生态学概论任课老师:金话:13264616068电子邮箱:10669449@qq.com 1.1 生态学的产生及发展 1.1.1 生态学的定义 1.1.2 生态学的发展简史 1.1.3 现代生态学及其发展趋势 1.2 生态学的学科体系 1.2.1 生态学的研究对象及内容 1.2.2 生态学的分支学科 1.2.3 生态学的研究方法及方法论 1.3 生态学的任务 1.3.1 人类生态问题 1.3.2 生态学与可持续发展 HonghuLake, mymemory, verybeautiful. While, pastyears… BEIJING,2011 June continuingdrought takingits toll HonghuLake. Latest statistics show lakehas shrunk just12 percent previouslevels. lake'secological environment, particularly wetlandreserve area southernpart lake.Why happened?What should we do? 河网水系污染严重 河网水系污染严重 富营养化导致蓝藻大规模爆发 富营养化导致蓝藻大规模爆发 太湖近年来连续发生大规模蓝藻爆发现象太湖近年来连续发生大规模蓝藻爆发现象 2007年6月,太湖发生大规模蓝藻爆发 蓝藻死亡后,导致水体恶臭 2007年无锡市遭受饮用水危机 1.1 生态学的产生及发展 1.1.1 生态学的定义 (1)生态学的经典定义 生态学Ecology Oikologie Oikos (住所) Logos (学科) 住所的学科 住哪里?怎么住? 生态学是研究生物环境间相互关系的科学(E.Haeckel,1866) (2)不同的生态学定义 研究科学的自然历史(C.Elton,1927)。 研究有机体的分布和多度的科学(Andrewartha,1954)。 研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(Krebs,1972,1978, 1985) 研究生态系统的结构和功能的科学(E.P.Odum,1956);综合研究有机体、 物理环境与人类社会的科学(E.P. Odum,1997 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)。 (3)不同生态学定义的差异 生态学定义的差别主要是关于居住对象“生物”、居住地“环境”以及 两者“关系”的内容有所不同。 生物范畴不同:包括有机体、生物个体、生物群体及生物群落;有动物、植物、微生物及人类本身。 环境范畴不同:包括无机环境、有机环境、小生境、大环境及整个环境系统;有物理环境要素、化学环境要素、生物环境要素乃至社会环境要 关系内容不同:包括环境因子对生物生长、发育、生存、发展的影响;生物对环境的适应、改造;以及生物(包括人类)处理自身利益与自然 关系的“经济”策略。 (4)生物与环境的一般关系 一方面生物既受惠于环境又受制于环境:生物在适宜的环境中取得它所需的物质(如:植物吸收光、CO O等进行光合作用,建造自己的身体。动物从环境中取食物……..);同时环境条件对生物的生存、生活和生 长、发育产生影响(如:环境的季节变化,限制植物无限生长而使之成 为季节生长。还有灾害、瘟疫、天敌等对生物生存发育以限制作用…..). 另一方面环境既影响生物、又被生物改造:生物的生存也影响环境、改造环境,(如:森林能涵养水分、放风、固沙、调节空气湿度等局部环 境气候;土壤的形成中生物的成土作用,一块岩石没有生物是不可能形 成土壤的)。 (5)生态学的中文理解 1.1.2 生态学的发展简史 人类生态学时期(20世纪70年代至今) 1.1.2.1生态学的萌芽时期(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。 Aristoteles(384-322,B.C.)等关于动植物 生态类型的记述; 西周初—春秋中叶(公元前11世纪—公元 前6世纪). 分《风》(160)《雅》(105)《颂》(40)共305篇.经孔子整理改定. “赋《诗》言志”,孔子曰:“不学诗,无以 春观草木情秋看鱼虫乐 暮唱赋比兴 朝吟风雅颂 生态学的建立时期(世纪至 世纪末期) 欧洲文艺复兴时期开始,欧洲科学探索活动再度兴起,崇尚科学调查与科学实验。一些生态学的 理论开始形成。生态学达到一呼即出的境地。 1866年Heackel 提出Ecology一词,并首次明确生 态学的定义。 Malthus(1798)《人口论》出版; AldeCandolle(1835)将积温概念引入植物生态学; Liebig(1840)提出“植物最小因子定律”; Haeckel(1866)定义Ecology; Autoecology和群体生态学Senecology概念。 1.1.2.3 生态学的巩固时期(20世纪初至20世纪30 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。形成几个著名的生态学派(四大学派)。 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。1953年后,与北欧学派合流,被称为西 欧学派或大陆学派。 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。 1.1.2.4 现代生态学时期(20世纪30年代至 60年代) 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。 OdumE.P.《Fundamental Ecology》(1953,1959,1971)、《Basic Ecology》(1983); OdumH.T.1957和Hutchinson1970分别從营养动态概念着手,进一步开拓了生态系统的能流和物质循 环的研究; OdumH.T.《SystemsEcology》 (1983)。 世界科协提出 “国际生物学计划”(International Biological Programme IBP),1965 联合国科教文组织通过“人与生物圈计划”(Man BiosphereProgramme MAB),1972 (1).日益增长的人类活动对热带和亚热带森林生态 系统的影响; (2).不同土地利用措施对温带和地中海森林景观的 影响; (3).人类活动和土地利用措施对放牧地、热带稀树 草原和草场(从温带到干旱地区)的影响; 1.1.2.5 人类生态学时期( 20世纪70年代 至今) (4).人类活动对干旱和半干旱地区生态系统的动态变化的 影响; (5).人类活动对湖泊、沼泽、河流、三角洲、河口和沿海 地区的价值和资源的生态影响; (6).人类活动对山地和冻原生态系统的影响; (7).岛屿生态系统的生态学和合理利用; (8).自然区域及其遗传种质的保护; (9).在陆地和水生生态系统化肥的使用和病虫害防治的生 态学评估; (10).大型工程对人类及其环境的影响; (11).城市系统的生态学内容,特别强调能源的利用; (12).环境的改造及其与人口适应数量和遗传结构的相 互关系; (13).对环境质量的认识; (14).环境污染研究及其对生物圈的作用。 1.1.3 现代生态学及其发展趋势 (1)生态系统生态学的研究成为主流; (2)从描述性科学走向实验、机理和定量研究; (3)现代生态学向宏观和微观两极发展; (4)应用生态学发展迅速,实践应用性更强; (5)人类生态学的兴起和生态学与社会科学的交 叉融合。 生物学研究对象的组织层次谱 1.2 生态学的学科体系 1.2.1 生态学的研究对象及内容 (1)生态学的研究对象 生物圈(biosphere)经典生态学 研究的内容 近代生态学 研究的内容 近代生态学 研究的内容 (2)生态学的研究内容 经典的生态学 个体生态学(Individualecology): 研究重点是个体对生物和非生物环 境的适应(adaptation)。 种群生态学(Populationecology): 多度(abundance)和种群动态 (population dynamics)。 群落生态学(Communityecology): 决定群落组成和结构的生态过程 (ecological processes)。 生态系统生态学(Ecosystemecology): 能流(energy flow)、食物网 (food web)和营养循环(nutrient cycling)。 1.2.2 生态学的分支 等等分子水平及分子生态学(Molecular ecology) Moritz(1994) 认为分子生态学是用线粒体DNA (mitochondria DNA)(mtDNA) 的变化来帮助和指导种群动态的研究。 则认为分子生态学是用DNA和蛋白质的特征来研究物种分化、演化及种群生物学等生态学问题。 《分子生态学》杂志(1992)则认为分子生态学是分子生物学、生态学和种群生物学之间形成的交叉领域 ,主要是利用分子生物学方法研究 自然种群或人工种群与其环境间的相互关系以及转基因生物 我国学者(王小明 认为分子生态学是利用分子生物学技术与方法研究生物对其所处环境的适应以及产生这种适应反应的分子机制。 景观及生物圈水平的生态学 景观:由若干生态系统组成的异质区域(heterogeneous area), 这些生态系 统构成景观中明显的斑块(patches), 这些斑块称景观要素(landscape elements)。 景观生态学:研究景观结构及其过程( landscape structure processes)的科学。 生物圈(biosphere)和全球生态学(Globalecology) 生物圈:地球上全部生物和一切适合于生物栖息的场所。 它包括岩圈 (lithosphere )的上层、全部水圈 (hydrosphere )和大气圈 (atmosphere)的下层。 全球生态学:研究生命系统和行星系统相互关系的科学。 1.2.3 生态学研究的基本方法 野外研究:优点:直接观察,获得自然状态下的资料;缺点:不易重复。 实验研究:优点:条件控制严格,对结果的分析比较可靠,重复性强,是分析因果关系的一种有用的补充手段;缺点: 实验条件往往与野外自然状态下的条件有区别。 数学模型研究:优点:高度抽象,可研究真实情况下不能解决的问题;缺点:与客观实际距离甚远,若应用不当, 易产生错误。 1.3 生态学的任务 1.3.1 生态学研究的目的 理论上 从宏观上阐明生命运动的奥秘 实践上 解决人类生产和生活中面临的生态 和环境问题 1.3.2 生态的任务 H.Lieth(1992)把生态学概括为“人类生存的科学”,认为应集中研究: (1).全球变化global change 包括大气、气候、土壤、水及水循环、土地利用等变化的原因及其后 (2).生物多样性biodiversity包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性的自然和 人为变化,珍稀濒危物种的保护,全球和区域变化对生物多样性的影 (3).可持续生态系统sustainableecological system 包括对自然和人工生态系统的胁迫;受损生态系统的恢复和重建;可持 续生态系统的管理;以及生态过程人类社会相互联系的界面等. Science, 2007, 317: 1513-6 人类和自然耦合系 统的整合研究可揭示 新的、复杂的格局和 过程;当社会学家和 自然科学家独立开展 研究时,情况就会完 全不同。 过去的人类活动会 对现在的情况和将来 的发展具有明显的遗 留效应 人类需求 环境状态的变化 环境因子(福祉) 人口、制度、物质 自然过程 响应 IPCC第四次评估报告温室气体 工业革命前 2005年 增长幅度 CO 280ppt 379 35% CH 715ppb 1774 148 270ppb 315 16% 苏北每年数万人计采沙蚕、贝类等,使经济物种种群近于崩溃过度收获导致渔业资源枯竭 春季长江口滥捕鳗鱼苗的船群和渔具 绪论思考题 一、名词解释 生态学(Ecology) 二、问答题 1.简述生态学的定义类型,并给出你对不同定义的评价. (简述生态学的几种主要定义,并以此说明生态学的发展过程)。 2.列出我国5位著名生态学家,并概括其在生态学上的最主要贡献。 3.二十世纪六十年代以来,生态学迅猛发展,说明其社会背景。 4.按照研究对象的组织层次划分,生态学应包括哪几个分支学科?概 括各分支学科的主要研究内容。 5.从生态学发展简史入手,谈谈你对该学科的总体认识。