生态1

生态学什么是生态学生态学的研究对象生态学研究是如何进行的为什么要学习生态学第一章绪论1.生态学的产生及发展1.1生态学的定义1.2生态学的发展简史2.生态学的学科体系2.1生态学的研究对象及内容2.2生态学的分支学科2.3生态学的研究方法3.生态学的任务3.1人类生态问题3.2生态学与人类可持续发展1生态学的产生与发展1.1定义生态学（ecology）是研究生物及其周围环境-包括非生物环境和生物环境相互关系的科学。生态学的定义是在1869年由德国动物学家Haeckel（赫克尔）首次提出的。1.2生态学的发展简史生态学建立前期---建立和成长期---现代生态学发展期（1）生态学建立前期（--16世纪）动植物生活习性等，生态思想萌芽(2)建立和成长期（16世纪—20世纪50年代）•1670年现代化学家Boyle发表了低气压影响动物反应的实验，标志着生理生态学研究的开始。•1869年Haeckel首次提出生态学定义。•20世纪初动物行为学，水生生物学，生理生态学等发展起来。•1926年Lotka提出种间竞争的数学模型•1927年Elton出版“动物生态学”。•1937年我国第一本生态学书籍“动物生态学纲要”出版，龚鸿年著植物生态学比动物生态学成熟早，在20世纪60年代以前与动物生态学独立平行发展。50-60年代，动植物生态学研究发生交汇，融合，群落与生态系统生态学形成与发展。（3）现代生态学发展期：20世纪60年代群落结构和演替的研究：水域动、植物关系及能流、物流的研究促进了群落与生态系统生态学的形成与发展。英国Tansley（1935），首创生态系统的概念，美国E.Odum（1953，1959，1971）的书《生态学基础》对生态学研究及教学产生了深远影响。发展趋势：•70年代--，生态系统生态学成为发展主流。IBP计划（InternationalBiologyPlan1964-1974）：有97个国家参加，对全球主要生态系统的结构、功能和生产力进行了研究。•种群生态学进一步发展，模型、集合种群理论、生态遗传学。•群落生态学的发展，由观察描述，进而探讨结构形成的机理。•行为生态学、进化生态学、化学生态学等各交叉学科互相渗透形成的生态学分支学科的发展。•向宏观、微观两极发展：景观生态学、全球生态学、分子生态学（近10-20年发展起来的新方向）。分子生态学（Molecularecology）：以分子遗传标记研究生态学和进化问题。如遗传多样性研究。•应用生态学的迅速发展：生态保护、生态工程、生态系统的恢复与重建、生态毒理、生态农业、生态旅游。我国未来15年科学发展规划的一个重要内容：脆弱生态系统的恢复与重建。生态学在生物学科中所处的地位生理学遗传学行为学进化学生态学生态学是生物学领域重要的基础学科，与上图中四门学科关系最为密切。2生态学的分支学科1.按研究对象的组织水平划分：个体生态学种群生态学群落生态学生态系统生态学景观生态学区域生态学全球生态学2.按生物类群划分：普通生态学；动物生态学；植物生态学；微生物生态学；还有更具体的生物类群，如昆虫生态学，鱼类生态学，鸟类生态学，兽类生态学等；此外，还有人类生态学。3.按研究方法划分：野外生态学；实验生态学；理论生态学2.3生态学的研究方法•生态学研究大致可分为野外、实验和模型研究3大类。•环境的研究方法和生物的研究方法Information（observation,experiment,publishedpaper)QuestionHypothesisPresictionTestofHypothesis（1）环境的研究方法环境因子的测定（野外）：大气（温度、湿度、气流、空气成分等），水域（水的化学成分、污染物、物理成分等），陆地（包括土壤等）。环境控制与模拟（实验室）：人工模拟水体、草地、各种温湿度环境等。（2）对生物的研究•以动物学、植物学为基础的动植物分类技术•行为观测，分子、生理、生化等生物学实验技术•研究种群的分布、迁移、出生率、死亡率、活动节律等特征的调查与数量统计技术（野外研究中运用3S技术：RS-遥感、GPS-全球定位系统、GIS-地理信息系统）•群落与生态系统研究：同位素示踪研究物流、数学模型的建立、卫星遥感海区彩色扫描仪测初级生产力等。3.生态学的任务3.1人类生态问题•工业革命以来，人类的社会、经济、科学技术和人口都在迅猛地发展，人类活动的空间不断扩大，需求日益增加，为人类创造了巨大的财富。但是就在同时，人类对地球资源的消耗、环境的破坏也越来越大，即人类对地区上各种生态系统的影响越来越大。人们发现：地球环境正在全面恶化中，甚至于威胁人类自身的生存。•当今，人类活动对于环境或地球生态系统的影响问题已经上升为现代生态学的焦点，而全面、充分了解各种生态系统的生态过程是科学确定环境对策的关键。地球环境变化的主要表现美国《科学》279(5350）:491-497刊登了美国生态学会秘书长J.Lubchenco《进入环境世纪》的文章介绍，提出了下列6结论：①从工业革命以来大气的二氧化碳浓度提高了30%；②人工固氮的总量已经超过了天然固氮总量；③人类利用的地表淡水，已经超过可用总量的二分之一；④近二千年来，地球上大概有四分之一的鸟类物种已经灭绝；⑤有三分之一到二分之一的陆地面积已经被人类活动所改变；⑥接近三分之二的海洋渔业资源已经过捕或耗尽。根据南极冰芯中所含气泡组成测定的16万年间大气二氧化碳和温度变化的同步。（1）大气的二氧化碳浓度与全球气候变暖•全球变暖：指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升。•温室效应假说：即大气中对地表长波反辐射具有吸收屏蔽作用的气体浓度增加，使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升。这些气体被称为温室气体。•温室气体：二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氟利昂和臭氧等。•冰川融化，海平面上升，使许多沿海和低洼地区被淹没•物种灭绝，尤其是极地和高山生物的灭绝，生物多样性减少•造成某些疾病发病率升高（如血吸虫，杆状痢疾、钩虫、雅司病和霍乱等）•大大影响食物生产和稳定性，农业生产力和贸易都可能受到影响•影响温带地区国家的能量供求全球变暖导致的严重后果：北极熊正站在日渐消融的冰上一头北极熊正在海浪中挣扎冰面消融北极熊在海浪中挣扎求生英国《每日邮报》8月30日登出一张照片，显示一头北极熊正在海浪中挣扎。相关报道说，它和另外8头北极熊因所住冰面消融而掉进汪洋大海，窘况“令人心碎”。北极熊眼下要登上距它最近的冰面，竟需游过大约644公里。它们可能因超负荷游泳而力竭身亡。全球变暖导致海冰消融，到2070年，北极海冰可能会完全消失。南极气温上升冻雨来袭导致小企鹅大量冻死在过去50年里，南极大陆的平均温度上升了3摄氏度。这导致南极冬季频发暴风雨，比暴风雪更冰冷刺骨的冻雨导致大量新生小企鹅死亡。其中受灾最严重的阿德利企鹅面临灭绝危险。科学家担忧，不出10年，企鹅或因气候变化而灭绝。，CO2释放量地理分布1992年联合国政府间拟订的“气候变化框架公约”，就是第一个全面控制导致全球变暖的二氧化碳等温室气体排放的协议（蒙特利尔公约，后来的东京公约）。厄尔尼诺（ElNino，原含义是“基督的孩子”，因为它出现在圣诞节季节而得此名）指在秘鲁附近，太平洋东、中部洋流温度异常升高，造成鱼类大量死亡，这种海水温度的升高就直接扰乱了大气环流，这种现象称为“厄尔尼诺现象”。是当今人类最具挑战性问题，它对于海洋生物种群造成了巨大的生态后果，例如曾经是世界海洋鱼类产量最高的秘鲁鯷鱼，其产量曾在1982-1983年由特大ElNino而崩溃。在常年中，南美西海岸海洋表面温度较低，上升流将营养物质从海底带到海洋上层。但在ElNino出现时，它阻挡了上升流，上层的营养物质供应大量减少，其影响达到大部分食物链。浮游植物初级生产力剧烈下降，上层吃浮游植物的鯷鱼及其捕食者种群生物量就大为降低。彩图是NOAA()公布的ENSO对北半球冬季气候的影响图，影响所达的地区包括南北美洲、欧洲、澳洲和非洲的不同地区。我国东南部的周期性暖冬，还有冬夏季干旱可能与ENSO有关。ENSO周期平均是四年，变动于二到七年之间。ElNino出现的记录是1982-1983，1986-1987，1991-1992，1993-1994，1995？，1997-1998。厄尔尼诺-南方涛动，其缩写为ENSO,是大尺度的大气-海洋现象，它在全球尺度上影响生态学系统，是当今世界关注的重大问题。拉尼娜•也称反厄尔尼诺现象，指发生在赤道太平洋东部和中部海水大范围持续异常变冷的现象。是地球系统对温度升高的过度补偿反应。“拉尼娜”现象的征兆是飓风、暴雨和严寒，它与“厄尔尼诺”均会使全球气候出现严重异常。•“拉尼娜”西班牙语为“小姑娘”，南方冰雪冻灾有人称一个“小姑娘”把大家弄的年都没过好。夏季暴雨不停下都怪“拉尼娜”。（2）臭氧层和紫外辐射臭氧存在于大气上层，它吸收短波太阳辐射（特别是200-300nm范围）形成了保护地球表面免受紫外辐射的护罩。不幸的是某些物质，特别是用作喷雾器中的推进剂和空调、冰箱中的制冷剂氯氟烃（CFCs）即氟里昂，其中的氯原子，破坏臭氧分子。同温层臭氧降低50%以上，就形成所谓的臭氧空洞，它已经在两个半球的高纬度地区观察到了。南极臭氧空洞（根据NASA提供的1999年10月3日的假彩色卫星象）•紫外辐射对于人的健康、作物和自然植被是有害的。因为DNA也吸收280-320nm波长的紫外辐射，危害DNA分子，所以地球表面紫外辐射的提高将使皮肤癌病例上升。紫外辐射还危害植物的光合作用，能导致初级生产力下降。•臭氧空洞威胁很大，国际社会已经通过维也纳臭氧层保护协定（1985）和蒙特利尔协议（1987），同意在20世纪末停止使用CFCs,欧洲社会则在1997年。近来也有报道预期，这个行动将使我们已经制造的危害逆转，或许在一个世纪之内，使大气臭氧回到它自然平衡水平。（3）酸雨问题•被大气中存在的酸性气体污染，pH小于5.65的雨称为酸雨，此外还有酸雪、酸雾。•引起酸雨的主要物质是人为排放的SOx（SO2，SO3）和NOx（NO、NO2）。化石燃料燃烧是大气中硫含量高的原因；NOx主要来源于机动车排放和硝酸基化肥的使用。当这些气体溶于雨滴中时转变为酸，导致酸雨。酸雨的分布比较广泛。在工业化很高的地区，雨的pH可能下降到3到4之间，这相当于自然雨水酸度的100到1000倍。酸雨在某些地区的后果十分严重，例如美国东北部和加拿大，北欧的斯堪的纳维亚。这些区域的河流湖泊是贫养的，因此没有溶解的盐来缓冲酸的输入，所以其pH可能降低到4.0，足以阻碍鱼类和其它生物的生长发育，甚至于死亡。我国降水酸度由北向南逐渐加重，华东、西南地区普遍发生酸雨，成了世界第三大酸雨区。1982年重庆地区入夏后连降酸雨，使2万亩水稻，叶子突然枯黄，状如火烤，几天后枯死。另外，酸雨因腐蚀性很强，会大大加速建筑物腐蚀速度，可成为摧残文物古迹的原凶。德国被酸雨损害的树林,这些树更易遭受干旱、疾病和昆虫的危害。（4）荒漠化荒漠化是导致土地资源丧失的另一世界性重大环境问题。据联合国环境规划署的资料，全球沙漠化土地有4560万平方公里，几乎等于俄罗斯、加拿大、美国和中国面积的总和。其中60%在亚洲和非洲。现在世界上平均每分钟就有10公顷的土地变成荒漠，每年要损失600万公顷的农田和牧场，直接损失约260亿美元。我国也是受荒漠化危害较深的国家之一。有关研究资料表明，我国荒漠化土地70年代为每年1560平方公里，90年代初增加到每年2100平方公里，到世纪末扩展到每年3436平方公里。北京2005年6月17日“世界防治荒漠化与干旱日”宣布，全国沙化土地已由上世纪末每年扩展3436平方公里转为每年减少1283平方公里。造成荒漠化的主要原因是：过度放牧，破坏森林植被，不适当的农业利用，工矿开发。治理沙漠化，应该采取治理与预防相结合，以预防为主的方针。我国采取了沙障和植物固沙相结合，乔、灌、草防沙林与农田相结合，人工造林与丰育相结合，调整土地利