第四篇-生态学原理

1、第四篇 生态学原理The Principle of Ecology生态学 Ecology 研究生物与环境之间相互作用的科学The scientific study of the interactions that determine the abundance and distribution of organisms.生态学从哪里来？自然科学和数学许多实际问题与生态学有关 -虫害爆发 -生物防治 -农业生产主要问题：什么限制种群增长？历史上的生态思考古希腊以来的普遍观点“自然平衡”： -没有绝灭 -个体行为符合种群利益 -种间相互是被“设计”来维持平衡和和谐的1850年前后，这些观念发生了改

2、变Human body is only the vehicle of human genes自然的复杂性生态系统群 落种种 群个 体器官系统器官组织细 胞细胞器分 子生态学研究的范围生态学与医学生态学原理种群生态学群落生态学生态系统生态学种群生态学种群的概念种群（Population）: A group of organisms of the same species which live together in one geographical area at the same time。 一个物种，在同一时间，同一地点上所有成员的集合。 Understanding：种群的概念既抽象，又具体

3、。生长在不同地段内的同种集合体，可以理解为一个种群，也可以理解为彼此独立的种群。种群是组成群落和生态系统的基本成分。种群生态学种群的特征种群的增长种群数量调节集合种群种群的特征空间特征： 种群具有一定的分布区，即占据一定空间。数量特征： 种群具有一定的大小(个体数量或种群密度)，并随时间变动。遗传特征： 种群具有一定的遗传组成，个体间有基因交流。种群分布的类型集群分布均匀分布随机分布研究范围大小对分布分析的影响 (a) 实际分布 (b) 大区块的样区，结果呈现是集群分布（c）小区块的样区，结果呈现的是随机分布种群生态学种群的特征种群的增长种群数量调节集合种群种群的增长影响种群数量的因素出生率/

4、死亡率迁入/迁出环境的改变性别比例年龄结构年龄结构年龄结构（age ratio）：种群内个体的年龄分布状况。种群的年龄结构与出生率死亡率密切相关。生存曲线预测在任何时间点的存活机会快速成长型缓慢成长型零成长型年龄金字塔按从小到大龄级比例绘图种群生态学种群的特征种群的增长种群数量调节集合种群种群数量调节种群数量的增长限制因素种群数量的增长种群在无限环境下的增长模型 指数增长种群在有限环境下的增长模型逻辑斯蒂增长指数增长J-shaped growth (exponential growth form)指数增长J-shaped growth (exponential growth form)r的生物

5、学含义？内在增长率（内禀增长能力）:当资源不受限制，无环境胁迫，种群处于良好状态时，种群能达到的理论上的最大增长能力。逻辑斯蒂增长S-shaped growth (sigmoid growth form)逻辑斯蒂增长种群在有限环境中增长，世代间有重叠且增长率随密度增加而减少的增长模型K的生物学含义：环境容纳量种群的生态对策1954年，英国鸟类学家Lack: 低生育力，亲体有良好保护、关怀幼体的行为； 高生育力，没有亲体关怀的行为。1967年，Mac Arthur和Wilson按栖息环境和进化对策把生物分成r对策者和K对策者两大类。 其一是气候稳定，天灾少的生态饱和系统：K对策。 另一是气候不稳

6、定，天灾多的生态真空区： r对策。1970年，EPianka把这种思想扩展到应用于所有生物。并比较了r选择和K选择的有关特征种群生态学种群的特征种群的增长种群数量调节集合种群集合种群 栖息地的破碎化, 被认为是物种灭绝及物种多样性丧失的最主要原因之一。随着人类活动的增加, 自然生境更加迅速地破碎化, 栖息地斑块也变得越来越小, 彼此之间也越来越孤立。 种群由空间存在隔离的亚群组成，这些亚群可以通过某种程度的个体迁移连接在一起。局域种群存在绝灭的危险。生态学研究的层次群落生态学群落生态学群落和群落生态学概念群落结构特征种群间相互作用群落 Community 特定时间和空间中，各种生物种群之间，以

7、及它们与环境之间，通过相互作用而有机结合的，具有一定结构和功能的复合体。群落 = 植物群落+动物群落+微生物群落群落生态学Community Ecology 研究生物群落与环境相互关系的学科。群落生态学的中心问题是回答：群落的整体结构是如何形成的？群落中为什么有那么多的动、植物种类？它们为什么像现在这样分布着？它们之间是怎样发生着相互作用的？对于生物群落的两种对立观点争论至今未休：个体论学派和机体论学派群落的性质机体论学派群落是客观存在的实体，是一个有组织的生物系统。群落象一个有机体，也有诞生、生长、成熟和死亡等不同发育阶段。这个演替过程类似一个有机体的生活史。把群落比拟为一个有机体，看成是一

8、个自然单位。群落在许多方面表现为整体性，应作为整体来研究。 个体论学派由于环境条件在空间与时间上都是不断变化的，因此群落之间不具有明显的边界，在自然界没有任何两个群落是相同的。用梯度分析与排序等定量方法研究植物群落，证明群落并不是一个个分离的有明显边界的实体, 多数情况下是在空间和时间上连续的一个系列。群落是生态学家为了便于研究，从一个连续变化着的动植物连续体中人为确定的一组物种的组合，被称为个体论学派。群落生态学群落和群落生态学概念群落结构特征种群间相互作用群落结构特征1）具有一定的种类组成和外貌2）不同物种之间的相互影响3）形成群落环境4）具有一定的结构5）一定的动态特征（时间结构）6）一

9、定的分布范围（空间结构）7）群落的边界特征（边缘效应）8）不同物种在群落中作用不同群落生态学群落和群落生态学概念群落结构特征种群间相互作用种群间相互作用 种间关系是指不同物种种群之间的相互作用所形成的关系。简单地分为三大类。中性作用正相互作用：按其作用程度分为偏利共生、原始协作和互利共生三类负相互作用，包括竞争、捕食、寄生和偏害等种间竞争指两物种或更多物种共同利用同样的有限资源时产生的相互竞争作用。竞争的结果常是不对称的。（1）利用性竞争：仅通过损耗有限的资源，而个体不直接相互作用的竞争；（2）干扰性竞争：通过竞争个体间直接的相互作用。生态位理论生态位：物种在群落中的生态学功能（角色）竞争排除

10、法则：生态位越相似，重叠程度越大，利用相同有限资源的竞争也就越激烈，选择压力也就越强，竞争的结果往往使其中一个物种因失败而绝灭。竞争使不同种群间的生态位重叠减少生态位理论的缺陷与实际情况似乎存在矛盾：浮游生物悖论：环境条件非常均一的水体内共存着至少数十种浮游植物热带雨林：太高的物种多样性，无法确定每种植物的生态位对群落结构缺乏预测能力：中性理论群落中所有物种在竞争能力上都是完全相等的，谁获胜、谁被排斥完全是一个机会事件；但产生竞争排斥需要很长时间，发生在地质时间尺度上，因而物种分化可以补偿物种随机灭绝的速率，使得群落维持在一个很高的物种多样性水平上。中性理论是对自然界全新的认识，代表了另外一种世界观（随机性 vs.确定性）生态系统生态学自学内容生态系统生态学自学要