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1、生态学 *绪论* 1.为什么学习生态学 Why ： 生物与环境间的相互作用主导着地球环境和人类的命运，全球温室。 。 。 。 2生态学研究的整体性 ：系统观（System Approach）系统科学的思想和方法；整体观（Integrated Approach）：高级层次的特性不是其低级层次特性的简单叠加；层次观：Level or scale dependant 每一生命层次都有其特有的结构和功能特征，避免混淆；进化观: 依据进化的历史可以更好地理解目前观察到的生态现象； 3.4生态学研究方法 批判性思维和逻辑推理归纳野外调查 野外定点定位试验（生态学研究网络）3S 技术 遥感（RS） 、地理信
2、息系统（GIS） 、全球定位系统（GPS）：3S 技术计算机模拟技术（仿真） （Simulation）生态模型（数学的方法）Ecological Modelling (SCI) (Elsevier) 分子遗传学方法和技术等 复习和作业 生态学的定义、研究对象和范围？ 如何理解生物与地球环境的协同进化？ 生态学的发展历程和主要学派； 现代生态学的主要特征和研究方法； 5 如何提高自己的学术创新能力?*第二章、生命系统及其环境 * 要点: 生态因子 限制因子 生态幅 生态位 生态场 1、生命系统的概念 系统的定义：是由若干相互作用、相互依存的组成部分结合成的、具有一定结构和特定功 能的综合体。系统
3、的三个基本条件：两个以上的组分；相互作用；一定的功能 系统分为三类： 开放系统； 封闭系统； 孤立系统 生命系统（Life System）：各个层次的生物系统都是在一定空间和时间中的具有相互作用 的生态学结构和功能单位，都是生命系统。生命系统的基本特点 ：生命系统的结构生命系统的过程生命系统的功能 2. 环境的概念 Environment 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。3 生态因子：构成生态环境的各种因素称生态因子。 生态因子（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
4、影响的环境要素。 生态环境（ecological environment）：所有生态因子构成生物的生态环境。 生境（habitat）：具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境称为生境。 主导作用 :在诸多环境因子中，有一个对生物决定性作用的生态因子，称为主导因子。限制因子：生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和繁殖 的关键性因子就是限制因子 b. Liebig 最小因子定律 德国化学家于 Liebig1840 年有机化学及其在农业和生理学中的应用 ，认为每一种植物 都需要一定种类和数量的营养元素，在植物生长所必需的元素中，供给量最少（与需求量供给量最少（与需求量 比相
5、差最大）的元素决定着植物的产量比相差最大）的元素决定着植物的产量。例如，当土壤中的氮，可维持 250kg 产量，钾可维持 350kg，磷可维持 500kg，则实际产量 只有 250kg；如果多施 1 倍的氮，产量将停留在 350kg，因为这时产量钾所限制。Liebig 指出：“植物的生长取决于处于最小量状况的食物的量” ，这一概念被称为“Liebig 最小因子定律1913年，美国生态学家 V.E.Shelford 提出了耐受性法则：耐受性法则：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐任何一个生态因子在数量上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限
6、度时会使该种生物衰退或不能生存。受限度时会使该种生物衰退或不能生存。生态因子: 影响生物生长发育的环境变量;限制因子: 各生态因子中对生物生长发育起限制作用的因子; 生态幅(生态阈): 生物正常生长发育的生态因子范围.生态位: 由各生态幅构成的某生物生存的生态定位.生态场：生物的生命活动对周围环境（含生物）产生的生态效应的空间分布动态思考与复习 ：1 什么是环境？2 生态因子和限制因子？3 比较 Liebig 最小因子定律与 Shelford 耐受性定律。4 生态幅与生态位；5 温度的生态效应 6 生物对温度变化的响应与适应。第三章 分子生态学1.分子生态学（Burk, 1994)：是分子生物
7、学与生态学融合而成的新的生物学分枝学科。而不仅只是应用分子生物学技术研究生态学问题。向近敏等（2000）：应当是研究生物活性分子在其显示与生命关联的活动中所牵连到的分子环境问题。其定义有两层含义：1、运用现代分子生物学技术研究传统生态学问题；2、生物活性分子表现其生命活动时的分子生态条件的规律性。2.生态系统的三个层次：以个体为基础的宏观生态系统以细胞为基础的微生态学统以核酸分子和其他生物活性分子为基础的分子生态系统3.一 分子进化的中性理论（neutral theory of molecular evolution):1、 理论核心：分子水平上的绝大多数突变是选择上中性的，因而他们在进化中的
8、命运是随机漂变的，而不是由自然选择决定的。【中性突变是指这种突变对生物体的生存既没有好处，也没有害处，也就是说，对生物的生殖力和生活力，即适合度没有影响，因而自然选择对它们不起作用。 】2 、中性理论对种内遗传变异的解释：分子水平上的绝大部分种内遗传变异（即遗传多态现象）是选择上中型的，突变速率和遗传漂变速率决定遗传多态性的变化速率。中性突变与自然选择的辨证统一：少量突变的非中性。中性理论在分子生态中的应用：排除假设的基础。种群遗传进化：选择、突变、随机遗传漂变、迁移、自然灾害、社会结构等。二、Hardy-Weinberg principle 内涵：在满足下列假设的条件下，生物种群的等位基因频
9、率和基因型频率保持不变.（1）有性繁殖并随机交配；（2）等位基因在雌雄两性中随机交配；（3）种群足够大；（4）世代不重叠；（5）没有自然选择、突变和迁移。分子生态意义：作为基本判别假设和理论基础。四 随机遗传漂变是种群进化的重要动力小种群比大种群发生漂变的速度快，所以等位基因在小种群中被固定的平均时间比大种群短。一个等位基因被固定的概率等于其此时在种群中的频率，所以稀有基因更易被淘汰。随机遗传漂变降低种群的遗传多样性。因为新突变被固定的概率等于其此时在种群中的频率，所以，新突变在小种群中被固定的可能性大于在大种群中。局部种群越小其遗传多样性丧失的越快，局部种群间的遗传分化就越大。对所有中性等位
10、基因的作用一致，因此，在没有其它进化动力的条件下，不同的中性位点揭示的进化（演化）规律应相同。思考讨论题1 分子生态学方法在解决生物的适应与进化等重大问题上有何优势？2 分子生态学的发展对整个生命科学的学科建设有何影响？3 学科交叉是新生还是消亡？第四章 生理生态学【个体系统与环境的生态关系】书本的第3第4章.4.1胁迫的生态效应： 环境胁迫-生物体响应过程: (1)预警阶段：结构和功能改变 （2）抗性阶段：适应（3）耗尽阶段；损伤 （4）耗尽-再生,死亡2.克服胁迫的代价：适应调整的能量和物质消耗，损伤修复的能量和物质消耗，逃避或改变环境的能量和物质消耗结果：生长和生殖速率和效率降低， 3.
11、对胁迫的适应适应：生物生长发育的最适范围（生态幅）向其胁迫生境偏移的现象。驯化：人为诱导的适应。4.对光的适应：(1) 光的生态作用， （2）光胁迫： 大气臭氧空洞与 UVB 损伤；强光对植物的光损伤， 叶黄素循环，光系统 II 解离循环，（3）光适应：短期适应： 调整接收效率；长期适应：生态类型5.光周期现象：长期适应昼夜长度变化格局，形成以年为周期的特定日长启动行为。6.（）生活型：物种间的趋同适应生活型 life form。生活型生活型：长期适应同一环境类型的不同物种适应同一环境类型的不同物种，可表现出相似的外貌、结构、体积、行为和现出相似的外貌、结构、体积、行为和寿命等寿命等，椐此划分
12、的形态类型椐此划分的形态类型称为生活型。（）生态型：物种内对不同环境的趋异适应生态型 Ecotype复习题生物对胁迫环境适应的阶段和类型生物的能源类型光周期与光适应生物对营养分配的调控生物对水分胁迫的适应类型生物对温度胁迫的适应与调控第四章 生理生态学 1.限制因子定律：某种物种受到数种因子影响时，其速度受到最小提供因子所决定。2.物候：是指生物长期适应于一年中温度的节律性变化，形成的与此相适应的发育节律。例如大多数植物春天发芽，夏季开花，秋天结实，冬季休眠。3.1.胁迫环境4.胁迫（环境）胁迫（环境）：一个地区永久的或者暂时的多种不利但不立即使植物致死的环境条件一个地区永久的或者暂时的多种不
13、利但不立即使植物致死的环境条件。如高温、低温、强光、弱光、干旱、盐渍化等。5.胁迫因子：胁迫刺激生命体生长发育的因子。6.胁迫反应或胁迫状态：对刺激的反应或适应的即刻状态。主要的自然胁迫环境类型主要的自然胁迫环境类型：强光胁迫、极端温度、冻土、雪和冰、干旱胁迫、盐胁迫等。7.许多物种仅在很窄的温度范围内有最好的表现8.气候变暖会导致重大自然灾害增加，进而引发粮食减产、疾病流行、水资源匮乏、人口被迫迁移及国家间争斗等问题，危及人类安全。这些问题尤其可能发生在非洲。第五章种群的结构和过程1.种群（population）：种群是物种在自然界中存在的基本单位。从生态学观点看，种群又是生物群落的基本组成
14、单位。如某块森林中的梅花鹿种群。2.空间需要：种生物生存所需的最小空间的大小称为该生物的空间需要3.领域领域（territory)：由生物个体、家庭或其它社群（social group)单位所占据的、并积极保卫不让同种其它成员侵入的空间。生物针对同种其它个体而保卫其领域的行为即领域行为。领域行为的目的领域行为的目的：保证食物资源、营巢地和生活空间，从而获得配偶或养育后代。领域性的主要特点领域性的主要特点：（1）领域面积随占有者的体重而扩大；（2）每单位体重所需的领域： 食肉动物食草动物（3）领域行为往往随生活史，尤其是繁殖节律而变化4.种群的内分布型：随机，均匀，集群型5.构件生物(Modul
15、ar organism)：每个构件有生长点和类似的器官（如茎、叶等） ，每个构件在一定程度上相当于一个亚个体。植物的构件包括地上（枝叶）和地下（根）系统。6.单体生物单体生物(unitary organism):外部边界清楚,只有一个集中控制中心的多细胞生物个体称为. 如多数动物和单细胞生物.构件生物构件生物:由一个合子发育成一组构件(modules),每个构件有一个相对独立的控制中心, 这组构件组成的个体称为构件生物(modulear organism). 从上级构件上又会产生下级构件,依次类推. 例如,树的分枝, 水稻的分蘖等.7.生态型生态型：不同地方种群不同地方种群长期适应各自环境适应
16、各自环境，形成的一些稳定的生态差异形成的一些稳定的生态差异并可遗传的生态适应群体.8.指数式增长指数式增长：种群在“无限”的环境中，即假定环境中空间，食物等资源是无限的，因而其增长率不随种群本身的密度而变化，这类增长通常呈指数式增长，可称为密度无关的增长。9.（Logistic 增长增长)“S”型曲线型曲线有两个特点：曲线渐近于 K 值，即平衡密度；曲线上升是平滑的。 Logistic 曲线曲线常分为5个时期：开始期，也可称为潜伏期，由于种群个体数很少，密度增长缓慢；加速期，随个体数增加，密度增长逐渐加快；转折期，当个体数达到饱和密度一半（即 K/2时） ，密度增长最快；减速期，个体数超过 K/2以后，密度增长逐渐变漫；饱和期，种群个体数达到 K 值而饱和。第六章 种内与种间关系11种内关系：密度效应（density effect）：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间的相互影响，称为密度效应或邻接效应（the ef
