生命科学引论第九讲-生态学发展状况与展望

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1、 生命科学引论生命科学引论 生态学生态学发展状况与展望发展状况与展望5.5.生态学的主要研究手段生态学的主要研究手段4.4.生态学的分支与基本内容生态学的分支与基本内容 3.3.生态学的重要概念生态学的重要概念 2.2.生态学涵义的延伸生态学涵义的延伸1.1.生态学的定义及发展生态学的定义及发展 目录目录 7.7.生态学主要学术刊物生态学主要学术刊物6.6.生态学的研究热点生态学的研究热点l 牛翠娟牛翠娟,娄安如娄安如,孙儒泳等孙儒泳等,基础生态学，高等教基础生态学，高等教育出版社，育出版社，20072007 (第第2 2版版)l 杨持杨持,生态学生态学,高等教育出版社高等教育出版社,2010

2、(,2010(第第2 2版版).).l Robert E.Robert E.RicklefsRicklefs,The Economy of Nature.,The Economy of Nature.2010.Freeman,W.H.&2010.Freeman,W.H.&Company,SixthCompany,Sixth Edition.Edition.(中文版中文版“生态学生态学”，高等教育出版社）高等教育出版社）。l 马尔腾马尔腾,人类生态学人类生态学-可持续发展的基本概念可持续发展的基本概念,商商务印书馆务印书馆,2012.,2012.l 闫凤鸣闫凤鸣,化学生态学化学生态学,科学出版社

3、科学出版社,2011(,2011(第二版第二版).).参考书目参考书目l 生态学既是一门科学（生态学是跨越理、文、工生态学既是一门科学（生态学是跨越理、文、工科的一个学科，科的一个学科，20112011年国务院学位委员会批准为年国务院学位委员会批准为理学一级学科），又是一种文化。理学一级学科），又是一种文化。l 在全球变化、人口剧增、城市化快速发展的背景在全球变化、人口剧增、城市化快速发展的背景下，需要建设一种下，需要建设一种“资源节约型、环境友好型社资源节约型、环境友好型社会（两型社会）会（两型社会）”，要求人类的生产和消费活动，要求人类的生产和消费活动与自然生态系统协调可持续发展，因此无论

4、从事与自然生态系统协调可持续发展，因此无论从事何种工作，都要求掌握生态学的基本知识。何种工作，都要求掌握生态学的基本知识。本讲座的主旨本讲座的主旨lIphoneIphonel慈善慈善l生态生态当今时代的三大时尚当今时代的三大时尚1.生态学的定义及发展生态学的定义及发展 u生态学生态学EcologyEcology一词源于希腊文一词源于希腊文oikosoikos +logos+logos，意为，意为“住所、栖息地住所、栖息地”和和 “论述、学科论述、学科”，可理解为关于居住，可理解为关于居住环境的科学。环境的科学。uE.H.HaeckelE.H.Haeckel（18661866）的定义：生态）的定

5、义：生态学是研究生物在其生活过程中与环境学是研究生物在其生活过程中与环境间相互关系的科学（生态学诞生）。间相互关系的科学（生态学诞生）。生态学的定义生态学的定义 生态学是研究生物怎样生活和它们为生态学是研究生物怎样生活和它们为什么按照自己生活方式生活的科学（什么按照自己生活方式生活的科学（C.EltonC.Elton，19271927）。生态学是研究有机体的分布和多度的生态学是研究有机体的分布和多度的科学（科学（Andrenathes,1954Andrenathes,1954）。）。生态学是研究生态系统的结构与功能生态学是研究生态系统的结构与功能的科学的科学（E.P.OdumE.P.Odum，

6、19561956）。）。生态学的其它定义生态学的其它定义 生态学是研究生命系统与环境系统之间生态学是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（马世骏相互作用规律及其机理的科学（马世骏，19801980）。）。生态学是综合研究有机体、物理环境与生态学是综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学（人类社会的科学（E.P.Odum,1997E.P.Odum,1997）。）。生态学的研究对象庞大的科学体系生态学的研究对象庞大的科学体系生生态态学学科科等等级级金金字字塔塔生态学萌芽时期生态学萌芽时期生态学建立时期生态学建立时期生态学巩固时期生态学巩固时期现代生态学时期现代生态学时期生态学生态学

7、的形成与发展的形成与发展(四个时期四个时期)u在我国：公元前在我国：公元前12001200年年尔雅尔雅一书；公元一书；公元前前200200年年管子管子“地员篇地员篇”；公元前；公元前100100年前年前后，农历确立了后，农历确立了2424节气，同时节气，同时禽经禽经一书一书（鸟类生态）问世。（鸟类生态）问世。u在欧洲：公元前在欧洲：公元前285285年也有类似著作问世。年也有类似著作问世。主要基于对生物现象与气候、环境关系的观主要基于对生物现象与气候、环境关系的观察和描述。察和描述。生态学生态学萌芽阶段萌芽阶段（公元（公元16世纪前）世纪前）17921792年德国年德国C.L.Willdeno

8、wC.L.Willdenow出版出版草学基础草学基础；18071807年德国年德国A.HumbodtA.Humbodt出版出版植物地理学知识植物地理学知识提出提出“植物群落植物群落”、“外貌外貌”等概念；等概念；17981798年年T.MalthusT.Malthus发表发表人口论人口论；18591859年达尔文发表年达尔文发表物种起源物种起源；18661866年年E.H.HaeckelE.H.Haeckel在他的著作在他的著作普通生物形态普通生物形态学学中首次提出中首次提出EcologyEcology加以定义加以定义；18951895年年E.WarmingE.Warming发表了划时代著作发

9、表了划时代著作以植物生以植物生态地理为基础的植物分布学态地理为基础的植物分布学（19091909年改写成年改写成植物生态学植物生态学）。）。生态学建立时期（公元生态学建立时期（公元1719世纪末）世纪末）北欧学派：以注重群落结构分析为特点。代表人北欧学派：以注重群落结构分析为特点。代表人物：物：G.E.DuG.E.Du RietzRietz；法瑞学派：注重群落类型的划分，建立了严密的法瑞学派：注重群落类型的划分，建立了严密的植被等级分类系统。代表人物是植被等级分类系统。代表人物是J.Braun-J.Braun-BlanquetBlanquet；英美学派：以动态（群落演替，创建群落演替顶英美学派

10、：以动态（群落演替，创建群落演替顶级 学 说）和 数 量 生 态 为 特 点。代 表 人 物 是级 学 说）和 数 量 生 态 为 特 点。代 表 人 物 是F.E.ClementsF.E.Clements和和A.G.TansleyA.G.Tansley；苏联学派：植物群落与地学结合（即地植物学）苏联学派：植物群落与地学结合（即地植物学）。代表人物：。代表人物：B.H.B.H.；生态学巩固时期（生态学巩固时期（19001960年）年）代表作：代表作：C.CowelsC.Cowels(1910)-(1910)-生态学生态学F.E.ClementsF.E.Clements(1907)-(1907)

11、-生态学及生理学生态学及生理学B.H.B.H.-植物群落学植物群落学（19081908）、）、生物生物地理群落学与植物群落学地理群落学与植物群落学（19451945）A.G.TansleyA.G.Tansley(1911)-(1911)-英国的植被类型英国的植被类型R.N.ChapmanR.N.Chapman(1931)-(1931)-动物生态学动物生态学费鸿年（费鸿年（19371937）-动物生态学纲要动物生态学纲要W.C.AlleW.C.Alle（19491949）-动物生态学原理动物生态学原理(动物生动物生态进入成熟期的重要标志态进入成熟期的重要标志)以人类生存环境为中心以人类生存环境为

12、中心l研究层次上向宏观与微观两极发展；研究层次上向宏观与微观两极发展；l研究手段更新及对新的科学理论的吸收应用（研究手段更新及对新的科学理论的吸收应用（遥感技术遥感技术RSRS、全球定位系统、全球定位系统GPSGPS、地理信息系、地理信息系统统GISGIS、计算机技术、多元统计分析、地统计、计算机技术、多元统计分析、地统计学等，分形理论、运筹学、系统学、耗散结构学等，分形理论、运筹学、系统学、耗散结构论、自组织理论、协同学、突变论等）；论、自组织理论、协同学、突变论等）；l研究范围的拓展，从纯自然现象研究，拓展到研究范围的拓展，从纯自然现象研究，拓展到自然自然经济经济社会复合系统的研究。社会复

13、合系统的研究。现代生态学阶段（现代生态学阶段（1960年年）l1972年（斯德哥尔摩）：年（斯德哥尔摩）：只有一个地球只有一个地球人类人类环境宣言；环境宣言；l1987年：年：我们共同的未来我们共同的未来；l1992年（里约热内卢）：年（里约热内卢）：21世纪议程；世纪议程；l60年代年代：国际生物学计划：国际生物学计划IBP（生物生产力）；（生物生产力）；l70年代年代，人与生物圈计划，人与生物圈计划MAB（人与自然）；（人与自然）；l80年代年代，国际地圈生物圈计划，国际地圈生物圈计划IGBP（圈层间关（圈层间关系全球变化）；系全球变化）；l2001年年：千年生态系统评估：千年生态系统评估

14、MA（自然、人文与（自然、人文与政策）。政策）。生态学问题广受重视的里程碑生态学问题广受重视的里程碑u格局（格局（pattern）：不同层次的生命现象）：不同层次的生命现象怎怎么样（么样（how）？u过程（过程（process）：如何从生物之间、生）：如何从生物之间、生物与环境之间关系来解释这些生命现象，物与环境之间关系来解释这些生命现象，为什么（为什么（why）？生态学研究的核心生态学研究的核心内容内容2.生态学涵义的延伸生态学涵义的延伸 上世纪上世纪5050到到6060年代之前，出现了震惊世界的年代之前，出现了震惊世界的“八八大公害事件大公害事件”：马斯河谷事件马斯河谷事件多诺拉烟雾事件多

15、诺拉烟雾事件伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件日本水病事件日本水病事件美国洛杉矶烟雾事件美国洛杉矶烟雾事件日本富山神通川骨痛病事件日本富山神通川骨痛病事件日本四日市哮喘病事件日本四日市哮喘病事件日本米糠油事件日本米糠油事件涵义为什么要延伸？涵义为什么要延伸？马斯河谷事件马斯河谷事件 ：19301930年年1212月月1 15 5日日：马斯河马斯河24km24km长长的一段河谷的一段河谷地带。地带。：河谷工业区有上千人发生呼吸道疾病河谷工业区有上千人发生呼吸道疾病，咳嗽咳嗽与呼吸短促是主要发病症状。一个星期内就有与呼吸短促是主要发病症状。一个星期内就有6363人人死亡。许多死亡。许多家畜也未能幸免于难，纷

16、纷死去。家畜也未能幸免于难，纷纷死去。尸体解剖结果证实：刺激性化学物质损害呼吸道内尸体解剖结果证实：刺激性化学物质损害呼吸道内壁是致死的原因壁是致死的原因。事件事件发生过程发生过程自然原因自然原因 1.1.天气因素：大雾和天气因素：大雾和逆温。逆温。2.2.地形因素：河谷地形加重了逆温地形因素：河谷地形加重了逆温程度。程度。人为因素人为因素 大量大量重化工重化工企业聚集排放企业聚集排放大量的大量的废气，废气，包括炼焦、包括炼焦、炼钢、电力、玻璃、炼锌、硫酸、化肥等炼钢、电力、玻璃、炼锌、硫酸、化肥等工厂，工厂，有有害气体在大气层中越积越厚，其积存量接近危害健害气体在大气层中越积越厚，其积存量接

17、近危害健康的极限。康的极限。事件事件原因分析原因分析 通过对通过对当地排入大气的各种气体和烟雾进行了研当地排入大气的各种气体和烟雾进行了研究分析，排除了氟化物致毒的可能性，认为硫的究分析，排除了氟化物致毒的可能性，认为硫的氧化物氧化物二氧化硫气体和三氧化硫烟雾的混合二氧化硫气体和三氧化硫烟雾的混合物是主要致害的物质物是主要致害的物质。致病致病物质分析物质分析 生态学既是一门科学也是一种文化生态学既是一门科学也是一种文化生态学原理属于科学范畴生态学原理属于科学范畴生态学思想与观念又是属于文化教生态学思想与观念又是属于文化教育范畴育范畴生态生态学学涵义涵义的延伸的延伸l 树立可持续发展观念的发展观

18、树立可持续发展观念的发展观没有破坏的发展没有破坏的发展 l 培养人与自然和谐发展的自然观培养人与自然和谐发展的自然观摆正人在生物摆正人在生物圈中的位置圈中的位置l 养成生态伦理道德观养成生态伦理道德观善待自然和其他生物，爱善待自然和其他生物，爱护保护自然环境。是否具备生态伦理道德观，是当护保护自然环境。是否具备生态伦理道德观，是当代大学生素质教育成功与否的标准之一，也是衡量代大学生素质教育成功与否的标准之一，也是衡量大学生素质高低的重要标志之一大学生素质高低的重要标志之一l 建立新的价值观和消费观建立新的价值观和消费观承认自然资源是有限承认自然资源是有限的，有价值的，对物质要有适可而止的消费（

19、健康的，有价值的，对物质要有适可而止的消费（健康消费）。消费）。科学的生态观科学的生态观l 生态文化是指以生态科学群、可持续发展理论和生态文化是指以生态科学群、可持续发展理论和绿色技术群为主导，以保护生态环境为价值取向绿色技术群为主导，以保护生态环境为价值取向，树立人与自然和谐同存的一种自然观。，树立人与自然和谐同存的一种自然观。l 作为文化，它应当包括人们的思想、观念、意识作为文化，它应当包括人们的思想、观念、意识，也应包括人类为解决所面临的种种生态问题、，也应包括人类为解决所面临的种种生态问题、环境问题及相关的社会问题所采取的种种手段以环境问题及相关的社会问题所采取的种种手段以及保证这些手

20、段顺利实施的所有战略、制度。及保证这些手段顺利实施的所有战略、制度。生态文化生态文化l蓬勃发展的生态文化为人类的进步提供了蓬勃发展的生态文化为人类的进步提供了许多新思想、新观念，是先进文化的一个许多新思想、新观念，是先进文化的一个重要内容。重要内容。互利共生、多样共存、竞争发展的生态互利共生、多样共存、竞争发展的生态学基本观念，与和谐社会所追求的公平学基本观念，与和谐社会所追求的公平友爱、和谐有序、充满活力的社会发展友爱、和谐有序、充满活力的社会发展目标，有着深刻的一致性和亲和性。目标，有着深刻的一致性和亲和性。l生态文明就是以可持续的经济发展模式、生态文明就是以可持续的经济发展模式、资源节约

21、和环境友好的产业结构、健康合资源节约和环境友好的产业结构、健康合理的消费模式、和谐和睦的人际关系、理理的消费模式、和谐和睦的人际关系、理性宽容的社会氛围为主要内涵，在遵循人性宽容的社会氛围为主要内涵，在遵循人、自然、社会和谐发展这一客观规律的基、自然、社会和谐发展这一客观规律的基础上追求物质与精神财富的创造和积累。础上追求物质与精神财富的创造和积累。生态文明生态文明u涵义：研究人类社会和自然环境相互作用的科涵义：研究人类社会和自然环境相互作用的科学。学。u出发点：生态危机问题的复杂性。出发点：生态危机问题的复杂性。u核心思想：在社会核心思想：在社会-自然系统中，人和社会因自然系统中，人和社会因

22、素起着积极的主导作用，自然与社会间的相互素起着积极的主导作用，自然与社会间的相互关系究竟如何，取决于人，取决于人所选择的关系究竟如何，取决于人，取决于人所选择的自然资源利用战略。自然资源利用战略。社会生态学社会生态学传统生态学研究的主要方向是将生物传统生态学研究的主要方向是将生物放在自然状态下进行研究放在自然状态下进行研究社会生态学研究的主要方向是作为社社会生态学研究的主要方向是作为社会主体的人与周围环境及各种事物之会主体的人与周围环境及各种事物之间的关系间的关系社会生态学与传统生态学区别社会生态学与传统生态学区别3.生态学的重要概念生态学的重要概念l 指某一特定生物体或生物群体生活空间的外界

23、自指某一特定生物体或生物群体生活空间的外界自然条件的总和，包括空间及直接或间接影响该生然条件的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素物体或生物群体生存的各种因素。l 环境既包括以大气、水、土壤、植物、动物、微环境既包括以大气、水、土壤、植物、动物、微生物等为内容的物质因素，也包括以观念、制度生物等为内容的物质因素，也包括以观念、制度、行为准则等为内容的非物质因素；既包括自然、行为准则等为内容的非物质因素；既包括自然因素，也包括社会因素；既包括非生命体形式，因素，也包括社会因素；既包括非生命体形式，也包括生命体形式。也包括生命体形式。环境环境(environment)l环

24、境要素中对生物的生命活动起直接或间接环境要素中对生物的生命活动起直接或间接作用的因子作用的因子，包括气候、土壤、地形、生物，包括气候、土壤、地形、生物、人为因子等。、人为因子等。生态因子生态因子(ecological factor)l所有生态因子构所有生态因子构成生物的生态环成生物的生态环境。境。l特定生物体或群特定生物体或群体的栖息地的生体的栖息地的生态环境为生境（态环境为生境（habitat）。）。lJustus von Liebig（1840）：）：低于某种生低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定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。简言之该种生物生存

25、和分布的根本因素。简言之，植物的生长取决于那些处于最少量状态植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素。的营养元素。lBlackman（1905）：）：生态因子低于最低生态因子低于最低状态时，生理现象全部停止；在最适状态状态时，生理现象全部停止；在最适状态下，显示了生理现象的最大观测值；在最下，显示了生理现象的最大观测值；在最大状态之上，生理现象又停止大状态之上，生理现象又停止。最小因子定律最小因子定律l种群种群：指在一定时间内占据一定空间的同种指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。生物的所有个体。l种群密度效应：种群密度效应：种群密度是指在单位面积或种群密度是指在单位面积或体积中

26、的个体数。在一定时间内，当种群的体积中的个体数。在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现邻接个体之个体数目增加时，就必定会出现邻接个体之间的相互影响，称为种群密度效应。间的相互影响，称为种群密度效应。l复合种群复合种群(meta-population)：生境斑块中生境斑块中局域种群的集合，这些局域种群在空间上存局域种群的集合，这些局域种群在空间上存在隔离，彼此间通过个体扩散而相互联系。在隔离，彼此间通过个体扩散而相互联系。种群种群(population)l群落群落(community)：把在一定生活环境中的把在一定生活环境中的所有生物种群的总和叫做生物群落，简称群所有生物种群的总和叫

27、做生物群落，简称群落落。l生态系统生态系统(ecosystem)：指由生物群落与无指由生物群落与无机环境构成的统一整体机环境构成的统一整体。l生态系统类型：生态系统类型：自然生态系统（森林、草原自然生态系统（森林、草原、海洋和湿地）和人工生态系统（城市、农、海洋和湿地）和人工生态系统（城市、农田）等。田）等。群落与生态系统群落与生态系统l景观景观：具有数公里以上的生态系统综合体，具有数公里以上的生态系统综合体，包括森林、田野、草原、村落、城市等可视包括森林、田野、草原、村落、城市等可视实体。实体。景观景观(landscape)城市化景观城市化景观现代农业景观现代农业景观-1950传统农业景观传

28、统农业景观-18001950历史乡村景观历史乡村景观-11001800铁器时代末期景观铁器时代末期景观-约公元前约公元前1000新石器及青铜时代新石器及青铜时代景观景观-原始自然景观原始自然景观-景景观观土土地地利利用用变变迁迁过过程程自然自然人工人工4.生态学的分支与基本生态学的分支与基本内容内容分子生态学（分子生态学（molecular ecology）个体生态学（个体生态学（autoecology）种群生态学（种群生态学（population ecology）群落生态学（群落生态学（synecology）生态系统生态学（生态系统生态学（ecosystem ecology）景观生态学（景观

29、生态学（landscape ecology）区域生态学（区域生态学（regional ecology）全球生态学（全球生态学（global ecology）1.依据研究对象的组织水平依据研究对象的组织水平作者标题年份出版物Justo,M.C.N.,Kohn,A.,Pereira,C.S.,Flores-Lopes,F.Histopathology and autoecology of Didymocylindrus simplex(Digenea:Didymozoidae),parasite of Katsuwonus pelamis(Scombridae)in the Southwester

30、n Atlantic Ocean,off South America2013ZoologiaSfriso,A.,Wolf,M.A.,Maistro,S.,Sciuto,K.,Moro,I.Spreading and autoecology of the invasive species Gracilaria vermiculophylla(Gracilariales,Rhodophyta)in the lagoons of the north-western Adriatic Sea(Mediterranean Sea,Italy)2012Estuarine,Coastal and Shelf

31、 ScienceRodriguez-Campos,A.,Diaz-Maroto,I.J.,Barcala-Perez,E.,Vila-Lameiro,P.Comparison of the autoecology of Quercus robur L.and Q.petraea(Mattuschka)Liebl.stands in the Northwest of the Iberian Peninsula2010Annals of Forest ResearchMasri,T.,Nuwayhid,R.Y.,Masri,N.,Fakhry,K.Autoecology of Castanea S

32、ativa Mill.in Lebanon2009Acta HorticulturaeSnchez,A.R.The chestnut grove for fruit or wood?Considerations of its autoecology castaar para fruto o para madera?Consideraciones sobre su autoecologa2008Acta HorticulturaeMuniz,K.P.R.,Giaretta,A.A.,Silva,W.R.,Facure,K.G.Autoecology of Hypsiboas albopuncta

33、tus(Anura,Hylidae)in an area of Cerrado in southeast of Brazil Auto-ecologia de Hypsiboas albopunctatus(Anura,Hylidae)em rea de Cerrado no sudeste do Brasil2008Iheringia-Serie ZoologiaDaniel Cadena,C.,Loiselle,B.A.Limits to elevational distributions in two species of emberizine finches:Disentangling

34、 the role of interspecific competition,autoecology,and geographic variation in the environment2007EcographyTanaka,A.,Vieira,G.Autoecology of forest species in line plannting enrichment system in primary forest in Central Amazonia Autoecologia das espcies florestais em regime de plantio de enriquecim

35、ento em linha na floresta primria da Amaznia Central2006Acta AmazonicaDaz-Maroto,I.J.,Vila-Lameiro,P.,Silva-Pando,F.J.Autoecology of oaks(Quercus robur L.)in Galicia(Spain)Autocologie des chnaies de Quercus robur L.en Galice(Espagne)2005Annals of Forest ScienceMHammedi-Bouzina,M.,Abdelguerfi-Laouar,

36、M.,A b d e l g u e r f i,A.,Guittonneau,G.-G.Autoecology and distribution of the Scorpiurus muricatus-complex(S.sulcatus-S.subvillosus)in Algeria Autocologie et distribution du complexe despces Scorpiurus muricatus(S.sulcatus-S.subvillosus)en Algrie2005Acta Botanica GallicaAbdelguerfi-Laouar,M.,Abde

37、lguerfi,A.,Bouznad,Z.,Guittonneau,G.-G.Autoecology and distribution of the species complex Medicago ciliaris-M.intertexta in Algeria Autocologie et distribution du complexe despces Medicago ciliaris-M.intertexta en Algrie2003Acta Botanica GallicaXavier,E.,Rocha,L.S.Autoecology and description of Mum

38、mucia mauryi(Solifugae,Mummuciidae),a new solifuge from Brazilian semi-arid Caatinga2001Journal of ArachnologyFayolle,S.,Cazaubon,A.,Cout,A.Pearsoniella variabilis Fritsch et Rich(Chlorophyta)in France:Description and autoecology data Pearsoniella variabilis Fritsch et Rich(Chlorophyta)en France:Des

39、cription et donnes autocologiques 12001Cryptogamie,AlgologieNakamura,Y.Autoecology of the heart urchin,Echinocardium cordatum,in the muddy sediment of the Seto Inland Sea,Japan2001Journal of the Marine Biological Association of the United KingdomAutoecology and morphological variability of Dinophysi

40、s sacculus(Dinophyceae:Dinophysiaceae)in a mediterranean lagoonJournal of the Marine Biological Association of the United Kingdom个体生态学个体生态学种群生态学种群生态学l研究种群的生态学（动物生态学的主流）研究种群的生态学（动物生态学的主流）群落生态学群落生态学l研究群落与环境相互关系的科学研究群落与环境相互关系的科学生态系统生态学生态系统生态学l分析生态系统的层级、服务、健康和管理；分析生态系统的层级、服务、健康和管理；阐明了生态系统的物种流、能量流、物质流阐明了

41、生态系统的物种流、能量流、物质流、信息流的规律。、信息流的规律。生态系统生态学生态系统生态学l分析生态系统的层级、服务、健康和管理；分析生态系统的层级、服务、健康和管理；阐明了生态系统的物种流、能量流、物质流阐明了生态系统的物种流、能量流、物质流、信息流的规律。、信息流的规律。景观生态学景观生态学l研究景观的结构、功能和变化。研究景观的结构、功能和变化。Landscape structureLandscape dynamics区域与全球生态学区域与全球生态学l区域生态学：区域生态学：研究大时空尺度下生态系统的研究大时空尺度下生态系统的时空变化的学科。时空变化的学科。l全球生态学：全球生态学：研

42、究整个地球生态问题的生态研究整个地球生态问题的生态学，又称生物圈生态学。学，又称生物圈生态学。从生物相关的角度来讲，生态学研究从生物相关的角度来讲，生态学研究对象包括了分子、细胞、个体到种群对象包括了分子、细胞、个体到种群、群落、生态系统等不同的层次；各、群落、生态系统等不同的层次；各生命层次及各层次的整体特性和系统生命层次及各层次的整体特性和系统功能都是生物与环境长期协同进化的功能都是生物与环境长期协同进化的产物。但总体上生态学研究的核心内产物。但总体上生态学研究的核心内容主要是围绕容主要是围绕“群落群落”或或“生态系统生态系统”来来展开。展开。目前的研究重点目前的研究重点动物生态学（动物生

43、态学（animal ecology）植物生态学（植物生态学（plant ecology）昆虫生态学（昆虫生态学（insectecology）微生物生态学（微生物生态学（microbial ecology）人类生态学（人类生态学（human ecology）2.按生物类群划分按生物类群划分数学生态学（数学生态学（mathematical ecology）化学生态学（化学生态学（chemical ecology）地理生态学（地理生态学（geographic ecology）生理生态学（生理生态学（physiological ecology）进化生态学（进化生态学（evolutionary ecol

44、ogy）行为生态学（行为生态学（behavioral ecology）遗传生态学（遗传生态学（genetic ecology）经济生态学（经济生态学（economic ecology）4.按交叉学科划分按交叉学科划分淡水生态学（淡水生态学（fresh-water ecology）海洋生态学（海洋生态学（marine ecology）河口生态学（河口生态学（estuary ecology）湿地生态学（湿地生态学（wetland ecology）陆地生态学（陆地生态学（terrestial ecology）:进一进一步划分为森林生态学（步划分为森林生态学（forest ecology）、草地生态学

45、（、草地生态学（grassland ecology）、）、荒漠生态学（荒漠生态学（desertecology）和冻原生）和冻原生态学（态学（tundra ecology）。）。3.按栖息地划分按栖息地划分森林森林地球地球之肺之肺全球森林分布（全球森林分布（UNEP-WCMCUNEP-WCMC）覆盖陆地表面覆盖陆地表面7%7%的热带森林，分布有约的热带森林，分布有约50%50%以上的物种以上的物种森林、湿地森林、湿地、海洋并海洋并称为称为全球全球三大生三大生态系统。态系统。产业生态学（产业生态学（industrial ecology）农业生态学（农业生态学（agroecology）城市生态学（城

46、市生态学（urban ecology）渔业生态学（渔业生态学（fishery ecology)资源生态学（资源生态学（resource ecology）5.按应用领域划分按应用领域划分理论生态学（理论生态学（theoretical ecology）野外生态学（野外生态学（field ecology）实验生态学（实验生态学（experimental ecology)6.按研究方法划分按研究方法划分5.生态学的主要研究生态学的主要研究手段手段1.1.观测观测：对自然现象进行观察或测定。对自然现象进行观察或测定。2.2.实验实验：为了检验某种科学理论或假设（某为了检验某种科学理论或假设（某事的结果或

47、某物性能）而从事某种活动。事的结果或某物性能）而从事某种活动。3.3.模拟模拟：(1 1)数学模拟数学模拟:在研究复杂过程时，在研究复杂过程时，通过建立数学模型并确定模型参数后，对通过建立数学模型并确定模型参数后，对数学模型进行求解，以获得不同条件下过数学模型进行求解，以获得不同条件下过程特性的计算结果程特性的计算结果；(2)(2)实验模拟实验模拟：先依照：先依照原型的主要特征，创设一个相似的模型，原型的主要特征，创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原型的一种形容然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。方法。引伸出多种多样的生态学研究手段。引伸出多种多样的生态学研究手段。生态学研究的三

48、种主要方法生态学研究的三种主要方法v定位或不定位观测是定位或不定位观测是考察某个体、种群、考察某个体、种群、群落或生态系统的结群落或生态系统的结构和功能与其环境关构和功能与其环境关系在时间上变化。系在时间上变化。v定位（站）定位（站）野外野外科学观测站科学观测站v生态网络生态网络由若干由若干个代表性定位观测站个代表性定位观测站构建构建野外观测野外观测v原地实验是在自然条原地实验是在自然条件下采取某些措施获件下采取某些措施获得有关某个因素的变得有关某个因素的变化对种群或群落及其化对种群或群落及其他因素的影响。例如他因素的影响。例如，在野外森林、草地，在野外森林、草地群落中，人为去除其群落中，人为

49、去除其或引进某个种群，观或引进某个种群，观测该种群对群落和生测该种群对群落和生境的影响。境的影响。野外原地（位）实验野外原地（位）实验 在人工控制生态实验系统中，通过改变其在人工控制生态实验系统中，通过改变其中某一环境因素或多个因素，来研究实验中某一环境因素或多个因素，来研究实验生物的个体、种群或生物群落系统的结构生物的个体、种群或生物群落系统的结构、功能等动态过程，及其变化的机理。、功能等动态过程，及其变化的机理。人工控制实验人工控制实验l分子生物学、遗传学与生态学的结合，利分子生物学、遗传学与生态学的结合，利用分子生物学技术研究生态学问题。用分子生物学技术研究生态学问题。l分子生态学研究方

50、法有多种，主要有分子生态学研究方法有多种，主要有PCR法、法、DNA序列分析法、限制性片段多长度序列分析法、限制性片段多长度多态法多态法(RFLP)、随机扩增多态、随机扩增多态DNA法法(RAPD)、扩增片段长度多态法、扩增片段长度多态法(AFLP),单单链构象多态性（链构象多态性（SSCP）、）、DNA指纹图谱指纹图谱法、法、DNA杂交技术等。杂交技术等。l条形码条形码 Barcode 技术已广泛应用技术已广泛应用分子生物学实验（分子生态学）分子生物学实验（分子生态学）采用化学分析方法来研究采用化学分析方法来研究生物间的化学联系及其机生物间的化学联系及其机制。制。常规的生物与环境样品的常规的

51、生物与环境样品的化学分析；化学分析；植物次生代谢物和昆虫信植物次生代谢物和昆虫信息素则是化学生态学的主息素则是化学生态学的主要研究内容要研究内容化学分析实验化学分析实验指非接触的、远距离的探测技术。一般指指非接触的、远距离的探测技术。一般指运用传感器运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测。、反射特性的探测。GoogleGoogle EarthEarth影像一般是卫星遥感影像。影像一般是卫星遥感影像。遥感（遥感（RSRS）与地理信息系统（与地理信息系统（GISGIS）、全）、全球定位系统（球定位系统（GPSGPS）合称合称3S3S。3S3S将实现随将实现

52、随时（时（anytimeanytime）、）、随地（随地（anywhereanywhere）为所有为所有的人（的人（anybody anybody）和事（和事（anythinganything）提供实提供实时空间信息服务时空间信息服务（4A4A服务）。服务）。遥感（遥感（RS）l遥感是目前生态学研究获取数据的最重要遥感是目前生态学研究获取数据的最重要手段之一。有各种各样的遥感卫星（遥感手段之一。有各种各样的遥感卫星（遥感影像或数据）。影像或数据）。QB：分辨率：0.61m 全色；2.44 m 多光谱World view：分辨率：0.46m 全色；1.84 m 多光谱 三维激光扫描成像系统：三维

53、激光扫描成像系统：快速、准确地获取近距离静态物体的空间三维模型。36080 的视场角的视场角 测程测程3m到到700m 3700万像素摄像机万像素摄像机空间数据向三维可视化的扩展空间数据向三维可视化的扩展 同步采集激光扫描数据与360度高分辨率彩色纹理，实现真三维空间数据库的建构。室内外景观漫游空间信息查询虚拟现实地形测量植被测量获取研究对象空间三维数据，进行空间分析、剖面分析、阴影分析及相关参数的获取真三维真三维GIS空间数据的应用空间数据的应用 以激光回波数据获取被测激光“点云”从点云中进行精确的林木水平上的参数估测 将参数引入生物量估测模型小光斑激光雷达森林回波点云示意图 三维激光扫描成

54、像系统的应用三维激光扫描成像系统的应用森林生物量估测森林生物量估测 E.C.PielouE.C.Pielou(1969)(1969)：生态学本质是一门数学。：生态学本质是一门数学。多元统计分析多元统计分析地统计学地统计学分形理论分形理论人工神经网络人工神经网络运筹学运筹学数学分析数学分析警示：警示：不要只见树木不见森林不要只见树木不见森林6.生态学的研究热点生态学的研究热点 生物多样性(biodiversity)是生物和它们组成的系统的总体多样性和变异性。生物资源则是指生物多样性中对人类具有现实或潜在价值的基因、物种和生态系统的总和。它是人类赖以生存和社会经济发展的物质基础。1.生物多样性及其

55、保护生物多样性及其保护1.8 millions species 挑战全球科学界的重要基础问题挑战全球科学界的重要基础问题p 25个关键问题之一个关键问题之一 u13.什么决定了物种多样性？什么决定了物种多样性？What Determines Species Diversity?Science提出了提出了125个个“天问天问”国内学者作为通讯作者发表在国内学者作为通讯作者发表在Ecology Letters上的第上的第1111篇文章篇文章SCI IF=17.949Science,Ecology Letters,J of Ecology等权威刊物已等权威刊物已引用了我们的引用了我们的研究结果研究结

56、果 全球变化全球变化(Global Change)(Global Change)指整个地球指整个地球系统在生物过程影响下，特别是在人系统在生物过程影响下，特别是在人类活动的参与下，所发生的一系列变类活动的参与下，所发生的一系列变化。化。全球变化包括几千年乃至几百万年的全球变化包括几千年乃至几百万年的长期变化和几十年乃至几百年的近期长期变化和几十年乃至几百年的近期变化。变化。从生态学角度，主要涉及全球气候变从生态学角度，主要涉及全球气候变化及生物的响应化及生物的响应2.全球变化生态学效应及其对策全球变化生态学效应及其对策胡杨没有了剩下的只有沙漠将被沙漠吞没的草原二氧化碳排放是全球气候变暖主因温室

57、效应温室效应气候变化与生物地球化学循环气候变化与生物地球化学循环COCO2 2升高、辐射变化与生物的生理生态升高、辐射变化与生物的生理生态反应反应生物入侵生物入侵涉及的研究内容涉及的研究内容入侵植物薇甘菊在广东入侵植物薇甘菊在广东 可持续发展（Sustainable development）既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展世界环境与发展委员会（我们共同的未来，1987）。3.可持续发展可持续发展l里约环境与发展宣言、21世纪议程联合国“环境与发展大会”，1992年6月l 中国21世纪议程中国人口、环境与发展白皮书中国政府l典例低碳经济涉及的内容涉及的内容7.生态

58、学主要学术刊物生态学主要学术刊物 F.E.Clements（演替顶极理论）A.G.Tansley（生态系统）B.H.（生物地理群落）C.Elton（食物链）E.P.Odum（生态学）G.E.Hutchinson（生态位理论）E.C.Piulou（数学生态学）R.H.Whittaker（排序）MacArthur（岛屿生物地理学理论）马世骏（社会-经济-自然复合生态系统）经典生态学的著名学者经典生态学的著名学者Robert May理论生态学权威理论生态学权威David Tilman实验生态学的实验生态学的先驱先驱（自称是理论与实验生态学家自称是理论与实验生态学家）“环境与生态学科环境与生态学科”引

59、用率第一引用率第一More than 100 people,including summer interns,graduate students,postdoctoral researchers,faculty,and staff,perform research at Cedar Creek Natural History Area（the University of Minnesota）each summer.Much of this research is supported by a National Science Foundation Long-Term Ecological Re

60、search grant to Cedar Creek.泰勒环境成就奖（泰勒环境成就奖（Tyler Prize for Environmental Achievement）2013:Diana H.Wall2012:John H.Seinfeld,Kirk R.Smith2011:May R.Berenbaum2010:Laurie Marker,Stuart L.Pimm2009:Richard B.Alley,V.“Ram”Ramanathan2008:James N.Galloway,Harold A.Mooney2007:Gatze Lettinga2006:David W.Schin

61、dler,Igor A.Shiklomanov2005:Charles David Keeling,Lonnie G.Thompson2004:The Barefoot College,and Red Latinoamericana de Botanica2003:Hans Herren,Yoel Margalith,and Sir Richard Doll2002:Wallace S.Broecker，刘东生，刘东生 2001:Jared M.Diamond，Thomas E.Lovejoy 2000:John P.Holdren 1999:张德慈，张德慈，Joel E.Cohen 1998

62、:Anne H.Ehrlich，Paul R.Ehrlich 1997:Jane Goodall，Birute Galdikas，George Schaller 1996:Willi Dansgaard，Hans Oeschger，Claude Lorius 1994:Arturo Gomez-Pompa，Peter H.Raven 1993:F.Herbert Bormann，Gene E.Likens 1992:Perry L.McCarty，Robert M.White 1991:C.Everett Koop，M.S.Swaminathan 1990:Thomas Eisner，Jerr

63、old Meinwald1989:Paul J.Crutzen，Edward D.Goldberg 1988:Bert R.J.Bolin 1987:Richard E.Schultes，Gilbert F.White 1984:Roger R.Revelle，Edward O.Wilson1983:Harold S.Johnston，Mario J.MolinaF.Sherwood Rowland 1982:Carroll L.Wilson，the Southern California Edison Company 1978:Russell E.Train 1977:Eugene P.Od

64、um 1976:Abel Wolman，Charles S.Elton，Rene Dubos 1975:Ruth Patrick 1974:Arie Jan Haagen-Smit，G.Evelyn Hutchinson，Maurice StrongRankAbbreviated Journal TitleISSNJCR Data Eigenfactor Metrics(linked to journal information)Total CitesImpact 5-YearImmediacyArticlesCitedEigenfactorArticle InfluenceFactor Im

65、pactIndexHalf-lifeScoreScoreFactor1ECOL LETT1461-023X1753317.94918.4951.4031546.1 0.069288.6442TRENDS ECOL EVOL0169-53472427915.38917.1122.974768.9 0.052347.283ANNU REV ECOL EVOL S1543-592X1490910.37516.8310.0482110.0 0.018567.7824ISME J1751-736261298.9518.9272.2642082.8 0.037163.3535ECOL MONOGR0012

66、-961584478.0858.1290.8462610.0 0.010093.7116FRONT ECOL ENVIRON1540-929543167.61510.0611.25605.1 0.019814.2957MOL ECOL RESOUR1755-098X47367.4324.150.8481323 0.023381.28GLOBAL ECOL BIOGEOGR1466-822X52767.2237.2841.9351085.6 0.018912.8919GLOBAL CHANGE BIOL1354-1013183986.917.8191.32975.7 0.060992.88610MOL ECOL0962-1083304116.2756.7921.3694456.6 0.071782.111DIVERS DISTRIB1366-951643366.1225.7430.9351074.6 0.016761.96612METHODS ECOL EVOL2041-210X8225.92460.8541232 0.004692.24613P ROY SOC B-BIOL SCI09