生态学第一部分
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生态学 Ecology
绪论
(一)生态学的定义
生态学(Ecology)——研究生物及环境间相互关系的科学(Haeckel, 1866) 。
环境包括:生物环境(bioticenvironment) ,同种或异种的其他有机体;非生物环境(abioticenvironment),理化环境或能量和物质环境。
这里强调相互作用(interaction): 有机体与非生物环境之间,有机体之间(种内和种间关系)。
生态学的其他定义
不同生态学家对生态学的定义有所侧重,代表了生态学发展的不同阶段,强调基础生态学的不同分支领域。
大致分三类:
自然历史(natural history) 与适应性
动物的种群生态和植物的群落生态
生态系统生态学
(二)生态学的研究对象、范畴和目的
生态学系统 (ecological system, R.E. Ricklefs)
指任何生物体、生物体的集合或生物体复合体与其周围环境,通过一些规则相互作用而联系起来的实体。
生态学研究的四个组织层次
个体层次个体生态学—(autecology)
研究有机体(个体)对环境的适应,即个体在形态、生理和行为的修饰使其更适于生活在其生存的环境中,属生理生态学(physiological ecology) 或行为生态(behavioral ecology) 学范畴。
种群层次种群生态学 population ecology) —(
种群:栖息在同一地域中由同种个体组成的群体。
研究种群的群体特征,如:出生率、死亡率、增长率、年龄结构、性比、种内关系、密度及其波动和空间分布格局。
群落层次群落生态学—(Synecology , community ecology)
群落:栖息在同一地域中所有相互关联种群组成的复合体。一定领域内不同物种种群的集合(assemblage)
研究群落的群体特征,如:丰度、种类组成、群落结构、演替、多样性和稳定性。
生态系统层次—生态系统生态学 (ecosystem ecology)
生态系统:一定空间中生物群落和非生物环境的复合体。包括生产者、消费者和分解者及它们周围的非生物环境。
研究能量流动、物质循环和信息传递及其稳定调节机制,是现代生态学的主流与核心。
现代生态学的研究目的
研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学;
其目的是指导人与生物圈(人口、资源、环境)的协调发展。
(三)生态学的形成与发展
(1)生态学的萌芽时期(公元16 世纪以前)
人类文明的早期,为了生存,人类不得不对其赖以饱腹的动植物的生活习性及周围世界的各种自然现象进行观察。
(2)生态学的建立时期(公元17 世纪-19 世纪末)
(3)生态学的巩固时期(20 世纪初-20 世纪50 年代末)
(4)现代生态学时期(20 世纪60 年代至今)
人类作为生物圈中的重要组成部分,对自然界的影响已上升为现代生态学研究的焦点。
现代生态学的发展趋势
研究层次和尺度向宏观和微观发展
三种尺度:空间、时间和组织层次。
向宏观方向发展,向个体以下的层次渗透
分子生态学(molecular ecology)
景观生态学(landscape ecology)
全球生态学(global ecology)
经典生态学:主要以动植物个体、种群、群落为研究对象,学科上发展了生理生态学、行为生态学、种群生态学和群落生态学;
现代生态学:在宏观方向扩展到生态系统、景观与全球研究。微观方向出现了分子生态学等新的分支学科。
高新技术的运用,研究手段和方法的更新
传统生态学:的研究方法局限于直观描述、调查分析、数理统计和单项实验等,在生态系统的整体研究中,由于系统结构与功能的复杂性,已不能满足需要。
现代生态学得益于计算机的迅速发展,在野外观测、现场实验和室内实验的基础上,借助于生态建模的系统生态学方法来完成在各种尺度上(个体的生态生理、斑块、种群、生态系统、景观到全球)生态学过程的分析
生态学的研究方法
野外(field approach) 或现场(in situ )-观测和资料收集
实验(experimental approach) approach)-因果关系分析
室内实验(laboratory experiment)
野外受控实验(field manipulated experiment)
理论的(theoretical approach) approach)-数学建模、计算机模拟和预测
第一部有机体与环境
第一节生态因子
1. 环境的概念及环境因子分类
环境environment:某一特定生物体或生物群体生活空间的外界自然条件的总和。
环境是一个相对的概念,它是相对于一个主体或中心而言的。
按范围大小可分为:
大环境(macro-)、大气候
大环境,如不同气候的地理区域,影响到生物的生存与分布,产生了生物种类的一定组合特征(生物群系biome) 。
小环境(micro-)、小气候
例:雪被所形成的利于动、植物安全越冬的小气候。
环境因子分类environmental factors)
对陆地生物而言,分为气候类、土壤类、生物类;包括7个并列项目:温度、光照、大气、土壤、水分、火和生物因子。
2. 生态因子及作用特征
生态因子ecological factors:环境要素中对生物有直接或间接影响的因子;其中对生物生存不能缺少的环境要素,也称生存条件;
所有生态因子构成了生物的生态环境;
特定生物体或群体栖息地的生态环境称为生境habitat。
生态因子的作用特征
综合作用
主导因子作用
阶段性作用
不可替代性和补偿性作用
直接作用和间接作用
第二节物与环境的相互作用
一、环境对生物的作用
影响:生长、发育、繁殖、行为;生育力、死亡率,导致种群数量改变;限制生物的分布区。生物从自身的形态、生理和行为积极地适应环境,产生不同的适应性变异。
二、生物对环境的反作用