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1第一章绪论生态学（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。研究生物(organism)及环境(environment)间相互关系的科学（E.Haeckel,1866）。研究科学的自然历史（C.Elton,1927）。研究生物形态、生理和行为上的适应（Кашкаров（克什卡洛夫）,1954）。研究有机体的分布和多度的科学（Andrewartha,1954）。研究有机体与生活之地相互关系的科学（环境生物学）（Smith,1966）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）。生物圈生态学研究的最高组织层次生态学的研究对象及分支学科分子（molecular）个体（individual）种群（population）2群落（community）生态系统（ecosystem）景观（landscape）生物圈（biosphere）分子水平及分子生态学(Molecularecology)Moritz(1994)认为分子生态学是用线粒体DNA(mitochondriaDNA)(mtDNA)的变化来帮助和指导种群动态的研究。HoelzelandDover(1991)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(或其产物释放)所带来的一系列潜在的生态学问题。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。经典的生态学按组织层次（levelsoforganization）划分：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（populationdynamics）。群落生态学(Communityecology):决定群落组成和结构的生态过程3（ecologicalprocesses）。生态系统生态学(Ecosystemecology):能流（energyflow）、食物网（foodweb）和营养循环（nutrientcycling）。景观及生物圈水平的生态学景观(Landscape)和景观生态学(Landscapeecology)景观:由若干生态系统组成的异质区域(heterogeneousarea),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(landscapeelements)。景观生态学:研究景观结构及其过程(landscapestructureandprocesses)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。生态学的发展史生态学的萌芽时期（公元16世纪以前）生态学的建立时期（公元17世纪至19世纪）生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）现代生态学时期（20世纪60年代至今）生态学的萌芽时期4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。生态学的建立时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。生态学的巩固时期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。现代生态学时期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。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。5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.生态学研究的方法论科学思维的逻辑结构方法的重要性生态学研究的基本方法科学思维的逻辑结构观察→预测→假设→检验模型：模型是对现实系统的结构与功能的物理或抽象的描述。生态模型：描述和预测生态系统行为。方法的重要性变量观测：如何取样、样本大小、变量选择、精确水平实验设计：对比组、控制组统计分析：简单统计分析、多元统计分析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。6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。如何学习生态学？充分利用课堂教学掌握扎实的基础知识理论联系实际勤于思考和刻苦钻研广泛阅读文献和参考书第二章个体生态学-生物与环境环境与生态因子生物与环境关系的基本原理生物与主要生态因子的相互关系环境与生态因子环境概念生态因子的类型自然环境的基本特征环境概念环境(environment)和环境因子(environmentalfactors)：环境是指某一特定生7物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和，由许多环境要素构成，这些环境要素称环境因子。条件(conditions)和资源(resources)：环境因子可分为条件和资源二类，不可消耗的称条件，可被消耗的称资源。生态因子(ecologicalfactors)：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。生态因子是环境中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部要素。生态因子的类型生态因子通常分为非生物因子和生物因子两大类生物因子（biOticfactors）：有机体（同种和异种）非生物因子（abioticfactors）：温度、光、湿度、pH、氧气等有的学者将生态因子分为五类气候因子(climaticfactors)、土壤因子(edaphicfactors)、地形因子(topographicfactors)、生物因子、人为因子(anthropogenicfactors)Begon等将非生物因子分为条件和资源两类条件：温度、湿度、pH等生态因子的类型Simith等将生态因子分成密度制约因子和非密度制约因子密度制约因子(densityindependentfactors)：食物、天敌等生物因子非密度制约因子(densitydependentfactors)：温度、降水、气候等因子8Мончадский（蒙恰斯基）将生态因子分为稳定因子和变动物因子稳定因子(steadyfactors)：地心引力、地磁、太阳辐射常数等长年恒定的因子变动物因子(variablefactors)：周期性变动：春夏秋冬、潮夕涨落；非周期性变动：风、降水、捕食生态因子的空间分布特征纬度地带性：从赤道到两极，整个地球表面具有过渡状的分带性规律。太阳辐射量差异太阳辐射－－热量带－－水分差异－－植被分带－－土壤分带自然地理带：赤道、热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带、亚寒带、寒带植被地带性分布垂直地带性：因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候自山麓至山顶呈垂直地带分异的规律性变化(干燥空气,-1℃/100m;湿润空气,-0.6℃/100m)。经度地带性：地球内在因素如大地构造形成地貌和海洋分异引起经度地带性分异。如北美大陆和欧亚大陆。植被的空间格局(自M.C.Molles,Jr,1999)生物与环境关系的基本原理生态因子作用的特点生物对非生物因子的耐受限度生物对各生态因子耐受性之间的相互关系生物对生态因子耐受限度的调整生态位9生态因子作用的特点综合性:如气候的作用非等价性（主导因子作用）:塜雉孵卵的温度控制；渔业高密度养殖增氧直接性和间接性：食物，降水限定性（因子作用的阶段性）：中华绒螯蟹的孵化生态因子的不可替代性和互补性：水体内的钙和锶生物对非生物因子的耐受限度“最小因子定律”(Liebig’slawofminimum)植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子（JustusvonLiebig,1840,德国）。两个补充条件（Odum,1983）：1）严格的稳定状态；2）因子补偿作用(factorcompensation)：生物在一定程度和范围内，能够减少温度、光、水等生态因子的限制作用。“耐受性定律”(Shelford’slawoftolerance)(V.E.Shelford,1913，美国)每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上的最低点和一个生态学上的最高点，在最高点和最低点之间的范围就称为生态幅(ecologicalamplitude)或生态价(ecologicalvalence)。限制因子(limitingfactors)在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子限制因子概念的意义10为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点；有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。生物种的耐受性限度图解（仿Smith,1980）生物对各生态因子耐受性之间的相互关系对生物产生影响的各种生态因子之间存在明显的相互影响：如温湿的关系；湿度和溶氧的关系；温度和盐的协同作用生物因子和非生物因子之间也是相互影响的：物种之间的竞争产生的生态位分离生物对生态因子耐受限度的调整驯化内稳态适应驯化实验驯化(acclimation)与气候驯化(acclimatization)：驯化(acclimation/acclimatization)：生物在实验／自然条件下，诱发的生理补偿变化，前者需要较短的时间，后者需要较长的时间。有机体对实验环境条件变化产生的生理调节反应称实验驯化；有机体对自然环境条件变化产生的生理调节反应称气候驯化，实验驯化是对环境条件改变的一种生理上而非遗传上的可逆反应。驯化的应用：植物的引种栽培内稳态内稳态(homeostasis):生物系统通过内在的调节机制使内环境保持相对稳定。11内稳态通过形态、行为和生理适应实现。大多数内稳态机制依赖于负反馈过程。依靠三个基本组成成份：接受器；控制中心；效应器。负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性）适应适应(adapatation)：生物对环境压力的调整过程。分基因型适应和表型适应两类，后者又包括可逆适应和不可逆适应。如桦尺蠖在污染地区的色型变化。适应方式（形态、生理、行为的适应）：形态适应：保护、保护色、警戒色与拟