（甲二正义）乙一生态学基础

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1、生态建筑引导次第中义（正论）,武汉科技大学中南分校 城市建设学院建筑系 赖建海 讲授,科判甲二.中义（正论）分判引导, 甲二（中义正论）分五：乙一、生态学基础；乙二、生态建筑概论；乙三、生态建筑学应用；乙四、生态建筑实践；乙五、生态建筑评价。,科判甲二.中义（正论）乙一.生态学基础 引导, 在学习生态建筑和进行生态建筑活动时，生态学的基础知识和原理是必不可缺少的，它是生态建筑学的理论根基，本论将对这些必备的基础知识做简要介绍和学习引导。,生态建筑引导次第中义（正论）,乙一 生态学基础,科判甲二.正论乙一.生态学基础, 乙一（生态学基础）分七：丙一、生态学的产生与发展；丙二、自然生态系统；丙三、

2、人工生态系统与生态足迹；丙四、生物多样性与生态冗余；丙五、生物与环境之间的关系；丙六、生物与生物之间的关系；丙七、摄义。 丙一（生态学的产生与发展）分三：丁一、生态学的产生；丁二、生态学的发展；丁三、生态学研究对象。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁一.生态学的产生,丁一、生态学的产生 生态学是生物学发展到一定阶段后，从生物学中孕育出来的一门分支学科。它最初从属于自然学科的范畴，进而发展到社会学科的范畴，现已成为一门基础性、综合性的学科。 - 从19世纪初至从19世纪中叶，随着植物、水生生物、动物的深入研究，随着后来对物种起源和进化以及其他方面研究的深入，人们发现生物体

3、与环境之间有着重要的依存关系。因而，人们认识到只研究生物有机体的形态、结构和功能等还不能全面认识生物，生物与环境两者分不开，必须进一步将两者作为一个整体来看待并加以研究。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁一.生态学的产生, 生态学的定义： - 1886年德国动物学家赫克尔（E.Haeckel）首次提出了“生态学 （Ecology）”的概念，标志着生态学这门新学科的正式诞生。赫克尔最初给出的定义是“我们把生态学理解为与自然经济有关的知识，即研究动物与有机和无机环境的全部关系。此外，还包括与它有直接或间接接触的动植物之间的友好或敌对关系。 总而言之，生态学就是对达尔文所称的

4、生存竞争条件的那种复杂的相互关系的研究。” 显然，这一定义主要是基于研究动物提出的。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁一.生态学的产生, 生态学的定义： - 1889年，他又进一步指出：“生态学是一门自然经济学，它涉及所有生物有机体关系的变化，涉及各种生物自身以及他们和其他生物如何在一起共同生活。” 这样就把生态学的研究范围扩大到对动物、植物微生物等各类生物与环境相互关系的研究。自此以后的近一个世纪里，生态学的定义几乎没有变化。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁二.生态学的发展, 丁二、生态学的发展 早期： - 生态学作为一门独立的学科，提出之初

5、，并不为人们所接受。主要原因在于生态学作为一门多形态的学科，早期的研究对象不像其他传统学科研究对象那样明确，且研究对象的尺度不确定。这种情况一直持续到种群研究的广泛开展才有所改观。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁二.生态学的发展,前半期： - 20世纪前半叶里，生态学出现了兴旺发达的景象，形成了比较完备的理论体系和研究方法，并产生了许多分支学科。有研究对象侧重不同与研究方法不同之处。有些是研究水生动物，有些是研究植物，有些是侧重于个体研究，有些是侧重于某一区域群体生态学工作。有实地调查方法，也有数学统计和模型推导方法，逐步完善了描述性生态学工作。 - 总体而言，这一时

6、期研究较多的是植物生态学，其次是动物和微生物生态学，较少把人类本身作为自然界一员纳入到生态学研究中去。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁二.生态学的发展, 中期： - 20世纪后半叶至今，生态系统成为生态学最活跃的研究对象，尤其是进入20世纪60年代以后，由于环境问题变得越来越严峻，生态学的研究更是得到了迅速发展。 - 人们不仅能够运用生态学传统理论对动植物和微生物的生态学过程做出较为圆满的解释，而且在个体、种群、群落和生态系统等领域的研究中都取得了重大进展。 - 特别是其他学科的加盟和相互渗透，计算机技术和遥测等技术的应用，系统论和控制论方法的引入，都进一步丰富并拓展

7、了生态学的研究内容和方法。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁二.生态学的发展, 近期： - 目前，人类面临的环境污染、人口爆炸、生态破坏与资源短缺等全球问题的解决，都有赖于对地球生态系统的结构和功能、稳定和平衡、承载能力和恢复能力的研究。 - 生态学的一般理论及其方法也正在向自然科学的其他领域和相邻的社会学、人类学、城市学、心理学等领域渗透，现代自然科学的主导趋势之一是它的“生态学化”。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁二.生态学的发展, 随着研究对象和内容的拓展，生态学的概念也在不断发展和完善。20世纪60年代以来出现了许多生态学的新定义。 -

8、 例如，美国生态学家奥德姆（E.P.Odum，1971）曾提出“生态学是研究自然界结构和功能的科学，这里需要指出的是人类也是自然界的一部分。”1997年，他又在其撰写的新书生态学-科学与社会的桥梁中进一步指出“起源于生物学的生态学越来越成为一门研究生物、环境及人类社会相互关系的独立于生物学之外的基础学科，是一门研究个体与整体关系的科学。”,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁二.生态学的发展,- 我国学者马世俊（1980）也提出：“生态学是一门综合的自然科学，研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理。” 这些新定义进一步扩展了生态学的研究内容和对象，将研究对象从有机体

9、推及到所有的生命系统，这种生命系统除了自然的动植物之外，还包含了人类自身。 - 生态学的基本定义是：研究生物与生物之间、生物与非生物之间的相互关系的科学。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁三.生态学研究对象, 丁三、生态学研究对象 地球上的生物可以分成不同的层次或组织水平。生态学家奥德姆形象地用“生态学谱”来表示生态学研究的不同层次对象（见图1-1 ）。 生物成分 基因 细胞 器官 个体 种群 群落 非生物成分 生物系统 基因系统 细胞系统 器官系统 有机体系统 种群系统 生态系统 图1-1 生态学研究的不同层次对象,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发

10、展丁三.生态学研究对象,它们分别是： 基因-自然界中构成生命物质的最小单位； 细胞-生物体的基本结构和功能单位； 个体-生物物种存在的最小单位； 种群-同种个体的集合群体，是物种得以世代遗传的保证； 群落-生境中所有动植物和微生物的总合，是生态系统的 重要组成部分； 生态系统-生物群落与非生物环境组成的物质循环和能量 流动系统，是生态学中的基本单位。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙一.生态学的产生与发展丁三.生态学研究对象, 生态学研究对象包括了基因、细胞、器官、个体、种群、群落六个层次及其系统，是从简单到复杂，从低级到高级的各种生命组织。当生命组织从一个层次过渡到另一个较高层次时，就会出现

11、一个新的性质和特征。 - 早期生态学研究以生物个体为主，致使其难以与生物学研究对象相区别。故此，生态学作为一门单独的学科，迟迟不为人们所接受。 - 经典生态学研究以种群和群落为主； - 现代生态学研究则是以生态系统为核心。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二.自然生态系统丁一.自然生态系统组成与特点, 丙二（自然生态系统）分四：丁一、自然生态系统的组成与特点；丁二、自然生态系统的结构与功能；丁三、食物网与生态金字塔；丁四、自然生态系统的平衡与演替。 丁一、自然生态系统的组成与特点 【自然生态系统的组成】 自然生态系统是由非生物环境和自然生物成分组成的系统。 - 非生物环境包括气候因子（太阳辐射

12、、风、温度、湿度等）、生物生长的基质和媒介（岩石、沙砾、土壤、空气和水等）、生物生长代谢的物质（二氧化碳、氧气、无机盐类和水等）三个方面。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二.自然生态系统丁一.自然生态系统组成与特点, 在自然生态系统中，生物被分为生产者、消费者、分解者。 - 生产者主要指绿色植物，它利用光合作用将太阳能以化学键能的形式储存于有机物中。 - 消费者是指直接或间接从植物中获得能量的各种动物，包括草食动物、草食动物和杂食动物等，人就是典型的杂食动物。 - 分解者是指能分解动植物尸体的异养生物，主要是细菌、真菌和某些原生动物和小型土壤动物。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二.自然生

13、态系统丁一.自然生态系统组成与特点, 分类：地球上有大大小小的自然生态系统（见图1-2），大到整个海洋、整块大陆，小至一片森林、一块草地、一个小池塘等。 - 根据水陆性质不同，可将地球生态系统划分为水域生态系统和陆地生态系统两大类。水域生态系统又可划分为淡水生态系统和海洋生态系统两个次大类；陆地生态系统则可划分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、高山生态系统、高原生态系统。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二.自然生态系统丁一.自然生态系统组成与特点,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二.自然生态系统丁一.自然生态系统组成与特点, 任何自然生态系统都具有以下特性： 。 是生态学上的一个结

14、构和功能单位，属于生态学上的 最高层次； 内部具有自调节、自组织、自更新能力； 具有能量流动、物质循环、信息传递三大功能； 营养级的数目有限； 是一个相对稳定的动态系统。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二.自然生态系统丁二.自然生态系统的结构与功能, 丁二（自然生态系统的结构与功能）分二：戊一.自然生态系统的结构；戊二.自然生态系统的功能。 戊一、自然生态系统的结构 自然生态系统具有形态和营养两种结构特征。 - 形态结构是指生态系统的生物种类、数量水平和垂直分布，以及种的发育和季相变化等。 - 营养结构是指生态系统各组成成分间由于营养物质的流动形成的关系。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二

15、.自然生态系统丁二.自然生态系统的结构与功能, 戊二（自然生态系统的功能）分四：己一、自然生态系统中物质和能量自产；己二、自然生态系统中的能量流动；己三、自然生态系统中物质循环；己四、自然生态系统中信息传递； 自然生态系统具有自动产生物质循环、能量流动和信息传递的三大功能。,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二.自然生态系统丁二.自然生态系统结构与功能戊二.自然生态系统的功能, 己一、自然生态系统中物质和能量自产 在自然生态系统中，绿色植物通过光合作用将太阳能转换为化学键能并储存在有机物中，这就是生态系统中的能量自产；同时，通过光合作用，将无机物合成为有机物，这就是生态系统中的物质自产。 - 光合作用过程可概括为 6CO2+12H2O+ 光 C6H12O6+6O2+6H2O,科判甲二.正论乙一.生态学基础丙二.自然生态系统丁二.自然生态系统结构与功能戊二.自然生态系统的功能,【 生产】 生态系统中绿色植物生产能量和物质的过程称为初级生产。有了初级生产，能量就在生态系统中流动，物质就在生态系统中循环。 - 生态系统中，除了初级生产以外的生产称为次级生产，是指消费者和还原者利用初级生产进行的生产，表现为动物和微生物的生长、繁殖和营养物质的存储等生命活动过程。,科判甲二.