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农业生态学第一章绪论第一节生态学及其发展1、1866年，德国生物学家海克尔在其著作《有机体的普通形态学》中第一次正式提出生态学的概念，并将生态学定义为：生态学是研究生物与其环境互相关系的科学。2、1971年，奥德姆在其所著作的《生态学基础》中，认为生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。3、1866年，德国学者海克尔提出生态学定义，标志着生态学的诞生。4、1935年英国生态学家坦斯列首次提出生态系统的概念，把生物有机体与其环境看成是一个整体，提出生态系统是在特定的区域互相作用的全部生物与无机环境的综合体。5、1942年，美国生态学家林德曼提出食物链6、20世纪30年代，贝塔朗菲提出系统论；40年代美国科学家香农创立信息论。7、生态工程是20世纪60年代有奥德姆和马世俊分别提出的。8、生态学按其性质一般分为理论生态学和应用生态学两大类。第二节1、1983年正式确定在农业院校开设农业生态学课，并在1986年有国家教委将农业生态学列为农学专业的主要课程，同时在部分农业院校开始试办农业生态专业。第三节1、农业生态学的研究对象主要是农业生态学系统。2、农业生态学的主要内容包括农业生态系统的组成、结构、功能及其调控的原理和技术途径。3、农业生态学的特点：理论实用性、学科交叉性、研究统一性、宏观层次性第二章第一节1、系统：有互相依赖的若干组分结合在一起，能完成特定功能，并朝特定目标发展的有机整体。2、一个系统的组成，必须满足3个条件：第一，系统必须具备两个以上的构成要素：第二，各要素之间必须具有某种联系；第三，各要素必须以整体的形式完成特定的功能。3、系统的特征：系统结构的有序性、系统的层次、系统的整体性、系统功能的整合性4、生态系统：在一定的时间和空间范围内，生物与生物之间、生物与非生物环境之间密切联系、相互作用并具有一定结构及完成一定功能的综合体，或者说是由生物群落与非生物环境互相依存所组成的一个生态学功能单位。5、1935年，英国生态学家A.G.Tansley首次提出生态系统的概念。6、生态系统分为生物组分和非生物组分7、生物组分分为生产者、消费者、分解者8、非生物组分为：太阳辐射、无机物质、有机物质、土壤9、生态系统的结构系指生态系统中组成成分及其在时间、空间上的分布和各组分间的能量、物质、信息流的方式与特点。10、11、12、（1）（2）生态系统的结构包括物种结构、时空结构和营养结构生态系统具有能量流动、物质循环和信息传递3大功能生态系统的主要类型按环境分：海洋生态系统、森林生态系统、草原生态系统、淡水生态系统按人类干预程度分：自然生态系统、人工生态系统、半自然生态系统第二节1、农业生态系统：在人类的积极参与下，利用农业生物和非生物环境之间以及农业生物种群之间的相互关系，通过合理的生态结构和高效的生态机能，进行能量转化和物质循环，并按照人类社会需要进行物质生产的综合体。2、农业生态系统的组分结构系指农、林、牧、渔、副（加工）各业之间的量比关系，以及各业内部的物种组成及量比关系。3、农业生态系统的空间结构常分为水平结构与垂直结构4、农业生态系统基本功能：（1）能量流（2）物质流（3）信息流（4）价值流第三节农业生态系统与自然生态系统的比较：（1）农业生态系统生物构成不同于自然生态系统（2）农业生态系统的环境条件不同于自然生态系统（3）农业生态系统结构与功能不同于自然生态系统（4）农业生态系统的稳定机制不同于自然生态系统（5）农业生态系统的生态立特点不同于自然生态系统（6）农业生态系统的开放程度高于自然生态系统（7）农业生态系统能量流特征不同于自然生态系统（8）农业生态系统养分循环特点不同于自然生态系统（9）农业生态系统服从的规律不同于自然生态系统（10）农业生态系统运行的“目标”不同于自然生态系统第三章生物种群第一节种群的概念与特征种群：在一定时间内占据特定空间的同一物种的集合体。种群是物种存在的基本形式，又是组成生物群落的基本单位种群的基本特征：指各类生物种群在正常的生长发育条件下所具有的共同的特征，即种群的共性，而个别种群在特定环境下所产生的特殊适应特征，不包括在此范围内。种群的基本特征包括：1）种群的空间分布特征均匀型、随机型、成群型（成群随机型和成群均匀型）2）种群的数量特征1））种群的大小和密度（粗密度和生态密度）2））出生率和死亡率（最大出生率和实际出生率、最低死亡率和实际死亡率）3））种群的年龄和性别结构（雌、雄、两性）（年龄结构分增长型、稳定型、衰退型）4））种群的迁入和迁出种群大小：一个种群全体数目的多少种群的密度：单位面积内某个生物的个数的总数粗密度：单位总空间内的生物个体数（或生物量）生态密度：单位栖息空间内某种群的个体数量（或生物量）3）种群的遗传特征4）邻接效应邻接效应：当种群的密度增加时，在邻接的个体之间所出现的相互影响第二节种群的增长模型种群增长模型的典型类型：几何级数增长、指数型增长、逻辑斯谛（S型）增长种群的几何级数增长：种群在无限的环境中生长，不受食物、空间等条件的限制，种群的寿命只有1年，且一年中只有一个繁殖季节，同时种群无年龄结构，彼此隔离的一种增长方式。种群的指数增长：在无限坏境条件下，除了种群的离散增长外，有些生物可以连续进行繁殖，没有特定的繁殖期，在这种情况下，种群的增长表现为指数形式种群的逻辑斯谛增长：在实际坏境下，由于种群数量受到食物、空间和其他资源的限制，增长是有限的。坏境对种群增长的限制作用是逐渐增加的，故增长曲线呈S型增长。逻辑斯谛曲线5个时期：1）开始期也称潜伏期种群个体数量少，密度增长缓慢2）加速期随个体数的增加，密度增长逐渐加快3）转折期个体数达到饱和密度一半（K/2）时，密度增长最快4）减速期个体数超过K/2以后，密度增长逐渐变慢5）饱和期种群个体数达到K值而饱和逻辑斯谛方程的重要意义：1)许多相互作用的种群增长模型的基础2)是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型3)模型中两个参数r、K，已成为生物进化对策理论中的重要概念第三节种群数量的波动与调节一、种群的数量动态1）种群增长自然种群数量变动中J型和S型增长均可见到，J型增长可以视为是不完全的S型增长2）季节消长自然种群数量变动存在着年内（季节消长）和年间的差异3）不规则波动波动无周期性，数量也极不稳定（例子马世骏研究东亚飞蝗在我国大发生）4）周期性波动例子旅鼠、北极狐3-4年周期美洲兔、加拿大猞猁9-10年周期5）种群的爆发具有不规则或周期性波动的生物都可能出现种群的爆发例子农业生产中最闻名的爆发是害虫和害鼠6）种群的平衡种群较长期地维持在几乎同一个水平上7）种群的衰落和死亡种群长久处于不利条件下（人类过度捕猎或栖息地被破坏），其数量会出现持久性下降，即种群衰落，甚至死亡。个体小，出生率低，生长慢，成熟晚的生物，最早出现此种情况8）生态入侵由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这种过程称生态入侵二、种群的空间动态指组成种群的个体在空间的分布特征及其变化1）种群对空间的需求组成种群的每一个有机体都需要一定的空间2）种群的空间结构种群内个体在空间的分布格局及其位置上的变动情况迁移和扩散是种群中个体在空间上的变动情况的表现迁移和扩散：指种群中的个体因某种原因从某分布区向外移动的现象迁移和扩散的原因：1）种群密度过高使随拥挤效应出现的种群压力和进攻行为加强，这是引起扩散和迁移的主要原因2）种群等级低及领域性弱的个体常被排挤，它们只好去寻找高等级个体未占据的、条件较差的栖息地3）幼体长大以后被亲代驱逐出去而引起迁移4）自然扩散也是许多种群的遗传特性和生态特征扩散的方式：迁出、迁入、迁移三、种群对空间的利用方式分散利用和共同利用按集群的稳定性可分为：暂时性集群、季节性集群、稳定而经常性集群集群的生态学意义：1.改变小气候2.共同取食和对空间资源的充分利用3.共同防御天敌4.有利于动物的繁殖和幼体的发育三、种群波动的原因1.非密度制约与数量无关的因素如温度、降水、食物来源2.密度制约原因1）种内竞争食物和领地2）某些特殊生物种的增长，对心理抑制使种群不能繁殖过多3）捕食者与猎物者之间的反馈控制作用4）治病的病原菌和寄生物对种群的影响四、种群波动的调节1.密度调节包括种间调节和食物调节2.非密度调节气候因子化学限制因子、污染物3.种内自动调节包括行为调节、生理调节和遗传调节五、种群的进化与生态对策一）生态对策：生物朝不同方向进化的“对策”，有r对策和k对策适宜r对策的生物具有个体小、寿命短、存活率低，但增值率高，具有较大扩散能力，适应与多种栖息环境，种群数量常出现大起大落的突发性波动的生态特征适宜k对策的生物具有个体大、寿命长、存活率高，适应于稳定的栖息生境，不具有较大扩散能力，但有较前副的竞争能力，种群密度较稳定，常保持在k水平适宜r-k对策的生物具有生活周期短，繁殖快的特点，加速物质的循环利用，减少养分流失，增加产品产出的特点（大量的农作物和家畜、家禽属于中间类型）二）R-C-S–生活史式样干扰型（R）指资源丰富的临时生境的选择威胁忍耐型（S）指在资源胁迫生境中的选择竞争型（C）指在资源丰富的可预测生境中的选择与上述三种生活史式样相一致的可能资源分配方式，R-主要分配给生殖，C–主要分配给生长S–主要分配给维持第四节种群间的相互关系一、种群关系的基本类型：1.中性作用2.竞争：直接干涉型3.竞争：资源利用型4.偏害作用5.寄生作用6.捕食作用7.偏利共生8.原始协作9.互利共生二、正相互作用互利共生偏利共生原始协作三、负相互作用竞争捕食与寄生化感作用四、种群间相互关系在农业生产中的应用1.建立人工混交林、林粮间作，农作物间套种2.稻田养鱼、养萍，稻鱼、稻萍混作3.蜜蜂与虫媒授粉作物的互利作用4.生物防治病虫害及杂草第四章生物群落第一节生物群落的概念与特征一、生物群落概念生物群落：生存于特定区域或生境内的各种生物种群的集合体，也可以指各种不同大小及自然特征的有生命物体的集合二、生物群落的基本特征1.具有一定的种类组成2.具有一定的外貌3.具有一定的结构4.具有一定的动态特征5.不同物种之间存在相互影响6.形成一定群落环境7.具有一定的分布范围8.具有特定的群落边界特征三、生物群落的种类组成及其数量特征组成1.生态优势种2.亚优势种3.伴生种4.偶见种或稀见种数量特征种的个体数量指标和种的综合数量指标种的个体数量指标包括多度、密度、盖度、频度、高度、体积、重量1.种的个体数量指标多度、密度、盖度、频度、高度、重量2.种的综合数量指标优势度、重要值、综合优势比、物种多样性有关多样性的指数（香农-威纳指数、辛普森指数）第二节生物群落的结构一、生物群落的垂直结构生物群落的垂直结构：生物在空间的垂直分布上发生的成层现象陆生植物群落决定地上部分分层的环境因素，主要是光照、温度和湿度，决定地下分层的主要因素，是土壤的物理和化学性质，特别是水分和养分水生生物垂直分布的原因主要取决于阳光、温度、食物和氧浓度的质量分数群落垂直方向层的分化主要取决于植物的生活型生物群落的成层性使单位面积内能容纳更多的生物种类和数量，产生更多的生物物质，同时以复杂的营养结构维持着系统的相对稳定，为人类合理栽培作物群落提供了可贵的依据。如鱼的分层放养二、群落的水平结构群落的水平结构：群落内由于环境因素在不同地点上的不均匀性和生物本身的差异性，而在水平方向上分化形成不同的生物小型组合造成群落不同水平分布的型原因，主要是群落所处的环境，如土壤、温度、湿度、阳光及植物等方面分布的不均匀作用、物种的生殖特点、种间相互关系作用以及种的分工合作程度控制农业生物群落的水平结构有两种基本方式：（1）在不同的生境中因地制宜地选择合适的物种，宜农则农，宜林则林。宜牧则牧（2）在同一生境中配置最佳密度，并通过饲养、栽培手段控制密度的发展各种农作物、果树、树木的种植密度、鱼塘的养殖密度、草场的放牧量等都对群落的水平结构及产量有重要影响三、群落的时间结构群落的时间结构：由自然环境因素的时间节律所引起群落