2019年生态学笔记李博

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1、生态学I打第一章生态学是一门科学一.生态学的定义E.Haeckel，1866)1 .生态学(ecology )是研究生物与周围环境和无机环境相互关系及机理的科学。(2) 学派的形成：主要有G.E.Du Rietz 北欧学派：以注重群落结构分析为特点。代表人物: 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 英美学派：以动态和数量生态为特点。代表人物是Clements和Tansley 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第二章生物与环境环境概述生态因子生态因子对生物的生态作用一环境概述二.生态因子1、定义：生

2、态因子(ecological factors )是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间 接作用的环境要素。2. 生态因子作用的一般特征(一般规律)(1) 综合作用；(2 )主导因子作用；(3 )直接作用和间接作用；(4) 阶段性作用；(5) 可调节(补偿)作用但不可代替性；(6 )限制性作用一耐度限制及耐度限制的调节。限制因子(limiting factor ): 限制生物生存和繁殖的关键性因子。 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，而且阻止其生长、繁殖或扩散甚至生存的 因素。最小因素定律(law of minimum ):能够影响生物的无数因子中，总有一个因

3、素限制生物的生长、生存或繁殖。耐性定律(law of tolerance ):耐性(tolerance )：指生物能够忍受外界极端条件的能力；指单个有机体或种群能 够生存的某一生态因子的范围。又称shelford 耐性定律。任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多，即当其接近 或达到某种生物的耐受性限制时，而使该种生物衰退或不能生存。2.生态因子作用的一般特征(一般规律)耐性限度(the limits of tolerance):每个种只能在环境条件一定范围内生存和繁殖。也即生物种在其生存范围内，对任一生 态因子的需求总有其上限与下限，两者之间的距离就是该种对该因子的耐性限度。生物种的耐性曲

4、线(见图例)：耐性限制用曲线表示，称为耐性曲线(tolerance curve )。广幅分布生物与狭幅分布生 物分布耐性曲线。耐度限制的调节通过下列主要方式：新环境适应：驯化培育 休眠一一“逃避”限制 生理节律变化和其他周期性补偿变化调节的目的是对恶劣环境的克服，通过这些方式，使体内生理、行为达到平衡，而抵抗恶劣环境。三生态因子对生物的生态作用三生态因子对生物的生态作用(1) 光强的作用：生长发育、形态建构作用。典型例子一植物黄化现象(eitiolationphenomenon)(2) 光质的作用：光合作用影响红、橙光能对叶绿素有促进，绿光不被植物吸收称“生理无效辐射”。红光有利于糖的 合成，

5、蓝光有利于蛋白质的合成。光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长发育有影响。紫外光与动物维生素 D产生关系密切，过强有致死作用，波长360n m即开始有杀菌作用,在340nm240nm的辐射条件下，可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒等停止活动。200300nm的辐射下，杀菌力强，能杀灭空气中、水面和各种物体边面的微生物，这对于抑制自然界的传染病病原体是极为重要的。三生态因子对生物的生态作用(3) 光周期现象一生物对光的生态反应与适应定义：生物对昼夜光暗循环格局的反应所表现出的现象称之为光周期现象。生物和许多周期现象是受日照长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器。表1不同纬度地区的日照时间

6、单位：h三生态因子对生物的生态作用(3) 光周期现象一生物对光的生态反应与适应植物的光周期现象：长日照植物、短日照植物、中日照植物、日照中植物。(不同光照时间对开花的作用而定)动物的光周期现象：鸟类的光周期现象最为明显，它的迁徙是由日照长短变化所引起的；鸟类及某些兽类的生殖也与日照长短有关，如雪貂、野兔和刺猬等都是随着春天日照长度增加而开始生殖(称为长日照兽类)；绵羊、山羊和 鹿等总随着秋天短日照的到来而进入生殖期(称短日照兽类)。三生态因子对生物的生态作用(1) 温度与生物生长发育生长：三基点”最低、最适、最高温度。发育：植物的春化作用(某些植物要经过一个“低温“阶段才能开花结果)。(2 )

7、生物对极端温度的适应对低温适应一一在形态、生理和行为方面的表现中国南北方几种兽类颅骨长度的比较：三生态因子对生物的生态作用说明了生活在高纬度地区的恒温动物其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。个体大的动物，其单 位体重散热量相对减少(贝格曼Begman定律)(表)。阿伦(Allen )规律：恒温动物身体的突出部分为四肢、尾巴、外身等在低温环境中有变小的趋势。在生理方面，生活在低温环境中的植物通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪等物质来降低植 物的冰点，增加抗寒能力。动物对低温的适应主要表现在代谢率与温度关系中的热中性区宽，下临界点温 度以下的曲线率小等几个方面(图)。(3)物候节律

8、：物候又称物候现象(phenological phenomenon )，是指生物的生命活动对季节变化的反应现象。物候学 (pheology )则是指研究生物与气候周期变化相互关系的科学。三生态因子对生物的生态作用(1) 水因子对生物生长发育的作用：水分不足，使植物萎蔫；使动物滞育或休眠。某些动物的周期性繁殖与降水季节密切 相关，如澳洲鹦鹉遇到干旱年份，就停止繁殖；而某些龙脑香科植物遇到干旱年份却产生“爆发性开花结 申” 果 。(2) 生物对水因子的适应三生态因子对生物的生态作用(2) 生物对水因子的适应植物依其对水分需求划分为水生植物、陆生植物两大类型。各类型下又分别划分为沉水植物、浮水植物、

9、挺水植物、湿生植物、旱生植物和中生植物等。(图解)陆生动物对水因子的适应形态结构上的适应：以各种不同形态结构，使体内水分平衡。行为上的适应：沙漠动物昼伏夜出；迁徙等。生理上的适应：“沙漠之舟”骆驼可以17天喝水，身体脱水达体重的 27%仍然照常行走。它不仅具有贮水的胃，驼峰中还储藏丰富的脂肪，有消耗过程中产生大量水分；其血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不 易脱水。三生态因子对生物的生态作用(1 )氧的生态作用；(2 )氮的生态作用；(3) C02的生态作用(对动植物个体潜在的影响)； 使植物气孔开度减少，减少蒸腾，提高水分利用。 C02浓度相对提高，使 C3植物光合作用不断增加（C4植物达到饱和

10、点后则不随 C02浓度提高，光合作 用增加）。 CO2能促进植物的生长一一植物生长速率随全球CO2浓度的提高而增加。 高浓度的CO2能改变植物形态结构一一幼苗分枝增多，叶面积指数加大等。三生态因子对生物的生态作用（4）大气污染与植物； 大气主要污染物对植物的危害（影响）二氧化硫（SO2 ）对植物的影响：伤害阈值为 0.250.55ppm , 28小时；典型症状一一叶片脉间呈不规则 的点状、条状或块状坏死区。氟化氢（HF）对植物的影响：伤害阈值 40ppm；典型症状叶尖和叶缘坏死。臭氧（03）对植物的影响：伤害阈值0.050.15ppm 0.58小时；典型症状一一叶面上出现密集的细小斑点。乙烯对

11、植物的影响：伤害阈值10100ppb ;典型症状一一“偏上生长”致使叶片、花、果脱落。 植物对大气的净化作用吸收CO2放出02 :造林绿化与人类维系呼吸；吸收有毒气体：吸收二氧化硫（SO2 ）及氟化氢（HF）最优；驱菌杀菌作用：有些植物分泌杀菌素，如1ha松柏林24小时分泌34kg杀菌素；阻滞粉尘：针叶林阻粉尘量 3234吨/年，阔叶林68吨/年；吸收放射性物质：吸收中子 y-射线。三生态因子对生物的生态作用（4）大气污染与植物； 大气污染监测一一指示植物a. 作为指示植物的基本条件：能够综合反映大气污染对生态系统影响的强度；能够较早地发现污染（对大气污染敏感）；能够同时检测多种大气污染物；能

12、够反映岀一个地区的污染历史（基本年轮的化学分析）。b. 常见（用）的指示植物：地衣最敏感，0.0150.105ppm二氧化硫下无法生存（但反应慢）。 大气污染的植物监测形态及生长量观测：IA=Wo/Wm群落生活力调查（见城市生态学一一孟德政等译，1986）;现场盆栽定点监测；生理生化指标测定光合作用，呼吸作用，气孔开放度，细胞膜透性，叶液PH值变化，植物体内酶体变化等。三生态因子对生物的生态作用（1）土壤化学性质与植物的关系 PH值9对根系严重伤害矿质营养元素与植物（2）植物的盐害和抗盐性植物的抗盐方式：排除盐分一一泌盐植物；稀盐植物（稀释盐分）；富集盐分；拒绝吸收（3）植物对土壤适应的生态类

13、型对PH值的适应一一嗜酸性植物、嗜酸一耐碱植物、嗜碱一耐酸植物、嗜碱植物。钙土植物、盐生植物、抗盐植物(4) 土壤污染的植物监测土壤污染一一重金属污染、如汞、镉、砷、化学农药污染等。监测：植物群落调查，蔬菜及作物调查，实验分析第三章种群种群的基本特征种群的增长与调节种群生活史一、种群的基本特征1、种群的定义(population )种群是占据特定空间(地理位置)的同种有机体的集合群。种群是占据某一地区的某个种的个体总和( Friederich ,1930)某一特定时间占据某一特定空间的一群同种有机体(Merrile,1981 )种群是物种在自然界中存在的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。种

14、群是一种特殊组合，具有独特性质、结构、机能，有自动调节大小的能力。种群生态学(population ecology )研究同种生物个体群数量动态、特性分化及其发生发展的科学。(种群生物学 population biology )一、种群的基本特征I、种群的定义(population )种群生态学历史发展概况及主要代表作：J.L. Harper， 1977，Population Biology of Plant . Academic press ， London and New York .J. W Silvertown ， 1982. Introduction to plant populat

15、ion ecology. Longman London and New York . 王伯荪等，1995，植物种群学广州：广东高等教育岀版社.2种群的基本特征(1) 分布格局(distribution pattern )种群内个体空间分布方式或配置特点。(图)均匀分布(uniform distribution )随机分布(random distribution)集群分布(contagious distribution)种群分布格局最简易的判断方法，通过公式S2=2 (x-m)2/n-1 计算其中：n调查时样方数m每个样方中个体平均数x 样方中的个体总数S2 方差(分散度)根据S2的值可判断：当

16、S2=0即S2m时为集群分布2种群的基本特征(2) 年龄结构(age structure )种群内不同年龄的个体数量分布情况。根据年龄结构划分三种种群类型：增长型、稳定型、衰退型。(见图)增长型种群(increasing population )年龄结构成典型金字塔型，表示种群有大量幼体，老龄个体小,岀生率大于死亡率。稳定型种群(stable population )出生率与死亡率大致平衡，种群稳定。下降(衰退)种群(declining population )倒金字塔型。种群中幼体减少，老体比例增大，死亡率大于岀生率。种群(特别是优势种)年龄结构，直接关系着其本身及其所在群落的发展趋势，是种

17、群及其所在群落的动 态趋势的主要指标。测定种群的年龄结构，便可分析它的自然动态，推知它及其所在群落的历史，预测它 们的未来。2种群的基本特征(3) 性比(sex ration )性比是种群中雄性个体和雌性个体数目的比例。 受精卵的$ /早大致是50: 50，这叫第一性比。由于种种原因，$ /早比继续变化，到个体成熟时为正的$/早比例叫第二性比。最后还有充分成熟的个体性比，叫第三性比。 性比对种群配偶关系及繁殖潜力有很大的影响。2种群的基本特征(4) 生命表(life table )是指列举同生群在特定年龄中个体的死亡和存活比率的一张清单。同生群(cohort)同时出生的个体种群。类型：图解生命

18、表(diagrammatic life table )以图解来表示生物一个世代的历程。常规生命表(conventional life table)动态生命表(dynamic life table) 真实记录生物个体存活情况。静态生命表(static life table)记录某一特定时间获得的各龄级个体数情况而编制成的。作用(意义)：综合记录了生物体生命过程的重要数据；系统表示出种群完整生命过程；研究种群数量动态必不可少的方法。二种群的增长与调节1 种群增长的模型(1) 马尔萨斯(Malthus )方程：又称指数增长模型。Nt=N0ert指数增长；ln Nt =ln NOtrt对数增长(2)

19、逻辑斯蒂增长(Logistic growth )模型：是比利时学者 Verhulst 1838年创立的。逻辑斯蒂增长模型是指种群在有限环境下，受环境制约且与密度相关的增长方式。Nt=k/1+(1- Nt/k)e-rt(3) Leslie Lefkorich 矩阵模型：nt+仁 MtntMt是m p、i的距阵，nt和nt+1分别是在t和t+1时种群各阶段个体数的列向量，从 中计算入值。当入=1,表示种群稳定；当 入1,表示种群正在增长；入1,种群趋向衰退。2. 种群大小的调节(population regulation )种群大小的调节是指种群大小的控制或者是指种群大小所表现的作用限度。调节种群

20、大小的因素非密度相关外界(物理)因素，如降水、温度、土壤状况等。密度相关(密度依赖)内部的生物因素。自疏(self thinning) 与-3/2 定律：自疏一一指同种植物因种群密度而引起种群个体死亡而密度减少的过程。-3/2定律一一植物种群自疏过程中，其个体平均重量与种群密度成-3/2直线斜率的变化。W=Cd-3/2logw=logc-3/2logdW平均单株重量C为常数d种群密度(植物个体重量与密度说：密度降低，重量增大)3. 人类种群的增长与调节(1) 世界及我国人口的增长趋势(见图)(2 )我国人口的调节我国目前人口增长的特点：面临建国以来的第三次岀生高峰；人口老化趋势岀现；人口的科学

21、文化素质较低。我国人口的调节：总方针一一控制人口的增长，提高人口的素质；目标一一2000前力争把中国平均人口自然增长率控制在12.5 %。内，期望下世纪中叶稳定在1516亿；措施一一坚持优生优育，计划生育；扫除青壮年文盲，实行九年制义务教育。三、种群生活史(一) 种群在其生活史中表现的特征(二) 繁殖格局(reproduction patterns )(三) 繁殖策略(reproduction stratagem )(四) 性选择(sexual selection )三、种群生活史(一) 种群在其生活史中表现的特征1. 生活史的定义一个生物从出生到生物所经历的全部过程称为生活史(life hi

22、story )或生活周期(life cycle )。2. 表现的主要特征个体大小：是生物的遗传特征，与生活周期长短有很好相关性。生长与发育速度：呈“ S”形生长曲线，包括停滞期、指数期、静止期。2. 表现的主要特征繁殖：指有机体生产岀与自己相似后代的现象，是生物形成新个体的所有方式的总称。包括： 有性生殖(sexual reproduction ):是指通过两性细胞核的结合形成新个体的繁殖方式。无性生殖(asexual reproduction):抱子生殖(spore reproduction)是指生殖细胞即抱子不经过有性过程而直接发育成新个体的繁殖方式。营养繁殖(vegetative rep

23、roduction)繁殖与物种的生存和发展关系极密切，它是生活史中的核心问题。2.表现的主要特征扩散：指生物个体或繁殖体从一个生境转移到另一个生境中。 植物的扩散(繁殖体的传播):扩散形式一一水力、动物(包括人)、风力。各自有特殊的适应性。 动物扩散(主动扩散)扩散形式一一迁出、迁入、迁移迁出(emigration )分离出去而不再归来的单方向移动。迁入(immigration )进入的单方向移动。迁移(migration )周期性的离开和返回。(回游、迁徙) 动植物扩散的生物学与生态学意义可以使种群内和种群间的个体得以交换，防止长期近亲繁殖而产生不良的后果； 可以补充或维持在正常分布区以外的

24、暂时性分布区域的种群数量； 扩大种群分布区。(二) 繁殖格局(reproduction patterns )1、一次繁殖和多次繁殖在生活史中，只繁殖一次即死亡的生物称为一次繁殖生物( semelparity )。一生中能够繁殖多次的 生物称为多次繁殖生物(iteroparity )。2、生活年限与繁殖植物可划分为一年生、二年生和多年生三种类型的生活年限；动物也分别划分为短命型、中等寿命型和长 寿型三种类型的生活年限。有机体的生活年限(life-span )或寿命(lifetime )既具遗传性，也具有较大的生态可塑性，通常前者为 生理寿命，后者为实际寿命或生态寿命。短命型可视为提前繁殖，长寿型

25、视为延迟繁殖。 繁殖格局是自然选择的结果，。它主要视生境条件决定的。(三) 繁殖策略(reproduction seratagem )繁殖策略是表示生物对它所处生存条件的不同适应方式。MacArthur(1962)提出的r-K选择的生活史策略。1. r-选择有利于增大内禀增长率的选择称为r-选择。r-选择的物种称为r-策略者(r-strategistis )r-策略者是新生境的开拓者，但存活要靠机会，所以在一定意义上它们是“机会主义者”，很容易岀现“突然的爆发和猛烈的破产”2. k-选择有利于竞争能力增加的选择称为k-选择。k-选择的物种称为k-策略者(K-strategistis )k-策略

26、者是稳定环境的维护者，在一定意义上，它们是保守主义者，当生存环境发生灾变时，很难 迅速恢复，如果再有竞争者抑制，就可能趋向灭绝。3. r-选择和k-选择的相关特征(见表)在动物中，大分类动物间比较时，昆虫可视为r-选择，脊椎动物为k-选择；在分类单位之内比较时，体形大，生育力低，对幼小个体有良好保护的为典型的 k-选择，体形小，生育力高，对幼小个体怃育时间短的， 为典型的r-选择。在植物中，一年生植物如农田杂草，原生和次生裸地的先锋草种属于r-选择，大多数森林树种属于k-选择生物种群的繁殖策略也是自然选择的结果。(四) 性选择(sexual selection )1. 植物的选择受精选择受精(

27、selective fertilization)是指具有特定遗传基础的精核与卵细胞优先受精的现象。选择受精主要表现为生理生化和遗传上的特征，包括自交不亲和性、远缘杂交、不亲和性、多个花粉精核 间的竞争等现象。植物的选择受精的生物学意义：(1 )可保证最适应的两性细胞的高度融合，从而增强后代的存活能力；(2) 限制异种之间的自由交配，使种间生殖隔离，从而保证各个种的相对稳定性。(四)性选择(sexual selection )2. 动物的性选择(1) 动物性选择形式：动物的性选择形式多种多样，主要以异性的外表和行为作为选择的依据。通常表现为修饰(ornamentation )、色泽(colora

28、tion )、求偶行为等方面，形成明显的雌雄二形 (sexual dimorphism ) 现象。在动物中，绝大多数物种是由雄性作出求偶行为，往往表现在颜色修饰和声音上有许多差异(特别是鸟类)，有的做岀各种各样动作，显示自己的魅力。(2) 雌性动物的婚配选择：精心选择那些携带最好基因型的雄性个体交配，来获得高质量的后代，提高其 繁殖成效。为此，雌性动物往往对雄性个体有敏锐的洞察力，特另U对色彩和声音有较高的鉴别力。此外， 对雄性的体态、行为特征(如争斗、给饵等)等也有一定的鉴别力，从中择优选择，才能保证后代健康。第四章 生物群落(1)一生物群落的特征二.生态位三生物群落内的种间关系四生物群落的

29、演替五生物群落的分类六.生物群落主要类型及其分布一生物群落的特征1、定义：生物群落(biotic community )是指在一定地段或一定生境里各生物种群相互联系和相互影响所 构成的组合结构单元。植物群落(plant community, phytocoenosium, phytocommunity )是指由一些植物在一定生境条件下所构 成的一个相互影响、互为关联的总体。植被(Vegetation )是指地球表面的一层活的植物覆盖。2、生物群落的基本特征(1) 群落中的所有物种在生态上有相关性植物群落中的种类成分组成一一调查方法：标准样地法(确定最小面积)、点一四分法(中点象限法)(见另图)

30、。各物种的相关：竞争、共生、附生、腐生、他感等。(2) 群落与环境不可分割性(3) 群落中各物种的重要性有各异性植物群落中物种的数量特征：单一数量特征综合(数量)特征单一数量特征：* 密度(Density )D=N/S*多度(Abundance) 指种类的丰富程度M=F/AX 100%F样地内该种的个体数A所有个体数*频度(Frequency )指群落中某种植物出现的样方百分比F=E S/N X 100%“ F”也称频度系数Raunkier植物频度定律：共分 5级A(1 20%)、B(21 40%、C(41 50%)、D(51 80%)、E(81 100%)ABCv=D5m,树冠连续 热带雨林

31、(Tropical rainforest )三大雨林群系：亚洲雨林、美洲雨林、非洲雨林中国热带雨林：3个群系组，12个群系 红树林(Mangrove):东方群系、西方群系、中国的红树林(3) 季雨林(季风林)(Monsoon forest ):不确切而多争议的类型(4) 常绿阔叶林(Evergreen broad-leaved forest ):除欧洲外，各大洲均有，中国最具代表性。(5) 常绿硬叶林(Evergreen sclerophyllous forest):地中海地区较典型，澳洲桉林(6) 落叶阔叶林(Deciduous broad-leaved forest) :分布极广北美大西洋

32、沿岸，西欧、中欧、东亚。(7) 常绿阔叶一落叶混交林 (Evergreen broad-leaved and deciduous broad-leaved mixed forest ): 过渡类型(8) 针叶林(Coniferous forest )六、生物群落主要类型及其分布世界植被的分类2. 疏林(Woodland): h5m 树冠不连接3. 密灌丛(Scrub):簇生，h为0.55m4. 短灌丛(Dwarf-scrub )5. 陆生草本群落(草本植被)(Herbaceous vegetation)稀树草原(萨王纳)(Savamna :非洲分布广，干旱草原(Steppe)温带地区的地带性植

33、被类型草甸(Meadow)不呈地带性分布，高纬度，高海拔地区6. 荒漠(Deserts )第五章生态系统一、生态系统(ecosystem)的结构二、生态系统的能量流动三、生态系统的物质循环四、生态系统中的信息及其传递五、生态系统的变化六、维护生态系统的相对平衡四. 生态系统中的信息及其传递生态系统的功能除了体现在生物生产过程，能量流动和物质循环外，还表现在系统中各生命成分之间存在 着信息传递。信息传递是双向的。环境是生态系统的一种信息源。生态系统中包含多种多样的信息，大致 可分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。四.生态系统中的信息及其传递1物理信息及其传递光信息一一光强弱，光质，光照时

34、间长短是重要的光信息。太阳能是光信息的重要初级信源。 声信息一一鸟类婉转多变的叫声；蝙蝠、鲸类发达的声纳定位系统。电信息一一特别是鱼类，大约有 300多种能产生0.22伏微弱电压，电鳗产生的电压能高达600伏磁信息一一鱼类遨游迁徙于大海，候鸟成群结队长途飞行都靠动物自己的电磁场与地球磁场互相作用 确定方向，方位。四.生态系统中的信息及其传递2化学信息及其传递动物和植物间的化学信息植物产生气味，不同动物对植物气味有不同反应。蜜蜂取食与传粉靠植物的化学信息息素。动物之间的化学信息动物通过外分泌腺向体外分泌某些信息素。动物可利用信息素标记所表现的领域行为。动物向体外分泌性 信息素，以沟通种内两性个体

35、的性信息素交流。植物之间的化学信息化学他感作用。有亲和性的，也有相互拮抗性的。四. 生态系统中的信息及其传递W3行为信息和营养信息许多植物的异常表现和动物异常行动传递了某种信息，可通称行为信息。 生态系统中，生物的食物链是一个生物的营养信息系统。五. 生态系统的变化生态系统是不平衡的，它首先是不平衡开始，永远处于不断的变化和发展。这种变化有自然变化和人为变 化两种。五.生态系统的变化（一）生态系统的自然变化生态系统的结构和功能随时间的改变而发生变化的过程就是生态系统的自然变化。简单复杂；复杂简单这些变化体现在下列两个特征上：1. 能量和物质循环特征如果在生态系统中：（1）Pg（第一性生产）/R

36、 （呼吸）1，系统是增长型的，物质循环开放性一外流少。Pg/R1，系统是衰退型的，物质循环也是开放性的一一外流多。（3）Pg/R1，系统是稳态的（相对平衡），物质循环是封闭的。2生物多样性特征五. 生态系统的变化(二) 生态系统的人为变化环境的变化人类对生态系统变化产生的几种原因：农业、林业的过度开垦都市化、工业化和现代化对环境的污染(1) 城市垃圾(包括生活垃圾和工业垃圾)(2) 废水废气(3) 农药与化肥六. 维护生态系统的相对平衡1. 更新观念一一树立正确的生态观。2 积极保护森林植被，保护生物多样性，植树种草。3既要工业化现代化更要环境优质化一一环境污染的综合治理。4. 大力发展环境科

37、学研究。第六章人与生物圈一、生物多样性及其保护二、全球变化现象及其效应三、可持续发展(Sustainable development )一、生物多样性及其保护(一) 什么是生物多样性( biological diversity )定义生物多样性的价值(二) 生物多样性的分布及其丧失生物多样性的分布格局生物多样性的测度物种多样性的丧失物种灭绝物种多样性丧失的原因(三) 生物多样性保护研究(四) 我国生物多样性及其保护现状与未来(一) 什么是生物多样性( biological diversity )1、定义：生物多样性是指有机体及其赖以生存的生态复合体(ecological complex)之间的

38、多样性和变异性。具体包括下列三个层次：物种多样性(species diversity )(最基本层次)包括地球上整个空间的物种，它指物种水平上的表现形式。遗传多样性(gene diversity )(微观层次)一一指物种内基因的变化，包括同种内两个隔离地理种群间及 单个种群内个体间的遗传变异。生物群落多样性或生态系统多样性( ecosystem diversity )(宏观层次)指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性以及生态系统内生境、生物群落和生态变化。全球生物物种估计有1400万种，而目前发现并描述了的只有175万种。（表）（一）什么是生物多样性（ biological diversi

39、ty ）2、生物多样性的价值（1）直接经济价值一一为人类提供最广泛最重要的资源直接享用。（2）间接经济价值一一对环境的影响过程和生态系统的公益情况。主要是保护水资源、保护土壤、调节 气候和处理废物（3）伦理价值一一精神和美学价值。（二）生物多样性的分布及其丧失1、生物多样性的分布格局（1）时间分布格局一一主要是指地质历史时期生物多样性的变化。（图）（2）空间分布格局：（图）寒带的纬度梯度格局（地球总体分布格局）指不同地理纬度生物多样性的变化，海拔高度不同的变化。具体地说，目前全球生物物种多样性的分布是从热带亚热带温带地理梯度减弱。在全世界中，有 12个国家的物种多样性最为丰富，它们拥有全世界6

40、070%勺物种最大分布格局一一由于历史原因或生境适宜某一些生物类群所达到的最大多样性。相关分布格局不同有机体类型之间，物种丰富度分布的相关性。（二）生物多样性的分布及其丧失2、生物多样性的测度测度主要是对生物群落内物种多样性的测度，常用的普通方法如下3种:（1）物种丰富度指数（d）有4种指数：Dgl =S/lnA dma=(S-1)/lnN dme=S/N1/2 dmo=S/N(Gleason,1992)(Margalef,1958)(Menhiniek,1964)(Monk,1956)这里：d指物种数目随样方增大而增大的速率s为物种数目N为所有物种的个体数之和A为样方面积（二）生物多样性的分

41、布及其丧失2、生物多样性的测度 （2） Simpson指数（D）又称优势度指数D=1-刀 Pi2=1-刀（ni/N）2Pi 为第I物种被抽中的概率ni为第I个种的个体数N是样方内所有个体数（3）Shannon Wiener 指数（H）H=-刀（ni/N）log（ni/N）=-刀 Pi log Pini、N与上同义（二）生物多样性的分布及其丧失3、物种多样性的丧失物种灭绝（1）自然灭绝地史上5个时期（奥陶纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪、白垩纪）自然大灭绝概况。（见图）恐龙灭绝的假说。目前鸟类和哺乳类每世纪的灭绝率为1%或每年0.01%。自然灭绝是绝对的。生物只有灭绝才能进化，离开了进化，生物学是毫无

42、意义的。（二）生物多样性的分布及其丧失3、物种多样性的丧失物种灭绝（2）人类造成的灭绝自1600年至今，已有83种哺乳动物及113种鸟类遭人为灭绝（相当于哺乳动物种数的2.1%和鸟类种数的1.3%）。特别近150年丧失最多（图表），1600 1700年间鸟类和哺乳类灭绝率大约是每10年1个种，到了 18501950年，上升到每年1个种。如果人类威胁不停止，则现在世界鸟类种的2%和哺乳类物种的5%各处于危在旦夕的灭绝境地。（二）生物多样性的分布及其丧失4、物种多样性丧失的原因（1）人口膨胀，资源利用不断增加（2）物种赖以生存的生境受破坏，热带雨林受威胁（3）生境片断化、生境退化与污染外来种引入和

43、外来病害的入侵和传播（5）对资源的过度开发（三）生物多样性保护研究1、生物多样性现状及其格局研究2、生物多样性形成、发展、衰退和丧失的机制研究3、物种濒危状况、灭绝速率、原因及其保护措施的研究4、生物多样性的监测研究一一“生物多样性指示物种”的寻找及其监测手段（生物多样性与物种的指示关 系）。这些“指示物种需具备下列特征：具有足够的敏感性来指示早期的环境变化具有较广的地理分布范围具有提供连续评价环境威胁的能力 应比较容易收集和量度 能够用来指示由于人类干扰趋势而产生的自然循环周期的变化（三）生物多样性保护研究5、生物多样性保护的对策与手段研究保护政策：保护与利用关系的调整，保护管理政策 保护手段：就地管理与保护，异地管理与保护，建立濒危物种基因库（克隆）等。6、生物种类的评估等级：1UCN濒危等级结构世界保护自然协会评估系统 其他类型等（三）生物多样性保护研究 图：1UCN濒危等级结构 灭绝（Extinct ） （EX）野生灭绝（Extinct in the wild） （EW）极危(Critically Endangered ) (CR)数据足够(LR)受威胁濒危(Endangered ) (EN)易危(Vul