第九章生态学概论
一、水域生态学的内容、任务和方法
1、水域生态学的定义
1869年德国生态学家Haeckel首先提出生态学(Ecology)一词，并对其下了定义：生态学是研究有机体和它们的环境之间相互关系的科学。
近几十年来，生物学的研究主体已经扩展到小至生物大分子，大到生物圈的多层次生命系统，生物个体仅仅是其中的一个层次，所以，目前比较合适的定义是：生态学是研究生命系统与环境之间相互关系的科学。
水域生态学（Aquatic ecology）——研究水域中生命系统与环境之间相互关系的科学。它包括海洋生态学（Ocean ecology）和淡水生态学（Fresh water ecology).
2、水域生态学的任务
从学科的社会功能来说，水域生态学的主要任务是
（1）研究渔业生态系统的生物生产力，为渔业开发和管理提供依据；
（2）研究污染物在水生态系统中的行为，以及水生生物对污染物的净化机理，为水污染的生物监测和生物治理提供依据；
（3）研究水域生态系统的结构和功能，为水生生物资源的管理和利用、以及水生态系统的优化提供理论指导。
生态学研究的是生物与环境之间的相互关系，这种关系极为错综复杂，因而生态学形成了一套独特的宏观思维方式和处理复杂问题的方法。我们在学习生态学时，除了掌握生态学的基本原理和基本的研究手段外，更重要的是要学会以生态学的宏观、整体的观点，来分析和解决一些具体问题。
3、生态学的分支学科
按照生态学研究的生命体系的层次，可以分为分子生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学等。其中，后三者又合称为群体生态学。
按照研究的生物类别的不同，可分为植物生态学、动物生态学、微生物生态学、鱼类生态学、藻类生态学等。
按照生境的不同，可分为草原生态学、森林生态学、海洋生态学、淡水生态学、河口生态学等。其中，以水域为研究对象的几类又合称为水域生态学。
按照与其它学科的交叉情况，可分为数学生态学、化学生态学、物理生态学、生理生态学、进化生态学、行为生态学等。
4、水域生态学的研究方法
（1）观察和实验方法
（2）逻辑思维和抽象方法
（3）模型方法
二、生物与环境间相互关系的一般规律
1、环境（environment）的定义
生态学上的环境是指生物周围一切事物的总和。在谈论环境时，必须要有明确的、特定的主体，生态学中环境的主体是不同层次的生命系统。
环境是由许许多多的因子组成的，大体上可以分为非生物因子、生物因子、人为因子三大类。
2、生态幅、生物对环境因子的耐性
（1）生态幅（ecological valence）生物能够生存的环境变化幅度，也就是下图中低限和高限之间的跨度，称为物种的生态幅。
（2）耐性（tolerance）生物对某种环境因子的适应能力，被称为对该环境因子的耐性，耐性一般以对生物致死剂量的高限和低限来规定其范围。
3、主导因子和限制因子
各种环境因子以一个整体作用于生物，但一般情况下必定有一个因子是最主要的，它的存在和变化影响着其它因子的作用，该因子即主导因子。
（2）限制因子（limiting factor）
在影响生物的各种环境因子中，任何接近或超过生物的耐性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子叫限制因子。
4、限制因子定律和耐性定律
（1）限制因子定律
Liebig基于作物营养需求研究指出，植物的生长取决于处于最小量状态的营养物质。
（2）Sheiford耐性定律
任何一个环境因子在数量或质量上的不足和过量，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时，都会使生物种群衰退或不能生存。
三、水环境的分区和水体类型
（一）水体的类型
水圈可大致分为海洋和内陆水域两大部分，内陆水域根据水的运动和容积大小可分为以下几类。
1、流水水体具有一定方向性流动的水体。包括泉、溪流、江河。
2、静水水体不具有一定方向性流动的水体。包括池塘、湖泊、沼泽。
3、半流动水体水库的情况介于上述两种水体之间。
（二）水体的生物分区
水体中生物的分布与水体的理化特征、水深、水底地形等因素有关，根据这些特点，可以把一个水体划分为不同的生物区。
1、内陆水体的生物分区
内陆水体的生物区首先可分为水底区、水层区和水面区。大型深水湖泊的水底区和水层区又可划分为若干次级生物区。
（1）水底区
A）沿岸带由水边延伸到大型水生植物生长的下限。其深度依水体的透明度而不同，一般为3-6m。
B）亚沿岸带沿岸带和深底带之间的过渡区域，一般没有大型植物，沿岸带的一些底栖动物可能暂时性迁移到这一区域。
C）深底带亚沿岸带以下的湖盆。
（2）水层区
A）沿岸区是沿岸带以上的浅水区域。浮游生物的种类很多。
B）湖心区是沿岸带以外的开阔部分。这一区域的环境条件比较稳定。
（3）水面区
水—气的交界面。分布有漂浮生物和利用水面张力在水面的生物。
2、海洋环境的划分
海洋环境的水底一般可划分为沿岸带、半深海带、深海带和深渊带。水层区可简单分为浅海区和大洋区。
第十章环境因子的生态作用
一、光的生态作用
（一）天然水体中的光照条件
天然水体的光照基本上来自太阳辐射。阳光照射到水面后，一部分（约5%—10%）被反射回空气中，其余的进入水体。水面对阳光的反射程度与太阳高度角、水面的性质关系密切。太阳高度角越大，反射率
结冰时，反射率一般高于正常水面。
进入水体的光，由于被吸收和散射，照度迅速衰减。如果水中悬浮物的分布较均匀，则水体中光照强度与深度的关系符合郎格—比尔定律：
I Z=I0e–εZ
ε=2.303(lgI0-lgI Z)/Z
（二）透明度
水生生物学所指的透明度，是用直径20cm或30cm黑白色相间的透明度盘（塞氏盘，图1-1）水平地放入水中，直到肉眼刚好不能分辨黑白界限时的深度。
透明度与光照条件、水中悬浮物浓度和浮游生物数量有很大关系，在渔业水体中，浮游植物往往是决定透明度的主要因素，据李永函等（1985）对哈尔滨地区153口越冬池的观测，透明度（y）数值为22-139cm，与浮游植物生物量（x）呈负相关：
y = 83.9-0.72x r =-0.435
（三）光照强度与水生植物光合作用的关系
（四）光谱成分与植物的色素适应
植物光合作用并不能利用太阳光谱中所有波长的光能，光合色素中最重要的叶绿素只能吸收红光和蓝光，而且红光更为必要。藻蓝素和藻红素可以吸收红色、橙色和黄色光，而类胡萝卜素能够吸收更广范围的光能。
与陆地相比，水体中的光照经常是不足的，随着深度的增加，不仅光照强度逐渐衰减，而且光谱组成也发生了变化。为了适应这种条件，许多水生植物的色素组成中包含了较多的辅助藻类，使它们能够有效地利用水下的绿光和蓝光。
（五）光与水生动物的行为
很早以前人们就知道利用火光在夜间诱捕鱼类，到现在，光诱仍然是一种重要的捕捞手段，这就是利用了鱼类的趋光性。所谓趋光性，是指生物在光线刺激下，向着光源方向运动的特性。相反，生物背向光源方向运动的特性被称为背光性。
光对动物行为的作用还受到一系列内外因素的影响：
1、光照强度
2、光谱成分
3、动物的年龄和性别
4、生理状况
5、理化因子
（六）光对水生动物的生长、发育和繁殖的影响
光照对动物生长的影响研究还不多，但是鱼类的某些内分泌器官的功能要受到光照的影响，光对动物的生长无疑是有一定作用的。
光对枝角类的生长也有影响，大型溞在黑暗中培养时，寿命较短而体型和生殖量都增大，在全光照培
光照对动物的发育也有较大影响，许多种类如果不在特定光照条件下发育，其代谢过程可能失调。
光照时间的长短对很多动物生殖腺的成熟有重要作用，一般来说，春季繁殖的动物必须通过逐渐延长日照时数来刺激生殖腺成熟，相反，秋季繁殖的动物必须经历日照时数逐渐缩短的过程。
光照对动物的产卵行为也有影响。
（七）浮游生物的昼夜垂直移动
一些鞭毛藻类具有一定的主动运动能力，表现出较明显的趋光性。据何志辉等的观察，扁平膝口藻（Gonyostrumun deplessum）在无锡河埒口肥水鱼池中日出后向表层集中，日落后上下水层分布趋于一致。
二、温度的生态作用
（一）天然水体的热学特征
1、水体中热量的来源和传递
天然水体的热量主要来自太阳辐射发。
水的导热性差，在静止条件下，热量向深处传递主要是靠因风力搅动和密度差而产生的水体垂直对流。
由于水的热容量大，天然水体的温度一般在0—35℃之间（海水可低至-2.5℃）。
2、水体的热分层
深度很大、周围地势又挡风的水体，风力的混合作用达不到底层，夏季夜间的密度对流也只限于上层水，水体便会出现温度的正分层。此时上层水的温度明显高于下层水，两层之间还存在水温垂直变化十分剧烈（水温下降1℃/m以上）的温跃层（斜温层）。通常地处温带的深水湖泊、水库、甚至池塘，夏季都可能出现温度的正分层现象，其持续时间与水深、面积、地理位置等直接相关。
如果水体在较长时间内形成稳定的热分层。对水体的理化性质会产生很大影响。由于植物的光合作用在上层水中进行，热分层又阻碍了水体的对流，所以下层水不能获得溶氧的补充。同时，上层水中生物的排泄物和尸体却可以沉到下层，它们的分解会进一步消耗下层水中的氧气，因此下层水逐渐趋于缺氧。沉到下层的各类物质分解后也无法返回上层水以被植物重新吸收利用，从而限制了上层水中植物的生长。（二）温度对水生生物的影响
1、温度对水生生物生长、发育和繁殖的影响
在一定范围内，温度每上升10℃，生物代谢作用的速度将加快1-2倍。绝大多数水生生物是变温生物，体温与水温相等或接近，所以它们的生长、发育、繁殖等一系列生命活动都直接受到水温的影响。
环境温度达到一定限度以上时，生物才开始发育和生长，这一限度被称为生物学零度。
在一定范围内，水生生物的摄食和生长速度也随着温度的升高而加快。
温度与水生动物繁殖的关系更为密切，通常动物繁殖的适温范围比生长、生活的适温范围狭窄，所以水生动物大多有一个明显的繁殖季节。
在较高温度条件下，由于代谢加快，生物能在较短时间内完成生活史的各阶段，因此寿命往往比较低温度下缩短了。
2、周期性变温对水生生物的影响
自然条件下的水温是经常周期性变动的，如季节变化和昼夜变化。由于生物对环境的长期适应，这种变化对生物的生长、发育通常有促进作用。
3、水生生物对环境温度的适应
（1）水生生物的极限温度
极限高温即生物所能耐受的最高温度。
大多数海洋无脊椎动物只能耐受30℃左右的高温，少数可达38℃。比较而言，淡水动物对高温的耐受能力要强一些，大多数种类能耐受40-44℃的温度，个别种可耐受50℃以上。
水生植物对高温的耐受能力一般地强于动物。某些蓝藻甚至可以在90℃以上的热水中生存。无色素的藻类通常能忍受70-89℃，有色素的种类能忍受60-77℃。
极限低温即生物能够耐受的最低温度。许多水生生物可以耐受接近0℃的低温，一些种类还能忍受更低的温度。
低温伤害的机理主要是0℃以下结冰引起组织脱水、冰晶破坏了细胞结构。
（2）广温种和狭温种
广温种能适应较大范围的温度变化，大多数温带种类属于此类。
狭温种适应的温度变幅一般不超过10℃，它们又可分为冷水种和暖水种。
（3）水生生物对环境温度的适应方式
形态构造的适应生物的散热量取决于表面积和体表与环境温度之差，陆生动物常以增大个体体积等方式来适应低温环境。水生生物还可以通过形成一些保护性结构来适应不利的温度条件，如藻类的孢子、原生动物的孢囊、桡足类的茧、水草的地下根茎等。
生理适应一些水生生物在环境温度接近其极限温度时，将代谢机能降至基础代谢水平，进入休眠或半休眠状态。
温度性迁移一些水生动物在环境温度不适宜时迁移到其它水域，如鱼类的洄游。
驯化后的适应实验证明，如果缓慢地改变水温，一些水生生物的极限温度可以改变，从而能在原来不能生存的环境中存活。
三、溶解盐的生态作用
（一）天然水体的盐度划分
1000g水中溶解盐类的克数称为盐度，根据测定方法的不同，有时也可以用离子总量或矿化度（g/L 或mg/L）来表示。按照国际湖沼学会1958年的方案，天然水体按盐度可划分：淡水（盐度0.01-0.5）、混盐水（盐度0.5-30）、真盐水（盐度30-40）、超盐水（盐度＞40）。
（二）渗透作用和水生生物的渗透调节
生物膜具有半透膜的性质，水生生物生活在水中，水分子是从体内向外渗透，还是从体外向内渗透，取决于体液和水环境的渗透压（物质浓度）的高低。如果体液浓度（渗透压）大于体外水体，体外水分子将进入体内，反之体内的水将渗透到体外。这样生物就会因脱水或充水而改变细胞中离子的浓度和比例，导致体内平衡的破坏。水生生物在进化中形成了保持体内渗透压稳定的机制。
1、随渗生物
随渗生物体内的渗透压随着体外溶液的浓度而变化。由于海水的盐度高而稳定，水中各种离子的比例和体液相近，因此许多海洋生物，尤其是无脊椎动物和微生物，属于随渗生物。当体外渗透压发生变化时，随渗生物或者充水、或者脱水，直到体内外达到渗透平衡。这种适应方式不消耗能量，但在体外盐度变化过大时，可能因枯竭或膨胀而死亡。所以随渗生物都是典型的狭盐物种，只能生活在盐度十分稳定的海域。
2、调渗生物
调渗生物是指能通过各种调节机制使自身渗透压保持相对稳定的生物，淡水生物和较高级的海洋生物属于此类生物。
（1）高渗调节淡水生物和大多数混盐水生物生活在低渗环境中，这些生物在进化中形成了使体内渗透压高于体外的机制，属于高渗压生物或高调生物。
一些高调生物在身体表面覆盖不透水的结构。
高调生物最普通的调节方式是借助发达的排泄器官把充入的多余水份排出体外。
（2）低渗调节多数海水鱼类和生活在内陆高盐度水体中的生物，能通过渗透调节保持体内的低渗条件，属于低渗调节的生物。这些生物的主要调节方式是喝水并排出盐分。
（三）水生生物的盐代谢
被动交换通过扩散作用进行，即离子从高浓度一侧向低浓度扩散，这一过程不消耗能量，其速率取决于两侧的离子浓度差。
2、主动交换
生物主动吸收物质的现象也叫积累或富积。如软体动物积累钙以形成贝壳；一些海洋浮游藻类能够选择性地排出Ca2+、Mg+2和SO42，以减轻比重增大浮力。主动吸收要消耗能量，因此与呼吸作用有关止。（四）盐类成分对水生生物的意义
水中溶解的各种盐类按其作用和需求量可以分为三类：
能量元素：为生命活动所大量需要，是构成蛋白质的主要元素，包括碳、氢、氧、氮。
常量元素：也是生物大量需要的元素，包括硫、磷、钙、镁、钾、钠。
微量元素：是生物所必需但需求量很少的元素。
不同盐类对生物有其独特的意义。
（五）盐度对水生生物的影响
1、水生生物的耐盐性
按水生生物对盐度的耐受能力，可将其分为广盐种和狭盐种。大多数海洋生物和淡水生物属于狭盐性种类。
5-8的盐度是水生生物耐盐性的一个极限。
2、离子的拮抗作用和协同作用
多种离子在水中同时出现时其毒性降低或消失，这种现象叫离子的拮抗作用。
离子间还有混合后的毒性大于混合前两者毒性之和的现象，这叫做离子的协同作用。
四、溶解气体的生态作用
（一）溶解氧
1、天然水体的溶氧状况
天然水体的溶氧来自两条途径，一是空气的溶解，二是水生植物的光合作用。
水生动、植物的呼吸作用、水层和底质中有机物的分解、气泡逸出是溶氧消耗的主要途径。
2、溶氧与水生生物的呼吸作用
（1）水生动物的呼吸方式
鳃呼吸
皮肤呼吸
肺呼吸和气管呼吸
（2）呼吸强度和呼吸系数呼吸强度是生物单位体重在单位时间内的耗氧量。水生生物的呼吸强度受多种内外因素的影响。
动物呼吸在耗氧的同时也排出二氧化碳，排出的CO2量与吸入的氧量的比值称为呼吸系数。
（3）好气性生物和厌气性生物水生生物基本上都是好气性生物。
生活在水底的细菌和一些原生动物只能适应无氧环境，氧的存在对它们有害，这类生物称为厌气性生物。
3、水生生物对不良呼吸条件的适应
（1）调整呼吸频率
（2）改变呼吸方式和呼吸强度一些主要靠鳃呼吸的水生动物在缺氧时可以直接利用空气中的氧。
（3）增加血红蛋白含量
4、窒死现象和氧过量的危害
当环境中的氧量降低到一定水平时，动物将不能维持正常的呼吸强度，此时的氧浓度称为临界氧量。不在低于临界氧量的某一浓度，生物开始死亡，此浓度为窒息点。
（二）二氧化碳和其它气体
水体中的CO2主要来自水生生物的呼吸作用和有机物的分解，从空气进入的只占很少部分。CO2在水中的溶解不是单纯的物理过程，水中除了游离的CO2以外，还有CO32—、HCO3—等结合态，各种存在形态的比例主要取决于水体的pH值和硬度。
CO2对水生生物的作用主要体现在三方面：
（1）植物光合作用的碳源。
（2）调节水体pH值。CO2可以通过CO2系统调节水体的pH值。
（3）对水生动物的影响。过高浓度CO2可能引起水生动物的麻痹甚至死亡。
2、其它气体
（1）氨氨是含氮有机物分界的中间产物，反硝化作用和蓝藻的固氮作用也产生氨。氨在水中以NH4+和NH3两种形式存在，化学方法测定的氨浓度是两者之和，其比例由温度、pH值和盐度决定。NH4+是植物的氮源，而NH3则对动物有剧毒。据测定，NH3对鳙鱼种的48hLC50为1.4mg/L，对鲢鱼的24hLC50为0.46mg/L，对鲢鱼苗生长有显著抑制的浓度为0.05-0.16mg/L。
（2）H2S H2S是含硫有机物厌氧分解的产物，其存在是水体缺氧的标志。H2S 不仅要消耗溶氧，而且对动物有剧毒。
（3）甲烷是纤维素分解的产物，一般天然湖泊、水库夏季时在底部可能有沼气聚集。沼气能大量消耗溶氧，至于对生物是否有其它危害还不能肯定。
（4）N2N2与水生生物的直接关系是可以被具有固氮功能的蓝藻利用，另外过多的氮气可能引起鱼类的气泡病。
五、其它非生物因子的生态作用
（一）pH值
1、天然水体的pH状况
天然水体的pH一般在4-10之间，特殊情况可达到0.9-12。海水的pH值稳定于8-8.5，内陆水域大pH值则变化很大。
2、pH值与水生生物的关系
水生生物可以分为广酸碱性生物和狭酸碱性生物。各种生物都有其适宜的pH值，一般偏离其适宜范围的pH条件对许多水生动物是不利的。
酸性环境通常会降低鱼类血液的pH值，而碱性环境也会损伤动物的鳃组织，妨碍鱼类对溶氧的利用，降低其对低氧条件的耐受力。。
pH值对生物的繁殖和发育也有影响。鱼卵在酸性环境中卵膜软化，容易提早破膜，而碱性环境也会使鱼卵破裂。
很多时候，pH对水生生物的影响是与其它环境因子相结合的。
（二）有机物
水体中的有机物可分为溶解有机物（DOM）和颗粒有机物（POM）两部分。在湖沼学中，把能够通过孔径0.45μm滤膜的称为DOM，不能通过的称为POM。
水体中有机物的总量一般用COD或TOC（总有机碳）来表示。
水体中的POM是水生动物的重要食物。
POM与无机颗粒共同组成水体中的悬浮物，悬浮物过多会降低水体透明度，抑制浮游植物的光合作用。
DOM对动物的营养价值尚在进一步研究中。
DOM在水环境中还有其它一些生态作用。有机物在水中的分解要消耗溶氧，过多DOM的存在会使水中缺氧，是水质败坏的重要原因。某些DOM对生物有抑制或毒害作用。一些DOM对金属离子有络合或螯合作用。另外，一些DOM可能是生物个体间传递信息的化学信使。
（三）底质
水体底质可分为硬质土壤、软质土壤和草质土壤三类。底质对底栖动物和大型水生植物有重要影响。
需要扎根的水生植物，在软泥底中则可能形成很高的生物量。硬质土壤和粘土底质比较有利于着生藻类的附着和生长合。
无脊椎动物按照与底质的关系可分为石栖动物、石草栖动物、草栖动物、砂栖动物、砂泥栖动物和泥栖动物六类。
淤泥底质含有丰富的有机物和营养盐，能够通过吸附和释放两个相反的过程影响水层中的营养盐浓度。
但如果底质中的有机物过多，其分解过程会消耗大量氧气，在厌氧条件下还会产生H2S、NH3等有毒有害气体。
（四）水体的形态和水的运动
1、水体形态
水体越大越可能出现大型生物，而小型水体中的生物则以小型种类为主。
动物的生长需要丰富的溶氧和食物，动物体型越大这种需求越强，这可能是大水体中动物个体较大的原因。
但在另一方面，面积较小的水体岸线系数一般也较大，从陆地接受的营养物相对较多，水中的营养盐浓度可能较高，因此往往单位空间的生物量也更多。
2、水的运动
水的运动主要有水流、波浪和涡动混合三种形式。
由于水流的冲击作用，流速过快时甚至连自游生物都不能抵抗，因此在急流河段通常只有一些底栖动物。缓慢的水流（0.1-0.5m/s）对水生生物通常无不良影响，而且还有利于它们扩大分布区域，也有助于浮游生物的悬浮。
已经知道一定的流速对鱼类性腺的成熟有刺激作用。对产浮性卵的鱼类，一定速度的水流是使卵保持悬浮和正常孵化的必要条件。
水的运动对水生生物还有一些间接影响。如水体对流对水中热量、溶氧、营养盐的传递或扩散有促进作用，水流可以使固着生物周围的环境不断更新，因而有利于这些生物的生活。
第十一章种群和群落
一、种群
在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合就叫种群（population）。自然种群具有三个特征：（1）空间特征：种群具有一定的分布区域和分布形式。（2）数量特征：每单位面积（或空间）上的个体数量（即密度）随时间而发生变动。（3）遗传特征：种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其它物种，但基因组成同样是处于变动之中的。
（一）种群结构
1、种群密度
（1）种群密度是指单位空间（单位面积或单位体积）内有机体的量。有机体的量可以用个体数量、重量（生物量）、能量来表示。
物种会根据自身特点和环境条件趋于一个最适的种群密度，这一特点称为阿利氏规则。
(2)种群密度的测定
总体调查法
取样调查法
2、种群的出生率和死亡率
（1）出生率出生率是种群产生新个体的速率，可以用绝对出生率和相对出生率来表示。
种群出生率主要决定于生物的繁殖方式、生殖量和发育速度。
（2）死亡率绝对死亡率是种群在单位时间内死亡的个体数，相对死亡率则是是在一定时间内死亡的个体数与原有个体数之比。
3、种群的年龄结构和性比
（1）年龄结构种群的年龄结构是指种群中各个年龄段的个体数与种群总个体数的比例。从幼龄到老龄按比例绘图，即获得所谓的年龄金字塔。
（2）性比性比是种群中雌性个体数和雄性个体数的比例。
（二）种群的增长
种群的增长是指种群的个体数量或生物量随时间进程而产生的变动。
1、种群在无限环境中的增长
假设种群增长不受资源、空间等条件限制，种群无迁入和迁出，没有年龄结构。此时种群的增长称为无限增长。
（1）世代不相重叠种群的离散增长模型
N t=λN0
或N t=N0λt
（2）世代重叠种群的连续增长模型
dN/dt=rN
其积分式为
N t=N0e rt
2、种群在有限环境中的逻辑斯谛增长
种群的无限增长基本上只有理论意义，因为自然种群生存环境的空间和资源都是有限的。种群在有限环境下增长的一种最简单的形式就是逻辑斯谛增长。逻辑斯谛增长模型是建立在以下两个假设基础上的：(1)存在一个环境条件所允许的种群数量的最大值，这个数值称为环境容纳量或负荷量，通常以K表示。当种群密度达到K时，种群将不再增长，即dN/dt=0；(2)环境条件对种群增长的阻滞作用，随着种群密度的增加而逐渐地按比例地增加。例如，种群中每增加一个个体就对增长率降低产生1／K的作用，或者说，每个个体利用了1／K的空间，若种群中有N个个体，就利用了N／K的空间，而可供种群继续增长的空间就只有(1-N／K)了。这样，种群的逻辑斯谛增长可以表示为下列方程：
dN/dt=rN(1-N/K)
方程中的1-N/K可称为环境的“剩余空间”，对它可作如下分析：
如果N接近0，那么1-N/K接近1，种群近似于J型增长。
如果N接近K，1-N/K近于0，dN/dt接近0，种群几乎停止增长。
当N由0逐渐增加到K值时， 1－N／K则由1逐渐下降为零，表示种群增长的“剩余空间”逐渐缩小，种群逐渐受到环境的抑制，而且种群每增加1个个体，抑制效应就增加1／K，这种抑制效又称拥挤效应，因其影响大小与拥挤程度成正比，也有学者称之为环境阻力。
逻辑斯谛增长如果用坐标图表示，则为“S”型曲线（图3-2B），所以又叫S型增长。
需要注意的是，自然界的情况是非常复杂的，指数增长和逻辑斯谛增长只能代表两种典型情况，实际增长的类型是很多的。有的增长曲线接近“J”型，有的增长曲线接近于“S”型，还有许多中间过渡类型。种群经过逻辑斯谛增长后，种群数量稳定在K值不变，这在自然种群的研究中还没有充分的证据。相反，有证据表明在外界条件稳定的条件下，种群数量在达到K值后仍有变动。自然种群的数量是经常处在变动之中的，有的是不规则变动，有的是周期性变动。
（三）种群的生态对策和数量变动
1、种群的生态对策
一类为K-对策，它们的种群密度比较稳定，经常保持在K值周围。其特点是出生率低，寿命长，个体大，具有完善的保护后代的机制，幼体死亡率低，扩散能力较弱，适应稳定的生态环境。选择K-对策的物种可称为K-对策者。
另一类为r-对策，其种群密度很不稳定，很少达到K值，大部分时间维持在S型曲线的上升阶段。它们的出生率高，寿命短，个体小，常缺乏保护后代的机制，幼体死亡率高，扩散能力强，适应多变的环境条件。选择r-对策的生物称为r-对策者。在两种生态对策之间有各种过度类型。
2、自然种群的数量变动
最常见的种群数量变动形式一般是季节消长。
由于太阳辐射的周年变化以及由此而来的水温和水化学条件的变动，许多水生生物的种群数量表现出明显的季节性。
二、群落
群落（community）是指一定时间内居住在一定空间范围内的各种生物种群的集合。
（一）群落的结构
1、群落的种类结构
（1）常见种和罕见种
把某种生物在样本中出现的百分率称为频度或出现率：
一般把频度大的称为常见种，频度小的称为罕见种。
（2）优势种对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的种类叫优势种。一般地说,群落中数量最多、生物量或生产量最高的物种就是优势种。
（3）亚优势种和从属种个体数量与作用都次于优势种，但在决定群落环境方面仍起着一定作用。
那些对群落性质无决定性影响的物种称为从属种。
（4）物种多样性群落的物种多样性具有两方面的含义，一是指群落的物种数，二是指各物种的个体数和分布格局。
一些应用较多的多样性指数。
Margalef（1951，1957，1958）指数
D=（S-1）/lnN
Shannon-wiener指数
H'=-ΣP i lnP i
P i=N i/N
2、群落的营养结构
生产者是指能自己利用无机物合成制造有机物的生物。
大型消费者又可分为初级消费者（草食动物）、次级消费者（初级肉食动物）、三级消费者（次级肉食动物）等。
微型消费者主要是细菌和真菌，它们能利用死亡的动植物尸体作为营养来源，并将其分解为生产者可以重新利用的无机物。
3、群落的空间结构
从水平结构来看，一般沿岸带浮游生物的种类和数量比湖中心多，浅水区域比深水区域多，无水草区域比有水草区域多。
（二）群落的种间关系
1、种间竞争
（1）生态位某种生物的生态位是由全部生物和非生物环境条件所组成的n维空间中该生物得以继续生存的范围。生态位既是生物周围一切环境条件的总和，也是生物在群落中的功能和作用。
（2）竞争关系和竞争排斥原理竞争是指两个或多个物种共同需要的环境资源或某种必需的环境条件受到限制时发生的种间关系。
最常见的是对食物的竞争，其它还有对营养盐、光照、生活空间等因素的竞争。
两个物种不能同时占据相同的生态位，换句话说，生态位相同的两个物种不能永久共存。这就是竞争排斥原理或高斯原理。
2、捕食
水域生态系统中的捕食至少包括三种类型：①典型的捕食是指食肉动物吃食草动物或其它食肉动物；
②食草动物吃绿色植物，这种情况下植物不一定被杀死；③同类相食。
（1）捕食者与猎物的相互适应捕食关系是经过长期协同进化逐步形成的。捕食者固然有一套捕食的适应性特征，以便顺利地捕杀猎物，但猎物也产生一系列适应特征，以逃避捕食者。
（2）捕食的影响
如果捕食者的密度高，同时被食者密度较高，那么后者数量会很快降低。假如捕食者不能改变其食物组成，那么它的数量将随之减少，这就为被食者种群的增长创造了条件，被食者数量将得以恢复。这样捕食者与被食者之间便达到了一种动态平衡。
如果被食者的防御能力很强或繁殖很快，捕食者对被食者的数量将起到稳定和调节作用。
如果捕食者的数量有限，它们对被食者的数量通常没有明显影响，有时甚至有促进作用。
3、共生互利
共生互利是指生活在一起的两个物种都从共同生活中获益的种间关系。
4、偏利和偏害
偏利是指共同生活的一方受益而对另一方无明显影响的种间关系。
偏害是指共同生活的一方受害而对另一方无明显影响的种间关系。
第十二章水域生态系统
第一节生态系统的基本概念
一、生态系统的定义和研究内容
生物群落与其生存环境之间，以及生物种群相互之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转换和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体，称为生态系统。
二、生态系统的结构
生态系统的结构一般可以分为六大部分：①参与物质循环的无机物（N、P、CO2、H2O等）；②联系生物与非生物的有机物（蛋白质、碳水化合物、脂类、维生素等）；③气候条件（光照、温度等）；④生产者；⑤大型消费者；⑥微型消费者。其中前三种为非生物组分，后三类为生物组分（图12-1）。
三、水域生态系统的特点
水域生态系统具有一些明显不同于陆地生态系统的特点：
水域的生境由水、大气、底质、有时还有冰盖所组成，而陆地生态系统一般只有土壤和大气两部分。水是生境中最重要的组分，它常有垂直分层，水中溶解的多种物质可直接被生物吸收利用，产生了水域特有的浮游生物群落。另外水的热容量大、导热率低，使得水体的温度条件比陆地稳定，这对水生生物是有利的。但水中的光照和氧气条件比陆地差，对生物有很大限制作用。
水域生态系统的生物组分与陆地有很大不同。水体的生产者主要是个体很小的藻类，与陆生植物相比，它们的生产力高得多，生物量却低得多。水域生态系统的初级消费者也是以个体很小的浮游动物为主。相对于陆地生态系统来说，这些初级消费者对光合作用产物利用的时滞小，利用率效率高。特别是在海洋和大型内陆水域中，浮游植物合成的有机物几乎全部被浮游动物消费，周转速度很快。
水域生境具有很强的流动性，水流促进了生态系统的物质循环和能量流转，而且还使水中存在大量而广泛的固着动物。因为只有水流才能为这些动物带来食物和氧气，并且使其后代能四处传播。
第二节生态系统的物质循环
一、有机物的生产和分解
物质循环中存在两个相互对立又相互依存的过程，即有机物的生产和分解过程。
有机物的生产是生物利用无机物合成有机物的过程。
有机物的分解是将生物体内的有机物分解为无机物的过程。
生态系统中死亡生物有机质的分解是生物和非生物因素共同完成的。但一般认为起主要作用的是以死亡有机物为营养来源的异养微生物。
二、水生态系统中几种主要物质的循环
（一）碳循环
循环途径有：①植物细胞水平上光合作用和呼吸作用之间的的循环；②水体中CO2和植物体之间的个体水平上的循环；③水体CO2—植物—动物—微生物之间的食物链水平上的循环；④在水—气界面上进行的CO2交换；⑤碳以动植物尸体形式沉积到水底，在还原条件下，形成化石燃料，于是碳便进入了地质大循环，当人们开采利用这些化石燃料时，CO2再次被释放到大气。
（二）氮循环
氮是地球上分布最广的元素，大气中氮的含量为79%，但它是一种很不活泼的气体，不能为大多数生物直接利用。只有通过固氮途径转变为硝酸盐或氨的形态，才能为生物吸收利用。氮循环可能是最复杂的一种物质循环（图12-2）。
水体中的氮主要来自地表径流的冲刷和降雨带入。存在于水中的NO3-、NH4+、NO2-、尿素等形式的氮可以被植物吸收，通过同化过程转变为植物体内的有机氮。溶解在水中的N2也可以被一些具有生物固氮功能的蓝藻吸收利用。植物体内的有机氮经食物链在生态系统中传递和转变。生物死亡后，有机氮在细菌作用下分解为氨，再在硝化菌作用下氧化为NO3-。在特定的环境条件下，反硝化菌可以使NO3-转变为氮气逸出水体。
（三）磷循环
水体中的磷也主要来自地表径流和大气降水。植物通过同化作用把吸收的磷合成为有机磷，经食物链在生物间传递和转变。动植物死亡后分解放出无机磷，动物排泄和分泌物中也有磷酸盐，它们都很快被植物再次吸收。不过，动物硬组织中的磷往往要经过长时间的沉积和分解才能释放出来。水中的悬浮有机磷和生物尸体中的磷都容易沉积到水底，其中一部分（浅水底层表面的磷）在一定条件下可以释放到水中，重新进入生物间的循环（图12-3）。一般地，水底处于氧化条件时不利于底泥中磷的释放，而还原条件使沉积磷更容易释放到水中。
第三节生态系统的能量流
一、食物链、食物网和生态金字塔
（一）食物链
生态系统中贮存于有机物中的化学能，通过一系列的取食与被取食的关系，把生物与生物紧密地联系起来，这种生物成员之间以食物营养关系彼此联系起来的序列，称为食物链。食物链中每一个生物成员称为营养级。
按照生物与生物之间的关系可将食物链分成两种类型（图12-4）。
（1）牧食食物链从绿色植物开始，一种活的生物取食另一种活的生物所构成的食物链。
（2）碎屑食物链以碎屑为起点，经过微型消费者，到食碎屑动物及其捕食者的食物链。
（二）食物网
生态系统中的食物营养关系是很复杂的。由于一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常为多种消费者取食，于是食物链交错起来，多条食物链相联，形成了食物网（图12-5）。
（三）生态金字塔
如果把通过各营养级的能流量画成图，就成为一个底部宽、上部窄的塔形，称为生态金字塔，又称生态锥（体）。生态金字塔可分为三类：数量金字塔、生物量金字塔和能量金字塔（图12-6）。
如果各个营养级以生物的个体数量进行比较，一般数量金字塔每个营养级所包括的生物个体数是沿食物链向上递减的。但是，数量金字塔忽视了生物量的因素。一些生物的数量可能很多，但生物量却不一定大。在同一营养级上不同物种的个体大小也是不一样的。
二、生态系统中能量的传递效率
在食物链的每一营养级，能量都会不断地耗散。首先各种生物的呼吸就要消耗大量能量。在第一营养级，植物的一部分能量以分泌的胞外产物的形式流失。各种动物的排泄和分泌也会散失能量。因此随着食物链的延伸，剩余在生物体内的能量越来越少。食物链不同营养级之间能量流的比值是能量传递效率的度量，这些比率以百分比表示是被称为生态效率。图12-7描述了一个三个营养级的能量流模式。
第四节生态系统的群落演替和生态平衡
一、生态系统的群落演替
（一）演替的概念
演替是一个生态系统中群落为另一个群落所取代的过程。演替可分为原生演替和次生演替。在水生态系统中，原生演替是从新充水形成的水体开始的。次生演替则是从原有的水体经过干涸后再充水的水体开始的。例如新蓄水的水库中生态系统的演替是原生演替，而季节性干涸的水坑中的演替则是次生演替。演替还可分为自养演替和异养演替。自养演替的过程中P/R（群落的生产量/群落呼吸量）从大于1逐步下降到1。异养演替过程中P/R则从接近0逐渐增加到1。
（二）群落形成的过程
1、开敞或先锋群落阶段
2、郁闭未稳定的阶段
3、郁闭稳定的阶段
群落形成的上述三个阶段，只是一种人为的划分方法。其实，群落的形成发展和演替是一个连续不断变化的过程，一个阶段的结束和另一个阶段的开始并没有截然的界限。
（三）演替系列
一个先锋群落在新环境中形成后，演替便会发生。一个群落相继不断地为另一个群落所代替，直至顶极群落，这一系列的演替过程就构成了一个演替系列。
二、生态平衡
（一）生态平衡的概念
所谓生态平衡，是指一个生态系统在特定时间内的状态，在这种状态下，其结构和功能相对稳定，物质与能量输入输出接近平衡，在外来干扰下，通过自我调控能恢复到原来的稳定状态。
生态平衡是一种动态平衡，它是建立在各种成分结构的运动特性及其相互关系的基础上的。
（二）水体生态平衡的失调和破坏
水体生态系统平衡的失调和破坏的原因是多方面的，主要的有三方面。
1．生物种类组成的改变在生态系统中引进一个新种或者某个主要成分的突然消失都可能给整个生态系统造成巨大影响。
2、生境的破坏由于各种因素，水域的生境发生巨大变化甚至彻底消失，对水体或水体周围的陆地生态系统造成不良影响。我国曾经大搞围湖造田，不仅使部分水域彻底消失，还损害了流域的生态平衡。
3．环境污染水污染不仅直接危害水生生物的生活环境，破坏正常的生态平衡，而且一些有毒污染物还可能在水产品中积累，进而危害人类健康。
第十三章水体生物生产力
一、生物生产力的若干概念
（一）生物生产
生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新组合，形成新的产品（碳水化合物、脂肪和蛋白质等）的过程，称为生态系统的生物生产。
生态系统中绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能，从无机物合成、转化成复杂的有机物，称为初级生产（preliminary production），或称第一性生产。初级生产以外的生态系统的生物生产，称为次级生产(secondary production)，或称第二性生产。
（二）生物量、现存量与收获量
生物量是指单位空间内生物的总重量。
现存量（standing crop）是指某一时刻，单位空间水体中存在的生物总量。
收获量（yield）是指一定时间内从水体捕捞出来的产量。
二、初级生产力
（一）毛初级生产力与净初级生产力
植物在单位面积、单位时间内，通过光合作用合成的有机物的量称为毛初级生产力（P G）。毛初级生产力减去呼吸作用的消耗（R），余下的有机物质即为净初级生产力。
毛初级生产力与净初级生产力（P N）之间的关系，可以公式表示：
P G=P N+R 或者P N=P G-R
（二）影响初级生产力的主要因素
1、光照
一般水体中夏季的初级生产力最高，冬季最低，全年的变化趋势为单峰曲线。一天中通常正午前后初级生产力最高，变化趋势也呈单峰曲线。
2、温度
温度直接影响着植物的代谢强度，因此也是影响初级生产量的重要环境因素。
养分是植物生长的物质基础。水生植物除了吸收碳源外，还需要N、P、Si、K等元素。
4、动物摄食
当植物密度不高时，动物摄食是植物的生物量和生产力降低。而当植物密度很大时，动物摄食可能使植物密度保持稳定，生产力升高。
（三）初级生产力的测定
1、产量收割法
这种方法是通过收割、称量绿色植物的实际生物量来计算初级生产力。可用于估算水生高等植物的生产力。
2、黑白瓶氧气测定法
常用黑白瓶测氧法测定浮游植物的初级生产力。黑瓶为不透光的瓶，白瓶可充分透光。再设一瓶作为本底。测定时将黑白瓶放置到水域同一深度，经过一定时间（常为24h），取出进行溶氧测定。由于黑瓶中不进行光合作用，其溶氧量与本底之差就是该水体的群落呼吸量。白瓶能同时进行光合作用和呼吸作用，白瓶与黑瓶的溶氧差反映了浮游植物的毛生产力。由于白瓶中不仅有浮游植物的呼吸，还有浮游动物、细菌的呼吸，以及有机物的耗氧，因此白瓶与黑瓶溶解氧量的差值不是植物的净生产力。也就是说，黑白瓶氧气测定法不能测出植物的净生产力。在实践中，一般是以毛生产力×0.8来估算净生产力。
3、pH测定法
其原理是溶解于水中的二氧化碳含量增加，改变了水的酸碱度。因此，随着二氧化碳量的变化（被光合作用吸收而减少，又因呼吸作用而增加），pH值也随之改变。
4、叶绿素测定法
现已发现在一定光照强度下，叶绿素含量与光合作用强度之间有一定关系。
（四）水域生态系统的初级生产力
生态学上描述浮游植物初级生产力时，用得最多的单位是水柱生产力，即单位面积水面下的生产力。据估算，全地球所有生态系统的净初级生产量越为每年1640亿t（有机物干重），其中1/3在海洋，2/3在陆地（包括内陆水体）。从表5-2可以看出，海洋单位面积的生产量比陆地低得多，生物量更低，这是因为海洋的生产者以微型的藻类为主，陆地则以大型植物为主。如果计算单位生物量的生产力，海洋就要高得多了。
内陆水域的初级生产力由浮游藻类、水生高等植物、着生藻类、自养细菌构成。在浅水湖泊中，水生高等植物和着生藻类常在初级生产中占主要地位。水深较大的湖泊、水库则以浮游藻类为主。水流较急的石底河流中，着生藻类往往是主要的生产者，流速较慢的泥底河流也有以水生高等植物或浮游藻类为主的。浮游藻类、水生高等植物、着生藻类三者之间，由于对光照和营养盐的竞争，其生产力常表现出负相关。
淡水挺水植物净产量约7-11kg/hm2?a，沉水植物仅0.8-2.0kg/hm2·a。淡水浮游植物在天然水体中最高可达10g/m2·d。
三、次级生产力
（一）次级生产的基本特点
水域生态系统中的次级生产过程中，细菌、浮游动物、底栖动物鱼类最为重要。
从理论上讲，绿色植物的净初级生产量都是植食动物所构成的次级生产量，但实际上植食动物只能利用净初级生产量中的一部分。次级生产可以概括为下式
PS=C-Fu-R
（二）动物生产所需能量
动物用于生产的能量是为新组织合成所需的能量。主要是幼体的生长，成体的繁殖，成体的能量贮存，成体的脱壳等及生命活动所必需的能量。
（三）水生动物的次级生产力
测定水域生态系统中浮游动物的生物量多采用重量法。重量法适用于甲壳类动物。目前应用的是体长—体重关系方程。
但在实际应用中，对细菌、浮游动物和底栖动物的次级生产力，一般是用培养方法，先求出每一种类的P/B系数（生产量与生物量的比值），将P/B系数乘以野外调查测得的动物生物量，便可获得生产量。P/B系数受纬度影响很大，高纬度的比低纬度的高。
四、鱼产力
鱼产力可以理解为水体的产鱼能力。可分为实际鱼产力（鱼产量）和潜在鱼产力（鱼产潜力，即水体可能维持的最高鱼产量。通常所说的鱼产力是指后者，也就是水体在不施肥、不投饵，只依靠天然饵料的条件下，可能提供的最大鱼产量。鱼产力也是属于次级生产力。
（一）鱼产力的影响因素
1、集水区状况
集水区的土壤、植被、等特点决定着水体的化学特征。
2、水体形态
浅水的鱼产力一般要高于深水。水体的面积越小，岸线越曲折，则水体与陆地的交界线越长，陆地的营养盐和有机物越容易进入水体，使鱼产力也较高，
3、气候和水文条件
温暖地区水温高，物质循环和各种生物的生长速度都较快，鱼类产力就高。降水丰富的地区，由地表径流能带进更多的营养盐，有利于鱼产力的提高。
4、生物群落的种类组成
鱼产力会明显高于以肉食性鱼类为主的水体。另外，放养鱼类时，所选择的种类是否适应当地的环境条件，也是影响鱼产力的重要因素。
（二）鱼产力的估算
1、根据饵料生物量计算
基本公式：
水草年P/B系数可按1-2估计。浮游植物的利用率可取20-30％(链、鳙密度很高时可按30-50％计算)，浮游动物的可取25-50％，底栖动物的可取20-50％。
饵料系数是指鱼体增加单位重量所需消费的饵料量，浮游植物与水生植物的饵料系数为40-100，浮游动物为6-10，摇蚊幼虫、水蚯蚓为5，贝类为40，虾为9-14，鱼为5。
2、根据初级生产力估算
基本公式是：
式中 P G——浮游植物毛产量(gO2/m2)；
f——浮游植物净产量与毛产量之比，取0.78；
K——氧的热当量，3.51。即1毫克O2=3.51cal=14.69J；
A——鱼类对浮游植物净产量的最大利用率，为0.8；
C——鲜鱼肉的热当量(1g=1.2kcal=5.02kJ)；
Hy——鲢鱼在鲢、鳙鱼放养量中的比例；
Ar--鳙鱼在鲢、鳙鱼放养量中的比例；
E H——浮游植物对鲢鱼的能量转化系数，39.18；
（三）水体鱼产力的合理利用
首先，天然水体中的鱼类引种应该十分慎重，不仅要考虑引种对象对环境的适应能力，更重要的是要充分研究引种对象对接纳水域生态系统的影响。在科学依据还不充分的情况下宁可暂时不引。
其次，在天然湖泊和大中型水库最好不搞施肥、投饵养鱼，而是以天然鱼产力作为增养殖的基础。尽量维持水体原来的生态平衡，保留凶猛鱼类的存在。
大水面的放养品种除了鲢、鳙以外，也可考虑其它品种，例如藻食性、杂食性、底栖动物食性的种类。在有水生植被的湖泊，少放或不放草食性鱼类，可利用水生植物提供的优良环境，发展虾、蟹、鳜鱼等名优品种的增养殖。
第十三章水污染的生物学问题
所谓水污染，是指水中原来不存在或存在很少的物质或能量进入水体，并且超过了水体的净化能力，从而导致水质恶化，水体正常功能受到损害的现象。
一、水污染的类型及其对水生生物的作用
（一）典型水污染
根据主要污染物的类型，典型的水污染有以下几类：
1、耗氧有机物污染
2、农药污染
3、重金属污染
4、石油污染
5、热污染
6、人为富营养化
（二）水污染对水生生物的作用
1、直接毒害许多污染物对水生生物具有直接的毒性。
2、机械影响污水中的悬浮物降低透明度，影响植物的光合作用。悬浮物附着在鱼鳃上，会妨碍鱼类呼吸，严重时导致死亡。悬浮物沉降到水底会覆盖底栖生物，严重时也会引起这些生物的死亡。
3、影响气体状况耗氧有机物、热污染、石油污染都会恶化水生生物的呼吸条件。
二、水污染的生物监测
（一）指示种和污水生物系统
Kolkwitz和Marrson（1909）总结了河流有机物污染的自净过程，将其划分为四个污染带：寡污带、α-中污带、β-中污带、多污带。每一带中提出有代表性的生物种类（包括藻类、原生动物、轮虫、甲壳动物、底栖动物、鱼类等，细菌则按数量多少划分），称之为污水生物系统。
（二）生物指数
比较简单的是Beck（1955）提出的生物指数（I）：
I=2n1 + n2
Beck指数最适用于大型底栖动物。生物指数0-5为重污染；6-14为中污染；15-29为较清洁；大于30为清洁。
SI=∑Sh/∑h
多污带的SI值为4.0-3.5，α-中污带为3.5-2.5，β-中污带为2.5-1.5，寡污带为1.5-1.0。
此外，群落的多样性指数也可用于评价水污染。
（三）数量和生物量指标
King等(1964)提出用水生昆虫和寡毛类的湿重来评价水质：
生物比重=昆虫湿重/寡毛类湿重
比值越小，污染越严重。其变动范围可在0-600之间。
Wright和Whjtley(1960)提出以颤蚓数量评价污染程度：
颤蚓数量＜100 /m2，扁蜉幼虫数量＞100/m2——无污染；
颤蚓数量100-999/m2——轻污染；
颤蚓数量1000-5000/m2——中污染；
颤蚓数量＞5000/m2——重污染。
Goodnight和Whjtley（1960）提出可以用颤蚓数量占全部底栖动物数量的百分比来评价污染，该比例超过80%为严重污染，低于60%表明水质基本良好。
（四）毒性试验
1、毒性试验的方法
先设置一系列浓度梯队的污染物溶液，将选定的受试生物放入，观察生物对不同浓度污染物的反映。
（1）急性毒性试验急性毒性试验是测定一种污染物在24h、48h或96h内对受试生物相对致死性的试验。
急性毒性试验一般用半致死剂量 (LD50)或半致死浓度(LC50)来表示毒性作用的程度。
（2）慢性毒性试验慢性毒性试验的目的是探查低剂量污染物长期作用于机体所引起的损害，从而确定一种环境污染物对机体的最大无作用剂量和中毒阈剂量，为制订环境卫生标准提供依据。
慢性毒性试验的测试项目很多，典型的指标包括生长速度（体长、体重）、呼吸强度、光合作用强度、产生后代的数量、孵化过程、畸变的类型和比例等。
（3）生物积累试验生物积累至少包括两个过程：①生物浓缩；②生物放大。
生物积累试验的方法分两种：
①测定浓缩因子
②用同位素标记测定生物放大
2、水生生物毒性试验应注意的问题
（ 1）受试生物的选择为了提高试验结果的可比性，受试生物应符合以下条件：①能代表生态学上重要的类群；②已有足够的生物学背景资料；③能提供足够数量的年龄、大小一致，遗传稳定的同一品系的个体；④能适应实验室条件；⑤试验终点反应容易识别；⑥对污染物敏感性强，但又不易生病。
（2 ）稀释水选择和试验条件控制稀释水要符合两条标准。一是化学标准，即不能含有污染物；二是生物标准，生物能够在稀释水中驯化和生存。试验期间，主要的环境条件应该保持稳定。
三、水污染的生物治理
（一）生物净化作用
生物净化的主要机制是：
（1）对污染物的转化和分解
（2）吸收水生生物可以将一些污染物吸收到体内，从而消除对水环境的危害。
（3）生物沉淀作用
（二）污水生物处理的主要方法
（1）生物过滤法
生物过滤法有多种形式，如普通生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘等，其基本原理都一样。
（2）活性污泥法
四、水体富营养化
目前环境生态学上所说的富营养化，是指由于人类的活动，使水体中营养物质的浓度迅速增加，引起浮游藻类过量增殖，导致水域生态系统的平衡和水体正常功能受到损害的现象。
（一）水体富营养化的原因
水体富营养化的根本原因是植物营养物质浓度的增加。多数情况下富营养化的限制因子是磷，也就是说，磷的增加最能促进水体的富营养化，其次是氮。水体中氮、磷的来源主要有以下途径：
1、地表径流
2、养殖业
3、城镇生活污水
4、工业废水
（二）富营养化的监测和评价
富营养化的监测和评价主要采用一些理化指标和生物指标。这些评价标准基本上都结合了营养物浓度和浮游藻类生物量两类指标。
（三）水体富营养化的危害
水体富营养化主要表现为浮游植物的大量繁殖，因优势种的不同，水面往往呈现出蓝色、红色、棕色和乳白色等。在江河、湖泊和水库中称为水华，在海洋中称为赤潮。
这些藻类的大量生长使水体透明降低，水色浑浊，出现腐臭味，甚至产生有毒物质。不仅损害水体的饮水、旅游等功能，而且还对渔业生产本身造成危害。
海洋富营养化则表现为赤潮。
（四）水体富营养化的治理
目前国内外采用的富营养化治理措施有17种，大致可归纳为三类。
1、减少水体营养物质的排入量。
2、降低水体中营养物浓度。
3、抑制浮游藻类的增殖。
绪论 1、1866年，德国动物学家海克尔首次提出生态学一词。 生态学是研究生物与其环境之间相互关系的科学。（生物包括动物，植物，微生物与人类；环境包括有机环境和无机环境，后者主要指气，水，光，热和养分等。） 园林生态学的概念：属于应用生态学的范畴，是研究城市居民、生物与环境之间相互关系的科学，它以城市居民、植物、动物、微生物以及城市环境为研究对象，以建设健康的人居环境为目的，利用生态学原理改善人居环境，合理使用资源，调控人，生物与环境之间的关系，最终实现城市的可持续发展。 2、当代园林生态学研究内容 （1）城市绿地生态服务功能研究 （2）城市生物多样性保护研究 （3）城市区域绿地网络研究 （4）城市植被恢复重建与生态过程研究 （5）生态规划设计与生态管理 （6）园林生态工程技术研究 第一章 1、环境的概念：在生物科学中，以生物为主题，环境是指生物个体或群体外的一切因素的总和。分为气候类（光，温度，水，空气）、土壤类型、生物类型（种内、种间）。 2、环境因子：构成环境的各个因素（包括需要的，不需要的或者是有害的因子）。 3、生态因子：在环境因子中，能对生物的生长发育和分布产生直接或间接影响作用的因子 4、生态因子作用的一般特征： （1）综合性 （2）非等价性 （3）不可替代性和互补性 （4）阶段性 （5）直接作用与间接作用 5、最小因子定律（最早由德国土壤化学家李比希提出）：在植物生长所必需的元素中，供给量最少（与需要量比相差最大）的元素决定着植物的产量。 6、耐受性定律（美国生态学家谢尔福德）：生物不仅受生态因子最低量的限制，而且也受生态因子最高量的限制。即生物对每一种生态因子都有耐受的上限和下限，上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围。 7、生态幅：每个物种对生态因子适应范围的大小。 8、根据尺度范围不同，可将自然环境分为宇宙环境，地球环境，区域环境，生境，微环境和体内环境。（了解） 第二章 一、光对园林植物的生态影响 1、（1）光补偿点：在低光照条件下，植物光合作用较弱，当光合产物恰好抵偿呼吸消耗时，此时的光照度称为光补偿点 （2）光饱和点：随着光照强度的增加，植物光合作用速率提高，并不断积累有机物质，但光照度增加到一定程度后，光合作用速率增加的幅度就逐渐减慢，最后达到一定限度，不再随光照度增加而增加，这时即达到光饱和点。 2、光质对植物生长发育的影响 红外光促进茎的延长生长，有利于种子和孢子的萌发，提高植物体的温度。 没有受到角质层数层细胞保护或者吸收紫外光的色素保护的细胞，会被紫外辐射的高水
环境生态学复习题 名词解释 1.酸雨：是指雨水中含有一定量的酸性物质（硫酸、硝酸、盐酸等）的自然降水现象。 2.人为环境：人类区别于动物之处不是被动的去适应环境，而是以自己的智慧，劳动去改造环境。这种由于人类的活动干扰环境质量的 变化所形成的环境为人为环境。 3.纬度地带性：由于地理纬度的差异，自然环境具有规律的变异特点。 4.垂直地带性：因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候自山麓至山顶出现垂直地带分布差异的规律性变化。 5.实际出生率：在特定环境条件下种群实际出生率称实际出生率。 6.毒性叠加作用：二种或多种化合物共同作用时的毒性各为化合物单独作用时毒性的总和。 7.环境生态学：就是研究人为干扰下，生态系统内在的变化机理、规律和对人类的反效应，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的 科学。 8.最低死亡率：种群在最适环境条件下种群个体都是由于年老而死亡，此时的死亡率为最低死亡率 9.拮抗作用:是各个因子在一起联合作用时，一种因子能抑制或影响另一种因子起作用。 10.种群的性比：即种群的雌雄比例。 11.可持续发展：在不危害后来人满足其需要的前提下，寻求满足我们当代人需要和愿望。 12.生命表：反映种群从出生到死亡的动态关系的表格。 13.净化作用：利用物理、化学和生物的方法消除水、气、土中的污染物，使其符合技术或卫生要求的过程。 14.耐受性定律：即每种生物适应范围都有一个最低点和一个最高点，两者之间的幅度为耐性限度，此即为谢尔福德的耐受性定律。 15.动态生命表：是根据观察种群同时出生的生物之死亡或存活动态过程所获得的数据编制而成的生命表。 16.内禀增长率：在最适条件下种群内部潜在的增长能力。 17.种群的内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的位臵状态及分布格局，有均匀型、随机型、集群型。 18.热污染：由于工业生产、交通运输以及人们的生命需要，使能源的消耗量大大增加，从而产生大量的二氧化碳、水蒸汽、热废水，引 起环境增温而影响生态系统结构和功能效应的现象称为热污染。 19.非密度调节：指非生物因子对种群大小的调节。 20.群落外貌：是指生物群落的外部形态或表相而言，种群中生物与生物之间，生物与环境之间相互作用的综合反映。 21.温室效应：存在于大气中的某些痕量物质和存在于对流层中的臭氧具有吸收太阳能在近地表面的长波辐射从而使大气增温的作用。 22.群落演替：指一个群落被另一个群落所取代的过程。 23.初级生产：生产者把太阳能转变为化学能的过程，又称植物性生产。 24.种群生理寿命: 指种群处于最适条件下的平均寿命，而不是某个特殊个体，可能具有的最长寿命。 25.生态位：在生态因子变化范围内，能够被生态元实际潜在占据、利用或适应的部分。 26.生物群落：是指在一定时间内，居住在一定区域或生境内的各种生物种群相互联系、相互影响的有规律的一种结构单元 27.环境污染：是指人类活动使环境要素或其状态发生变化，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统的稳定性及人类正常生活条件的现象。 28.生态幅：每种生物对一种环境因子都有一个生态上的适应范围的大小，称生态幅。 29.种群生理寿命: 指种群处于最适条件下的平均寿命，而不是某个特殊个体，可能具有的最长寿命。 30.噪声：噪声是由不同振幅和频率组成的无调噪杂声，通常将不需要的声音或影响人们工作或休息的声音也称之为噪声。 31.水体富营养化：是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生 物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。 32.边缘效应：在群落交错区内，单位面积内的生物种类和种群密度较之相邻群落有所增加的现象。 33.原生性自然资源：这类资源是伴随着地球的产生及其运动而形成和存在的。 多项选择题 1、就世界而言，森林资源遭受破坏的主要原因有：（234 ） ①环境污染②工业用材③农业开垦④薪柴⑤温室效应 2、下面哪几本书与环境生态学的发展历史紧密相关。（123 ） ①《寂静的春天》②《人口爆炸》 ③《只有一个地球》④《保卫我们的家园》
1.叙述景观生态学的主要内容及目前的研究重点。 主要内容： （1）景观生态学是研究空间的异质性和格局 a)定量地描述不同尺度下的景观格局形成的物理、生物过程和干扰过程； b)空间异质性如何影响到个体、种群和群落的空间分布； c)景观结构和功能随时间变化； d)人类对景观变化的影响以及如何管理景观。 （2）景观生态学是对空间异质性的研究和管理 a)景观镶嵌体的空间结构和组成； b)景观要素之间的相互关系（如能流、物流）； c)景观结构和功能随时间的变化； d)景观结构和功能的优化和管理。 目前研究的重点： ①干扰对景观格局和过程的影响和干扰在景观中的传播和扩散。 ②景观格局与景观过程的关系或景观格局的生态学和环境效应。 ③小尺度实验研究及其尺度外推。 ④景观动态模拟预测模型和景观规划设计辅助决策以及多尺度空间耦合模型。 ⑤景观格局优化。 ⑥景观的多重价值和作为社会经济发展规划与决策基础的景观社会经济研究。 ⑦人类在景观中的作用和景观规划设计。 热点地区：①流域系统；②湿地；③文化景观；④城乡过渡带；⑤滨海地区；⑥乡村景观 2.试比较美国景观生态学派与西欧景观生态学派的特点。（必考） 欧洲和北美在起源和发展上均有着显著的不同。一般而言，欧洲学派更具人文性和整体论的特点；北美学派更注重于以生物为中心的生态学内容和还原论为基础的方法论。 具体的主要体现于两个方面： 首先，景观生态学在欧洲学派中是一门应用性很强的学科，它与规划、管理和政府有着密切的和明确的关系；北美学派虽也有应用的方面，但它更大的兴趣在于景观格局和功能等基本问题上，并不是都结合到任何具体的应用方面。 其次，欧洲学派主要侧重于人类占优势的景观；而北美学派同时对研究原始状态的景观也有着浓厚的兴趣。 当然除此之外，他们之间也存在一些共同点，如北美景观生态学派同样意识到了人类对景观的作用和影响；欧洲学派也没有放弃对空间格局的重视。 3.为什么要研究景观格局？研究景观格局的主要方法有哪些？ 景观格局一般指景观的空间格局（Spatial pattern），是大小、形状、属性不一的景观空间单元（斑块）在空间上的分布与组合规律。 研究意义： a)从看似无序的景观斑块镶嵌中，发现潜在的有意义的规律性，最终目的是为了确定产生和控制景观格局的因子和机制， 探讨格局效应。 b)确定产生和控制空间格局的因子及其作用机制； c)比较不同景观镶嵌体的特征和它们的变化； d)探讨空间格局的尺度性质； e)确定景观格局和功能过程的相互关系； f)为景观的合理管理提供有价值的资料。 研究方法： a)用于景观要素特征分析的景观空间格局指数
环境生态学导论 由07环科班委整理 第一章绪论 环境生态学内容结构图 环绪论 生物与环境 境生物圈中的生命系统 生态系统生态学 生生态系统服务 人类对自然生态系统的干扰与生态恢复 态受损生态系统的修复 生态系统管理 学生态环境保护与可持续发展 所谓环境问题，是指人类为其自身的生存和发展，在利用和改造自然界的过程中，对自然环境破坏和污染所产生的危害人类生存的各种负反馈效应。 ?生态破坏：不合理开发和利用资源而对自然环境的破坏以及由此产生的各种生态效应。 ?环境污染：因工农业生产活动和人类生活所排放的废弃物造成的污染。 人类社会的发展与环境问题的产生与演变： ?原始文明（渔猎文明）时期 对自然的开发、支配能力极其有限和生活的漂泊是原始社会的特征。人类把自然视为神秘的主宰，他们无力与各种自然灾害的肆虐和饥饿、疾病及野兽的侵扰、危害抗争，此时人与环境的关系是人类对自然的适应，人类属于“自然界中的人”。 ?农业文明时期 随着农业的发展，农业文明出现了若干个文明中心，城市人口集聚，对粮食、燃料和建材的需求也随之大增。为满足这种需求，不得不砍伐森林，开垦更多的草原，生物的生存环境受到破坏或退化，甚至造成了某些物种的灭绝，许多文明中心也随着环境的破坏和资源的枯竭而走向衰落。这时的人已成为有能力“与自然对抗的人”。此时，社会、经济和人口、资源协调发展的问题已经开始，但还主要是生态破坏问题。这一时期被视为人类对生物圈的第一次重大冲击。 ?人类对生物圈的第二次重大冲击 进入现代工业文明后，小规模的手工业被大规模的机器生产所替代，以畜力、风能、水能为主的能源动力被以化石燃料为能源动力的机械所取代，这使生产力大大提高的同时，对自然资源的开发利用和对环境的影响发生了转折性的变化。 ?第一次产业革命时期（蒸汽机时代） 进入蒸汽机时代，推动了炼铁业、机器制造业和采矿业的迅速发展，使社会生产力得到空前的发展，城市规模迅速扩大，各种资源的需求量剧增，城市生态环境日趋恶化，而非城市区域的环境退化、资源耗竭、景观破坏，工业污染成为新问题，人类社会开始面临生态破坏和环境污染并存的格局，但从全球来看，这时的环境问题还是区域性的。 ?第二次产业革命时期 随着电的使用，尤其是两次世界大战刺激了许多新兴工业和科学技术突飞猛进的发展，使生产过程需要大量的能源、矿物质和各类自然资源，产品的消耗和使用也需要大量的能源作保障。尤其是化学工业的崛起，合成了大量自然界不存在的化学物质，严重破坏了生态系统及至整个生物圈的结构及功能，出现了许多震惊世界的环境公
第一章 一、P11环境生态学 答：研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制、规律和对人类的反效应，寻求受损生态系统修复、重建和保育对策的科学，即运用生态学的理论，阐明人与环境间相互作用的机制和效应以及解决环境问题的生态途径的科学。 第二章 二、P33生物的协同进化 答：是指一个物种的进化必然会改变作用于其他生物的选择压力。引起其他生物也发生变化，这些变化反过来又会引起其他生物也发生变化，这些变化反过来又会引起相关物种的进一步变化，这种两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同进化过程。 三、生物的协同进化方式： 答：（1）昆虫与植物间的协同进化；（2）大型草食动物与植物的协同进化；（3）互惠共生物种间的协同进化；（4）协同适应系统。 四、P35生物多样性 答：就是生物类群层次结构和功能的多样性。 分为四个层次：1.遗传多样性 2.物种多样性 3. 生态系统多样性 4. 景观多样性五、环境因子 答：是指生物有机体以外的所有环境要素，是构成环境的基本成分。 六、P45环境因子的分类： 答：①根据环境因子特点，将环境因子分为3大类：气候类、土壤类、生物类，7个并列项目：土壤、水分、温度、光照、大气、火、生物因子；②根据生物有机体对环境的反应和适应性分类, 将环境因子分为：第一性周期因子、次生性周期因子、非周期性因子；③非生物环境因子的3个层次：第一层：植物所必需的环境因子（例如温度、光、水），第二层：不以植被是否存在而发生的对植物有影响的环境因子（如风暴、火山爆发、洪涝），第三层：存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植被的环境因子（如放牧、火烧地）。 七、光、温度、水、土壤及其他环境因子的生态作用与生物的适应 答：1.光是地球上所有生物得以生存和繁衍的最主要的能量源泉，地球上生物所必需的全部能量，几乎都直接或间接地源于太阳光能。光本身又是一个十分复杂的环境因子，太阳光辐射强度、光质及光周期性变化等都对生物的声场发育和地理分布产生深刻影响，而生物本身对光因子的变化也有着极其多样的响应。例如：黄花现象即植物在黑暗中生长呈现黄色和其他变态特征现象，就是光与形态建成的各种关系中极为典型的例子；不同光质对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态建成的诱导等影响是不同的，可见光对动物生殖、体色变迁、迁徙、毛羽更换、生长及发育等都有影响；不可见光对生物的影响也是多方面的，例昆虫对紫外线有趋光反应，而草履虫则表现为避光反映。另外，植物在发育生长上要求不同的日照强度，了解植物的光周期现象对植物的引种驯化工作非常重要，引种前必须特别注意植物开花对光周期的需要。 2.太阳辐射使地表受热，产生气温、水温、土壤温度的变化。生物在生长发育过程中，需要从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育。生物生长和发育有一个下限值，低于这个温度值，生物就停止生长和发育，只有高于这个温度值时，生物才开始生长发育。生物对温度的适应性主要表现在：（1）低温环境对生物的影响和生物对低温环境的适应；（2）生物对高温环境的适应；（3）温度
生态学野外调查方法和数据处理 野外调查是生态学，特别是植物群落生态学研究的基本方法。由于植物群落生态研究地域性很强，不同的国家和地区形成了不同的研究传统，从而形成了不同的学派，现在影响很大的当属法瑞学派和英美学派。本部分主要讲法瑞学派和英美学派在植物群落学研究中的一些方法。 调查的准备工作 1 背景资料准备 （1）调查研究之初必须明确目的、要求、对象、范围、深度、工作时间、参加的人数，所采用的方法及预期所获的成果； （2）对调查研究地和对象的前人研究工作要尽可能的收集资料，加以熟悉，甚至是一些片段的、不完全的资料也好， （3）对相关学科的资料也要收集，如地区的气象资料、地质资料、土壤资料、地貌水文资料、林业、畜牧业以及社会、民族情况等。 2 野外调查设备的准备 海拔表、地质罗盘、GPS, 大比尺地形图、望远镜、照相机、测绳、钢卷尺、植物标本夹、枝剪、手铲、小刀、植物采集记录本、标签、样方记录用的一套表格纸，方格绘图纸、土壤剖面的简易用品等等。 3. 调查记录的准备 （1）野外植被（森林、灌丛、草地等等）调查的样地（样方）记录。
目的在于对所调查的群落生境和群落特点有一个总的记录。 （2）法瑞学派的野外样地记录对于样地中的乔木层、乔木亚层、灌木层、草木层、藤木和附生等均通用。既通用于各类森林群落，也通用于灌丛和草地以及水生植物群落等。 （3）英美学派森林群落野外样方调查因为英美学派对森林的不同层次有不同调查项目和不同的样方面积，故可分乔木层、灌木层、草本层等不同的表格。 选样原则 1. 一般原则 （1）一般了解，重点深入，并设点对照。 （2）大处着眼，小处着手；动态着眼，静态着手；全面着眼，典型着手。 （3）三个一致性：外貌结构一致性，种类成分一致性，生境特点一致性。 （4）6个特征要接近： ①种类成分要接近 ②结构形态要接近； ③外貌季相要接近； ④生态特征要接近； ⑤群落环境要接近
第一章绪论 第一节生态学的概念和研究内容 一、生态学的定义 “生态学”一词最早由H.Thorean(索瑞)于1858年提出，“Eco—“一词源自”oikos”（希腊文），意思是：隐蔽所，居所，居住环境。 1866年，E.Heackel(海格尔，德国)最早给生态学下定义：研究有机体与其周围环境——包括生物环境和非生物环境相互关系的科学。从此，标志着生态学学科的正式诞生。…….. 目前，多数学者认为：生态学是研究生命系统与其所处环境系统之间相互作用的规律及机制的科学。 二、生态学的研究内容 1、是生物学的分支学科，主要研究生物与环境、生物与生物之间的 关系。 2、以种群、群落和生态系统为研究对象的宏观学科，其重点是生态 系统各成分之间的相互作用。 3、以人工生态系统为研究对象，研究环境生物学。 4、以社会生态系统为研究对象，研究人类社会所面临的生态学问 题。 第二节、生态学的发展简史 大致可分为三个阶段，即1866年以前，1866—1970，1970年以后 1、生态学思想的萌芽时期（1866年以前） 生态学思想的萌芽，是人们在生产实践中积累起来的，是人们对自然现象的感性认识，虽然在这个阶段的晚期有一些相关著作，但是，显得很肤浅、零碎、片断的，没有上升到理性认识，没有建立起系统的理论。 2、生态学的建立和成长期（1866—1970） 1866年海格尔给生态学下定义后，标志着生态学科学理论的建立。在此阶段，为之作出重大贡献的主要代表人有： （1）德国Mobius（摩比乌斯）于1877年提出“生物群落“概念。 （2）德国Schroter（斯洛特）于1896年创立了个体生态学。 （3）德国Schimper（新柏尔）于1898年出版了〈植物地理
第一章绪论 一、环境生态学的定义及形成与发展 1.定义（掌握） 2.形成与发展 二、环境生态学的研究内容与学科任务 1.研究内容（掌握） 2.学科任务 3.发展趋势 4.研究方法 三、环境生态学与相关学科（了解） 1.生态学 2.环境科学 3.恢复生态学 4.其它相关学科 一、环境生态学的定义及形成与发展 一、环境生态学的定义及形成与发展 环境问题 环境问题 当前世界面临的主要环境问题： 人口问题：人口的激增，生产规模的扩大，废物排放量增加，污染加剧 资源问题：资源的短缺（森林、土地、淡水） 环境污染：温室气体的排放、有害化学品的污染 生态破坏：土地沙漠化、水土流失、盐碱化、森林生态功能衰退等 总之，环境生态学是随着环境问题的产生、人类对环境问题的关注及寻求调节人类与环境之间协调发展的途径而产生的。 《寂静的春天》(美国海洋生物学家蕾切尔·卡逊，20世纪60年代） 它是环境生态学的启蒙之著和学科诞生的标志。 《增长的极限》(20世纪70年代），是环境生态学发展初期阶段的主要象征。 《人类环境宣言》《只有一个地球——对一个小行星的关怀和维护》 （1972年，联合国人类环境会议），它们丰富了环境生态学的理论，促进了它的理论体系的完善和发展。 《环境生态学》教科书（1987年，福尔德曼），它的出版对环境生态学的发展起了积极的推动作用。 二、环境生态学的研究内容与学科任务 1.研究内容 a.人为干扰下生态系统的内在变化机理和规律的研究 b.各类生态系统的功能保护和利用研究
c.生态系统退化机理及修复研究 d.解决环境问题的生态学对策 e.全球性环境问题的研究 2.学科任务 3.发展趋势 4.研究方法 2.学科任务 a.人为干扰的方式及强度 b.退化生态系统的特征判定 c.人为干扰下的生态演替规律 d.受损生态系统恢复和重建技术 e.生态系统服务功能评价 f.生态系统管理 g.生态规划和生态效应预测 3.发展趋势 4.研究方法 3.发展趋势 a.生态系统对人为干扰的反应机制与监测 b.退化生态系统的恢复和重建 c.生态规划、生态安全和生态风险预测 d.环境生物技术和生态工程 e.区域生态环境监测 4.研究方法 4.研究方法 a.宏观研究与微观研究结合 b.野外调查、实验室和长期定位试验结合 c.多学科交叉、综合研究 d.系统分析方法和数学模型的应用 e.新技术的应用（卫星遥感、地理信息系统等） 三、环境生态学与相关学科 1、生态学 环境生态学是生态学学科体系的组成部分，是依据生态学理论和方法研究环境问题而产生的新兴分支学科。因此，在诸多的相关学科中，环境生态学与生态学的联系最为紧密，生态学是环境生态学的理论基础。 三、环境生态学的相关学科 生态学的定义 a.海克尔（Haeckel）（德国动物学家，1866年给出的定义） 生态学一词最早由德国动物学家海克尔提出，他认为生态学是研究生物有机体与其周围环境相互关系的科学，这是对生态学一词最早的一个定义。
生态学的研究方法 摘要：本文就生态学研究的方法论进行了浅括。任何科学研究都包括两个层面，即如何思考和如何做。生态学研究需要先对自然界或实验室中的生态现象进行观察记载、测计度量和实验，再对资料数据进行分析综合，然后用数学模型找出生态学规律。最后本文就当前生态学研究的发展趋势进行了展望。 关键词：生态学，研究方法，展望 ABSTRACT In this paper, we summary the methods of research on ecology. Any researches include two factors that are how to think and how to do. When studying ecology, we need to observe and record ecological phenomena, then analysis the data .Finally, use mathematical models to find the law of ecology. At the end of this paper. We prospect the trend of ecological research . Key words: Ecology, Methodology , Prospect 生态学是研究有机体及其周围环境相互关系的科学。任何科学研究都包括四个环节，首先根据已有理论，提出科学问题。然和通过观察记载、测计度量和实验收集数据，通过归纳法予以系统分析。再根据研究结果，演绎新的推论，最后通过实验验证，判断这一过程成功与否。从50年代开始，生态学研究方法一方面趋向专门化，针对不同对象和问题，设计了各种专用的方法技术；另一方面是强调系统化，表现是为各类生物系统制定出生态综合方法程序。生态学研究的专门化与系统化同时并进，彼此汇合，是学科方法体系日趋成熟的标志。下面就生态学研究的方法论进行阐述。 一生态学研究的方法论 1 基本逻辑：归纳与演绎 前提与结论之间存在或然关系（即非确定性的相互关系）的推论过程。亚里斯多德最早提到归纳法，但英国唯物主义哲学家Francis Bacon是归纳逻辑的奠基人的《新工具论》（1620）。他提倡通过归纳事实，产生低级的理论，再由低级的理论上升到高级的理论，最后形成公理，从而遵循从特殊到一般的过程。他的逻辑方法是对中世纪欧洲神学欺人自欺的演绎逻辑的反动，并且是近代实验科学的方法论。归纳法在现代数学中的代表是概率统计。归纳推理所得到的结论是超
一、环境生态学的研究范畴 1 人为干扰下生态系统内在变化机制和规律研究 2 生态系统受损程度及危害性的判断研究 3 各类生态系统功能及其保护的措施和技术研究 4 解决环境问题的生态学对策研究 二、环境生态学的研究内容 1、人为干扰方式及强度的识别 2、退化生态系统的特征判定 3、搜索人为干扰下的生态演替规律 4、受损生态系统修复和重建技术研究 5、生态系统服务功能评价 6、生态系统管理 7、生态规划 8、生态预测 三、环境因子的定义 环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和.它由许多环境要素构成，这些环境要素称环境因子四、生命的层次：细胞→组织→器官→系统→个体→种群和群落→生态系统→生物圈 五、生物多样性：1、遗传（基因）多样性2、物种多样性3、生态系统多样性4、景观多样性 六、影响生物多样性的因素：1、物种生物量2、物种属性3、物种库4、输入环境的总能量5、纬度、栖息地异质性和生产力6、生物地化循环7、系统稳定性七、环境的概念：环境是一个相对概念，它是指某一特定生物个体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切要素的总和。 八、环境的类型 按主体分：以人为主体以生物为主体 按性质分：自然环境半自然环境社会环境 按大小分：宇宙环境.地球环境.区域环境.微环境.内环境 九、温度的三基点：最低温度最适温度最高温度 十、光饱和点的现象：在一定的范围内，光合作用效率和光强成正比，但是达到一定强度后，光合速率不会再增加，倘若继续增加光强，光合效率不仅不会提高，反而下降，此点成为光饱和点。 十一、光合作用补偿点：光合作用（实线）和呼吸作用（虚线）两条线的交叉点，在此处的光照强度是植物开始生长和进行净生产所需要的最小光强度。 十二、光质（波长的组成状况）的变化规律 随纬度增加，短波长减少，随海拔升高，短波光增加。十三、有效积温法则 K=N（t-t零）K代表生物所需的有效积温，是个常数。T 为当地该时期的平均温度（℃）to为该生物生长活动所需最低临界温度（生物学零度，℃）N为天数，d。十四、水因子的生态作用1、溶剂2、生物新陈代谢的直接参与3、生命现象的基础4、维持细胞和组织的紧张度，使生物保持一定的状态十五、水因子的生态作用十五、土壤：土壤不仅能为陆生生物提供生活所必须的基质、矿物质元素和水分，它自身也是一个有生命的子系统。 1、盐土对植物的影响：引起生物的生理干旱伤害植物组织引起细胞中毒影响植物的正常营养 2、碱土对植物的影响 毒害植物根系影响种子萌发和植株的正常生长 3、植物对盐碱土的适应：1.聚盐性植物是通过积累盐分，提高细胞内的渗透压，来维持体内的水平衡的。2.泌盐性植物通过茎叶表面的盐腺来排除体内的过多盐分。3.透盐性植物通过体内高浓度的可溶性有机物而提高渗透压的。 16、生态因子：生态因子是指对生物生长、发育、生殖、行为和分布，有直接或间接影响的环境要素。 比较：环境因子具有综合性和可调剂性，包括生物有机体以外的所有环境因素。而生态因子更侧重于环境要素中对生物起作用的部分。 17、环境因子的生态特征:综合性、非等价性、阶段性、不可替代性、互补性、限制性 18、限制因子: 生物的生存和繁殖依赖于各种环境因子的综合作用，其中必有一种或少数几种因子是限制其生存和繁殖的关键性因子，称为限制因子。 19、最小因子定律: 植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分，只能用于稳定状态的系统，必须考虑各种因子之间的互相作用。 20、耐受性定律: 生物对每一种环境因子都有其耐受的上限和下限，上限和下限之间就是生物对这种环境因子的耐受范围，称为生态幅。广适应性生物属于广生态幅物种，狭适性生物属于狭生态辐物种。 21、驯化过程实际上是生物体内决定代谢速率的酶系统的适应性改变过程。 22、种群的概念:一定时空范围内，同种个体的结合称之为种群，种群的动态研究是种群生态学研究的核心内容。基本特征：数量特征（密度或大小）空间分布特征遗传特征 群体特征：1、种群密度2、初级种群参数（出生率、死亡率、迁入迁出率）3、次级种群参数（性别比例、年龄分布、种群增长率） 种群的空间分布格局：/内分布格局：种群内部的个体是聚群分布、随机分布、均匀分布/ /地理分布格局：种群分布在什么地理范围内。/ 23、生物群落的结构:1. 生活型和生态型生长型2. 垂直结构水平结构时间结构3. 群落交错带与边缘效应
环境生态学期中考试 样方调查报告 学院：能源与环境学院 班级：环境工程1班 调查人员：第四组（马秀、李欣、张孟易、梁崇权、吴京珉、陈潮、周莎、黎一樊） 调查时间：2014年12月05号
环境生态学样方调查报告 一、调查目的。 了解校园绿化区植被多样性及群落结构。 二、调查工具。 皮尺、卷尺、手机 三、调查方法及用具。 1 样方大小 表1 样方大小 植被类型乔木灌木样方大小设置10*10 2*2 2 样方数量 表2 样方数量分布表 植被类型乔木灌木样方数量设置1*(10*10) 1*(2*2) 因本次调查选取调查地点不合适，故选取乔木样方内只有一个小样方内长有灌木。 3 样方布设 3.1样方布设原则。 样方布设遵循以下原则： (1)典型性。 (2)自然性：人为干扰、动物干扰少，长时间未被破坏。 (3)可操作性：易于调查取样，避开危险地段。 3.2 样方布设图示
如图1.1 乔木 灌木 图3.1 样方布设 四、调查地点及对象描述 1 调查地点 西华大学凤凰学院前草地近校园公路处 2 调查对象 样方内乔木和灌木 五、调查内容和指标 1 调查指标如表5.1 胸径：胸高处的直径，仅应用于乔木的测量。 枝下高：指的是从地面到第一层分枝点的高度。 基径：其测量基准点为树木地面根颈部位的树干直径。 冠幅：指树木的南北或者东西方向宽度的平均值。 盖度：地上部分投影面积占样地面积的百分比。即投影盖度。 高度：植物最高处到地面的距离。 2 调查内容 如表3。
表3 乔木样方调查内容数据记录与计算 编号植物类 型 胸径 (cm) （由 周长 得出） 枝下 高（m） 根颈 处周 长 （cm) 基径 冠幅 （m2) 投影 面积 （m2） 盖度 周长 （cm） 高度 （m） 1 行道树 5.73 1.5 24 7.64 0.3 2 2 4.09% 18 5 2 桂花树 5.7 3 1.47 21 6.69 0.38 2. 4 4.91% 18 4 3 桂花树7.01 2.5 27 8.60 0.29 1.8 3.68% 22 4 4 行道树 6.21 1.9 2 5 7.9 6 0.16 1 2.04% 19.5 5 5 桂花树 3.34 1. 6 15 4.78 0.19 1.2 2.45% 10.5 3 6 桂花树 3.50 1.78 14 4.46 0.16 1 2.04% 11 3 7 芭蕉树17.20 3 68 21.66 0.56 3.5 7.16% 54 7 8 桂花树 5.10 1.6 22 7.01 0.25 1.6 3.27% 16 4 9 桂花树 6.05 1.4 22 7.01 0.32 2 4.09% 19 4 10 桂花树 5.73 1.4 20 6.37 0.32 2 4.09% 18 3 11 桂花树 4.46 1.26 21 6.69 0.22 1.4 2.86% 14 4 12 桂花树7.64 1.45 27 8.60 0.48 3 6.13% 24 4 13 桂花树 4.46 1.46 17 5.41 0.16 1 2.04% 14 3 14 行道树7.01 1.42 20 6.37 0.29 1.8 3.68% 22 5 15 香樟树16.88 2.5 63.5 20.22 1.43 9 18.40% 53 10 16 桂花树 3.50 1.3 16 5.10 0.19 1.2 2.45% 11 3 17 行道树 4.78 1.81 22 7.01 0.00 0 0.00% 15 5 18 行道树 5.73 2.6 24 7.64 0.00 0 0.00% 18 5 19 桂花树 3.82 2.5 18 5.73 0.00 0 0.00% 12 4 20 行道树10.83 1.44 39 12.42 0.80 5 10.22% 34 7 21 行道树7.64 1.82 28 8.92 0.64 4 8.18% 24 6 22 行道树13.69 1.27 46 14.65 0.64 4 8.18% 43 7
生态学习题及参考答案 绪论（０） 一、名词解释 1、生态学：生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。 2、生物圈：是指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石圈的上层、全部水圈和大气圈的下层。 3、尺度：是指生态现象或生态过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。 二、单项选择题 1、最早给出“生态学”定义的是（B）。 A．奥德姆 B．海克尔 C．达尔文 D．高斯 2、在诸生态因子中 B 的因子称为主导因子。 A 能替代少数其他因子 B 对植物生长发育有明显影响 C 把其他因子的直接作用变为间接作用 D 对其他因子有影响作用 3、著有《生态学基础》一书并因此获得“泰勒”奖，被誉为“现代生态学之父”的是下列哪位 生态学家？（A） A．Odum B．Haeckel C．Clements D．Tansley 4、下列表述正确的是（Ｃ）。 Ａ．生态学是研究生物形态的一门科学 Ｂ．生态学是研究人与环境相互关系的一门科学 Ｃ．生态学是研究生物与其周围环境之间相互关系的一门科学 Ｄ．生态学是研究自然环境因素相互关系的一门科学 5、根据研究方法，一般可把生态学分为野外生态学、理论生态学和（A）。 A．实验生态学B．种群生态学C．行为生态学D．草原生态学 三、多项选择题 1、通常生态学所研究的几个可辨别尺度的亚部分包括（ABCD） A．个体B．种群C．群落D．生态系统 2、生态学研究方法包括（ABC）
A．野外B．实验C．理论 四、填空题 1、生态学是研究生物及环境相互关系的科学。 2、普通生态学通常包括个体、种群、群落和生态系统四个研究层次 3、理论生态学按照生物类别可分为植物生态学、动物生态学、微生物生态学、人类生态学等。 4、坦斯利于1935年首次提出了生态系统的概念。 5、生态学的研究方法可分野外、实验和理论的3类 6、生态学的定义是由Haeckel 于1866 年提出来的。 五、简要回答 1、什么是生态学?简述其研究对象和范围。 生态学是研究生物与其周围环境之间相互关系的一门科学。由于生物是呈等级组织存在的，因此，从生物大分子、基因、细胞、个体、种群、群落、生态系统、景观直到生物圈都是生态学研究的对象和范围。 2、简述生态学的分支学科。 根据研究对象的组织层次分类：分子生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、景观生态学与全球生态学等；根据生物类群分类：植物生态学、动物生态学、微生物生态学等；根据生境类型分类：陆地生态学、海洋生态学、森林生态学、草原生态学、沙漠生态学等；根据交叉学科分类：数学生态学、化学生态学、物理生态学等；根据应用领域分类：农业生态学、自然资源生态学、城市生态学、污染生态学等。 3、生态学发展经历了哪几个阶段？ 分为4个时期：生态学的萌芽时期（公元16世纪以前），生态学的建立时期（公元17世纪至19世纪末），生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代），现代生态学时期（20世纪60年代至现在）。 4、简述生态学研究的方法。 生态学研究方法包括野外调查研究、实验室研究以及系统分析和模型三种类型。 野外调查研究是指在自然界原生境对生物与环境关系的考察研究，包括野外考察、定位观测和原地实验等方法。实验室研究是在模拟自然生态系统的受控生态实验系统中研究单项或多项因子相互作用，及其对种群或群落影响的方法技术。系统分析和模型是指对野外调查研究或受控生态实验的大量资料和数据进行综合归纳分析，表达各种变量之间存在的种种相互关系，反映客观生态规律性，模拟自然生态系统的方法技术。 六、论述题
Ecology A definition of ecology Ecology is the study of the interactions between organisms and their environment. 生态学是研究有机体与其环境相互作用的科学，环境是物理环境和生物环境的的结合体。Environment All that surrounds and affects an organism is its environment. Fitness is a measure of the ability of an individual to produce viable offspring and contribute to future generations. 适合度是个体生产能存活后代，并能对未来世代有贡献的能力的指标。 Natural selection The individuals in a species which have the highest fitness will contribute disproportionately to the subesequent generations. If fitness differences have a genetic component,then the genetic make-up of the subsequent generations will be altered. This process is known as natural selection or ‘survival of the fittest’. 物种中具有最高适合度的个体将会对未来世代做出特别高的贡献。如果适合度的差别含有遗传的成分，则后代的遗传组成会有改变。这个过程成为自然选择或‘最适者生存’。 Adaptation Any heritable trait possessed by an organism which aids survival or reproduction is an adaptation. （有机体所具有的有助于生存和生殖的任何可遗传特征都是适应。） Such traits may be physiological,morphological or behavioral. Adaptation is the result of natural selection. Genotype and phenotype The genotype is the genetic composition of an individual. The phenotype is the individual organism,a product of the interaction between its genotype and its environment. The ability of the phenotype to vary due to environment influences on its genotype is known as phenotypic plasticity(e.g. human suntan,wind-shaped plants,locust morph(solitary or migratory)). Conditions Variable environment factors which organisms respond to are conditions. Resources Anything which the organism uses up or depleres is a resource for that organism. 有机体消耗的任何东西，对有机体而言，就是资源。 Tolerance The upper and lower extremes of environmental conditions which members of a species can surivive are the species limits of tolerance. 种的成员能够生存的环境条件上限和下限是种的耐受限度。 Niche The ecological niche of an organism is the position it fills in its environment
环境生态学 建筑与景观设计学院理科二班刘倩倩学号：201202045222
1.(1).生态学的概念：生态学（Ecology），是德国生物学家恩斯特·海克尔于1869年定义的一个概念：生态学是研究生物体与其周围环境（包括非生物环境和生物环境）相互关系的科学。目前已经发展为“研究生物与其环境之间的相互关系的科学”。有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。它们的研究方法经过描述——实验——物质定量三个过程。系统论、控制论、信息论的概念和方法的引入，促进了生态学理论的发展。如今，由于与人类生存与发展的紧密相关而产。 (2)生态学的意义：生态学（Ecology）是研究有机体及其周围环境相互关系的科学。生物的生存、活动、繁殖需要一定的空间、物质与能量。生物在长期进化过程中，逐渐形成对周围环境某些物理条件和化学成分，如空气、光照、水分、热量和无机盐类等的特殊需要。各种生物所需要的物质、能量以及它们所适应的理化条件是不同的，这种特性称为物种的生态特性。任何生物的生存都不是孤立的：同种个体之间有互助有竞争；植物、动物、微生物之间也存在复杂的相生相克关系。人类为满足自身的需要，不断改造环境，环境反过来又影响人类。随着人类活动范围的扩大与多样化，人类与环境的关系问题越来越突出。因此近代生态学研究的范围，除生物个体、种群和生物群落外，已扩大到包括人类社会在内的多种类型生态系统的复合系统。人类面临的人口、资源。环境等几大问题都是生态学的研究内容。
2.列举生物群落竞争,共生，寄生，腐生，他感的例子。 （1）.竞争： 举例：牛与羊、农作物和杂草、大草履虫和小草履虫等。 （2）. 共生包括偏利共生和互利共生： 1．偏利共生 仅一方有利称为偏利共生。如兰花生长在乔木的枝上，使自己更易获得阳光和根从潮湿的空气中吸收营养。藤壶附生在鲸鱼或螃蟹背上。鲫用其头顶上的吸盘固着在鲨鱼腹部等，都是被认为对一方有利，另一方无害的偏利共生。 2．互利共生 对双方都有利称为互利共生。世界上大部分的生物量是依赖于互利共生的。草地和森林优势植物的根多与真菌共生形成菌根，多数有花植物依赖昆虫传粉，大部分动物的消化道也包含着微两种生物的互利共生，有的是兼性的，即一种从另一种获得好处，但并未达到离开对方不能生存的地步；另一些是专性的，专性的互利共生也可分单方专性和双方专性。
生态学野外调查方法介绍 植被调查的准备工作 1 背景资料准备 （1）调查研究之初必须明确目的、要求、对象、围、深度、工作时间、参加的人数，所采用的方法及预期所获的成果； （2）对调查研究地和对象的前人研究工作要尽可能的收集资料，加以熟悉，甚至是一些片段的、不完全的资料也好，有旅行家札记、县志、地区名录等等都可以收集。 （3）对相关学科的资料也要收集，如地区的气象资料、地质资料、土壤资料、地貌水文资料、林业、畜牧业以及社会、民族情况等。 2 野外调查设备的准备 海拔表、地质罗盘、GPS, 大比尺地形图、望远镜、照相机、测绳、钢卷尺、植物标本夹、枝剪、手铲、小刀、植物采集记录本、标签、样方记录用的一套表格纸，方格绘图纸、土壤剖面的简易用品等等。如果有野外考察汽车、野外充气尼龙帐篷及简易餐具则更好。 3. 调查记录表格的准备 （1）野外植被（森林、灌丛、草地等等）调查的样地（样方）记录总表该总表是根据法瑞学派的方法而设计的，也可用于英美学派。目的在于对所调查的群落生境和群落特点有一个总的记录。总表见表5-1。 （2）法瑞学派的野外样地记录分表只有一个格式的表，对于样地中的乔木层、乔木亚层、灌木层、草木层、藤木和附生等均通用。既通用于各类森林群落，也通用于灌丛和草地以及水生植物群落等。表的格式见表5-2。 （3）英美学派森林群落野外样方调查表（分表）因为英美学派对森林的不同层次有不同调查项目和不同的样方面积，故可分乔木层、灌木层、草本层等不同的表格，见表5-3、表5-4、表5-5。 选样原则 1. 一般原则 （1）一般了解，重点深入，并设点对照。 （2）大处着眼，小处着手；动态着眼，静态着手；全面着眼，典型着手。（3）三个一致性：外貌结构一致性，种类成分一致性，生境特点一致性。（4）6个特征要接近： ①种类成分要接近； ②结构形态要接近； ③外貌季相要接近； ④生态特征要接近； ⑤群落环境要接近；