSITAS）：）：o国际生物科学联盟（IUBS）于1991年提出，并在环境问题科学委员会（SCOPE）和联合国教科文组织（UNESCO）等国际组织参加进来以后，将生物多样性研究的各个方面加以组织和整合，正式提出DIVERSITAS研究项目并开始执行。o1996年7月，科学指导委员会草拟并通过了当前DIVERSITAS“操作计划”的最后版本。操作计划共有10个组成方面的内容，其中5个为核心组成部分。“生物多样性对生态系统功

28、能的作用”是其最核心的组成部分，生物多样性的保护、恢复和持续利用既是重要的研究内容又是研究所要达到的最后目的。现代生态学时期在理论、应用和研究方法等方面获得了全面的发展 o理论：在个体生态学 、种群生态学 、群落生态学 、生态系统生态学 等方面都得到了迅速发展。o应用 ：生态学的迅速发展是70年代以来的另一个趋势,它是联结生态学与各门类生物生产领域和人类生活环境与生活质量领域的桥梁和纽带。近20多年来，它的发展有两个趋势： 经典的农、林、牧、渔各业的应用生态学由个体和种群的水平向群落和生态系统水平的深度发展，如对所经营管理的生物集群注重其种间结构配置、物流、能流的合理流通与转化，并研究人工群落

29、和人工生态系统的设计、建造和优化管理等等。由于全球性污染和人对自然界的控制管理的宏观发展，如人类所面临的人口、食物保障、物种和生态系统多样性、能源、工业及城市问题六个方面的挑战，应用生态学的焦点已集中在全球可持续发展的战略战术方面。 o研究技术和方法 ：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。o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.第五节 生态学研究的方法论o科学思维的逻辑结构o方法的重要性o生态学研究的基本方法科学思维的逻辑结构o观察 预测 假设 检验 o模型：模