生態(tài)學

（2011-2012學年第二學期）主講教師：常學禮聯(lián)系電話6693672電子信箱：xlchang@126.com12/24/20221生態(tài)學

（2011-2012學年第二學期）主講教師：常學禮第二章主要生態(tài)學方法與理論一、生態(tài)研究的研究方法二、生態(tài)學的基本原理12/24/20222第二章主要生態(tài)學方法與理論一、生態(tài)研究的研究方法12/20一、生態(tài)學的研究方法1、野外與現(xiàn)場調查研究

是生態(tài)學的基本研究方法，對自然現(xiàn)象進行搜集、描述和記載的一種方法。考察方法：生物學、化學、物理學、地理學；現(xiàn)代化的調查工具和技術，如飛機、人造衛(wèi)星、無線電追蹤、遙感、遙測等。

優(yōu)點：直接觀察，獲得自然狀態(tài)下的資料。

缺點：不易重復。12/24/20223一、生態(tài)學的研究方法1、野外與現(xiàn)場調查研究12/20/2022、實驗研究實驗室分析除進行生物學、生理學、毒理學研究外，結合化學、物理學方法，尤其是分析化學、儀器分析、放射性同位素測定方法進行分析研究。模擬實驗原地實驗：在自然或半自然條件下通過某些措施，獲得某些因素變化對生物的影響，如，在田間通過接種昆蟲，以觀察昆蟲出生后生態(tài)的變化等。人工控制實驗：在受控條件下研究各環(huán)境因子對生物的作用，如用人控氣候箱研究不同溫度對昆蟲發(fā)育和死亡的影響。

優(yōu)點：條件控制嚴格，對結果的分析比較可靠，重復性強，是分析因果關系的一種有用的補充手段。

缺點：實驗條件往往與野外自然狀態(tài)下的條件有區(qū)別。12/24/202242、實驗研究12/20/20224模型與模擬研究

優(yōu)點：高度抽象，可研究真實情況下不能解決的問題缺點：與客觀實際距離甚遠，若應用不當，易產生錯誤。生態(tài)網(wǎng)絡與長期研究

應用技術：遙感、地理信息科學及計算機等。優(yōu)點：可長期關注某一生態(tài)系統(tǒng)的變化情況。缺點：持續(xù)時間長，耗資巨大，受人為因素影響較大。12/24/20225模型與模擬研究12/20/202253、生態(tài)學的研究方法可以劃分為對環(huán)境的研究方法和對生物的研究方法兩部分。（1）對環(huán)境的研究測定環(huán)境因子：測定環(huán)境溫度、濕度、氣壓、氣流、空氣的化學成分等，與氣象學、氣候學使用的儀器和方法相同。測定水域溫度、溶氧、透明度，營養(yǎng)物質含量、水流壓力等，與水文學、海洋學、湖沼學使用的儀器設備和測定方法相同。測定土壤結構與理化性質，與土壤學、自然地理學使用的測定方法相同。測定重金屬、農藥、放射性污染等，使用現(xiàn)代理化分析技術、放射性同位素測定技術等。12/24/202263、生態(tài)學的研究方法可以劃分為對環(huán)境的研究方法和對生物的研究控制環(huán)境因子設定恒溫、恒濕、溫梯、濕梯，模擬自然、溫度的晝夜節(jié)律等人工環(huán)境。建設模擬實驗室、受控、生態(tài)。12/24/20227控制環(huán)境因子12/20/20227（2）對生物調查研究鑒定動物和植物名稱的分類技術分類學是生態(tài)學的基礎。生態(tài)學工作者至少應對自己工作地區(qū)內的有關物種、自己的研究對象及其臨近種十分熟悉。數(shù)量統(tǒng)計具體的數(shù)量調查方法，可因生物種類、棲息環(huán)境、甚至出現(xiàn)的季節(jié)不同而異。出生率、死亡率、食性、晝夜節(jié)律、行為等各種生態(tài)特征的觀察和實驗方法。12/24/20228（2）對生物調查研究12/20/20228直接描述生物群落的外貌、季相等綜合特征。樣方法分析群落的結構、種類組成、種間關聯(lián)及其它數(shù)量特征：如物種多樣性及其指數(shù)的研究，生態(tài)位的寬度及重疊研究等。長期定位觀測群落的季節(jié)動態(tài)、年變化和演替類型。除進行取樣以外，還大量應用數(shù)學方法進行生物群落分類、排序和梯度分析。12/24/20229直接描述生物群落的外貌、季相等綜合特征。12/20/2022二、生態(tài)學的基本原理系統(tǒng)性原理生態(tài)學中不同層次的研究對象都是生命系統(tǒng)，都具有系統(tǒng)的特征，每一個層次的系統(tǒng)都可以分成不同的子系統(tǒng)來加以研究或理解。如在群落層次，生命系統(tǒng)可以分成生產者、消費者和分解者，環(huán)境系統(tǒng)可以分成能源系統(tǒng)、氣候系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)等。穩(wěn)定性原理在一定程度上，每一個層次的生命系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，可以用相關的指標來衡量其穩(wěn)定性。如在群落層次，穩(wěn)定的群落內物種多樣性豐富，群落小氣候穩(wěn)定，群落的自我調節(jié)能力強。多樣性原理生命系統(tǒng)的每一個層次都是豐富多彩、參差不齊的，這就意味著多樣性。如地球上有多種多樣的景觀、生物群落等，一個種群的各個個體也都是不一樣的，一個個體的不同構件或不同細胞、組織也都不完全一樣，多樣性的生命系統(tǒng)是人類生存的基礎。多樣性程度的高低可以用多樣性指數(shù)等來衡量。12/24/202210二、生態(tài)學的基本原理系統(tǒng)性原理12/20/202210（3）生態(tài)系統(tǒng)的研究生產力的研究對消費者生產力的估計：一方面應用生理學方法測定動物的消化率、同化率、攝食量、代謝率等生理參數(shù)，同時測定動物糞便和身體的熱值。另一方面，取得種群數(shù)量或生物量、出生率、增長率等生態(tài)學參數(shù)，然后根據(jù)特定的數(shù)學模型來估計出生產力指標。對生產者生產力的估計：收割法測定生物量、放射性同位素測定法、二氧化碳同化法、葉綠素測定法等。物流研究一是同位素標志追蹤，觀察它們在各亞系統(tǒng)中間的運行渠道，各層次的利用量和積累率以及在整個生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)規(guī)律。例如在河湖淡水生態(tài)系統(tǒng)中所進行的C、N、P等元素的循環(huán)研究。二是模擬技術或叫數(shù)學模型技術。模型：模擬真實世界某種現(xiàn)象的公式，通過它可以進行預測。12/24/202211（3）生態(tài)系統(tǒng)的研究12/20/202211中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡簡介中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡（ChineseEcosystemResearchNetwork，CERN）為了監(jiān)測中國生態(tài)環(huán)境變化，綜合研究中國資源和生態(tài)環(huán)境方面的重大問題，發(fā)展資源科學、環(huán)境科學和生態(tài)學，于1988年開始組建成立的。目前，該研究網(wǎng)絡由13個農田生態(tài)系統(tǒng)試驗站、9個森林生態(tài)系統(tǒng)試驗站、2個草地生態(tài)系統(tǒng)試驗站、6個沙漠生態(tài)系統(tǒng)試驗站、1個沼澤生態(tài)系統(tǒng)試驗站、2個湖泊生態(tài)系統(tǒng)試驗站、3個海洋生態(tài)系統(tǒng)試驗站，以及水分、土壤、大氣、生物、水域生態(tài)系統(tǒng)5個學科分中心和1個綜合研究中心所組成。12/24/202212中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡簡介中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡（Chines12/24/20221312/20/202213耐受性原理個體以至地球都有其耐受性，在耐受范圍內有最適點、較適范圍，超過其耐受范圍，系統(tǒng)都將崩潰。通過耐受性的研究，可以為生態(tài)系統(tǒng)管理服務，可以指導農、林業(yè)等多方面的生產。動態(tài)性原理變化是永恒的，任何生命系統(tǒng)都有從開始到頂峰到消亡的一個過程，在個體表現(xiàn)為生老病死，在種群表現(xiàn)為不同的增長、波動與崩潰過程，群落也有它的造成和發(fā)展，像一個人一樣，有嬰兒期、幼兒期、成年期和老年期。一片裸地，可能是洪水泛濫或新淤積成的湖灘；可能是火山爆發(fā)或極端的嚴寒所造成。在自然的情況下，最初是沒有植物生長的裸地，以后逐步經過植物的遷移、定居和團聚等而發(fā)展成為一個植物群落。反饋原理各級生命系統(tǒng)與其周邊的生命系統(tǒng)或環(huán)境系統(tǒng)是密切相關、協(xié)同變化的，都存在作用與反作用，并引起自身的加速或相反的變化。如在草原上過量放牧將導致草場的退化，草場的退化反過來作用于載畜量。12/24/202214耐受性原理12/20/202214彈性原理也稱為中度擾動原理，與穩(wěn)定性原理、耐受性原理有點接近，表示外界中度的干擾，可以刺激生態(tài)系統(tǒng)的應急機制，在個體水平為鍛煉，在種群水平為生態(tài)對策，在群落水平表現(xiàn)為生物多樣性的增加。而當干擾過于強烈時，系統(tǒng)將因無法恢復而崩潰。滯后性原理生態(tài)學中的許多變化過程不一定都會馬上表現(xiàn)出來，而是在一段時間的“時滯”之后表現(xiàn)出來，如大部分生物種群的增長，受到生育年齡的影響，一只蝗蟲或蟑螂經過生育可能增長為幾千、幾百只，一株雜草開花、結果以后可能增長為幾千、幾萬株雜草。12/24/202215彈性原理12/20/202215轉換性原理一些生態(tài)學的對象看似消失，然而卻不知不覺地進行了轉換，如森林砍伐消失以后，其影響至少表現(xiàn)在生物多樣性的減少，水土流失、區(qū)域氣候的變化等方面。尺度原理同一類生態(tài)系統(tǒng)可能有著懸殊的大小差別，如巨杉高達100米，而其腳下的其他植物則可以忽略不計。因此，理解地球必須放眼全球，理解熱帶雨林應該在100米尺度，而理解草甸可以在10米的尺度，理解地衣群落可以在0.1m的尺度；也因此，各級生態(tài)系統(tǒng)可能相套，如在一個森林群落中，還套著許多小的螞蟻群落等。某個動物是個體，而在其體內卻有桿菌群落等。12/24/202216轉換性原理12/20/202216思考題一、名詞解釋生態(tài)學（Ecology）二、問答題1.簡述生態(tài)學的定義類型，并給出你對不同定義的評價。（簡述生態(tài)學的幾種主要定義，并以此說明生態(tài)學的發(fā)展過程）。2.二十世紀六十年代以來，生態(tài)學迅猛發(fā)展，說明其社會背景。3.按照研究對象的組織層次劃分，生態(tài)學應包括哪幾個分支學科？概括各分支學科的主要研究內容。4.從生態(tài)學發(fā)展簡史入手，談談你對該學科的總體認識。12/24/202217思考題一、名詞解釋12/20/202217生態(tài)學

（2011-2012學年第二學期）主講教師：常學禮聯(lián)系電話6693672電子信箱：xlchang@126.com12/24/202218生態(tài)學

（2011-2012學年第二學期）主講教師：常學禮第二章主要生態(tài)學方法與理論一、生態(tài)研究的研究方法二、生態(tài)學的基本原理12/24/202219第二章主要生態(tài)學方法與理論一、生態(tài)研究的研究方法12/20一、生態(tài)學的研究方法1、野外與現(xiàn)場調查研究

是生態(tài)學的基本研究方法，對自然現(xiàn)象進行搜集、描述和記載的一種方法?？疾旆椒ǎ荷飳W、化學、物理學、地理學；現(xiàn)代化的調查工具和技術，如飛機、人造衛(wèi)星、無線電追蹤、遙感、遙測等。

優(yōu)點：直接觀察，獲得自然狀態(tài)下的資料。

缺點：不易重復。12/24/202220一、生態(tài)學的研究方法1、野外與現(xiàn)場調查研究12/20/2022、實驗研究實驗室分析除進行生物學、生理學、毒理學研究外，結合化學、物理學方法，尤其是分析化學、儀器分析、放射性同位素測定方法進行分析研究。模擬實驗原地實驗：在自然或半自然條件下通過某些措施，獲得某些因素變化對生物的影響，如，在田間通過接種昆蟲，以觀察昆蟲出生后生態(tài)的變化等。人工控制實驗：在受控條件下研究各環(huán)境因子對生物的作用，如用人控氣候箱研究不同溫度對昆蟲發(fā)育和死亡的影響。

優(yōu)點：條件控制嚴格，對結果的分析比較可靠，重復性強，是分析因果關系的一種有用的補充手段。

缺點：實驗條件往往與野外自然狀態(tài)下的條件有區(qū)別。12/24/2022212、實驗研究12/20/20224模型與模擬研究

優(yōu)點：高度抽象，可研究真實情況下不能解決的問題缺點：與客觀實際距離甚遠，若應用不當，易產生錯誤。生態(tài)網(wǎng)絡與長期研究

應用技術：遙感、地理信息科學及計算機等。優(yōu)點：可長期關注某一生態(tài)系統(tǒng)的變化情況。缺點：持續(xù)時間長，耗資巨大，受人為因素影響較大。12/24/202222模型與模擬研究12/20/202253、生態(tài)學的研究方法可以劃分為對環(huán)境的研究方法和對生物的研究方法兩部分。（1）對環(huán)境的研究測定環(huán)境因子：測定環(huán)境溫度、濕度、氣壓、氣流、空氣的化學成分等，與氣象學、氣候學使用的儀器和方法相同。測定水域溫度、溶氧、透明度，營養(yǎng)物質含量、水流壓力等，與水文學、海洋學、湖沼學使用的儀器設備和測定方法相同。測定土壤結構與理化性質，與土壤學、自然地理學使用的測定方法相同。測定重金屬、農藥、放射性污染等，使用現(xiàn)代理化分析技術、放射性同位素測定技術等。12/24/2022233、生態(tài)學的研究方法可以劃分為對環(huán)境的研究方法和對生物的研究控制環(huán)境因子設定恒溫、恒濕、溫梯、濕梯，模擬自然、溫度的晝夜節(jié)律等人工環(huán)境。建設模擬實驗室、受控、生態(tài)。12/24/202224控制環(huán)境因子12/20/20227（2）對生物調查研究鑒定動物和植物名稱的分類技術分類學是生態(tài)學的基礎。生態(tài)學工作者至少應對自己工作地區(qū)內的有關物種、自己的研究對象及其臨近種十分熟悉。數(shù)量統(tǒng)計具體的數(shù)量調查方法，可因生物種類、棲息環(huán)境、甚至出現(xiàn)的季節(jié)不同而異。出生率、死亡率、食性、晝夜節(jié)律、行為等各種生態(tài)特征的觀察和實驗方法。12/24/202225（2）對生物調查研究12/20/20228直接描述生物群落的外貌、季相等綜合特征。樣方法分析群落的結構、種類組成、種間關聯(lián)及其它數(shù)量特征：如物種多樣性及其指數(shù)的研究，生態(tài)位的寬度及重疊研究等。長期定位觀測群落的季節(jié)動態(tài)、年變化和演替類型。除進行取樣以外，還大量應用數(shù)學方法進行生物群落分類、排序和梯度分析。12/24/202226直接描述生物群落的外貌、季相等綜合特征。12/20/2022二、生態(tài)學的基本原理系統(tǒng)性原理生態(tài)學中不同層次的研究對象都是生命系統(tǒng)，都具有系統(tǒng)的特征，每一個層次的系統(tǒng)都可以分成不同的子系統(tǒng)來加以研究或理解。如在群落層次，生命系統(tǒng)可以分成生產者、消費者和分解者，環(huán)境系統(tǒng)可以分成能源系統(tǒng)、氣候系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)等。穩(wěn)定性原理在一定程度上，每一個層次的生命系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，可以用相關的指標來衡量其穩(wěn)定性。如在群落層次，穩(wěn)定的群落內物種多樣性豐富，群落小氣候穩(wěn)定，群落的自我調節(jié)能力強。多樣性原理生命系統(tǒng)的每一個層次都是豐富多彩、參差不齊的，這就意味著多樣性。如地球上有多種多樣的景觀、生物群落等，一個種群的各個個體也都是不一樣的，一個個體的不同構件或不同細胞、組織也都不完全一樣，多樣性的生命系統(tǒng)是人類生存的基礎。多樣性程度的高低可以用多樣性指數(shù)等來衡量。12/24/202227二、生態(tài)學的基本原理系統(tǒng)性原理12/20/202210（3）生態(tài)系統(tǒng)的研究生產力的研究對消費者生產力的估計：一方面應用生理學方法測定動物的消化率、同化率、攝食量、代謝率等生理參數(shù)，同時測定動物糞便和身體的熱值。另一方面，取得種群數(shù)量或生物量、出生率、增長率等生態(tài)學參數(shù)，然后根據(jù)特定的數(shù)學模型來估計出生產力指標。對生產者生產力的估計：收割法測定生物量、放射性同位素測定法、二氧化碳同化法、葉綠素測定法等。物流研究一是同位素標志追蹤，觀察它們在各亞系統(tǒng)中間的運行渠道，各層次的利用量和積累率以及在整個生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)規(guī)律。例如在河湖淡水生態(tài)系統(tǒng)中所進行的C、N、P等元素的循環(huán)研究。二是模擬技術或叫數(shù)學模型技術。模型：模擬真實世界某種現(xiàn)象的公式，通過它可以進行預測。12/24/202228（3）生態(tài)系統(tǒng)的研究12/20/202211中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡簡介中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡（ChineseEcosystemResearchNetwork，CERN）為了監(jiān)測中國生態(tài)環(huán)境變化，綜合研究中國資源和生態(tài)環(huán)境方面的重大問題，發(fā)展資源科學、環(huán)境科學和生態(tài)學，于1988年開始組建成立的。目前，該研究網(wǎng)絡由13個農田生態(tài)系統(tǒng)試驗站、9個森林生態(tài)系統(tǒng)試驗站、2個草地生態(tài)系統(tǒng)試驗站、6個沙漠生態(tài)系統(tǒng)試驗站、1個沼澤生態(tài)系統(tǒng)試驗站、2個湖泊生態(tài)系統(tǒng)試驗站、3個海洋生態(tài)系統(tǒng)試驗站，以及水分、土壤、大氣、生物、水域生態(tài)系統(tǒng)5個學科分中心和1個綜合研究中心所組成。12/24/202229中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡簡介中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡（Chines12/24/20223012/20/202213耐受性原理個體以至地球都有其耐受性，在耐受范圍內有最適點、較適范圍，超過其耐受范圍，系統(tǒng)都將崩潰。通過耐受性的研究，可以為生態(tài)系統(tǒng)管理服務，可以指導農、林業(yè)等多方面的生產。動態(tài)性原理變化是永恒的，任何生命系統(tǒng)都有從開始到頂峰到消亡的一個過程，在個體表現(xiàn)為生老病死，在種群表現(xiàn)為不同的增長、波動與崩潰過程，群落也有它的造成和發(fā)展，像一個人一樣，有嬰兒期、幼兒期、成年期和老年期。一片裸地，可能是洪水泛濫或新淤積成的湖灘；可能是火山爆發(fā)或極端的嚴寒所造成。在自然的情況下，最初是沒有植物生長的裸地，以后逐步經過植物的遷移、定居和團聚等而發(fā)展成為一個植物群落。反饋原理各級生命系統(tǒng)與其周邊的生命系統(tǒng)或環(huán)境系統(tǒng)是密切相關、協(xié)同變化的，都存在作用與反作用，并引起自身的加速或相反的變化。如在草原上過量放牧將導致草場的退化，草場的退化反過來作用于載畜量。12/24/202231耐受性原理12/20/202