分子生态学 第二章

分子生态学
分子生态学是一门研究进化生态学基础的科学，它试图通过研究生物体内分子
与环境关联而获得的信息来解释各种物种行为以及其进化的历史。

分子生态学即在内分子和外环境间建立关联，以研究生物体的行为与进化史。

分子生态学涉及的方面很多，例如生物材料的演化，以及如何通过分子技术来
研究物种之间的联系。

这种研究将通过研究多种物种的分子、生物学和行为学特征来理解物种间的关联。

分子生态学还会研究物种迁移，物种间种群变化，以及种群构成中物种多样性的演变。

分子生态学也会探寻物种进化中发生的变化，以便于更好理解物种间的进化史。

此外，分子生态学也旨在更深入地研究不同物种之间的关系，也就是物种的互补性、竞争性和协调性的研究。

分子生态学是一个极其复杂的科学，需要集成生物学、分子生物学和计算机科
学技术。

它具有极其广泛的应用，可以帮助我们思考和了解不同物种的进化历史，从而从根本上解决人类面临的生态问题。

分子生态学是一门新兴的交叉学科，主要研究生物分子（如核酸、蛋白质等）在生态环境中的变化、相互作用和生态学意义。

以下是分子生态学章节的一些主要内容：
绪论：介绍分子生态学的概念、发展历程、研究内容和意义。

分子生物学基础：介绍DNA、RNA和蛋白质的结构、功能和相互关系，以及基因表达和调控的基本原理。

生态系统中生物分子的变化：研究生物分子在环境因素（如温度、湿度、pH等）影响下的变化规律，以及生物分子之间的相互作用。

生物分子在生态系统中的功能：介绍生物分子在能量转换、物质循环和信息传递等方面的生态学意义，以及生物分子对环境变化的适应机制。

生物分子在物种形成和演化中的作用：探讨生物分子在物种形成、演化过程中的作用，以及物种之间的遗传差异和演化机制。

分子生态学在实践中的应用：介绍分子生态学在环境保护、生物资源利用和生物安全等方面的应用，以及分子生态学对人类健康和生活的影响。

展望：探讨分子生态学的未来发展方向和趋势，以及面临的挑战和机遇。

总之，分子生态学章节主要介绍了生物分子在生态环境中的变化、相互作用和生态学意义，旨在从分子水平上揭示生态系统的运行
机制和生物与环境的相互作用关系。

这对于深入理解生态系统的本质、保护生物多样性和促进可持续发展等方面都具有重要的意义。

第二章他感作用§1. 他感作用及其表现一、他感作用(Allelopathy)1. 他感作用的定义生存竞争是地球上一切生命体的根本属性，生态系统中的高等植物相互竞争水分、光照和土壤养分等是其重要内容之一。

在生存竞争过程中，植物形成了各自保护自己和战胜周围物种的方式，当这种保护方式是以化学方式为主时，就属于“他感作用”的范畴。

所以，他感作用是指一种有机体所产生的化学有毒物质，进入环境被另一种有机体所吸收，并抑制后者生长、发育和繁殖的现象。

Molisch（玛里斯，1937）首先给“他感作用”下定义，广泛地解释为：“各类植物之间的生物化学作用”，包括了不利和有利作用两个方面。

Rice（1974）在《他感作用》一书中将他感作用定义为：“一种植物所产生的化学有毒物质，进入环境对另一种植物的有害作用”。

与Molisch相似，Rice认为他感作用是一个包括了高等和低等植物的多种生物化学作用。

Muller(1970)所持的看法则不同，他认为应该将他感作用一词仅限于高等植物间的相互作用。

但这种区别很难划出一条明显的界限，因为低等植物常常也直接或间接地参与到高等植物间的化学作用之中，如一个植物产生的化学物质常常依赖于土壤微生物的作用才能使其有毒物质解毒或进一步合成其它无毒化合物等。

2. 他感作用物质与作用条件（1）他感作用物质高等植物间起抑制作用的化学物质叫他感作用物质或毒素。

他们都是典型的次生组分，并且分子量小、结构简单。

绝大多数已被证明的他感作用物质是挥发性萜类或挥发性酚类化合物（图3–1）。

图3–1 植物次生物质的代谢关系（仿Krebs, 1985）Whittaker(1972)指出，他感作用物质可能仅仅是植物对食草动物的取食反映在体内所产生的物质，因为它们所起的作用也是次生作用。

这种理论假定，取食抑制物质的释放，导致植物根、茎或叶分泌一些化合物，并进入环境，当它们被附近的其它高植物吸收时便能减轻相互间的竞争影响，以利自身的发展。

环境⽣态学复习思考题参考答案环境⽣态学复习思考题参考答案第⼀章绪论1、⽣态学的概念是什么？环境⽣态学是研究⽣物(organism)及环境(environment)间相互关系的科学。

2、⽣态学的分⽀情况是怎样的？按研究对象的组织⽔平划分：分⼦⽣态学(Molecular ecology)：分⼦⽣物学技术与⽅法个体⽣态学(Individual ecology): 研究重点是个体对⽣物和⾮⽣物环境的适应种群⽣态学(Population ecology): 多度和种群动态群落⽣态学(Community ecology): 决定群落组成和结构的⽣态过程⽣态系统⽣态学(Ecosystem ecology): 能流、⾷物⽹和营养循环景观⽣态学(Landscape ecology)：研究景观结构及其过程的科学全球⽣态学(Global ecology)：研究⽣命系统和⾏星系统相互关系的科学3、环境⽣态学的概念是什么？环境⽣态学研究的主要内容有哪些？概念：环境⽣态学就是研究在⼈为⼲扰下⽣态系统内在的变化机理、规律等，寻求受损⽣态系统的恢复、重建和保护对策的科学。

即运⽤⽣态学理论，阐明⼈与环境间的相互作⽤及解决环境问题的⽣态途径。

研究的主要内容：（1）⼈为⼲扰下⽣态系统内在变化机理和规律；（2）⽣态系统受损程度的判断；（3）各类⽣态系统的功能和保护措施的研究；（4）解决环境问题的⽣态对策。

第⼆章⽣态系统1、什么叫系统？系统有哪些性质？系统（system）是由相互作⽤和相互依赖的若⼲组成部分结合⽽成的、具有特定功能的有机整体。

系统有哪些性质：（1）系统结构的有序性；（2）系统的整体性；（3）系统功能的整合性；(4)系统结构功能的可控性。

2、什么叫⽣态系统？⽣态系统的组成、特点和类型分别有哪些？⽣态系统：是指⽣境(habitat)和占据该⽣境并联结在⼀起的⽣命有机体所构成的动态整体。

⽣态系统的组成：⾮⽣物环境，包括：⑴⽓候因⼦；⑵⽆机物质；⑶有机物质；⽣物群落，包括：⑴⽣产者；⑵消费者；⑶还原者。

《分子生态学》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务掌握分子生态学发展史与基本原理；掌握分子生物学基础知识；掌握微生物、植物和海洋分子生态学的研究内容和主要分子生物学技术；了解应用生物技术治理环境污染的分子机理；了解分子生物学和分子生态学基本手段。

通过本课程的教学使学生掌握分子生态学的基本理论和基础、以及分子生物学技术和研究方法在不同方向生态学领域的应用，并了解分子生态学与生物信息学的前沿，从思想上明确认识分子生态学在生态学科发展过程中的重要性，通过各教学环节的实施注重培养学生思考、分析、解决分子生态问题和主动获取知识的能力，树立实事求是、严谨治学的学风。

三、学时分配教学课时分配四、教学内容及教学要求第一章分子生态学的发展史第一节生态学与分子生态学第二节分子生态学的主要内容与任务第三节分子生态学的科学地位第四节分子生态学的起源与发展第五节分子生态学的发展轨迹第六节当今分子生态的发展第七节分子生态学的研究方法和发展方向第八节分子生态学的新方向本章教学要求：了解分子生态学发展、研究内容和方法第二章分子生态学的基本原理第一节分子生态学概念的提出第二节分子生态学系统概念习题要点：分子生态学的概念、与微观和宏观生态学的联系第三节分子生态系统的结构组成习题要点：分子生态学的研究对象第四节生态学中的遗传学习题要点：分子进化的中性论和选择论；生态遗传学的概念；基因型、表现型和表型可塑性的概念本章教学要求：掌握分子生态学的概念、研究对象；掌握生态遗传学、基因型、表现型和表型可塑性的概念；理解分子进化的中性论和选择论；第三章分子生物学第一节生命与核酸的共同起源第二节DNA和RNA的结构第三节蛋白质组信息学习题要点：蛋白质组学的概念和分类、相关技术第四节分子生态方法习题要点：分子生态学的研究内容及常用技术第五节免疫学第六节遗传密码基因表达习题要点：遗传密码的特性及基因工程的应用第七节基因组信息学习题要点：遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的定义第八节DNA习题要点：DNA的结构和种类第九节基因芯片习题要点：基因芯片的分类、特点、基本流程和应用本章重点、难点：DNA、RNA的结构；分子生态学的研究内容及常用技术；遗传密码特性及基因工程应用；基因组信息学的应用；基因芯片本章教学要求：掌握DNA、RNA的结构，DNA的种类；掌握基因组信息学的应用；理解基因芯片的分类、特点、基本流程和应用。

第一章绪论地球约形成于46亿年前。

形成蛋白质和能够自我复制的核酸分子，这就是生命的开始，这一过程大约发生在35亿年前。

大约在4亿年前，绿色植物登陆成功。

生态学定义：字意上看，生态学是关于居住环境的科学。

德国博物学家E.Haeckel，1866，《普通生物形态学》：生态学是研究生物在其生活过程中与环境的关系，尤指动物有机体与其他动、植物之间的互惠或敌对关系。

(适宜：生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。

这里生物包括动物、植物、微生物及人类本身，环境指生物生活中的无机因素、生物因素和人类社会共同构成的环境系统)美国生态学家W.P.Odum(1956)：生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。

在其《生态学》(1997)：综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学。

中国生态学会创始人马世骏(1980)：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。

研究对象：从分子到生物圈都是生态学研究的对象(生物大分子—基因—细胞—个体—种群—群落—生态系统—景观—生物圈)。

生态学设计的环境也非常复杂，从无机环境(岩石圈、大气圈、水圈)、生物环境(植物、动物、微生物)到人与人类社会，以及由人类活动所导致的环境问题。

生态学的形成与发展：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)(1859年达尔文《物种起源》问世，促进了生物与环境关系的研究)；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)。

现代生态学发展：1.研究层次上向宏观和微观两极发展现代生态学的研究对象，已在宏观方向上扩展到生态系统、景观与全球研究。

……。

在微观方向上也取得了不少进展，近年来还出现了分子生态学等新的分支学科。

2.研究手段的更新20世纪40年代：“一只生态学工具箱”。

现代生态学研究：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。

《高级生态学》复习题第一章绪论P81、名词解释：生态学2、赫克尔、奥德姆和马世骏的生态学定义有何不同？为什么？3、生态学发展三个时期的主要区别及研究内容。

4、简述现代生态学的特点和发展趋势。

5、生态学分支学科是如何划分的？6、生态学的主要研究方法有哪些？第二章分子生态学1、名词解释：分子生态学生物信息学2、分子生态学的主要研究内容。

3、分子生态学的研究方法。

4、分子生态学在植物生态学中的应用领域。

第三章环境（个体）生态学P451、名词解释：限制因子法则耐受性法则适应组合辐射适应趋同适应有效积温法则植物监测2、何谓生态因子？通常区分为哪几类？3、阐述生态因子作用的特点。

4、光因子主导的动、植物的生态类型。

5、极端温度对生物的限制及生物的适应。

6、温度因子主导的生物生态类型有哪些？7、陆生和水生植物生态类型特点及比较。

8、陆生动物的水平衡对策。

9、水生动物如何调节渗透压？10、确定植物大气污染抗性的方法有哪些？简述其优缺点。

11、植物对空气的净化作用体现在哪些方面？12、分析土壤理化性质对生物的影响。

13、如何防治重金属污染的土壤？第四章种群生态学P941、名词解释：种群密度单体生物与构件生物内禀增长率年龄椎体环境负荷量种群衰落生态入侵亲代投入利他行为竞争排斥原理（高斯假说）生态位基础生态位生存对策2、标志重捕法和去除取样法的实验原理。

3、逻辑斯谛增长模型修正项的生态学意义分析。

4、分散和结群生活方式的生态学意义。

5、种间竞争结局分析。

6、捕食对策与反捕食对策。

7、K选择者和r选择者的适应特征。

8、种群调节的遗传学说和行为学说。

9、如何利用生态学原理对生物资源“科学管理、合理利用” ？10、论述阿利氏规律在指导人类社会发展以及保护珍贵濒危动物方面的重要意义。

第五章群落生态学P1531、名词解释：生物群落建群种生活型层片结构边缘效应同资源种团演替系列（举例）湿地顶级群落植被型群丛中度干扰假说2、植物群落研究中常用的群落成员型是什么？3、群落数量分析采用哪些数量指标？4、生物群落物种多样性定义及主要测定方法。