【正文】 主要任務(wù)是研究在人類(lèi)活動(dòng)影響下，地球上不同區(qū)域各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及其發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)報(bào)生物圈和資源的 變化及其對(duì)人類(lèi)的影響。共 97 個(gè)國(guó)家參加，我國(guó)沒(méi)有參加。 （一）樹(shù)立生態(tài)學(xué)的基本觀(guān)念 層次觀(guān)；整體觀(guān) ；系統(tǒng)觀(guān)；協(xié)同進(jìn)化觀(guān) （二）掌握基本的研究方法 原地觀(guān)測(cè) （野外考察，定位觀(guān)測(cè)，原地科學(xué)實(shí)驗(yàn) ） 受控實(shí)驗(yàn) 生態(tài)學(xué)的綜合方法 （歸納和分析，數(shù)值分類(lèi) 和排序，模型和模擬 ） （三）學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際 （ 1）國(guó)際生物學(xué)計(jì)劃（ IBP） 由聯(lián)合國(guó)科教文組織（ UNESCO）提出， 1964 年開(kāi)始執(zhí)行，包括陸地生產(chǎn)力、淡水生產(chǎn)力、海洋生產(chǎn)力和資源利用管理等 7 個(gè)領(lǐng)域。 2）管理生態(tài)學(xué)： 城市生態(tài)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、有害動(dòng)物管理生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、資源生態(tài)學(xué)、災(zāi)害生態(tài)學(xué)、自然保護(hù)生態(tài)學(xué)、全球變化生態(tài)學(xué)、景觀(guān)生態(tài)設(shè)計(jì)。 按交叉學(xué)科分：數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)，化學(xué)生態(tài)學(xué)，物理生態(tài)學(xué)，地理生態(tài)學(xué)，生理生態(tài)學(xué)，進(jìn)化生態(tài)學(xué)，行為生態(tài)學(xué)，系統(tǒng)生態(tài)學(xué)，遺傳生態(tài)學(xué)，經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)。 按生物類(lèi)群分：動(dòng)物生態(tài)學(xué)，植物生態(tài)學(xué)，昆蟲(chóng)生態(tài)學(xué)，微生物生態(tài)學(xué)，真菌生態(tài)學(xué)，人類(lèi)生態(tài)學(xué)。 以社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象 。 （三）生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)在于生態(tài)系統(tǒng)和生物圈中各組分之間的相互作用 以自然生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象。 三、生態(tài)學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容 生態(tài)學(xué)一覽 生物大分子 (DNA) 細(xì)胞 (cell) 組織器 官 (tissue amp。 （一）生態(tài)學(xué)是研究生物與環(huán)境、生物與生物之間相互關(guān)系的一門(mén)生物學(xué)分支學(xué)科 按生物學(xué)組織層次分，研究對(duì)象為： 基因、細(xì)胞、器官、有機(jī)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等，研究它們與環(huán)境之間的相互關(guān)系。 城市規(guī)劃也要 求生態(tài)學(xué)家參加研究、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)。生態(tài)學(xué)原理與人類(lèi)各個(gè)實(shí)踐領(lǐng)域密切結(jié)合，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。 近 10 年，在迫切要求解決環(huán)境、自然保護(hù)、資源管理、害蟲(chóng)控制等影響下 ，現(xiàn)代生態(tài)學(xué)以整體觀(guān)和系統(tǒng)觀(guān)為指導(dǎo)思想，研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)控，甚至自然一社會(huì)一經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的研究已成為最時(shí)髦的領(lǐng)域。 生態(tài)學(xué)成為自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)相接的真正橋梁之一。 生態(tài)學(xué)與生理學(xué)、遺傳學(xué)、行為學(xué)、進(jìn)化論等生物學(xué)各分支領(lǐng)域結(jié)合形成新領(lǐng)域，與數(shù)學(xué)、地學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等自然科學(xué)相交叉，產(chǎn)生邊緣學(xué)科；并與經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、城市科學(xué)相結(jié)合。 生態(tài)學(xué)在微觀(guān)方向上取得了進(jìn)展，出現(xiàn)了分子生態(tài)學(xué)等分支學(xué)科。 現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時(shí)期（ 20 世紀(jì) 60 年代至今） 生態(tài)學(xué)研究已在宏觀(guān)方向上擴(kuò)展到生態(tài)系統(tǒng)、景觀(guān)和全球生態(tài)研究。 ③法瑞學(xué)派：代表人物是 BraumBlanquet，注重群落生態(tài)外貌，強(qiáng)調(diào)特征種的作用，研究中首先對(duì)樣地中植物區(qū)系進(jìn)行調(diào)查、記錄和分析。 ①英美學(xué)派：代表人物是美國(guó) Clements 和英 Tansley，研究對(duì)象主要是美洲大陸的植被，以研究植物群落的演替和創(chuàng)建頂級(jí)學(xué)說(shuō)而著名。 綜合 : 生態(tài)學(xué)是研究生物 與環(huán)境相互作用過(guò)程及其規(guī)律的科學(xué)，其目的是指導(dǎo)人與生物圈的協(xié)調(diào)發(fā)展。 美國(guó)生態(tài)學(xué)家 Odum(1953， 1959， 1971， 1983)：生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的科學(xué)。 澳大利亞生態(tài)學(xué)家 Andrewartha(1954)：生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體的分布與多度的科學(xué)。 目前，生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)從理論生態(tài)學(xué)向應(yīng)用生態(tài)學(xué)擴(kuò)展，并且滲透到地學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)及農(nóng)、林、牧、漁、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、城鄉(xiāng)建設(shè)等 各個(gè)部門(mén)。 人類(lèi)要以生態(tài)學(xué)原則來(lái)調(diào)整人類(lèi)與自然、資源和環(huán)境的關(guān)系。人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展如果不按生態(tài)學(xué)規(guī)律辦事，只能帶來(lái)人類(lèi)與地球的共同厄運(yùn)。因 而引起各國(guó)政府和科學(xué)家對(duì)生態(tài)學(xué)的關(guān)注。 第一章 生態(tài)學(xué)概述 尤其是 60 年代以后，這些問(wèn)題日益嚴(yán)重，出現(xiàn)了多方面的危機(jī)。生態(tài)學(xué) 主講：劉家武 單位：生命科學(xué)學(xué)院 動(dòng)物學(xué)教研室聯(lián)系： 電話(huà)： 63098560 20 世紀(jì) 20 年代起，由于人口增長(zhǎng)、工業(yè)發(fā)展、城市化速度加快，人類(lèi)開(kāi)始面臨許多新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，這些都涉及人類(lèi)的生存與發(fā)展。 例如人口問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題、資源問(wèn)題、能源問(wèn)題、糧食問(wèn)題等。這些危機(jī)的控制和解決，都要以生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)。 地球人意識(shí)到，人類(lèi)只是地球生物圈大家庭的一個(gè)成員，且只能與這個(gè)星球同命運(yùn)、共存亡。 很少有象生態(tài)學(xué)這樣一門(mén)科學(xué)與人類(lèi)的生存在時(shí)空尺度，在自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等方面有如此緊密的聯(lián)系。 所以生態(tài)學(xué)應(yīng)該是我們每個(gè)人必需認(rèn)真學(xué)習(xí)的科學(xué)。 一、生態(tài)學(xué)的定義 不同學(xué)者對(duì)生態(tài)學(xué)有不同的定義 : 德國(guó)動(dòng)物學(xué)家 Haeckel（ 1866 年）最早給生態(tài)學(xué)定義（ Ecology） : 生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體與周?chē)h(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。強(qiáng)調(diào)了對(duì)種群動(dòng)態(tài)的研究。 我國(guó)著名生態(tài)學(xué)家馬世駿：生態(tài)學(xué)是研究生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)相互關(guān)系的科學(xué)。 由于各地自然條件、植物區(qū)系、植被特征與利用是巨大差異，使植物生態(tài)學(xué)在研究理論、研究方法、研究重點(diǎn)上有所不同，形成了不同的生態(tài)學(xué)派，主要有四大學(xué)派。 ②北歐學(xué)派：代表人物為 Rietz，研究對(duì)象主要是斯堪的納維亞地區(qū)結(jié)構(gòu)單一的植被，以注重群落結(jié)構(gòu)分析為特點(diǎn)。 ④俄國(guó)學(xué)派：代表人物是 Cykayeb，植物（群落）與地學(xué)結(jié)合。 在生態(tài)系統(tǒng)水平上，對(duì)各生態(tài)類(lèi)群的生產(chǎn)力、能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)研究取得了豐碩成果。 研究手段進(jìn)展較快，野外自動(dòng)電子儀器、放射性同位素示蹤、穩(wěn)定性同位素、遙感與地理信息系統(tǒng)、生態(tài)建模等技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代 生態(tài)學(xué)。 生態(tài)系統(tǒng)理論與農(nóng)、林、牧、漁各業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)和污染處理相結(jié)合，并發(fā)展為生態(tài)工程。（ Odum《生態(tài)學(xué)》 1997） 目前（現(xiàn)代生態(tài)學(xué)）研究的幾個(gè)熱點(diǎn)： 生物多樣性及其保護(hù)； 全球變化的生態(tài)效應(yīng)及其對(duì)策； 可持續(xù)發(fā)展。 從理論走向應(yīng)用。 許多學(xué)者認(rèn)為，生態(tài)學(xué)原理是指導(dǎo)解決世界環(huán)境問(wèn)題的理論基礎(chǔ)： 環(huán)境學(xué)家應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理解決了許多環(huán)境問(wèn)題； 農(nóng)學(xué)家運(yùn)用生態(tài)學(xué)理論研究農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、解決糧食問(wèn)題； 生態(tài)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)密切結(jié)合，生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，大型經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響及其宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，均要以生態(tài)學(xué)觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。 以模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)多層利用和物種共生原理的生態(tài)工程思想開(kāi)始明確，并逐漸為社會(huì)廣泛接受。 按生物類(lèi)群分，研究對(duì)象為： 植物、微生物、昆蟲(chóng)、魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)、獸類(lèi)等單一的生物類(lèi)群，研究它們與環(huán)境之間的相互關(guān)系。 an) 個(gè)體 (individual) 種群 (population) 群落 (munity) 生態(tài)系統(tǒng) (ecosystem) 生物圈 (biosphere) （二）生態(tài)學(xué)向宏觀(guān)和微觀(guān)方向發(fā)展，但其研究中心為種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)，屬宏觀(guān)生物學(xué)范疇。 以人工生態(tài)系統(tǒng)或半自然生態(tài)系統(tǒng) (即受人類(lèi)干擾或破壞后的自然生態(tài)系統(tǒng) )為對(duì)象。 基礎(chǔ)生態(tài)學(xué) 按組織層次分：分子生態(tài)學(xué)，個(gè)體生態(tài)學(xué)，種群生態(tài)學(xué)，群落生態(tài)學(xué)，生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)，景觀(guān)生態(tài)學(xué)，全球生態(tài)學(xué)。 四、生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科 按棲息環(huán)境分：海洋生態(tài)學(xué)，河口生態(tài)學(xué)，淡水生態(tài)學(xué)，濕地生態(tài)學(xué)，熱帶生態(tài)學(xué)，陸地生態(tài)學(xué)（森林生態(tài)學(xué)、草地生態(tài)學(xué)、荒漠生態(tài)學(xué)和凍原生態(tài)學(xué) ）。 應(yīng)用生態(tài)學(xué)的分支 學(xué)科 1）產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)： 農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、草地生態(tài)學(xué)、工業(yè)生態(tài)學(xué)與清潔生產(chǎn)、旅游生態(tài)學(xué)、養(yǎng)殖生態(tài)學(xué)。 3）效益生態(tài)學(xué)： 生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學(xué)、人類(lèi)生態(tài)學(xué)。 其中心是全球主要生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和生物生產(chǎn)力研究。 生態(tài)學(xué)研究的國(guó)際性是其發(fā)展的趨勢(shì) （ 2）人與生物圈計(jì)劃（ MAB） 由聯(lián)合國(guó)科教文組織 1970 年提出，是 IBP 的繼續(xù)。 其目的是通過(guò)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)，研究人類(lèi)今天的行動(dòng)對(duì)未來(lái)世界的影響，為改善全球性人與環(huán)境的相互關(guān)系，提供科學(xué)依據(jù)，確保在人口不斷增長(zhǎng)的情況下合理管理與利用環(huán)境及資源，保證人類(lèi)社會(huì)持續(xù)協(xié)調(diào)地發(fā)展。 （ 3）國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃（ IGBP） 由國(guó)際科學(xué)聯(lián)盟委員會(huì)（ ICSU） 1984 年提出， 1991 年執(zhí)行。即用全球的 觀(guān)點(diǎn)，把地球和生物作為相互作用緊密相關(guān)的系統(tǒng)來(lái)研究。 （ 4）生物多樣性計(jì)劃 由國(guó)際生物科學(xué)聯(lián)盟（ IUBS） 1991 年提出。 操作計(jì)劃共有 10 個(gè)組成方面的內(nèi)容，其中 5 個(gè)為核心組成部分。 生物多樣性保護(hù)、恢復(fù)和持續(xù)利用既是重要研究?jī)?nèi)容又是研究所要達(dá)到的最后目的。 環(huán)境因素：直接參加有機(jī)體物質(zhì)和能量循環(huán)的組成部分。 二、生物的能量環(huán)境 地球上生命生存必需的能量主要來(lái)自太陽(yáng)的輻射。 太陽(yáng)輻射有兩種功能：熱能和光能。 三、生物的物質(zhì)環(huán)境 巖石圈和土壤圈 巖石圈是指地球的地殼部分。 巖石圈和土壤圈貯藏著豐富資源，是萬(wàn)物生存繁衍的基地。 水的總量約為 1018m3，淡水僅占 %，人類(lèi)可直接利用的江河湖泊淡水和地下水僅占總量的 %。 大氣圈 大氣圈是包圍地球的一個(gè)氣體圈層。大氣質(zhì)量 99%集中在離地表 29km 之內(nèi)。 對(duì)流層位于近地面，約 1020km，特點(diǎn)是空氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著，空氣分布均勻；溫度隨高度升高而降低，每升高 1000m 溫度下降 ℃；含水蒸氣和塵埃；影響生物的一切氣候現(xiàn)象都發(fā)生在對(duì)流層中。主要是平流運(yùn)動(dòng)，平流層中臭氧集中，太陽(yáng)光中紫外 線(xiàn)（＜ 290 nm)幾乎全部被吸收，因此溫度較高，氣溫變化不大。 溫度隨高度而降低，到頂層溫度降至 190K 左右。溫度隨高度迅速增加，在 700 千米處，溫度可達(dá) 1500K。 生物圈 生物圈最早由奧地利地質(zhì)學(xué)家 Suess 于 1875 年提出。 生物圈 最顯著的特點(diǎn)是有大量的生物存在。 第二節(jié) 生態(tài)因子及其作用特點(diǎn) 一、生態(tài)因子的定義 生態(tài)因子是指環(huán)境中對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。 所有生態(tài)因子構(gòu)成生物的生態(tài)環(huán)境。 二、生態(tài)因子的分類(lèi) 氣候因子（如光、溫度、水、空氣、雷電等）； 土壤因子（土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、 肥力、土壤結(jié)構(gòu)和土壤生物等因子）； 生物因子（指與對(duì)象生物發(fā)生相互關(guān)系的動(dòng)物、植物、微生物等因子，形成捕食、寄生、競(jìng)爭(zhēng)和互惠共生等關(guān)系）； 地形因子（海拔高度、坡度、坡向 (陰坡和陽(yáng)坡 )、地面起伏等，通過(guò)影響氣候和土壤，間接地影響植物的生長(zhǎng)和分布）； 人為因子（指對(duì)動(dòng)植物產(chǎn)生影響的人類(lèi)活動(dòng)）。因此生態(tài)因子對(duì)生物的作用不是單一的，而是綜合的。 （ 2）非等價(jià)性（主導(dǎo)因子作用） 對(duì)生物起作用的諸多因子是非等價(jià)的，其中有 12 個(gè)是起主要作用的主導(dǎo)因子。 例如，光合作用時(shí)，光強(qiáng)是主導(dǎo)因子，溫度和 CO2 是次要因子。 （ 3）不可替代性和互補(bǔ)性 生態(tài)因子雖非等價(jià)，但都不可缺少，一個(gè)因子的缺失不能由另一個(gè)因子來(lái)代替。 如軟體動(dòng)物在鍶多的地方，能利用鍶來(lái)補(bǔ)償殼 中鈣的不足。 （ 4）限定性（時(shí)段性） 生物在生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段往往需要不同的生態(tài)因子或生態(tài)因子的不同強(qiáng)度。 如低溫對(duì)冬小麥的春化階段必不可少，但在其后的生長(zhǎng)階段則有害。說(shuō)明有些魚(yú)類(lèi)在生活史的不同階段，對(duì)生存條件有不同的要求。 例如，四川二郎山的東坡濕潤(rùn)多雨，植物分布類(lèi)型為常綠闊葉林；而西坡空氣干熱、缺水，只能分布耐旱的灌草叢。 如果一種生物對(duì)某一生態(tài)因子的耐受范圍很廣，而且這種因子非常穩(wěn)定，則這種因子不太可能成為限制因子。 例如， O2 對(duì)陸生動(dòng)物 ，一般不會(huì)成為限制因子；但 O2 在水體中的含量有限，常發(fā)生波動(dòng)，是水生生物的限制因子。提出“植物的生長(zhǎng)取決于那些處于最少量狀況的營(yíng)養(yǎng)元素的量” 。 可概括為：能夠影響生物的無(wú)數(shù)因子中，總有一個(gè)因素限制生物的生長(zhǎng)、生存或繁殖。若多施 1 倍的氮，產(chǎn)量為 350 kg，為鉀所限制。 （ 3）謝爾福特耐受定律（ Shelford’ s law of tolerance） 美國(guó)生態(tài)學(xué)家 Shelford 于 1913 年提出：“生物的生存需要依賴(lài)環(huán)境中的多種條件，而且生物對(duì)環(huán)境因子的耐受性有一個(gè)上限和下限，任何因子不足或過(guò)多，接近或超過(guò)了某種生物的耐受限度，該種生物的生存就會(huì)受到影響，甚至滅絕”。 但要注意到：生物的耐性限度會(huì)因發(fā)育時(shí)期、季節(jié)、環(huán)境條件的不同而變化。 Shelford Law of Tolerance（謝爾福特耐受定理） 內(nèi)穩(wěn)態(tài)的定義：生物控制自身的體內(nèi)環(huán)境使其保持相對(duì)穩(wěn)定，以減少生物對(duì)外界環(huán)境的依賴(lài)性，從而大大提高生物對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力。 內(nèi)穩(wěn)態(tài)是通過(guò)生理過(guò)程或行為的調(diào)整而實(shí)現(xiàn)的。如動(dòng)物保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的行為機(jī)制： 身姿改變、位置的遷移、穴居、巢居等 )。 五、生物的內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制 一、溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng) 溫度的生態(tài)作用 （ 1）溫度對(duì)生物生長(zhǎng)的影響 溫度對(duì)生物的作用可分為最低溫度、最適溫度和最高溫度，即“三基點(diǎn)”溫度。 （ 2）溫度對(duì)生物發(fā)育的影響 植物的春化作用（某些植物需要經(jīng)過(guò)一個(gè)低溫“春化”階段才能開(kāi)花結(jié)果，完成生命周期）。 有效積溫法則用公式表示： K=N(TT0) , K — 是有效積溫 (常數(shù) ) ， N — 為發(fā)育歷期天數(shù)， T0 — 為生物發(fā)育起點(diǎn)溫度 (生物零度 )； T — 為發(fā)育期間的平均溫度。 有效積溫法則不僅適用于植物，還可應(yīng)用到昆蟲(chóng)和其他一些變溫動(dòng)物。 2）預(yù)測(cè)害蟲(chóng)的分布區(qū)、危害猖獗區(qū)。 4）預(yù)測(cè)生物地理分布的北界。 6）制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，合