基础生态学第二版常考基础知识点总结.docx
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基础生态学第二版常考基础知识点总结
绪论
*学习生态学的三条原则：
1、扎实的博物学知识基础；
2、把生物作为生态学研究的基本单位；
3、进化论思想在生态学研究中具有核心地位。
当代生物进化论的三大理论来源及其发展
*当代生物进化论学派林立，但都来自三个不同而又相互关联的基本学说：
拉马克学说、达尔文的自然选择学说和孟德尔遗传理论。
1.新拉马克主义
*拉马克是第一个从科学角度提出进化论的学者，主要观点：
①在生物演化的动力上，尽管他们也承认自然选择的作用，但认为用进废退和获得性遗传意义更大；②生物演化有内因（遗传、变异）与外因（环境），两者相比，他们更强调环境的作用；③生物的身体结构与其生理功能是协调一致的，但在因果关系上，即他们认为生理功能决定了结构特征，最典型的例子是对长颈鹿的脖子的解释。
2.孟德尔遗传理论
孟是奥地理利学者，1843年因生活所迫进入修道院，自不成才，1849年任大学预科的代课教师，1851年入维也纳大学深造，1856年开始了豌豆杂交试验，他的颗粒遗传理论与达尔文1859年的《物种起源》几乎同时完成，但却没人理解他为遗传学和进化论做出的杰出贡献。
1884年，在达尔文去逝不到两年，孟与世长辞。
直到1900年他的遗传学成果才被科学界重新发现，并概括为“孟德尔定律”。
3.达尔文学说
（1）新达尔文主义：
传统的达尔文主义缺乏遗传学基础，孟德尔遗传理论的创立，为新达尔文主义发展提供了契机。
其贡献主要是提出了遗传基因的概念，还证实了基因存在于染色体上；提出了突变论，认为非连续变异的突变可以形成新种；提出了基因型和表现型的概念；将孟德尔遗传理论发展到了一个新阶段，如连锁遗传定律。
*其局限性是：
研究生物演化主要局限于个体水平，实际上进化是一种在群体范畴内发生的过程；忽视了自然选择作用在进化中的地位，因而难以正确解释进化的过程。
（2）现代达尔文主义（或称现代综合进化论）：
是现代进化理论中影响最大的一个学派，是达尔文自然选择理论与新达尔文主义遗传理论的有机结合。
如1908年英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别证明了“哈迪—温伯格定律”，创立了群体遗传学理论。
其要点：
①主张共享一个基因库的群体是生物进化的基本单位，因而进化机制研究应属于群体遗传学的范围。
②主张物种形成的生物进化的机制应包括突变、自然选择和隔离三个方面。
一、生态学的定义
生态学是研究有机体（生物）与其周围环境相互关系的科学。
生物：
动物（人类）、植物、微生物
环境：
非生物环境（无机因素－温度、阳光、水等）和生物环境（包括种内种间关系）
生命的基本特征：
1.核酸、蛋白质—共同的生命大分子基础
2.细胞—生命的基本单位
3.新陈代谢—生命的基本运动形式
4.信息传递—反应与调节
5.生长与发育—共同的生命现象
6.生殖—生生不息的基础
7.遗传与变异—一切生命活动的基本规律
8.进化—生命发展的全部历史
9.生物与环境的统一—自然界相互依存的基本法则
生命：
高度组织化的物质结构，通过能量输入、生化过程实现物质交换和自我复制。
*美国W.H.freeman&company出版了RobertE.Ricklefs的《TheEconomyofNature》（自然的经济学）第5版，由孙儒泳等译为《生态学》。
*在生态学发展的不同阶段，不同的生态学家对生态学有不同的定义，强调的是生态学研究的不同分支和重点。
第一类自然历史和适应性；第二类是动物的种群生态学和植物的群落生态学；第三类是生态系统生态学。
*但目前多采用1866年Haeckel提出的定义。
二、生态学的研究对象
*生态学研究的对象从个体的分子到生物圈，经典生态学在个体、种群、群落和生态系统四个组织层次上进行研究。
*现代生态学向微观和宏观两个方向发展，一方面在分子、细胞等微观水平上探讨生物与环境之间的相互关系，如分子生态学；另一方面在景观生态学、全球生态学等宏观层次上探讨生物与环境之间的相互关系。
生态学系统与生态系统
*生态学系统（Ecologicalsystem）：
是指任何生物体或生物体的集合与其周围环境，通过一些规则相互作用而联合起来的实体。
*生态系统（Ecosystem）是大而复杂的生态学系统。
生态学系统的自然等级表现在从最小尺度的生物到最大尺度的生物圈
分子生态学
《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。
个体生态学:
*个体生态学的研究重点是个体对生物和非生物环境的适应，即生理适应及其机制，属于生理生态学。
种群生态学
*种群是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。
*研究重点是个体数量及其随时间的变化，包括种群中的进化性变化。
即研究多度及其波动的因素。
群落生态学
*群落是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物种群组成的集合体，
*研究重点是决定群落组成和结构的生态过程，即关心同一地区生物体的多样性和多度的理解。
生态系统
*是一定空间中生物群落和非生物环境的复合体
*研究能量流动和物质循环过程
景观生态学
*景观:
由若干生态系统组成的异质区域，这些生态系统构成景观中明显的斑块，这些斑块称景观要素。
*景观生态学:
研究景观结构及其过程的科学。
生物圈生态学
*生物圈：
是指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石圈的上层（风化壳）、全部水圈和大气圈的下层（对流层）。
生物圈的范围在地表以上可达23KM的高空，在地表以下可延伸到12KM的深度。
*研究地球表面大气和水的运动，以及大气和水中包含着的能量和化学元素。
如臭氧层破坏、全球变暖、厄尔尼诺等。
生物圈
生态学的研究重点是生态系统和生物圈中各组成成分之间，特别是生物与环境、生物与生物之间的相互关系。
各组分间通过大气、水和生物体的运动彼此联系在一起。
*尺度：
是指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围的发生的频率，即能被感觉到的时间或空间变化的尺寸。
*包括空间尺度、时间尺度和组织尺度。
三、生态学的形成与发展
可分为四个时期：
1、生态学萌芽时期（公元16世纪以前）：
*在我国：
公元前1200年《尔雅》一书记载了176种木本和50多种草本植物的形态和生态环境；
*公元前200年《管子》“地员篇”，记述了植物沿水分梯度的带状分布及土地的合理利用；
*公元前100年前后，农历确立了24节气，同时《禽经》一书（鸟类生态）问世；
*在欧洲：
公元前285年也有类似著作问世。
2、生态学的建立时期（17世纪－19世纪末）
*1792年德国植物学家C.L.Willdenow出版了《草学基础》；
*1807年德国A.Humbodt出版《植物地理学知识》提出“植物群落”“外貌”等概念；
*1798年T.Malthus《人口论》的发表；
*1859年达尔文的《物种起源》；
*1866年Haeckel在他的著作《普通生物形态学》中首先提出ecology一词，并首次提出了生态学定义。
*1895年E.Warming发表了他的划时代著作《以植物生态地理为基础的植物分布学》（1909年经改写成《植物生态学》）
3、生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）
（1）动植物生态学并行发展，著作与教科书出版。
*代表作：
C.Cowels（1910）发表的《生态学》；
*F.E.Chements（1907）发表的《生态学及生理学》；
*前苏联苏卡切夫的《植物群落学》（1908）、《生物地理群落学与植物群落学》（1945）；
*A.G.Tamsley（1911）发表的《英国的植被类型》等；
*R.N.Chapman（1931）的《动物生态学》；
*中国费鸿年（1937）的《动物生态学》；
*特别是W.C.Alle（1949）等的《动物生态学原理》出版，被认为是动物生态进入成熟期的重要标志。
（2）学派的形成：
①北欧学派：
以注重群落结构分析为特点。
代表人物：
G.E.DuRietz
②法瑞学派：
注重群落生态外貌，强调特征种的作用。
代表人物是J.Braum-Blanquet
③英美学派：
以动态和数量生态为特点。
代表人物是Clements和Tansley
④俄国学派（前苏联学派）：
植物（群落）与地学结合。
代表人物：
B.H.Cykayeb
4、现代生态学时期（20世纪60年代至现在
（1）生态学研究对象的多层次性更加明显
*现代生态学研究对象向宏观和微观两极多层次发展，小自分子生态、细胞生态，大至景观生态、区域生态、生物圈或全球生态，虽然宏观仍是主流，但微观的成就同样重大而不可忽视。
而在生态学建立时，其研究对象则主要是有机体、种群、群落和生态系统几个宏观层次。
（2）研究技术和方法上的进展
①遥感在生态学上已普遍应用。
②用放射性同位素对古生物的过去保存时间进行绝对的测定，使地质时期的古气候及其生物群落得以重建，比较现存群落和化石群落成为可能。
③现代分子技术使微生物生态学出现革命，并使遗传生态学获得了巨大的发展。
④在生态系统长期定位观测方面，自动记录和监测技术、可控环境技术已应用于实验生态，直观表达的计算机多媒体技术也获得较大发展。
⑤无论基础生态和应用生态，都特别强调以数学模型和数量分析方法作为其研究手段。
（3）研究范围的扩展
*现代生态学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
（4）生态学研究的国际性是其发展的趋势
*生态学问题往往超越国界，二次大战以后，有上百个国家参加的国际规划一个接一个。
*最重要的是60年代的IBP（国际生物学计划），70年代的MAB（人与生物圈计划），以及现在正在执行中的IGBP（国际地圈生物圈计划）和DIVERSITAS（生物多样性计划）。
为保证世界环境的质量和人类社会的持续发展，如保护臭氧层、预防全球气候变化的影响，国际上一个紧接一个地签定了一系列协定。
1992年各国首脑在巴西里约热内卢签署的《生物多样性公约》是近十年来对全球有较大影响力和约束力的一个国际公约，有许多方面涉及到了各国的生态学问题。
我国的世界生物圈保护区
*人与生物圈计划（简称MAB计划）是针对人口、资源、环境问题发起的一项政府间的国际科学研究计划。
1992年后，人与生物圈计划的重点集中于通过生物圈保护区网络的建设，来研究和保护生物多样性，促进自然资源的可持续利用。
自1979年起，我国的一批著名自然保护区，如长白山、神农架、九寨沟、西双版纳等，陆续被认定为世界生物圈保护区。
这不仅提高了我国自然保护区在国际上的地位，也加强了中国自然保护事业与国际上的交流和联系。
*2000至，我国新一批保护区加入世界生物圈保护区网络。
甘肃白水江、云南高黎贡山、四川黄龙、河南宝天曼与内蒙古赛罕乌拉5个自然保护区也被认定为世界生物圈保护区。
至此，人与生物圈计划30周年之际，中国的世界生物圈保护区的数量已经达到21个，将推动中国自然保护事业的发展和人与生物圈计划在中国更好的实施。
四、生态学的分支学科
1.根据研究对象的组织层次划分：
*分子生态学（MolecularEcology）
*个体生态学（Autecology）
*种群生态学（PopulationEcology）
*群落生态学（CommunityEcology，Synecology）生态系统生态学（EcosystemEcology）
*景观生态学（LandscapeEcology）
*全球生态学等
2.研究对象的生物分类划分
*如按生物类群来划分，生态学的研究对象为：
植物、微生物、昆虫、鱼类、鸟类、兽类等单一的生物类群，研究它们与环境之间的相互关系。
从而分化出植物生态学（PlantEcology）、动物生态学（AnimalEcology）、微生物生态学（Microbialecology）、
昆虫生态学（Insectecology）、人类生态学（HumanEcology）等。
3.研究对象的生境类别划分
*淡水生态学（Fresh-waterEcology）、海洋生态学（MarineEcology）、河口生态学（EstuaryEcology）、湿地生态学（WetlandEcology）、热带生态学（TropicalEcology）、陆地生态学（TerrestrialEcology）。
*陆地生态学又可再分为森林生态学（ForestEcology）、草地生态学（GrasslandEcology）、荒漠生态学（DesertEcology）和冻原生态学（Tundraecology）
4.按交叉学科划分
*如数学生态学、化学生态学、物理生态学、地理生态学、生态经济学等
5.按应用领域划分
*如农业生态学（Agroecology）、城市生态学（UrbanEcology）、污染生态学（PollutionEcology）、渔业生态学（FisheryEcology、放射生态学（RadioEcology）、资源生态学（ResourceEcology）。
五、生态学的研究方法
1、野外考察：
在自然中观察和收集资料
优点：
直接观察，获得自然状态下的资料；缺点：
不易重复。
2、受控实验：
在实验室条件和自然条件下进行实验研究。
如“微宇宙”模拟系统是在人工气候室或人工水族箱中建立自然的生态系统的模拟系统
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。
3、理论研究：
种用数学模型进行模拟研究
数学模型研究的优点：
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
*生态学研究的过程，也反映科学研究的三个侧面：
观察和描述；提出假说或解释；用实验的方法检验假说。
一个假说的实验检验
*观察：
在生长季节里，森林中有部分叶子被植食性昆虫吃掉；鸟类吃昆虫；但森林中仅有小比例的叶子被吃掉。
*假说：
鸟类捕食植食性昆虫从而减少了叶子的消费量。
*实验检验：
用防鸟类的栏网遮盖部分树林，鸟类不能进入，但昆虫能够自由进出。
*对照：
用不完全的栏网遮盖另一部分树林，鸟类和昆虫都能够自由进出。
*结果：
实验组昆虫数目增加了70%，叶面积损失从22%提高到35%。
*结论：
鸟类捕食减少了植食昆虫的多度，进而减少了对树木的危害。
树木周围被置以栏网，排除鸟类
六、生态学的学习方法
（一）树立生态学的基本观念
1、层次观
传统的生态学主要研究有机体以上的宏观层次，现在生态学向宏观和微观两极发展，虽然宏观仍是主流，但微观的成就同样重大而不可忽视。
*例如，以视觉捕猎的捕食者，其猎物的体色常常与环境背景相融合，以免被发现；许多生长在热而干旱气候中的植物具有厚而蜡质的表皮，可以减少通过叶子表面的蒸发失水。
这此构造和功能使生物适合其环境条件的属性就叫适应。
哥斯达黎加螳螂和北美树蛙的保护色
参考书籍
*RobertE.Ricklefs的《TheEconomyofNature》（自然的经济学）第5版，孙儒泳等译为《生态学》中文版，高等教育出版社，2004。
*李博主编.《生态学》.高等教育出版社,2000.
*傅伯杰,陈利顶,马克明,王仰麟.《景观生态学原理及其应用》,科学出版社,2002．
*孙儒泳,李博,诸葛阳,尚玉昌编.《普通生态学》.高等教育出版社,1993.
生态学期刊
*《生态学报》[中国生态学会，1982]
*《生态杂志》[中国生态学会，1982]
*《应用生态学报》[中国生态学会，1990]
*《生物多样性》[中国科学院濒危物种委员会，1993]
*《Ecology》[theEcologicalSocietyofAmerica，1920]
一、环境与生态因子
1、环境：
是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或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。
2、环境的类型
1）按环境的主体：
*人类环境：
在环境科学中，人类是主体，其它的生命物质和非生命物质为人类环境
*环境：
在生态科学中，生物为主体，生物以外的所有自然环境条件称为环境
2）按环境的性质
*自然环境
*半自然环境：
被人类破坏后的自然环境
*社会环境
3）按环境的范围：
大环境：
指宇宙环境、地球环境、区域环境
宇宙环境：
大气层以外的宇宙空间。
如太阳黑子与降雨量有明显相关关系等。
地球环境：
指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈，又称全球环境或地理环境。
区域环境：
指占有某一特定地域空间的自然环境，是由地球表面不同地区的5个自然圈层相互配合而形成的。
不同地区形成各不相同的区域环境特点，分布着不同的生物群落。
*大环境中的气候称大气候，指离地面1.5m以上的气候
*大环境直接影响着小环境，对生物体也有直接或间接的影响
*大环境影响到生物的生存与分布，产生了生物种类的一定组合特征或生物群系，如热带雨林、温带森林等
小环境：
是指对生物有直接影响的邻接环境，即小范围内的特定栖息地。
是区域环境中由于某一个或几个圈层的细微变化而产生的环境差异形成的。
内环境：
生物体内组织或细胞间的环境
*小环境中的气候称小气候，指离地面1.5m以下的气候
*小环境直接影响生物的生活，如严寒的冬季，雪被上温度很低，已达到-40℃，但雪被下的温度并不很低且相当稳定。
这种雪被下的小气候保护了雪被下的植物与动物安全越冬
3、生态因子（ecologicalfactors）
*生态因子：
指环境要素中对生物起作用的因子（即环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素），如光照、温度、水分、氧气、二氧化碳、食物和其他生物等。
*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。
*生存条件：
在生态因子中对生物生存不能缺少的环境要素。
二氧化碳和水对于植物，食物和氧气对于动物。
*生态环境：
所有生态因子构成生物的生态环境。
*生境（habitat）：
特定生物体或群体的栖息地的生态环境。
4、生态因子的分类
*按性质：
气候因子、地壤因子、地形因子、生物因子、人为因子
*按有无生命特征：
生物因子、非生物因子
*按动物种群数量变动的作用：
密度制约因子、非密度制约因子
*按生态因子的稳定性和作用特点：
稳定因子、变动因子
5、生态因子的作用特征
1）综合作用
2）主导因子作用（非等价性）
3）直接作用和间接作用
4）阶段性作用
5）不可替代性和补偿作用
1）综合作用
生态因子之间相互影响、相互作用、相互制约，任何一因子的变化都会在不同程度上引起其它因子的变化。
例如：
水体温度与溶解氧的关系
2）主导因子作用（非等价性）
*主导因子：
在诸多的因子中，有一个对生物起决定性作用的生态因子。
*主导因子的改变常会引起其他生态因子发生明显变化或使生物的生长发育发生明显变化，如光合作用时，光强是主导因子，温度和CO2为次要因子；春化作用时，温度为主导因子，湿度和通气条件是次要因子。
3）直接作用和间接作用
*直接作用：
直接作用于生物的，如光照、水分、氧、温度、二氧化碳等
*间接作用：
通过影响直接因子而间接影响生物的，如环境中的地形因子，它的坡度、坡向、坡位、海拔高度等对生物的作用不是直接的，但他们能影响光照、温度、雨水等因子的分布，因而对生物产生间接作用，这些地方的光照、温度、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接作用。
如：
四川二郎山的东坡湿润多雨，分布常绿阔叶林，而西坡干热缺水，只分布耐旱的灌草丛。
4）阶段性作用
*生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。
例如低温对冬小麦的春化阶段是必不可少的，但在其后的生长阶段则是有害的。
*如大马哈鱼生活在海洋中，生殖季节回游到淡水河流中产卵。
*鳗鲡就是日常所指的鳗鱼。
一生中半辈子生活在海洋里，半辈子生活在江河中。
鳗鲡是海里出生，江河里长大。
每到秋天，成熟的鳗鲡就穿上银白色的婚装，作好了旅行产卵的准备。
鳗鲡经过长途旅行，行程几千里，终于疲劳不堪地从江河漫游入海，到达产卵场，婚配产卵后生命也到尽头了。
在西沙群岛和南沙群岛附近或其他海区约四五百米深处的海底产卵。
孵化后的鳗苗，又能成群结队地竞相逆流而上，游回江河内发育生长。
5）不可替代性和补偿作用
*不可替代性：
生态因子虽非等价，但都不可缺少，一个因子的缺失不能由另一个因子来代替。
*总体来说，生态因子是不可代替的，但是局部是能补偿的。
*补偿作用：
在一定条件下，某一因子的数量不足，有时可以由其他因子来补偿。
但只能是在一定范围内作部分补偿。
例如光照不足所引起的光合作用的下降可由CO2浓度的增加得到补偿。
*生态因子的补偿作用只能在一定范围内作部分补偿，而不能以一个因子代替另一个因子，且因子之间的补偿作用也不是经常存在的。
二、生物与环境的相互作用
1、作用：
环境的非生物因子对生物的影响
（1）环境对生物的作用：
*影响生物的生长、发育、繁殖和行为；
*影响生物出生率和死亡率，导致种群数量的改变；
*某些生态因子能够限制生物的分布区域。
（2）生物对自然环境的适应：
*生物可以从自身的形态、生理、行为等方面不断进行调整，以适应环境变化，减小生态因子的限制作用；
*生物能积极地利用某些生态因子的周期性变化，作为确定时间，调节其生理节律和生活史中的各种节律线索。
2、反作用：
生物对环境的影响
*如过度放牧、植树造林
3、相互作用：
生物与生物间的作用
*如捕食者与被捕食者、寄生者与宿主
三、生态因子的限制性作用
（一）Liebig最小因子定律（Liebig’slawofminimum）
1840年农业化学家J.Liebig1840年农业化学家J.Liebig分析了土壤与植物生长的关系，认为每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养元素，并阐明在植物生长所必需的元素中，供给量最少（与需要量比相差最大）的元素决定着植物的产量。
如一块土壤中
氮：
可维持200千克产量
钾：
可维持250千克产量
磷：
可维持500千克产量
实际产量为200千克；若氮增加1倍，产量为350千克。
*因此他提出：
*“植物的生长取决于处在最小量（与需要量比相差最大）状态的营养元素”。
*Liebig最小因子定律：
低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。
*这个理论也适用于其他生物种类或生态因子。
*E.P.Odum：
补充两点：
*一是Liebig定律只能严格地适用于稳定状态，即能量和物质的流入和流出是处于平衡的情况下才适用；
*二是
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