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(三)生态学的发展分为那几个时期?
各时期的主要代表人物是哪些?
各时期的研究对象有什么特点?
(四)现代生态学的发展有哪些特点?
如何认识“生态学的社会化、生态学必须科学化”?
第一节概念和研究对象
教学具体内容及板书:
一、概念
(一)概念的提出◎
(二)不同学者的定义★
举例说明不同学者的定义
1.1909年,植物生态学的奠基人丹麦植物学家瓦尔明(E.Warming)
2.1927年,英国的生态学家艾尔顿(CharlesElton)
3.1954年,澳大利亚生态学家安德列沃斯(Andrewartha)
4.1972年,加拿大生态学家克雷布斯(Krebs)
5.1958年,著名的美国生态学家、现代生态学的创始人奥德姆(E.P.Odum)
6.1966年,Smith
7.1980年,我国著名生态学家马世骏
二、研究对象与内容
(一)生态学的学科地位★
生态学是生物学的分支学科,可以喻为“切开的蛋糕”。
(二)研究对象★
1.按照生物组织层次:
……细胞——个体——种群——群落(生态系统)。
2.按照空间尺度:
小尺度——中尺度(景观)——大尺度(全球)。
3.按照空间组成的同一性:
同质——异质。
(三)研究内容
三、生态学分支学科
(一)根据组织层次分类
(二)根据生物类群分类
(三)根据生境类型分类
(四)根据研究方法分类
(五)根据交叉学科分类
(六)根据应用领域分类
第二节生态学的发展历史
一、生态学思想萌芽期(公元17世纪以前)
(一)国内
(二)国外
(分别举例说明人类在生态学萌芽期所出现的生态学问题)
二、生态学建立期(公元17世纪~20世纪中叶)
(一)基本概念和术语的产生(公元17世纪~19世纪末)
(二)学科与研究团体的建立(19世纪中叶~20世纪中叶)
1.植物生态学★;
2.动物生态学;
3.生态系统;
4.生态学研究机构
三、现代生态学时期(20世纪中叶至今)◎
(阐述生态学发展的时代背景和现代生态学发展的技术支持)
现代生态学发展的特点:
(一)生态学研究对象的多层次性
(二)生态学研究的国际化
1.国际生物学计划(IBP);
2.人与生物圈计划(MAB);
3.国际地圈生物圈计划(IGBP);
4.生物多样性计划(DIVERSITAS)
(三)生态学学科体系全面发展
1.理论体系;
2.学科领域;
3.研究技术和方法上的进展
第二章 生物与环境
掌握生态环境及生态因子概念、类型、作用规律以及生物与环境相互作用的基本原理;
掌握几种主要的生态因子对生物的生态作用及生物对生态因子的适应。
(一)生态环境、生态因子概念及类型
(二)生态因子的作用特点
(三)光及光的生态作用
(四)温度及温度的生态作用
(五)水及水的生态作用
(六)土壤及土壤的生态作用
(七)大气及大气的生态作用
(八)火及火的生态作用
三、各节教学内容及学时分配(16学时):
第一节生态环境与生态因子计划1.5学时
第二节光的生态作用及生物的适应计划2.5学时
第三节温度的生态作用及生物的适应计划3学时
第四节水的生态作用及生物的适应计划3学时
第五节土壤的生态作用及生物的适应计划2学时
第六节大气的生态作用及生物的适应计划2学时
第七节地形的生态作用及生物的适应计划1学时
第八节火的生态作用及生物的适应计划1学时
1、生态环境及生态因子概念
2、生态因子的作用特点
3、光的生态作用、依光强划分的植物生态类型、生物的光周期现象
4、温度的生态作用、极端温度对生物的影响及生物的适应
5、水的类型及生态作用、极端水分对生物的影响及生物的适应
6、土壤的一般生态作用、依土壤划分的植物生态类型
7、大气的生态作用、风的生态作用及防风林建设
8、火的类型与生态作用
1、生态学与环境学中“环境”概念的异同
3、各生态因子的生态作用及生物的适应
(一)区别环境和生态环境,以此引出环境这个概念的相对性,分析其在不同学科中的含义。
(二)各生态因子都讲解完毕之后,在总结各生态因子的综合性的同时,拓展人在自然界中的作用,并给学生以思考的空间。
(一)以教师讲解为主,中间穿插实例,设置问题,引发学生积极思考,适当提问,以加深学生对某重点知识的印象。
(二)讲解各生态因子对生物的影响时应注意生态因子之间的相互影响,即生态因子综合性。
七、主要参考书目:
孙儒泳等。
《普通生态学》,高等教育出版社,1992。
蔡晓明。
《生态系统生态学》,科学出版社,2000。
郑师章。
《普通生态学:
原理、方法和应用》,复旦大学出版社,1995。
(一)生态因子一般被分为哪五大类型?
哪些是直接作用?
哪些是间接作用?
生态因子作用有什么特点?
(二)光在时间和空间的配置对植物和动物产生哪些影响?
它们又是如何适应这些变化的?
(三)温度有哪些生态意义?
低温和高温对生物会产生哪些影响?
植物和动物如何在形态、生理、行为上进行适应?
为什么温度能够限制生物的分布?
(四)水环境和陆生环境有哪些不同?
植物在适应方式上又有何不同?
(五)盐碱土对植物有哪些不利影响?
盐土植物对植物的适应方式有哪些?
第一节生态环境与生态因子
一、生态环境的概念与类型
(一)生态环境的概念★◎(在此解释环境的相对性)
(二)环境的类型(解释不同的分类标准,最后的结果不同)
1.按环境的主体划分;
2.按环境的性质划分;
3.按环境的范围大小划分
二、生态因子的概念与类型★
(一)生态因子的概念
(二)生态因子的类型
1.传统分为:
生物因子(bioticfactor)和非生物因子(abioticfactors)。
2.根据生态因子的性质,分为:
气候因子,土壤因子,地形因子,生物因子,人为因子。
3.前苏联学者蒙恰德斯基(1958)根据生态因子的稳定性程度,把生态因子分为稳定因子和变动因子(包括周期变动因子和非周期变动因子)
三、生态因子的一般作用特征★◎
(一)综合性作用
(二)主导性作用
(三)直接性和间接性作用
(四)阶段性作用
(五)不可替代性和可补偿性作用
四、生物与环境关系的基本规律★◎
(一)利比希(Liebig)最小因子定律
(二)谢尔福德(Shelford)耐受(性)定律
(三)限制因子定律
第二节光的生态作用及生物适应
一、光照强度的生态作用及生物适应
(一)光照强度的变化规律
1.太阳辐射;
2.空间变化;
3.时间变化
(二)光照强度的生态作用★
1.植物;
2.动物
(三)生物对光照强度的适应★◎
1.植物:
阳生(性)植物,阴生(性)植物,耐阴(荫)植物;
二、光质的生态作用与生物的适应
(一)光谱成分及生态作用★◎
1.微波和无线电波;
2.红外光;
3.可见光;
4.紫外光;
5.X、γ等射线
(二)光质的变化规律
1.空间变化;
2.时间变化
(三)生物对光质的适应★◎
三、光周期的生态作用与生物的适应
(一)变化规律及生态作用
(二)光周期现象★◎
可分为长日照植物,短日照植物,中日照植物,日中性植物。
2.动物:
动物也具有类似植物的光周期现象。
(三)似昼夜节律与生物钟★◎
1.似昼夜节律;
2.生物钟;
3.阿朔夫规律
第三节温度的生态作用及生物的适应
一、温度的变化规律
(一)地表气温变化规律
1.空间变化(地型逆温★);
2.时间变化(辐射逆温★)
(二)土壤温度变化规律
(三)水体温度的变化规律★
1.时间变化;
2.水体温度的成层现象
二、温度的一般生态作用★◎
(一)温度影响生物的生理生化反应
(二)温度影响生物的生长发育
1.有效积温法则;
2.有效积温法则的意义;
3.局限性
(三)温度影响生物的地理分布
三、温度与生物类型◎
(一)温血动物与冷血动物
(二)常温动物(homeotherm)与变温动物(poikilotherm)
(三)内温动物(ectotherm)与外温动物(endotherm)
四、极端低温★◎
(一)生态作用
1.低温伤害的类型与机理;
2.造成低温伤害的原因
(二)植物的适应
1.形态;
2.生理
(三)动物的适应
1.减少体壁的热传导,增加隔热性;
2.增加产热;
3.局部异温性;
4.冬季休眠;
6.耐受冻结;
7.超冷;
8.迁移或迁徙
五、极端高温★◎
(二)生物的适应
六、节律性变温
温周期现象及生态作用
第三节水的生态作用及生物的适应
一、水的一般生态意义★
(一)水是生物生存的重要条件
1.水是生物体不可缺少的重要组成部分。
2.水是生物体内生理代谢过程的主要原料。
3.水是生物体内一切代谢活动的介质和运输载体。
4.水能够保持细胞的固有姿态,创造相对稳定的温度环境。
(二)水影响生物的生长、发育和繁殖
(三)水分影响生物在地球上分布的另一个重要原因。
二、水的类型及生态作用
(一)气态水
1.变化规律;
2.生态作用
(二)液态水
1.类型;
(三)固态水★
1.固态水的类型;
2.冰覆盖(Ice-cover)的作用;
3.雪被(Snow-cover)的生态作用
三、水环境
(一)物理性质及生态作用★
1.水的热容量大;
2.水比空气的密度大;
3.水的粘性高
(二)化学性质及生态作用
1.氧;
2.其他气体;
3.pH值
(三)水流的生态作用
1.运动形式;
(四)水生植物依水分划分的生态类型★◎
1、漂浮植物;
2、浮叶(根生)植物;
3、沉水植物;
4、挺水植物
(五)水生动物的水盐代谢◎
1.不同含盐量的水域类型;
2.影响盐度分布的因素;
3.关于渗透压的术语;
4.水生无脊椎动物;
5.水生脊椎动物;
6.海洋肺呼吸脊椎动物
四、陆地极端水分
(一)极端水分的类型及伤害机理
1.干旱;
2.洪涝
(二)陆生植物对极端水分的适应★◎
2.洪涝;
3.陆生植物依水分划分的生态类型:
湿生植物,中生植物,旱生植物。
(三)陆生动物对极端水分的适应★◎
1.陆生动物的水分代谢;
2.对干旱的适应
第五节土壤的生态作用及生物的适应
一、土壤的一般生态意义★
(一)土壤是岩石圈表面能够生长植物的疏松表层,是陆生动、植物生活的基质和基底。
(二)生态系统中很多重要过程都是在土壤中进行的,其中特别是分解作用和固氮过程。
(三)土壤是污染物转化的重要场地。
二、土壤的组成与分布
(一)土壤的组成及特征
(二)土壤的类型与分布
三、土壤的物理性质的生态作用
(一)土壤质地
(二)土壤结构
(三)其他物理性质
1.土壤温度;
2.土壤水分;
3.土壤空气
四、土壤的化学性质的生态作用
(一)土壤母质
(二)土壤酸碱度
(三)土壤有机质
(四)土壤中的无机元素
(五)以土壤为主导因子的植物生态类型★◎
1.根据植物对钙盐的反应:
嫌钙植物,钙质土植物又称喜钙植物。
2.根据植物对土壤中含盐特征的反应:
盐土植物和碱土植物,二者又通常合称为盐碱土植物。
3.沙生(漠土)植物
五、土壤生物的生态作用★
(一)土壤微生物
1.改善土壤环境和提高土壤的供养能力;
2.腐殖化作用与矿化作用;
3.改善土壤的结构;
4.土壤中某些真菌还能与某些高等植物的根系形成共生体——菌根;
5.固氮作用;
6.土壤微生物对其他生物的危害
(二)土壤动物
第六节大气的生态作用及生物的适应
一、氧和二氧化碳的生态作用★◎
(一)二氧化碳的生态作用
1.温室效应(green-houseeffect);
2.对植物的影响
(二)氧气的生态作用
1.氧的来源与分布;
2.陆生动物对低氧的生态适应
二、空气流动——风的生态作用
(一)风的形成和类型
1.季风;
2.水陆风;
3.山风和谷风;
4.焚风;
5.寒露风;
6.台风;
7.干热风
(二)风的生态作用★◎
1.风的传输作用;
2.风影响动物的行为;
3.风对生物的伤害;
4.风是促使土壤干旱、沙化、表土损失的主要原因之一
(三)生物对风的适应★◎
三、防风林——对风的控制★◎
(一)防风林的作用
(二)防风林的建设
1.防风树种的选择;
2.防风林的防风能力;
3.防风林的结构
第七节地形的生态作用及生物的适应◆
一、主要地形因子的生态作用
(一)坡向
(二)坡度
(三)坡位
(四)海拔
二、以地形为主导因素的特殊环境的生态作用◎
(一)山脉走向
1.影响空气流动;
2.影响局部地区的气候
(二)河谷与河流走向
(三)高原
1.高原气候的主要特征
2.在内部结构方面的适应性主要表现
3.在外部形态方面的适应性主要表现
4.在生理方面的适应
第八节火的生态作用及生物的适应
一、火的来源与类型★◎
(一)来源
1.自然火:
闪电雷击、火山爆发、滚石火星、摩擦及自燃等;
2.人为火
(二)类型
1.林冠火(Crownfire);
2.地面火(Surfacefire);
3.地下火(undergroundfire)
二、火的生态作用★◎
(一)火的有益作用
1.促进养分循环;
2.促进物种的更新;
3.火的选择压力作用
(二)火的有害作用
三、防火管理
(一)开展生物工程防火,建立火灾阻隔系统
(二)开展计划烧除,加强可燃物管理
(三)加强防火管理
第三章种群生态学
通过本章学习,重点掌握种群的概念、特征、基本原理、种内和种间关系及相关模型、种群生态对策。
(一)种群的概念与特征
(二)种群的增长模型
(三)种内种间关系
(四)种群的生活史对策
三、各节教学内容及学时分配(20学时):
第一节种群的概念与特征计划0.5学时;
第二节种群的空间结构计划0.5学时;
第三节种群的数量特征计划5学时;
第四节种群的遗传特征计划2学时;
第五节种群的数量动态与调节计划2学时;
第六节种内关系计划3学时;
第七节种间关系计划5学时;
第八节生态对策计划2学时;
1、种群概念、空间结构
2、种群的数量特征、逻辑斯谛增长模型
3、哈迪—温格平衡、表型选择、物种形成
4、种群数量动态与调节理论
5、种内、种间关系
5、生态对策
1、逻辑斯谛增长模型
2、种群的动态变化及调节理论
3、哈迪—温格平衡、表型选择、自然选择和遗传漂变、亲缘选择
4、生态位
5、R对策和K对策
(一)在生活史对策的讲解中,将R对策和K对策的特征作详细的比较,并阐述以R对策和K对策为极端对策的连续统。
(二)讲解种群水平的特征时,深入细致讲解其与个体水平特征的不同,把两章内容作具体比较。
(三)在讲解化感作用时,可以理论联系实际,把其应用到农业生产和管理方面,举例说明由于植物之间的制约作用,哪些物种可以混种哪些不可以。
(一)以教师讲解为主,举例说明,使学生有感性认识;
中间穿插提问,引发学生对具体问题的积极思考,并加深学生对某重点知识的印象。
(二)讲解有关种群的具体概念时,应注意学生对空间尺度和时间尺度的理解。
李博、董惠琴、陆建忠译。
《简明植物种群生物学(第4版)》,高等教育出版社。
孙儒泳主编。
《动物生态学原理》,高等教育出版社,2001。
八、思考题和习题:
(一)为什么说种群是物种在自然界存在的基本单位和进化单位?
(二)比较分析种群增长的非密度制约指数增长模型(离散型和连续型)、密度制约增长模型(离散型和连续型)成立的条件和建模的要求,各模型具有哪些生态学意义。
(三)比较分析自然选择和遗传漂变对种群进化的作用特点。
(四)有性生殖和无性繁殖在生态适应中各具有什么利弊?
为什么大多的植物都选择雌雄同株的性别系统?
(五)领域性行为和社会等级对于生物适应环境有何积极意义?
(六)根据Lotka-Volterra中间竞争的模型,说明竞争排斥和共存的条件。
(七)植物对食草动物的取食有哪些适应机制?
二者之间是如何协同进化的?
第一节种群的概念与特征
一、种群的概念★
二、种群生物学和种群生态学
(一)种群生物学
(二)种群生态学
三、基本特征
(一)空间特征
(二)数量特征
(三)遗传特征
第三节种群的空间特征
一、空间分布类型★
(一)概念
1.随机分布(random);
2.均匀分布(uniform);
3.集群分布(clmuped);
4.复合分布
二、单体生物和构件生物◎
(一)单体生物(unitaryorganism)
(二)构件生物(modularorganism)
第二节种群的数量特征
一、种群密度及测定
(一)概念★
(二)绝对密度调查
1.总数量调查法(直接统计法);
2.取样调查法
(三)相对密度调查
1.直接数量指标;
2.间接数量指标
二、影响种群密度的参数★
(一)出生率和死亡率
1.出生率;
2.死亡率
(二)迁入率和迁出率(说明其测定较为困难,一般忽略)
三、种群的年龄结构★
1.增长型锥体;
2.稳定型锥体;
3.下降型或衰退型锥体。
四、种群性比
五、生命表
(一)生命表的概念与类型
1.概念★◎;
2.类型★◎;
3.K——因子分析;
4.种群增长率
(二)存活曲线★◎
1.概念;
2.类型
六、种群的增长模型
(一)指数增长◎
在无限环境中,种群的数量是以指数式方式增加的,在二维坐标上体现出来的增长曲线呈“J”型,所以称为“J”型增长。
1.世代离散种群的增长模型;
2.世代重叠种群的增长模型
(二)逻辑斯谛增长★◎
1.假设条件;
2.种群在有限环境中的增长——“S”型增长模型即为逻辑斯谛增长模型dN/dt=rN[(K-N)/K]=rN(1-N/K);
3.logistic增长曲线大致可以划分为五个部分或时期:
①开始期(initialphase);
②加速期(acceleratingphase);
③转折期(inflectingphase);
④减速期(deceleratingphase);
⑤饱和期(asymptoticphase)
4.模型的意义
(1)逻辑斯谛增长模型是两个和两个以上种群相互作用模型的基础。
如竞争、捕食、寄生、食草等两种群相互作用模型在逻辑斯谛增长模型基础上构建的。
(2)逻辑斯谛增长曲线能够应用于指导生物资源的合理利用,能够使人们获得生物资源的最大持续产量。
(3)逻辑斯谛增长模型中两个参数r和K是种群生态对策中的两个重要参数。
七、其它模型◆
第四节种群的遗传特征
一、基因库和基因频率◆
二、哈迪—温格平衡(Hardy-WeinbergLaw)★◎
三、影响基因频率的因素◎
(一)变异(variation)
1.遗传物质的变异;
2.基因表达的蛋白质(特别是酶)的变异
(二)遗传漂变(geneticdrift)
(三)自然选择(naturalselection)
1.适合度(fitness):
以基因型个体的平均生殖力乘以存活率。
2.选择系数(selectivecoefficient):
=1-相对适合度
3.相对适合度:
某基因型的适合度与最大基因型适合度的比值。
(四)遗传瓶颈和建立者效应★
四、表型的自然选择类型★◎
五、物种的形成★◎
(一)物种形成及其过程
(二)物种形成的方式
第五节种群的数量动态与调节
一、数量动态变化★
(一)种群平衡
(二)周期性波动
1.季节消长;
2.年际变化
(三)不规则波动
1.种群爆发或大发生;
2.生态入侵
(四)种群的衰落和灭亡
二、种群调节理论★◎
(一)种群调节的概念
当种群数量偏离平衡水平上升或下降时,种群能够通过某种机制使数量返回平衡水平这种行为称为种群调节。
(二)种群调节的机制
1.外源性种群调节理论;
2.内源性种群调节理论
第六节种内关系
一、密度效应(竞争)★
(一)最后产量衡值法则
(二)“-3/2”自疏法则
二、集群★
(一)集群的类型
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