《生态学大实验》课程实验教学大纲

1、 生态学大实验课程实验教学大纲课 程 名 称：生态学大实验 英 文 名 称：Ecology laboratory课 程 编 号：14043100 实 验 课 性 质：独立设课 课 程 负 责 人：张治国 开放实验项目数：3大 纲 主 撰 人：张治国 大 纲 审 核 人：王仁卿 一、学时、学分课程总学时：144 实验学时：144 课程总学分：4 实验学分：4二、适用专业及年级生态学三年级三、实验教学目的与基本要求生态学是一门理论与实践结合紧密的学科。课堂实验和野外实习是生态学专业学生学习十分必要的教学环节。本课程通过课堂实验与野外实习，帮助学生加深对生态学基本原理和理论的理解，并能培养学生的实践

2、能力和分析问题、解决问题的能力。本实验采用全程规划的学习方式，包含: 文献研析、选择生态问题、假说提出、研究实验设计、样区设置与建立、资料收集与登录、生态调查技术、理论分析、讨论与验证、成果分享、报告撰写等。通过学习可使学生有实质研究的经验，了解研究的整个过程。学会文献信息网络、地理信息系统、统计软体的使用、摄影与图形的输入和处理等。所有取得的数据信息化, 其所得的成果将长期累积。野外与室内的互动研析。整合自然野外的成果, 提出假说, 设计实验, 并执行, 且与野外数据比较分析。学生分组自主讨论和各自选时间进行实习。固定实习课的时间则是进行教师对学生实验过程的指导、成果验收, 以及整合讨论与成

3、果分享。 本课程要求学生积极主动地参与实验操作，认真按时地完成实验报告。四、主要仪器设备光电叶面积仪、辐射热计、紫外照度计、微量元素测定仪、数字电导率仪、多功能土壤分析仪、数字植冠仪、人工气候箱、自记温湿度计、自记温湿度计、便携式温湿度计、数字风速仪、电子天平、水分测定仪、数字式照度计、森林罗盘、海拔仪、激光测距仪、GPS全球定位仪、计算机、PCR仪、温湿度记录器、温度记录器、数据收集器、人工气候箱、超低温冰箱、高速冷离心机、PCR仪、生物环境监测系统。五、实验课程内容和学时分配序号实验项目名称实 验 内 容学时分配实验属性实验类型每组人数实验要求指导教师已开/未开1生态学文献研析到自己学校与

4、另一个或两三个大学或研究机构的图书馆, 了解各馆内图书和期刊的查询系统, 以及相关生态学的文献数据的收藏情况。同时, 亦要了解如何透过馆际合作查寻文献数据。3专业综合2-3对生态学的文献资料, 作扼要的介绍。帮助学生学习掌握期刊和文献报告, 以及找寻相关信息的途径。掌握文献研究的能力, 适用于专题和书报讨论,研究规划与报告撰写。 张治国已开2微气候环境的测量本实验须要有于同一地区内, 有许多样植被的维生环境, 如: 阔叶林地、针叶树林地、灌木林、草原、裸露地、.等。同时, 亦要有海拔高度的差别。本实习的调查地区亦是全程实验的实习区。基本上, 每个工作团各自拥有一块生态实习区。本实习测量微气候环

5、境的各个项目, 即是各个实习区建立基本背景数据所必须有的一些重要生态因素。3专业设计5-6学习使用一些仪器和方法, 测量温度、湿度、光度、和一些相关生态研究的重要气候因子, 以及土壤的特性。通过对微气候差异的测量结果, 了解影响生物种类栖息分布的可能因素。对森林地和开阔地(草原地和裸露地)的比较, 了解树林对微气候与物化环境的影响。张治国已开3生物气候图提供一些数据，绘制生物气候图。3专业验证1气候图是地学中用以表示某地多年（或一年）气候的直观的简表，例如常用的温湿年变化图是以标明在坐标上的逐月平均温度和相对湿度（或降水量）的12个点，按月顺序连接起来的多角形图。把生物的生态特征与气候图相结合

6、，就成为生物气候图。生物气候图是分析生物的分布、潜在分布区域和预测引种驯化结果有用的工具。掌握生物气候图的绘制，理解其生态学意义。张治国已开4金鱼（蝌蚪）耐性实验观察金鱼（蝌蚪）在不同盐浓度下的忍耐程度，计数死亡个体，然后进行数据分析，制作耐性曲线。3专业设计3-4通过金鱼（蝌蚪）在不同盐浓度下的忍耐程度的实验，加深生物对环境因子耐性的理解。理解耐性定律，熟练操作实验，掌握耐性曲线的绘制方法。     贺同利已开5生命表编制与存活曲线根据给出的人口统计资料编制静态生表和动态生命表，并绘制存活曲线。3专业验证1生命表是描述种群死亡过程及存活情况的一种有用工

7、具。可以体现各年龄组实际死亡数、死亡率、存活数目和种群内个体平均期望年龄。生命表是种群统计的一种重要技术。理解生命表中各统计参数的生物学意义。掌握生命表的编制和存活曲线的绘制，以及对结果进行合理分析。张治国已开6种群在有限环境中的逻辑斯谛增长准备草履虫原液、准备草履虫培养液、确定草履虫最初密度，然后对草履虫种群数量进行观察记录。根据实验数据估计Logistic方程参数，描绘Logistic增长曲线。3专业验证5-6通过实验观察草履虫种群数量增长，使学生掌握Logistic方程参数的估计和曲线拟合。熟练掌握草履虫的培养和血球板计数草履虫数量的方法。掌握Logistic方程参数的估计方法。张治国已

8、开7植物自疏作用的测定以油菜为试验材料，不同密度播种，在不同生长阶段观察自疏现象。验证Yoda指数法则，即自疏现象最终表现为存活密度跟植物的生物量之间有稳定的关系：WCP-3/2，或logWlogC-1.5logP（W是存活植株的干重；P是存活植株的密度；C是跟物种生长特性有关的常数）。6专业综合3-4学会测定植物自疏现象的方法，理解自然环境中植物自疏现象的生态意义。理解植物的自疏现象实质就是植物种内竞争的结果。张治国已开8种群内与种群间形态类型的分布 实验内容：研究植物的型态类型, 认识与描述生物种群内与种群间形态的差异与分布, 比较各种形态特质(含测量)的歧异度和可塑性, 何者是不可变的?

9、 何者是可变的? 这些差异, 有何适应环境的意义? 6专业设计5-6理解种群内或种群间的基因型与表现型(phenotype)的变异, 是各种生物本身与其生活环境互动的结果。生活环境无法直接改变基因型, 必要作用于表现型。基因型可因生活环境的不同, 而改变行表现型。基因型, 表现型, 与其生活环境, 三者间产生一系列的互动关系。表现型(如:形态类型), 受生活环境与基因型的双重作用, 是生态学与演化学相关研究的主要材料。 张治国已开9水体生产力测定植物的叶绿素与其光合作用密切相关。叶绿素含量的多少可以间接地反映其生产力的高低。叶绿素测定法适用于湖泊、水库或水池等静水环境中生产力的测定。取待测水样

10、，过滤，用丙酮提取，然后将丙酮提出物在分光光度计中测量光吸收，再通过计算，得出叶绿素a的含量。3专业设计5-6掌握“叶绿素测定法”测定水体生产力的方法。张治国已开10植物群落的样方与无样地调查技术实验内容：利用样方法调查植物群落中各个植物物种的盖度、密度、生物量或频度。掌握植物群落样方调查法与无样地取样技术。 9专业设计5-6样方法是植物种群和群落调查和研究的经典方法。张治国 郭卫华 贺同利已开11地图制作利用罗盘、GPS测量立地与生物参数，利用 Traverse 的计算结果，画制地图，利用两图套迭后，以目视法比较其差异。利用地理信息系统(GIS)软件ArcGIS，将GPS测值，套迭

11、于航照影像上，置于报告内。3专业设计5-6学习基本测量原理，野外测量技术，以及实验室内数据分析和地图画制。张治国已开12生物群落的分类与排序利用群落调查数据使用STATISTICA软件进行生物群落的数量分类与PCA排序的练习。讨论生物群落的数量分类是通过哪些因素的相似程度划分群落类型的。说明如何在具体的分析工作中避免个人的认识与实际情形的差距，使分析结果与实际情形更为接近。3专业综合1应用多元分析技术和计算机技术把生物群落的野外调查资料，从定量的角度，根据从属关系划分为不同的数量等级系统。理解这种分类方法与经典的分类方法相结合，互相补充，研究植被、群落和环境条件的相互关系和变化规律，也可以研究

12、群落的演替过程，同时在实践上又为各种植被、群落类型的合理经营提供科学依据。张治国已开13系统分析技术确定所研究系统的组成成分(component，或称组分)。每一个组分必需以某种方式与其它组分联系起来，或在它们之间找出有意义的转换系数(transfer)。通过合并或进一步分割成为更大或小的范畴。每一组分的情况可用一个或几个状态变量(state variables)进行描述。在建立概念模型时，对系统必需设置某些边界。系统的各组分或分室(compartment)之间的相互作用或流(flux)，用函数关系进行描述，即转换系数。此外，还必需确定系统的输入，即能影响该系统而不被该系统影响的因素，可以称为

13、强制函数(forcing function)。一旦把系统、系统的边界、分室以及各分室间的相互作用确定 以后，按等级结构排列好，就能够画出系统的分室模型图。学习环境Stella进行模型的实现与检验。6专业设计1将系统分析就引入到生态学的领域。生态中各种要素能够满足系统分析过程中稳定性、可控性和可观察性的条件。通过系统分析，建立数学模型，这样就能够达到在任何特定的时间内，将一个生态系统内的状态来定量地表示，并且根据一定的目的使系统内的结构、功能、组成自动调节。通过系统分析我们可更深刻地理解系统中能流、物流、信息流和结构与功能之间的关系，从而对系统进行观察、预测、设计和控制。 张治国已开六、考核方式平时成绩10%，论文写作50%，期末学术报告40%七、实验教科书、参考书（一）教科书1杨持等生态学实验与实习北京：高等教育出版社, 2003（二）参考书1Brewer