第一章 绪论
一、生态学(Ecology)定义
Ecology 源希腊词“Oikos”和“logos”,前者表示住所和栖息地,后者表示学科,原意是研究生物栖息环境的科学
几个有代表性学者对生态学的定义:
1、研究生物及环境间相互关系的科学(E.Haeckel,1866)
2、研究生物形态、生理和行为上的适应(Кашкаров,1954)
3、研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(Krebs,1972, 1985) 4、研究生态系统的结构和功能的科学(E.P. Odum,1956)
5、综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学( E.P. Odum,1997 ) 6、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(马世骏1980
综上所述,“生态学是研究生物及环境间相互关系的科学”,其中,生物包括:动物、
植物、微生物及人类本身;环境:指生物生活其中的无机因素,生物因素和人类社会。 二、生态学的研究对象
生态学研究对象可以小到生物个体,大到整个生物圈。
生态学系统等级结构的每一个层次都有其独特的结构和过程,因此,每一个层次都给生态学研究增加一个不同的研究途径。 主要研究对象包括:
? 分子(molecular) ? 个体(individual) ? 种群(population) ? 群落(community) ? 生态系统(ecosystem) ? 景观(landscape) ? 生物圈(biosphere) 经典生态学的分支学科:
? 按组织层次划分: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
? 按交叉学科划分 :数学生态学、地理生态学、生理生态学
? 按应用领域划分 :农业生态学、城市生态学、资源生态学、环境生态学、保护生态学、
恢复生态学、旅游生态学、污染生态学
? 按生物类群划分:动物生态学、植物生态学、微生物生态学、鱼类生态学、鸟类生态学 ? 按生物栖息环境划分:水生生态学、河口生态学、海洋生态学、陆地生态学、湿地生态
学
三、生态学的发展史
1、生态学的萌芽时期(公元16世纪以前)
以古代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。 2、生态学的建立时期(公元17世纪至19世纪)
? 1670年R.Boyle发表的“低气压对动物效应的试验结果”,标志着动物生理生态学的开
端;
? 1792-1807年,Willdenow和Humboldt 提出了“植物群落和外貌”的概念,标志着植物
群落生态学的开端;
? 1859年达尔文的《物种起源》问世,促进了生物与环境关系的研究; ? 1866年Heackel 提出Ecology一词,并首次提出了生态学的定义; ? 1895-1909年,丹麦植物学家E.Warming出版了《植物生态学》;
? 1898年德国植物学家A.F.W.Schimper出版了《以生理为基础的植物地理学》,上述二本
书全面总结了当时生态学研究的成就,被公认为生态学的经典著作,标志着生态学学科的诞生。
3、生态学的巩固时期(20世纪初至20世纪50年代)
这一时期是生态学理论形成、生物种群和群落由定性向定量描述、生态学实验方法发展 的辉煌时期。形成四大生态学派。
? 北欧学派:由瑞典乌普萨拉(Uppsala)大学的R. Sernauder创建,以注重群落分析为特
点。
? 法瑞学派:代表人为J. Braun-Blanquet. 把植物群落生态学称为“植物社会学”,用特征
种和区别种划分群落类型,建立严密的植被等级分类系统,常被称为植被区系学派。 ? 英美学派:代表人为F.E.Clements 和A.G.Transley, 以研究植物群落演替和创建顶极群
落著名。
? 前苏联学派:注重建群种和优势种,重视植被生态、植被地理与植被制图工作。 4、现代生态学时期(20世纪60年代至今)
? 研究层次上向宏观和微观两极发展:生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到
整个生物圈;学科交叉更加紧密。
? 研究手段的更新:自计电子仪、同位素示踪、稳定性同位素、“3S”(全球定位系统(GPS)、
遥感(RS)与地理信息系统(GIS))、生态建模,系统论引入生态学。
? 研究范围的拓展:结合人类活动对生态过程的影响,从纯自然现象研究扩展到自然-经济
-社会复合系统的研究。 ?
第二章 生物与环境 第一节 环境与生态因子 一、基本概念
环境(environment):是指某一特定生物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事物的总和。可分为:大环境(宇宙环境、地球环境、区域环境)、小环境或微环境和内环境。
生态因子(ecological factors):是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素,如温度、湿度、食物等,有时又称为生物的生存条件。
生境(habitat):指具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境。 二、生态因子的类型
? 气候因子:光、温、水、空气
? 土壤因子:土壤物理性质、化学性质、肥力和土壤生物等 ? 生物因子:动物、植物、微生物 ? 地形因子:海拔高度、坡度、坡向 ? 人为因子:
三、生态因子的作用特点
? 综合性作用
? 主导因子作用,即非等价性 ? 直接作用和间接作用 ? 生态因子的阶段性作用 ? 不可代替性和补偿性 四、生态因子的限制性作用 1、限制因子(limiting factor )
1) 生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用,但是其中必有一种和少数几种
因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子,这些关键性的因子就是限制因子。 2) 任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围,它就会成为这种生物的限制因
子。
3) 限制因子的意义:发现制约生物生存和繁殖的关键因子 2、最小因子定律(Liebig's law of the minimum)
植物的生长取决于处在最小量状况的营养元素,这些处于最低量的营养元素称最小因子。
3、Shelford耐受性法则(Shelford’s law of tolerance)
1、生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限,上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围,其中包括最适生存区。
2、生态幅(ecological amplitude):上下限之间的范围称为生态幅,包括广温性生物,狭温性生物;广湿性、狭湿性;广盐性、狭盐性;广食性、狭食性等。 五、生物对生态因子耐受限度的调整 驯化 休眠 迁移 发育反应
第二节 生态因子的作用及生物的适应 一、 光因子的生态作用及生物的适应