生态学重要分支学科

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1、第 10 章生态学重要分支学科 10.1 景观生态学 10.2 化学生态学 10.3 恢复生态学 10.4 分子生态学 10.5 旅游生态学 10. 1 景观生态学 10.1.1 景观和景观生态学的定义 景观（狭义）指在几十千米至几百千米范围内， 由不同类型的生态系统所组成的、具有重复性格 局的异质性地理单元。景观（广义）包括出现在 从微观到宏观不同尺度上的、具有异质性或缀块 性的空间单元，强调空间异质性。 景观生态学研究景观结构单元的类型组成、空间 格局及其与生态学过程相互作用的综合性学科。 强调空间格局、生态学过程与尺度之间的相互作 用是景观生态学的核心所在。10.1.2 景观生态学发展简

2、史 景观生态学起源于欧洲20世纪30年代。 1939年，德国区域地理学家Carl Troll首次 采用了“景观生态学”一词。欧洲景观生态学 一直与土地和景观的规划管理、恢复和保 护密切相联系。 20世纪80年代初，景观生态学在北美开始 发展。北美景观生态学明确地强调空间异 质性的重要性。 景观生态学在我国起步较晚，尚缺乏系统 的、跨尺度和多尺度的理论和实际研究。10.1.3 景观生态学的研究对象和内容 （1）景观结构 即景观组成单元的类型、多样性及其空间 关系。 （2）景观功能 即景观结构与生态学过程的相互作用，或 景观结构单元间的相互作用。 （3）景观动态 即景观在结构和功能方面随时间的变化

3、。 景观结构在一定程度上决定功能，而结构 的形成和发展又受到功能的影响。景观结 构和功能都必然地要随时间发生变化，而 景观动态反映了多种自然的和人为的、生 物的和非生物的因素及其作用的综合影响 。景观功能的改变会导致其结构的变化。 最引人注目的景观动态，往往是像森林砍 伐、农田开垦、过度放牧、城市扩展等， 以及由此造成的生物多样性减少、植被破 坏、水土流失、土地沙化和其他生态景观 功能方面的破坏。 景观生态学的研究重点： 1）空间异质性或格局的形成和动态及其与 生态学过程的相互作用； 2）格局-过程-尺度之间的相互关系； 3）景观的等级结构和功能特征以及尺度推 绎问题； 4）人类活动与景观结构

4、、功能的相互关系 ； 5）景观异质性（或多样性）的维持和管理 。10.1.4 景观生态学一些重要概念和理论1. 尺度与等级理论 尺度指在研究某一物体或现象时所采用的 空间或时间单位，或指某一现象或过程在 空间和时间上所涉及到的范围和发生的频 率。 尺度往往以粒度和幅度来表达。时间粒度 指某一现象或事件发生的频率或时间间隔 ；空间粒度指景观中最小的可辨识单元所 代表的特征长度、面积或体积。幅度是指 研究对象在空间或时间上的延续范围。 等级理论与尺度问题密切相关。 等级理论，复杂系统是由具有离散性等级 层次的等级结构。 一般而言，处于等级结构中的高层次的行 为或动态常表现为大尺度、低频率、慢速 度

5、的特征；而低层次行为或过程的特征， 则表现为小尺度、高频率、快速度。 不同等级层次之间具有相互作用的关系， 即高层次对低层次有制约作用，低层次则 为高层次提供机制和功能。 2. 缀块动态和复合种群理论 等级缀块动态理论（Wu和Loucks）强调自 然干扰体系的维持对于许多自然生态系统 的持续性和复合稳定性的必要性和制约性 。 复合种群理论涉及到空间上相互隔离，但 又有功能联系的2个或2个以上的亚种群组 成的种群缀块系统。 复合种群有两个基本要点：一是亚种群频 繁地从生境缀块中消失；二是亚种群之间 存在生物繁殖体或个体的交流)，从而使复 合种群在景观水平表现出复合稳定性。3. 景观镶嵌体和缀块-

6、廊道-基底模式 景观生态学的核心问题是景观镶嵌体如何 影响生态学过程。 组成景观的结构单元有3种：缀块、廊道和 基底。基于长期的和多领域的研究成果， 以缀块-廊道-基底为核心的一系列概念、理 论和方法近年来已形成了近代景观生态学 的一个重要特点：“缀块-廓道-基底模式”。 4. 景观连接度和渗透理论 景观生态学强调景观元素间的生态流动， 也考虑景观元素间的连接度。保护区之间 连接的潜在作用早为人们所认识。保护生 物学强调连接，尤其是它在促进缀块间生 物的运动、种群局部灭绝后的重新定居和 基因流动方面的作用。景观连接度对生态 流动有着临界阀值作用。 渗透理论最初是用来研究物理学中胶体或 玻璃类物

7、质系统特性的，该理论在估测生 境片断化影响和通道作为管理工具的作用 上有指导意义。10.2 化学生态学10.2.1 化学生态学的定义及发展简史 化学生态学是研究活生物间或生物世界与 矿物世界间的化学联系的科学。 我国的化学生态学研究起步较晚。从现状 来看，在总体上大约比国际先进水平落后 20年；从发展速度来看，这一差距还要加 大。因此，发展我国的化学生态学研究和 专门人才的培养刻不容缓。10.2.2 化学生态学研究的意义 化学生态学在植物与植物、动物与动物、 植物与动物之间生物化学等领域的研究， 带动了人们对整个生物界，尤其是对生态 学中种群、群落结构与生态位理论的重新 认识。 利用次生性物质

8、或信息化合物控制害虫 。 利用植物次生性代谢物控制病害。 根据植物间相生相克原理，使作物有合 理布局，组配好伴生植物，从而自然控制 杂草、免用除草剂。10.2.3 化学生态学的发展趋势 1. 以植物学为基础的化学生态学 他感作用 ：植物（包括微生物）向环境中释放化 学物质，使别的植物受到直接或间接的损害。 2. 以动物学为基础的化学生态学 动物的许多行为，如兽类对生育场所的探测、群 居、交配、母子畜间的关系、领域划分等，都与 它们分泌的化学物质有关 3. 植物与动物相互关系的生物化学 对昆虫起防御作用的植物次生性物质远远超过 3000种，其中属于黄酮、萜类和类固醇的化合物 多达2900种以上。

9、有些昆虫不但对毒素产生解毒 能力，还能把毒素储存在体内，成为自己的防御 物质。10. 3 恢复生态学 随着人口的增加和工业化的发展，人类对可再生资源的过 度利用，致使许多生态系统出现严重退化，继而引发了一 系列的生态环境问题，如，水土流失、森林消减、土地荒 漠化、水体和空气污染加重、生物多样性锐减、淡水资源 短缺等。 到1995年初，全世界荒漠化土地面积已达3600万km2，占 地球陆地面积的28%，受荒漠化直接和间接威胁的人口近 15亿人，土地荒漠化也以每年5万7万km2的惊人速度扩 展。 我国荒漠化土地面积为262.2万km2 ，占国土总面积的 27.3%，且以每年2460 km2的速度扩

10、展。 如何整治日趋恶化的生态环境，防止自然生态系统的退化 ，恢复和重建已经受害的生态系统。使恢复生态学成为当 前国内外生态学研究的热点之一。10.3.1 恢复生态学的定义 生态系统的结构和功能也可能在自然因素和人类 干扰的作用下发生位移，位移的结果打破了原有 生态系统的平衡，使系统固有的功能遭到破坏或 丧失，稳定性和生产力降低，抗干扰能力和平衡 能力减弱，这样的生态系统称为退化生态系统。 恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生 态系统恢复与重建的技术和方法及其生态学过程 和机理的学科。 “恢复”是指生态系统原貌或其原 先功能的再现，“重建”则指在不可能或不需要再 现生态系统原貌的情况下营造

11、一个不完全雷同于 过去的甚至是全新的生态系统。10.3.2 恢复生态学发展简史 1. 国际恢复生态学研究概况 恢复生态学研究可追溯到20世纪20年代。 1973年3月，在召开题为“受损生态系统的恢 复”的国际会议，这是第一次专门系统地讨论 受损生态系统恢复和重建等生态学问题的学 术会议。 1985年，Aber和Jordan首次提出恢复生态学 科学术语，恢复生态学的研究得到了迅速的 发展。 1996年在美国召开恢复生态学国际会议，标 志着恢复生态学的研究和实践已步入了新的 时期。 2. 我国恢复生态学研究进展 20世纪50年代末，开始注意资源不合理利用产生 的生态环境问题，直到80年代初，有关研

12、究主要 围绕在摸清资源家底，对资源质和量评价、退化 生态系统恢复仅进行了一些小规模的恢复试验。 自80年代以来，生态退化、环境污染等问题已日 益成为困扰我国农业持续发展的重要因素，从而 引起相关科研机构及研究人员的关注和重视。 我国的恢复生态学研究，最初主要是以土地退化 问题为主，主要针对水土流失、风蚀沙化、草场 退化及盐渍化对农林牧业的危害而进行，也包括 对裸岩化、裸土化、砾化、土地污染及肥力贫瘠 化等问题的研究。10. 4 旅游生态学 10.4.1 旅游生态学的定义 旅游生态学内容涉及旅游造成的生态破坏分析、 旅游景观格局对旅游者行为和心理的影响、旅游 生态负荷、旅游生态区划与规划以及从生态学角 度开展旅游管理等。 近年来，我国旅游业的发展速度越来越快，旅游 引起的生态问题也越来越明显地表现出来。一些 以旅游业作为经济支柱的地区，旅游景观的破坏 使其经济发展受到影响，因此探索旅游生态学理 论，发展我国的旅游生态学非常紧迫。