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1、Aquatic Ecology水域生态学水域生态学Introduction to Ecology绪绪 论论学习目标生态学定义和生态学的生态学定义和生态学的1010条规则条规则生态学发展的历史和趋势生态学发展的历史和趋势 为什么学习（水域）生态学为什么学习（水域）生态学生态学的分支生态学的分支生态学与生物组织层次生态学与生物组织层次生态学的次级学科生态学的次级学科应用生态学应用生态学生态学的研究方法生态学的研究方法1. 1. 生态学定义生态学定义v研究有机体与其环境相互作用的科学。研究有机体与其环境相互作用的科学。强调相互关系和作用强调相互关系和作用v环境：环境：物理（物理（Physical,
2、,非生物非生物inorganic）环境：）环境：e.g.e.g.水、温度、土壤、风、气候；水体的流速、水、温度、土壤、风、气候；水体的流速、水深水深生物（生物（organic）环境：其他有机体所施加的任）环境：其他有机体所施加的任何影响，何影响，e.g. e.g. 竞争、捕食、寄生、合作竞争、捕食、寄生、合作 By ecology, we mean the body of knowledge concerning the economy of nature - the investigation of the total relations of the animal both to its
3、organic and to its inorganic environment; including above all, its friendly and inimical relation with those animals and plants with which it comes directly or indirectly into contact - in a word, ecology is the study of all the complex interrelationships referred to by Darwin as the conditions of t
4、he struggle for existence （Ernst Haeckel, 1869）.生态学生态学 是：是：v 研究生物的分布研究生物的分布(distribution)和多度和多度(abundance)的科学的科学 (Andrewartha 1961)v是是 研研 究究 自自 然然 之之 结结 构构 (structure)和和 功功 能能 (function)的科学（的科学（E. Odum 1963, 1971）v研研 究究 决决 定定 生生 物物 分分 布布 和和 多多 度度 之之 相相 互互 作作 用用interactions的的 科科 学学 (C. J. Krebs 1985,
5、 2001,2003)v是是研研究究有有机机体体与与环环境境间间相相互互作作用用（相相互互关关系系）的科学的科学 (Instants notes in Ecology)2. 2. 生态学上十个规则生态学上十个规则vRule 1 生态学是一门科学生态学是一门科学(Ecology is a science)。 很重要的一点是应从科学的观点出发，很重要的一点是应从科学的观点出发，厘清政治和社会对生态学理解的影响，厘清政治和社会对生态学理解的影响，vRule 2 用进化论的观点理解生态学用进化论的观点理解生态学(Ecology is only understandable in the light o
6、f evolution)。 巨大的生物多样性，生物形态、生理巨大的生物多样性，生物形态、生理及行为的多元化，都是亿万年进化的结及行为的多元化，都是亿万年进化的结果。进化对于每一个个体都留下了不可果。进化对于每一个个体都留下了不可磨灭的影响。只有从进化的观点来看，磨灭的影响。只有从进化的观点来看，才能理解，才有意义。才能理解，才有意义。vRule 3 没有任何事情，其发生对物种没有任何事情，其发生对物种有利有利( (Nothing happens for the good of the species) 。 一个非常普遍的误解是：那些看起来一个非常普遍的误解是：那些看起来对个体有代价的生物行为模
7、式，其出现是对个体有代价的生物行为模式，其出现是“对物种有利对物种有利”，这种想法是绝对和完全错误，这种想法是绝对和完全错误的。自然选择将会有利于那些传给大多数后的。自然选择将会有利于那些传给大多数后裔的基因，即使这些基因有可能导致物种种裔的基因，即使这些基因有可能导致物种种群大小的下降群大小的下降。vRule 4 基因和环境同样重要基因和环境同样重要( (Genes and environment are both important) 有机体所处的环境，在决定它面临的有机体所处的环境，在决定它面临的各种选择中起着重要作用；决定有机体各种选择中起着重要作用；决定有机体组成的基因，同样是根本。
8、这两方面因组成的基因，同样是根本。这两方面因素的基本性质及其相互作用，对理解生素的基本性质及其相互作用，对理解生态学都很重要态学都很重要vRule 5 生态学是复杂的学科，生态学是复杂的学科，理解其复理解其复杂性需要模型杂性需要模型( (understanding complexity requires models: ecology is complex subject) )。 生态学每一个尺度上都有大量变异生态学每一个尺度上都有大量变异种类、种类内变异的基因，复杂和动态的环种类、种类内变异的基因，复杂和动态的环境、变化的数量和随时间而改变的行为境、变化的数量和随时间而改变的行为.为为了理解
9、生态学，必须明确特定问题，形成可了理解生态学，必须明确特定问题，形成可以检验的假设。以数学的思想方法构造假说以检验的假设。以数学的思想方法构造假说通常是很有用的。数学模型在生态学里被广通常是很有用的。数学模型在生态学里被广泛应用，可以避免在语言描述方式中难以避泛应用，可以避免在语言描述方式中难以避免的含糊不清和混淆免的含糊不清和混淆。vRule 6 讲故事讲故事是危险的是危险的( (Store-telling is dangerous) )。 在试图解释生态学的种种模式或相互在试图解释生态学的种种模式或相互关系的时候，很容易滑到虚假关系的时候，很容易滑到虚假(make-believe)世界中，
10、每一个观察都很容易被世界中，每一个观察都很容易被一些特定的断言（所谓的一些特定的断言（所谓的讲故事讲故事）所）所解释。无论如何，应避免出现将假设上升解释。无论如何，应避免出现将假设上升为事实。为事实。vRule 7 解释要有层次解释要有层次(There are hierarchies of explanations)。 对于任何所作的观察，可能有一个直对于任何所作的观察，可能有一个直接的原因被判别出来。但这个原因的解释接的原因被判别出来。但这个原因的解释往往信息不足，需要进一步探索，达到更往往信息不足，需要进一步探索，达到更完全的解释。即使是现象已经被完全的解释。即使是现象已经被“解释解释”了
11、，更进一步和更深入的解释也是很好的，了，更进一步和更深入的解释也是很好的，它使我们更全面的了解事实真相。它使我们更全面的了解事实真相。vRule 8 有机体有很多限制有机体有很多限制(There are multiple constraints on organisms)。 有机体表现出来的形态、功能和环境有机体表现出来的形态、功能和环境适应力的多样性是令人惊叹的，但每一适应力的多样性是令人惊叹的，但每一个个体则在相对较窄的约束范围中运转。个个体则在相对较窄的约束范围中运转。约束有两类：约束有两类：物理物理的和的和进化进化的。的。由于这由于这些约束，进化从来就没有达到完善，有些约束，进化从来就
12、没有达到完善，有机体基本上是许多妥协的杂烩机体基本上是许多妥协的杂烩vRule 9 偶然性是重要的偶然性是重要的( (Chance is important) )。 偶然事件在生态学中起关键性作用。偶然事件在生态学中起关键性作用。偶然事件的作用也与有机体过去的进化联偶然事件的作用也与有机体过去的进化联系在一起。生态学中机遇事件的重要性并系在一起。生态学中机遇事件的重要性并不意味着生态学中的模式是完全不可预测不意味着生态学中的模式是完全不可预测的，但其必然位于可预言细节潜在水平的的，但其必然位于可预言细节潜在水平的边缘。边缘。vRule 10 生态学界限在生态学家心中生态学界限在生态学家心中(
13、(The boundaries of ecology are in the mind of the ecologist) )。 生态学是一门广泛的学科，覆盖着生态学是一门广泛的学科，覆盖着生物和物理环境，因此，作为潜在相关生物和物理环境，因此，作为潜在相关的学科，很少被排除在外。数学、化学、的学科，很少被排除在外。数学、化学、物理学，都是理解生态学的基本工具。物理学，都是理解生态学的基本工具。3. 3. 生态学发展史（生态学发展史（History of Ecology) 生态学的发展有很多根源，但其发源可追溯生态学的发展有很多根源，但其发源可追溯到自然历史和植物地理学到自然历史和植物地理学.v
14、Aristotle 公元前四世纪，在其公元前四世纪，在其Historia Animalium中试图解释田鼠和蝗灾。除了中试图解释田鼠和蝗灾。除了雨水，没有其他办法可以减少鼠灾雨水，没有其他办法可以减少鼠灾大雨大雨后田鼠迅速消失后田鼠迅速消失vGraunt (1662) 定量描述了人口数量变化，定量描述了人口数量变化， “father of demography”（人口统计学（人口统计学之父）之父）vBuffon (1756）Natural History 触及很多现代触及很多现代生态学问题，并认为人、其他动物和植物的种群生态学问题，并认为人、其他动物和植物的种群受相同的进程控制受相同的进程控制
15、 。他认为田鼠种群部分受疾。他认为田鼠种群部分受疾病控制，部分受食物缺乏影响。他说：病控制，部分受食物缺乏影响。他说：“如果没如果没有捕食者，兔子将把乡村变为荒漠有捕食者，兔子将把乡村变为荒漠” Rabbits would reduce the countryside to a desert if it were not for their predators. vThomas Malthus(1766-1834) “人口论人口论（Essay on Population）” (1798) 提出了人提出了人口按几何方式增长的原理，过一段时间人口倍增口按几何方式增长的原理，过一段时间人口倍增（do
16、ubling）。人口将会超过食物供应（以算）。人口将会超过食物供应（以算术方式增长）术方式增长）vFriedrich Heinrich Alexander von Humbolt (1769-1859) 在他在他3030卷的卷的 “Voyage to the Equatorial RegionsVoyage to the Equatorial Regions” (1807) (1807) 中，把植物与环境特点联系在一起，中，把植物与环境特点联系在一起，并使用了并使用了 plant associationplant association 这一术语这一术语vJohannes Warming (1
17、841-1924) ) 在他的在他的第一本植物生态学著作第一本植物生态学著作 Plantesamfund (1909)(1909)中，把植物形态（中，把植物形态（morphology）、 生理（生理（physiology）、分类（）、分类（ taxonomy）和生物地理学（）和生物地理学（ biogeography） 整合成一个相互联系在整合成一个相互联系在一起的整体，对生态学的发展具有巨大影一起的整体，对生态学的发展具有巨大影响响vP. F. Verhulst （1838）意大利人，用数学）意大利人，用数学公式表达了有限环境下种群增长的公式表达了有限环境下种群增长的 逻辑斯逻辑斯蒂曲线（蒂曲
18、线（Logistic curve）vLiebig（1840）最小限制因子定律）最小限制因子定律“The Minimum Limiting Factor Law” vAlfred J. Lotka (1880-1949) 理论生态学奠理论生态学奠基人，基人， A Lotka and V Volterra (1926) “Lotka-Volterra model”vChares Elton (1900-1991) 动物生态学奠基动物生态学奠基人，人，1927年出版了他的第一本教材动物生年出版了他的第一本教材动物生态学（态学（animal ecology）。提出了食物链）。提出了食物链（food c
19、hain）、数量金字塔（数量金字塔（pyramid of number）、生态位（生态位（niche）的概念）的概念vF. A. Forel (1901) (1901) 创造了创造了 “Limnology”一词，湖沼学的奠基人。论述了湖泊中各种一词，湖沼学的奠基人。论述了湖泊中各种生物的相互关系，特别是通过食物链（生物的相互关系，特别是通过食物链（food chains）构成的关系，构成的关系， “ The Lake as a Microcosm”成为生态学里的经典。成为生态学里的经典。. .vA. Thienemann (1931) (1931) 发明了淡水生物学发明了淡水生物学( (Lim
20、nology) )研究中的生态方法，使用生产研究中的生态方法，使用生产者（者（producers）和消费者（和消费者（consumers）两个术语，介绍有机体的营养循环两个术语，介绍有机体的营养循环（nutrient cycling）和营养级（）和营养级（trophic levels）的概念）的概念vR. A. Lindeman 湖沼学家湖沼学家. 探索湖泊群落探索湖泊群落内能量可得性关系内能量可得性关系 ，其论文，其论文The Trophic-Dynamic Aspects of Ecology（1942）标）标志着生态系统生态学的开始。志着生态系统生态学的开始。Energy flow an
21、d nutrient budget. vSir Arthur G. Tansley (1871-1955) 英国植英国植物生态学奠基人物生态学奠基人. “Ecosystem”(1935)vAllee & Emerson et al. “Principles of Animal Ecology” （1949）指出了现代生）指出了现代生态学的发展方向。强调态学的发展方向。强调 trophic structure and energy budgets, population dynamics 和和 natural selection 以及以及 evolution4. 4. 为什么要学生态学为什么要学
22、生态学v自然之奇自然之奇( (wonders) )激发我们的好奇激发我们的好奇（curiosity ）和）和 愿望（愿望（desire）去了解）去了解我们周围的事物我们周围的事物v人口的持续增长不断施加压力于自然世界，人口的持续增长不断施加压力于自然世界，导致两大相关的问题：导致两大相关的问题：人类对自然系统的冲击（人类对自然系统的冲击（impacts) )人类自身环境的恶化（人类自身环境的恶化（deterioration）我们正被环境问题所困扰我们正被环境问题所困扰 (disappearing tropical forests, ozone hole, depleted fish stock
23、s, etc.)人类活动削弱了生物圈的可持续性人类活动削弱了生物圈的可持续性sustainability森林破坏森林破坏沙漠化沙漠化酸雨酸雨臭氧层破坏臭氧层破坏污染污染 ( (大气，大气，水，土壤水，土壤) )富营养化富营养化淤积淤积气候变化气候变化景观破碎化景观破碎化核能核能废弃物存放废弃物存放物种灭绝物种灭绝 遗传多样性丧失遗传多样性丧失 生境多样性丧失生境多样性丧失物种分布和多度物种分布和多度改变改变陆地形态改变陆地形态改变附加营养物和能附加营养物和能量量土地清理土地清理引水引水农业农业林业林业渔业渔业放牧放牧 采矿采矿化石燃料消耗化石燃料消耗 工业化工业化城市化城市化娱乐娱乐学习水域生
24、态学的重要性学习水域生态学的重要性生命起源于水，水对维持地球上的生命至关生命起源于水，水对维持地球上的生命至关重要重要地球表面约地球表面约 2/3 2/3 覆盖着水，水体支撑着巨覆盖着水，水体支撑着巨大的生物多样性大的生物多样性 淡水仅占地球上水体的很小一部分，它们是淡水仅占地球上水体的很小一部分，它们是独一无二的生境，有独特的植物和动物区系独一无二的生境，有独特的植物和动物区系自然的美景、食物的源泉自然的美景、食物的源泉长江十年内可能成长江十年内可能成“黄河黄河”长江面临六大危机（新华社宜宾长江面临六大危机（新华社宜宾1010月月1212日电）：日电）：森林覆盖率下降，泥沙含量增加，生态环境
25、急森林覆盖率下降，泥沙含量增加，生态环境急剧恶化；剧恶化；枯水期不断提前；枯水期不断提前；水质恶化，危及城市饮水；水质恶化，危及城市饮水；物种受到威胁，珍稀水生生物日益灭绝；物种受到威胁，珍稀水生生物日益灭绝；固体废物严重污染，威胁水闸与电厂安全；固体废物严重污染，威胁水闸与电厂安全；湿地面积缩减，水的天然自洁功能日益丧失。湿地面积缩减，水的天然自洁功能日益丧失。摘自武汉晨报摘自武汉晨报20042004101013 A1013 A10武汉市湖泊水质堪忧武汉市湖泊水质堪忧据据武武汉汉晚晚报报20042004年年6 6月月2626日日报报道道披披露露，20032003年年武武汉汉环环境境质质量量状
26、状况况显示，全市显示，全市5151个主要湖泊中，有个主要湖泊中，有3131个湖泊惨归劣个湖泊惨归劣类。类。只只要要一一项项指指标标被被评评为为劣劣五五类类，整整个个水水体体便便被被归归入入劣劣五五类类，按按照照这这一一标标准准，武武汉汉市市3131个个湖湖泊泊（其其中中城城区区2929个个）惨惨列列劣劣类类，其其中中1010个达到重度富营养。个达到重度富营养。它它们们是是：东东湖湖、龙龙阳阳湖湖、黄黄家家湖湖、严严西西湖湖、东东西西湖湖、三三角角湖湖、金金银银湖湖、竹竹子子湖湖、木木鹅鹅湖湖、江江汉汉北北湖湖、青青潭潭湖湖、西西湖湖、野野芷芷湖湖、张张毕毕湖湖、竹竹叶叶海海、北北太太子子湖湖、
27、鲩鲩子子湖湖、菱菱角角湖湖、南南湖湖、晒晒湖湖、四四美美塘塘、小小南南湖湖、后后蘘蘘湖湖、莲莲花花湖湖、塔塔子子湖湖、机机器器荡荡子子、沙沙湖湖、紫阳湖、墨水湖、南太子湖、月湖。紫阳湖、墨水湖、南太子湖、月湖。报告显示，在报告显示，在5151个主要湖泊中，水质符合个主要湖泊中，水质符合类标准的仅剩梁子湖。类标准的仅剩梁子湖。副副市市长长胡胡绪绪鹍鹍随随后后向向人人大大提提交交报报告告时时表表示示，在在编编制制武武汉汉市市“十十一一五五”环保规划中，环保规划中，“进一步加强湖泊生态保护进一步加强湖泊生态保护”成为重中之重。成为重中之重。南南 湖湖三门峡库区的水质已三门峡库区的水质已“恶化恶化”为
28、五类，成了名副为五类，成了名副其实的其实的“一库脏水一库脏水” . -新华社新华社2005-01-242005-01-24 可怕的蓝藻水华可怕的蓝藻水华5.生态学的分支生态学的分支生态学原理是解决很多环境问题的科学基础生态学形成很多分支，其中很多是专门化(specialized)了的。4.1 4.1 根据组织水平分根据组织水平分有机体有机体Organism 可在环境中独立生活的最小生物可在环境中独立生活的最小生物学单位学单位种群种群Population 同一地区同种生物所有个体的集合同一地区同种生物所有个体的集合群落群落Community 同一地区所有不同种类生物种群同一地区所有不同种类生物种
29、群的集合的集合生态系统生态系统Ecosystem 有机体与其物理环境的统一体有机体与其物理环境的统一体景观景观Landscape 镶嵌着（镶嵌着（patchwork）各种生态）各种生态系统的一块陆地系统的一块陆地生物圈生物圈Biosphere 地球生态系统，地球上所有有机地球生态系统，地球上所有有机体和它们的环境体和它们的环境尺度很广，从分子到整个地球生态系统，尺度很广，从分子到整个地球生态系统，但对于但对于4个明显可辨别个明显可辨别的的不同尺度不同尺度的亚部的亚部分有特殊兴趣：个体、种群、群落、生态分有特殊兴趣：个体、种群、群落、生态系统系统每个尺度上的研究内容不同：每个尺度上的研究内容不同
30、：个体：个体对环境（生物和非生物）的反应个体：个体对环境（生物和非生物）的反应种群：一个种对环境的反应，多度和种群数种群：一个种对环境的反应，多度和种群数量波动的决定因素量波动的决定因素群落：决定群落组成和结构的过程群落：决定群落组成和结构的过程生态系统：能流、食物网和营养物质循环生态系统：能流、食物网和营养物质循环个体生态学（个体生态学（Autecology ）研究单一种研究单一种类的生态学问题类的生态学问题群体生态学（群体生态学（Synecology）研究整个有机研究整个有机体群体的生态学问题体群体的生态学问题许多生态学家建议不用个体生态学和群体生态许多生态学家建议不用个体生态学和群体生态
31、学这两个名词学这两个名词生态学家的观点生态学家的观点: : 有机体途径有机体途径（approach) )v个体的形态个体的形态( (form) )、生理（、生理（physiology）、 和行为（和行为（behavior）如何使有机体存活）如何使有机体存活? ?v焦点是结构（焦点是结构（structure）和功能和功能（function）的适应（的适应（adaptation）与改变与改变（modification），从而使有机体与其生活，从而使有机体与其生活环境相适应。环境相适应。适应（适应（adaptation）源于自然选择的进化源于自然选择的进化变异变异种群途径的自然联系种群途径的自然联系
32、生态学家的观点生态学家的观点: : 种群途径种群途径v决定种群中个体数量及其时空变化的是什决定种群中个体数量及其时空变化的是什么么？v焦点在于焦点在于出生出生(birth)和和死亡死亡(death)、迁迁入入 (immigration)和和迁出迁出(emigration) 影响因子：影响因子：物理环境物理环境进化进化与其他种群的相互关系与其他种群的相互关系a natural link to community approach.生态学家的观点生态学家的观点: : 群落途径群落途径v群落是如何从组成其组分的种群构建起来群落是如何从组成其组分的种群构建起来(structured from)的的？v
33、焦点是生活在一起的不同类别的有机体之焦点是生活在一起的不同类别的有机体之多多样性样性 (diversity)及其及其相对多度相对多度 ( relative abundance)其影响因子其影响因子: :种间关系种间关系(population interactions), 促进促进或限制共存或限制共存食物关系食物关系(feeding relationships), 与物质与物质循环和能量流有关循环和能量流有关生态系统途径的自然联系生态系统途径的自然联系生态学家的观点生态学家的观点: : 生态系统途径生态系统途径v在普遍的能量和物质流动中，如何阐述在普遍的能量和物质流动中，如何阐述(account
34、 for)种群的活动种群的活动?v焦点是焦点是能量能量和和物质物质流动流动 (movements of energy and materials) 影响因子：影响因子：有机体的大小有机体的大小气候和物理因子，包括那些在全球规模气候和物理因子，包括那些在全球规模上产生影响的上产生影响的生物圈途径的自然联系生物圈途径的自然联系生态学家的观点生态学家的观点: : 生物圈途径生物圈途径v如何理解全球的大气和水循环，以及所携带如何理解全球的大气和水循环，以及所携带的能量和化学元素的流动？的能量和化学元素的流动？v焦点是全球的物质循环和能量流动（焦点是全球的物质循环和能量流动（global circula
35、tion of matter and energy） 其影响因子其影响因子有机体的分布有机体的分布种群波动种群波动群落组成群落组成生态系统生产力生态系统生产力4.2 根据分类学分根据分类学分v动动 物物 生生 态态 学学 Animal Ecology (insect, fish, amphibian, reptile, bird, mammal etc.)v植物生态学植物生态学Plant Ecology v微生物生态学微生物生态学Microbial Ecology v人类生态学人类生态学Human Ecology4.3 根据栖息环境分根据栖息环境分v水域生态学水域生态学Aquatic Ecol
36、ogy淡水生态学淡水生态学(River & Stream, Lake, Wetland,)海洋生态学海洋生态学 (Estuary, Coral Reef)v陆地生态学陆地生态学Terrestrial EcologyForest GrasslandDesertTundra 4.4 根据研究内容和研究方法分根据研究内容和研究方法分地地理理生生态态学学Geographic Ecology：在在大大的的地理规模上研究生态结构和过程地理规模上研究生态结构和过程数数学学生生态态学学Mathematical Ecology：数数学学模型描述生态变化模型描述生态变化经经济济生生态态学学Economical E
37、cology：经经济济学学观点来分析观点来分析分分子子生生态态学学Molecular Ecology：用用分分子子生生物学方法直接解决生态学问题物学方法直接解决生态学问题v化学生态学化学生态学Chemical Ecology：研究有研究有机体与其环境间的化学反应，关注化学物作机体与其环境间的化学反应，关注化学物作为动植物的吸引剂为动植物的吸引剂( (attractant）、驱逐剂、驱逐剂( (repellent) )和防御机制和防御机制( (defensive mechanisms)，它们的进化和化学结构，它们的进化和化学结构v生理生态学生理生态学Physiological Ecology /
38、或或生态生理学生态生理学Ecophysiology：关心单个关心单个有机体对温度、湿度、光、营养物及其他环有机体对温度、湿度、光、营养物及其他环境因子的反应，探讨个体的生理机能对于功境因子的反应，探讨个体的生理机能对于功能和行为的后果能和行为的后果v进进化化生生态态学学Evolutionary Ecology：关关心心种种群群动动态态、遗遗传传、自自然然选选择择和和发发育育的的关关系系。强强调调进化对于现有模式的影响进化对于现有模式的影响v行行为为生生态态学学Behavioral Ecology：研研究究动动物物对对其其生生物物和和非非生生物物环环境境作作出出反反应应的的途途径径，特特别别强强
39、调调自自然然选选择择对对动动物物行行为为的的影影响响。动动物物行行为为模模式式的解释的解释v系系统统生生态态学学System ecology：将将一一般般的的系系统理论和方法用于生态学研究统理论和方法用于生态学研究4.5 应用生态学应用生态学农业生态学农业生态学Agroecology资源生态学资源生态学Resource Ecology污染生态学污染生态学Pollution Ecology渔业生态学渔业生态学Fisheries Ecology景景观观生生态态学学Landscape Ecology：关关心心特特定定的的景景观观空空间间结结构构及及它它们们是是如如何何发发展展的的，强强调调干干扰扰（
40、包包括括人人类类活活动动影影响响）所所起起的的作作用用 (Forman (Forman & & Godron 1986)Godron 1986)恢复生态学恢复生态学Restoration Ecology：修复修复被破坏的和退化的生态系统的科学及实践。把被破坏的和退化的生态系统的科学及实践。把实验研究应用于恢复受高度干扰地区的生态系实验研究应用于恢复受高度干扰地区的生态系统。统。 (Jordan et al. 1987)保护生物学保护生物学Conservation biology：曾：曾被定义为被定义为“稀有种类和多样性的科学稀有种类和多样性的科学”（the science of scarcit
41、y and diversity，Soule 1986). 保护生物学研究生境破坏和物种种群保护生物学研究生境破坏和物种种群大小急剧下降的问题，是关于生命的多样性和大小急剧下降的问题，是关于生命的多样性和如何保持这一多样性的科学如何保持这一多样性的科学Environmental legislation in U.S.AThe National Environmental Policy Act (1969)The Endangered Species Act (1975, amended 1982 and 1994)The Clear Water Act (1977, amended 1981,
42、1987, 1994)生态问题可以用生态问题可以用理论方法理论方法(theoretical approach), 实验方法实验方法(laboratory approach)，或，或野外观测法野外观测法(field approach)来分析来分析ObservationsExperiments: in the lab, in the field, naturalModels: mathematical, conceptual (ideas)观察问题观察问题提出假说提出假说验证假说（用观验证假说（用观测或实验数据）测或实验数据）实验设计是非常重要的，只要有可能，就实验设计是非常重要的，只要有可能，就
43、要求有要求有对照组对照组controls、重复重复replicates、数数据的准确采集据的准确采集（代表性）和（代表性）和结果的仔细分结果的仔细分析析5. 生态学研究方法生态学研究方法Scientific method: definitions of termsScientific laws: universal statements that are deterministic and so well corroborated that everyone accepts them as part of the scientific background of knowledge. Ther
44、e are laws in physics, chemistry, and genetics but not yet in ecologyPrinciples: universal statements that we all accept because they are mostly definitions, or are ecological translations of physical-chemical laws. For example, “no population increases without limit” is an important ecological prin
45、ciple that must be correct in view of the finite size of the planet EarthTheories: an integrated and hierarchical set of empirical hypotheses that together explain a significant fraction of scientific observations. The theory of evolution is perhaps the most frequently used theory in ecologyHypothes
46、es: universal propositions that suggest explanations for some observed ecological situation. Ecology abounds with hypotheses.Models: verbal or mathematical statements of hypotheses.Experiments: tests of a hypothesis. They can be observational (observe the system) or manipulative (perturb the system)
47、. The experimental method is the scientific method.Facts: particular truths of the natural world. Philosophers endlessly discuss what a fact is,. Ecologists make observations, which may be faulty, and consequently every observation is not automatically a fact.研究项目逻辑组成的一般程序研究项目逻辑组成的一般程序观测观测 (时空模式时空模式
48、)建立模型建立模型 (时空模式时空模式)Start here提出假说提出假说(解释解释 或或 理论理论)无效假说无效假说 (逻辑上相反的假说逻辑上相反的假说)实验实验 (无效假说的检验无效假说的检验)解释解释仍未完成！仍未完成！否定否定 H0支持假说和模型支持假说和模型接受接受 H0 推翻假说和模型推翻假说和模型开始开始解解决决生生态态问问题题之之科科学学方方法法的的流流程程图图自然史观察自然史观察真实世界的情形真实世界的情形假设模型假设模型 (真实情形的形式表达真实情形的形式表达)假说假说 预测预测 实验设计实验设计 (定义和度量定义和度量)数据采集数据采集 检验程序检验程序 (统计检验统计
49、检验)理论构建理论构建 解释解释 否定结果否定结果肯定结果肯定结果不成功的预测不成功的预测成功的预测成功的预测实验设计有没有有没有对照组（对照组（control）? 排除其他因子的影响排除其他因子的影响有没有有没有重复（重复（replicate） ？提高实验结果的可靠性提高实验结果的可靠性采集了正确的数据吗？采集了正确的数据吗？最好的建议是尽可能多地收集数据，然后在以最好的建议是尽可能多地收集数据，然后在以后的分析中选择后的分析中选择数据的解释正确吗？数据的解释正确吗？正确解释实验结果并非我们通常所预期的那样正确解释实验结果并非我们通常所预期的那样简单简单推荐阅读材料推荐阅读材料Chapman
50、, J. L and Reiss, M. J. Ecology: principles and applications (2nd ed.). 清华大学出版社、清华大学出版社、 Cambridge University Press ，2001Molles Jr. M. C. Ecology: concepts and applications (2nd ed. ). 高等教育出版社、高等教育出版社、 McGraw-Hill Book Co. Singapore，2002Mackenzie A, Ball A. S & Virdee S. R. Instant notes in Ecology.
51、 科学出版社、科学出版社、Bios Scientific Publishers Limited, 1999，2003Krebs C. J. 生态学（生态学（Ecology：the experimental analysis of distribution and abundance 5th ed. ） 科科学出版社，学出版社，2003Smith R. L. Ecology and Field Biology (5th ed.). Addison-Wesley Educational Publishers, Inc. 1996Smith, R. L and Smith T. M. Element
52、s of Ecology (4th ed.)The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc. 1998Ricklefs R.E. Economy of Nature. W. H. Freeman and Company， 3rd ed.(1993), 5th ed.(2001)，中文，中文版，高等教育出版社，版，高等教育出版社，2004Ricklefs R.E and Miller G. L. Ecology (4th ed.). W. H. Freeman and Company 2000Odum E. P. 孙儒泳孙儒泳等译等译. 生态学基础生态
53、学基础 （Funda-mentals of Ecology). 人民教育出版社，人民教育出版社，1981孙儒泳孙儒泳. 动物生态学原理动物生态学原理（第三版）（第三版）.北京师范大学北京师范大学出版社出版社 2001Dodds W. K. Freshwater Ecology: Concepts and Environmental Applications. Academic Press, 2002Moss B. Ecology of Fresh Waters : Man and Medium, Past and Future (3rd ed.) Blackwell 1998Boulton A
54、. J And Brock M. A. Australian Freshwater Ecology: Processes and Management 1999何志辉何志辉. 淡水生态学淡水生态学. 中国农业出版社，中国农业出版社， 2000何志辉，何志辉， 赵文赵文. 养殖水域生态学养殖水域生态学。 大连出版社，大连出版社，2001何志辉何志辉. 淡水生物学淡水生物学(下册下册)(淡水生态部分淡水生态部分). 农业农业出版社出版社, 1985The cover of textbooksJournalsBehavioral EcologyBiological ConservationChemi
55、cal EcologyConservation BiologyConservation EcologyEcological ApplicationEcological ModelingEcological MonographEcologist, EcologyEnvironmental ManagementEvolutionary EcologyFunctional EcologyJournal of Animal Ecology Journal of Applied EcologyJournal of Wildlife ManagementLandscape EcologyMolecular
56、 EcologyOecologiaOikosTrends in Evolution and EcologyWebsites http:/www. epa.govQuiz for reviewMatch each statement or description with an answer from the list. Any answer may be used once, more than once or not at all. Write your choice in the space provided. published his paper “the trophic-dynami
57、c aspects of ecology” in 1942. published book that served as foundation for limnology Animal ecologist, introduced concept of ecological (professional) niche and pyramid of numbers Coined the term “ecosystem” Geography origin of ecology formulated the logistic growth equation for population under li
58、miting conditions.a. Alexander von Humboldt e. Victor Shelford b. Ernst Haeckel f. Stephen A. Forbes c. P. F. Verhulst g. Charles Elton d. Arthur Tansley h. R. A. LindemanQuestions for thought何谓生态学？研究内容是什么？研究的目的和何谓生态学？研究内容是什么？研究的目的和意义何在？意义何在？生态学十个规则说明什么问题？生态学十个规则说明什么问题？生态学发展过程有哪些代表性人物？其主要贡生态学发展过程有哪些代表性人物？其主要贡献是什么？献是什么？为什么要学习和研究生态学和水域生态学？为什么要学习和研究生态学和水域生态学？生态学有哪些分支学科？各研究重点是什么？生态学有哪些分支学科？各研究重点是什么？现代生态学的发展特点和趋势是什么？现代生态学的发展特点和趋势是什么？生态学的研究和分析方法有哪些？需要注意些生态学的研究和分析方法有哪些？需要注意些什么？什么？
