1、本文档内容分为 课本内容名词解释 选择题 简答题 四个部分 可以主要作为李博生态学的复习资料 当然其他的教材也可以参考使用生态学第一章 生态学是一门科学生态学的定义 生态学的形成与发展 生态学与其他学科的关系 一生态学的定义 1生态学（ecology）是研究生物与周围环境和无机环境相互关系及机理的科学。（E.Haeckel，1866）它包括 4 个层次的内容： 生态学的定义还有很多：生态学是研究生物（包括动物和植物）怎样生活和它们为什么按照自己的生活方式生活的科学。（埃尔顿，1927） 生态学是研究有机体的分布和多度的科学。（Andrenathes,1954）生态学是研究生态系统的结构与功能的
2、科学。（E.P.Odum，1956）生态学是研究生命系统之间相互作用及其机理的科学。（马世骏，1980）生态学是综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学。（E.P.Odum，1997）二生态学的形成与发展理论上：概念上的提出论著的出版学科的形成。时间上：萌芽时期近代发展：4 大学派的形成现代发展：生态系统、人类生存环境的研究。实验技术上：描述定性定量模拟。（1）生态学萌发阶段（时期） 公元 16 世纪以前： 在我国：公元前 1200 年 尔雅一书；公元前 200 年管子“地员篇”；公元前 100 年前后，农历确立了 24 节气，同时禽经一书（鸟类生态）问世；本草纲目。在欧洲：公元前 285 年
3、也有类似著作问世。 （2）近代生态学阶段（公元 17 世纪19 世纪末）建立时期：17 世纪后生态学作为一门科学开始成长。1792 年德国植物学家 C.L.Willdenow 出版了草学基础；1807 年德国 A.Humbodt 出版植物地理学知识提出“植物群落”“外貌”等概念；1798 年 T.Malthus人口论的发表；1859 年达尔文的物种起源；1866 年 Haeckel 在他的著作普通生物形态学中首先提出 ecology 一词，并首次提出了生态学定义。1895 年 E.Warming 发表了他的划时代著作以植物生态地理为基础的植物分布学（1909 年经改写成植物生态学）。（2）近代
4、生态学阶段（公元 17 世纪19 世纪末）巩固时期（20 世纪初至 20 世纪 50 年代）：（1）动植物生态学并行发展，著作与教科书出版。代表作：C.Cowels(1910)发表的生态学；F.E.Chements(1907)发表的生态学及生理学；前苏联苏卡切夫的植物群落学（1908）、生物地理群落学与植物群落学（1945）；A.G.Tamsley(1911)发表的英国的植被类型等；R.N.Chapman(1931)的动物生态学；中国费鸿年（1937）的动物生态学；特别是 W.C.Alle（1949）等的动物生态学原理出版，被认为是动物生态进入成熟期的重要标志。（2）近代生态学阶段（公元 17
5、 世纪19 世纪末）巩固时期（20 世纪初至 20 世纪 50 年代）：（2）学派的形成：主要有北欧学派：以注重群落结构分析为特点。代表人物：G.E.Du Rietz法瑞学派：注重群落生态外貌，强调特征种的作用。代表人物是 J.Braum-Blanquet英美学派：以动态和数量生态为特点。代表人物是 Clements 和 Tansley俄国学派（前苏联学派）：植物（群落）与地学结合。代表人物：B.H.Cykayeb（三）现代生态学阶段（20 世纪 60 年代至现在） 以人类生存环境为中心。三生态学与其他学科的关系深入到自然科学和社会（人文）科学中，形成各自的分支学科。渗入到人类社会各种活动甚至
6、思维和意识中。参考书目、杂志：李博主编生态学，北京：高等教育出版社，2000孙儒泳动物生态学原理，北京师范大学出版社，1992Richard.B 等（中译本），保护生物学概论，湖南科技出版社，1996。R.E.Richlefs 等，Ecology， NewYork,1990.Manuel.c.Molle,Ecology：concepts and applications, Mcgraw-Hill Companies. Inc, (生态学：概念与应用，科学出版社，影印版，2001)生态学报，植物生态学报，Ecology，Journal of Ecology。第二章 生物与环境环境概述 生态因子生
7、态因子对生物的生态作用 一环境概述 二 生态因子1、定义：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作用的环境要素。 2. 生态因子作用的一般特征（一般规律）（1）综合作用；（2）主导因子作用；（3）直接作用和间接作用；（4）阶段性作用；（5）可调节（补偿）作用但不可代替性；（6）限制性作用耐度限制及耐度限制的调节。限制因子（limiting factor）：限制生物生存和繁殖的关键性因子。在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限，而且阻止其生长、繁殖或扩散甚至生存的因素。最小因素定律（law of minimum）：能
8、够影响生物的无数因子中，总有一个因素限制生物的生长、生存或繁殖。耐性定律（law of tolerance）：耐性（tolerance）：指生物能够忍受外界极端条件的能力；指单个有机体或种群能够生存的某一生态因子的范围。又称 shelford 耐性定律。任何一个生态因子在数量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性限制时，而使该种生物衰退或不能生存。2. 生态因子作用的一般特征（一般规律）耐性限度（the limits of tolerance）：每个种只能在环境条件一定范围内生存和繁殖。也即生物种在其生存范围内，对任一生态因子的需求总有其上限与下限，两者之间的距离就是该种对该因
9、子的耐性限度。生物种的耐性曲线（见图例）：耐性限制用曲线表示，称为耐性曲线（tolerance curve）。广幅分布生物与狭幅分布生物分布耐性曲线。耐度限制的调节通过下列主要方式：新环境适应：驯化培育休眠“逃避”限制生理节律变化和其他周期性补偿变化调节的目的是对恶劣环境的克服，通过这些方式，使体内生理、行为达到平衡，而抵抗恶劣环境。三生态因子对生物的生态作用三生态因子对生物的生态作用（1） 光强的作用：生长发育、形态建构作用。典型例子植物黄化现象（eitiolation phenomenon）。（2）光质的作用：光合作用影响红、橙光能对叶绿素有促进，绿光不被植物吸收称“生理无效辐射”。红光有
10、利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成。光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长发育有影响。紫外光与动物维生素 D 产生关系密切，过强有致死作用，波长 360nm 即开始有杀菌作用，在340nm240nm 的辐射条件下，可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒等停止活动。200300nm 的辐射下，杀菌力强，能杀灭空气中、水面和各种物体边面的微生物，这对于抑制自然界的传染病病原体是极为重要的。 三生态因子对生物的生态作用（3）光周期现象生物对光的生态反应与适应定义：生物对昼夜光暗循环格局的反应所表现出的现象称之为光周期现象。生物和许多周期现象是受日照长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器。表 1
11、 不同纬度地区的日照时间 单位：h 三生态因子对生物的生态作用（3）光周期现象生物对光的生态反应与适应植物的光周期现象：长日照植物、短日照植物、中日照植物、日照中植物。（不同光照时间对开花的作用而定）动物的光周期现象： 鸟类的光周期现象最为明显，它的迁徙是由日照长短变化所引起的；鸟类及某些兽类的生殖也与日照长短有关，如雪貂、野兔和刺猬等都是随着春天日照长度增加而开始生殖（称为长日照兽类）；绵羊、山羊和鹿等总随着秋天短日照的到来而进入生殖期（称短日照兽类）。三生态因子对生物的生态作用（1）温度与生物生长发育生长：“三基点”最低、最适、最高温度。发育：植物的春化作用（某些植物要经过一个“低温“阶段
12、才能开花结果）。（2）生物对极端温度的适应对低温适应在形态、生理和行为方面的表现 中国南北方几种兽类颅骨长度的比较：三生态因子对生物的生态作用说明了生活在高纬度地区的恒温动物其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。个体大的动物，其单位体重散热量相对减少（贝格曼 Begman 定律）（表）。阿伦（Allen）规律：恒温动物身体的突出部分为四肢、尾巴、外身等在低温环境中有变小的趋势。在生理方面，生活在低温环境中的植物通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力。动物对低温的适应主要表现在代谢率与温度关系中的热中性区宽，下临界点温度以下的曲线率小等几个方面（图）
13、。（3）物候节律：物候又称物候现象（phenological phenomenon），是指生物的生命活动对季节变化的反应现象。物候学（pheology）则是指研究生物与气候周期变化相互关系的科学。三生态因子对生物的生态作用（1）水因子对生物生长发育的作用：水分不足，使植物萎蔫；使动物滞育或休眠。某些动物的周期性繁殖与降水季节密切相关，如澳洲鹦鹉遇到干旱年份，就停止繁殖；而某些龙脑香科植物遇到干旱年份却产生“爆发性开花结果”。（2）生物对水因子的适应三生态因子对生物的生态作用（2）生物对水因子的适应植物依其对水分需求划分为水生植物、陆生植物两大类型。各类型下又分别划分为沉水植物、浮水植物、挺水植
14、物、湿生植物、旱生植物和中生植物等。（图解）陆生动物对水因子的适应形态结构上的适应：以各种不同形态结构，使体内水分平衡。行为上的适应：沙漠动物昼伏夜出；迁徙等。生理上的适应：“沙漠之舟”骆驼可以 17 天喝水，身体脱水达体重的 27%，仍然照常行走。它不仅具有贮水的胃，驼峰中还储藏丰富的脂肪，有消耗过程中产生大量水分；其血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。 三生态因子对生物的生态作用（1）氧的生态作用； （2）氮的生态作用；（3）CO2 的生态作用（对动植物个体潜在的影响）；使植物气孔开度减少，减少蒸腾，提高水分利用。CO2 浓度相对提高，使 C3 植物光合作用不断增加（C4 植物达到饱和
15、点后则不随 CO2 浓度提高，光合作用增加）。CO2 能促进植物的生长植物生长速率随全球 CO2 浓度的提高而增加。高浓度的 CO2 能改变植物形态结构幼苗分枝增多，叶面积指数加大等。三生态因子对生物的生态作用（4）大气污染与植物；大气主要污染物对植物的危害（影响）二氧化硫（SO2 ）对植物的影响：伤害阈值为 0.250.55ppm，28 小时；典型症状叶片脉间呈不规则的点状、条状或块状坏死区。氟化氢（HF）对植物的影响：伤害阈值40ppm；典型症状叶尖和叶缘坏死。臭氧（O3）对植物的影响：伤害阈值 0.050.15ppm 0.58 小时；典型症状叶面上出现密集的细小斑点。乙烯对植物的影响：伤
16、害阈值 10100ppb；典型症状“偏上生长”致使叶片、花、果脱落。植物对大气的净化作用吸收 CO2，放出 O2 ：造林绿化与人类维系呼吸；吸收有毒气体：吸收二氧化硫（SO2 ）及氟化氢（HF）最优；驱菌杀菌作用：有些植物分泌杀菌素，如 1ha 松柏林 24 小时分泌 34kg 杀菌素；阻滞粉尘：针叶林阻粉尘量 3234 吨/年，阔叶林 68 吨/年；吸收放射性物质：吸收中子 -射线。 三生态因子对生物的生态作用（4）大气污染与植物；大气污染监测指示植物a.作为指示植物的基本条件：能够综合反映大气污染对生态系统影响的强度；能够较早地发现污染（对大气污染敏感）；能够同时检测多种大气污染物；能够反
17、映出一个地区的污染历史（基本年轮的化学分析）。b常见（用）的指示植物：地衣最敏感，0.0150.105ppm 二氧化硫下无法生存（但反应慢）。大气污染的植物监测形态及生长量观测：IA=Wo/Wm；群落生活力调查（见城市生态学孟德政等译，1986）；现场盆栽定点监测；生理生化指标测定光合作用，呼吸作用，气孔开放度，细胞膜透性，叶液 PH 值变化，植物体内酶体变化等。 三生态因子对生物的生态作用（1）土壤化学性质与植物的关系PH 值 9 对根系严重伤害 矿质营养元素与植物（2）植物的盐害和抗盐性植物的抗盐方式：排除盐分泌盐植物； 稀盐植物（稀释盐分）；富集盐分； 拒绝吸收（3）植物对土壤适应的生态
18、类型对 PH 值的适应嗜酸性植物、嗜酸耐碱植物、嗜碱耐酸植物、嗜碱植物。钙土植物、盐生植物、抗盐植物（4）土壤污染的植物监测土壤污染重金属污染、如汞、镉、砷、化学农药污染等。监测：植物群落调查，蔬菜及作物调查，实验分析第三章 种群种群的基本特征 种群的增长与调节 种群生活史 一、种群的基本特征 1、种群的定义（population） 种群是占据特定空间（地理位置）的同种有机体的集合群。种群是占据某一地区的某个种的个体总和（Friederich，1930）某一特定时间占据某一特定空间的一群同种有机体（Merrile,1981）种群是物种在自然界中存在的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。种群是
19、一种特殊组合，具有独特性质、结构、机能，有自动调节大小的能力。种群生态学（population ecology）研究同种生物个体群数量动态、特性分化及其发生发展的科学。（种群生物学 population biology） 一、种群的基本特征 1、种群的定义（population）种群生态学历史发展概况及主要代表作：JLHarper， 1977，Population Biology of PlantAcademic press，London and New YorkJWSilvertown，1982Introduction to plant population ecologyLongman L
20、ondon and New York王伯荪等，1995，植物种群学广州：广东高等教育出版社 2种群的基本特征（1）分布格局（distribution pattern）种群内个体空间分布方式或配置特点。(图)均匀分布（uniform distribution） 随机分布 (random distribution) 集群分布 (contagious distribution)种群分布格局最简易的判断方法，通过公式S2=(x-m)2/n-1 计算其中：n调查时样方数 m每个样方中个体平均数x样方中的个体总数 S2 方差（分散度）根据 S2 的值可判断：当 S2=0 即 S2m 时为集群分布2种群的基
21、本特征(2)年龄结构（age structure）种群内不同年龄的个体数量分布情况。根据年龄结构划分三种种群类型：增长型、稳定型、衰退型。(见图) 增长型种群（increasing population）年龄结构成典型金字塔型，表示种群有大量幼体，老龄个体小，出生率大于死亡率。稳定型种群（stable population）出生率与死亡率大致平衡，种群稳定。下降（衰退）种群（declining population）倒金字塔型。种群中幼体减少，老体比例增大，死亡率大于出生率。种群（特别是优势种）年龄结构，直接关系着其本身及其所在群落的发展趋势，是种群及其所在群落的动态趋势的主要指标。测定种群的
22、年龄结构，便可分析它的自然动态，推知它及其所在群落的历史，预测它们的未来。 2种群的基本特征（3）性比（sex ration）性比是种群中雄性个体和雌性个体数目的比例。受精卵的/大致是 50：50，这叫第一性比。由于种种原因，/比继续变化，到个体成熟时为正的/比例叫第二性比。最后还有充分成熟的个体性比，叫第三性比。性比对种群配偶关系及繁殖潜力有很大的影响。2种群的基本特征（4）生命表（life table）是指列举同生群在特定年龄中个体的死亡和存活比率的一张清单。同生群(cohort)同时出生的个体种群。类型：图解生命表（diagrammatic life table）以图解来表示生物一个世代
23、的历程。常规生命表 （conventional life table) 动态生命表(dynamic life table)真实记录生物个体存活情况。静态生命表(static life table) 记录某一特定时间获得的各龄级个体数情 况而编制成的。作用（意义）：综合记录了生物体生命过程的重要数据；系统表示出种群完整生命过程；研究种群数量动态必不可少的方法。二种群的增长与调节1种群增长的模型（1）马尔萨斯（Malthus）方程：又称指数增长模型。Nt=N0ert 指数增长；ln Nt =ln N0trt 对数增长（2）逻辑斯蒂增长（Logistic growth）模型：是比利时学者 Verhu
24、lst 1838 年创立的。逻辑斯蒂增长模型是指种群在有限环境下，受环境制约且与密度相 关的增长方式。Nt=k/1+(1- Nt/k)e-rt（3）LeslieLefkorich 矩阵模型：nt+1=MtntMt 是 m、p、i 的距阵，nt 和 nt+1 分别是在 t 和 t+1 时种群各阶段个体数的列向量，从中计算 值。当 =1，表示种群稳定；当 1，表示种群正在增长；BCD玉米水稻柱花草黄瓜豆角。对挥发物的敏感顺序是：萝卜柱花草玉米水稻黄瓜豆角。表现出低促高抑现象。例如，柠檬桉挥发油在 0.005%低浓度下对萝卜幼苗生长起促进作用，当浓度超过0.08%又表现出显著的抑制作用。他感作用与环
25、境因子关系：不同月份（季节）水抽提物的他感作用不同；各月份水抽提物的他感作用与降水量明显相关。 (5) 他感作用的机理 生物体化学生理活性物质（他感作用物）的作用。如木麻黄的他感作用有 5 个黄酮衍生物和一个阿魏酸衍生物；螃蜞菊的地上部分他感作用物有 2 个倍半萜内酯类化合物；茶树他感作用及自毒作用的主要物质是茶多酚及咖啡因。 他感作用物主要是对细胞、亚细胞结构的影响。如使细胞壁变宽、弯曲；高尔基体变形，内质网和核糖体数量减少；致使整个细胞液泡化。(6) 他感作用在群落中的作用（要深入探讨此关系）对种群在群落中形成干扰邻近植物的生长，保持种群地位。在群落演替中的作用“自毒”使本身衰退，加速更新
26、演替；干扰邻近及入侵物种，保持自身优势地位，保持群落的正常运作。(7) 他感作用在农林业中的作用防止经济作物“自毒”衰退，保持高产。“以草治草” 、 “以草治虫” ，并合成他感化学活性物质，选择新一代无污染农药。 第四章 生 物 群 落 （2）一生物群落的特征二生态位三生物群落内的种间关系四生物群落的演替五生物群落的分类六生物群落主要类型及其分布四生物群落的演替1演替的表征、原因及类型定义、表征、原因、类型2演替顶极及其基本理论定义演替顶级基本理论3演替过程及机制的主要理论演替的两种哲学观 主要理论学说 演替的数学模型 1演替的表征、原因及类型定义：演替（Succession）是指一个生物群落
27、被另一个生物群落所代替的过程。表征：群落结构与功能的定向性变化；优势种的变更；在顶级群落形成之前其演替过程持续进行。原因：环境变化；繁殖体的散布；物种间相互作用；新种类不断发生； 人类活动的影响。类型：按演替的起始条件划分为：原始演替（primary succession）开始于原生裸地上的群落演替。次生演替（secondary succession）开始与次生裸地（如森林砍伐迹地、弃耕地）上的群落演替。 2演替顶极及其基本理论（1）定义：演替顶级（Climax）是 Clements 首先提出。Oosting(1956)给予完整概念。演替顶级就是这样的一个群落，它们的种类在综合彼此之间发展起来
28、的环境中很好地互相适合；它们能够在群落内繁殖而且能排除新的种类，特别是可能成为优势种的种类在群落内的定居。也就是说，演替顶级是群落演替的最终阶段。（2）演替顶级基本理论单元顶级学说。 Clements 为代表多元顶级学说。 Tansley 为代表演替顶级格局学说。 Whittaker 为代表3演替过程及机制的主要理论(1) 演替的两种哲学观有机体论整体论强调环境的作用（观察尺度大，对现象作解释） ，强调系统的整体特征、综合特征和超特征。主要代表人物是美国生态学家 E.P.Odum。整体论者认为，生态系统演替是有序的，定向的，从而可预见的群落内部控制过程，而且终止于具有内控自调特征的稳定阶段（即
29、顶级） 。个体论简化论整体等于其组分之和，系统可以简化或分解到组分水平，最终可根据物理或化学原理加以解释。主要代表人物是美国人 H.A.Gleason。简化论者认为，群落演替只不过是种群动态的总和，因而它的演替并不是有序的或预见的。3演替过程及机制的主要理论(2) 主要理论学说：接力植物区系学说：若干演替系列群落循序渐进逐步取代的过程。包括 6 个步骤或阶段，即立地裸化、迁移、定居、竞争、反应、稳定态的过程。意味着在此过程中，植物种是以组或批的形式出现或消失的。初始植物区系组成说：演替途径是有初始期立地拥有的植物种类组成决定（先锋树种的存在） ，以后随时间变化其他植物侵入、取代。三重机制学说（
30、C-S 学说）：认为演替有三种可选择的模式：促进型、忍耐型和抑制型。生活史对策演替学说：C-S-R 三角模型 3演替过程及机制的主要理论(2) 主要理论学说：资源比率学说：每个种在限制性资源比率为某一值时表现为强竞争者，故当两种或多种限制性资源的相对利用率改变时，组成群落的植物种也随之改变，故发生了演替。变化镶嵌体稳定态学说：一些生态系统的发展不依赖于外源环境干扰，却表现为一种内源自发控制过程，演替包括四个阶段重组、加积、过渡和稳态。五、生物群落的分类1分类单位：植物群落采用群丛 (Association)、群系（Formation）和植被型（vegetation type）为基本从属单位。群
31、丛具有相似种类组成，优势种，结构和外貌的同类群落。群系相邻的群丛联合，有相同的一个或几个优势种。植被型具有同一生活型的建群种（优势种）的群系的联合。五、生物群落的分类2群落的命名：中级及基本单位的命名采用下列主要方法。优势种命名法：直接用群落中的拉丁学名命名，并在学名前加分类单位名称全称或缩写。单优、多优，多层次植物群落。多优，多层次结构者把各主要优势种逐一写出用“”或“+”联起。3分类原则外貌原则 结构原则 区系原则特征种为分类单位级别 优势度原则生态原则依生境区分 演替原则 外貌生态原则六、生物群落主要类型及其分布（一）世界植被的分类（见后）（二）中国植被的分类中国植被 （1980）将全国
32、植被分为 11 个植被型组（Suite of vegetation type） ，29 个植被型，560多个群系，至少几千个群丛。六、生物群落主要类型及其分布世界植被的分类1密林（Closed forest）：h5m，树冠连续(1) 热带雨林（Tropical rainforest）三大雨林群系：亚洲雨林、美洲雨林、非洲雨林中国热带雨林：3 个群系组，12 个群系(2) 红树林(Mangrove)：东方群系、西方群系、中国的红树林(3) 季雨林（季风林） （Monsoon forest）：不确切而多争议的类型(4) 常绿阔叶林（Evergreen broad-leaved forest）：除欧
33、洲外，各大洲均有，中国最具代表性。(5) 常绿硬叶林(Evergreen sclerophyllous forest)：地中海地区较典型，澳洲桉林(6) 落叶阔叶林(Deciduous broad-leaved forest)：分布极广北美大西洋沿岸，西欧、中欧、东亚。(7) 常绿阔叶落叶混交林( Evergreen broad-leaved and deciduous broad-leaved mixed forest )：过渡类型(8) 针叶林（Coniferous forest）六、生物群落主要类型及其分布世界植被的分类2疏林（Woodland）：h5m，树冠不连接3密灌丛（Scrub）
34、：簇生，h 为 0.55m4短灌丛（Dwarf-scrub）5陆生草本群落（草本植被）(Herbaceous vegetation)稀树草原（萨王纳） （Savamna）：非洲分布广，干旱草原(Steppe)温带地区的地带性植被类型草甸(Meadow)不呈地带性分布，高纬度，高海拔地区6荒漠（Deserts）第五章 生态系统一、生态系统(ecosystem)的结构 二、生态系统的能量流动 三、生态系统的物质循环四、生态系统中的信息及其传递五、生态系统的变化六、维护生态系统的相对平衡四生态系统中的信息及其传递生态系统的功能除了体现在生物生产过程，能量流动和物质循环外，还表现在系统中各生命成分之间
35、存在着信息传递。信息传递是双向的。环境是生态系统的一种信息源。生态系统中包含多种多样的信息，大致可分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。 四生态系统中的信息及其传递1物理信息及其传递光信息光强弱，光质，光照时间长短是重要的光信息。太阳能是光信息的重要初级信源。声信息鸟类婉转多变的叫声；蝙蝠、鲸类发达的声纳定位系统。电信息特别是鱼类，大约有 300 多种能产生 0.22 伏微弱电压，电鳗产生的电压能高达 600 伏。磁信息鱼类遨游迁徙于大海，候鸟成群结队长途飞行都靠动物自己的电磁场与地球磁场互相作用确定方向，方位。四生态系统中的信息及其传递2化学信息及其传递动物和植物间的化学信息植物产生气
36、味，不同动物对植物气味有不同反应。蜜蜂取食与传粉靠植物的化学信息息素。动物之间的化学信息动物通过外分泌腺向体外分泌某些信息素。动物可利用信息素标记所表现的领域行为。动物向体外分泌性信息素，以沟通种内两性个体的性信息素交流。植物之间的化学信息化学他感作用。有亲和性的，也有相互拮抗性的。四生态系统中的信息及其传递3行为信息和营养信息许多植物的异常表现和动物异常行动传递了某种信息，可通称行为信息。生态系统中，生物的食物链是一个生物的营养信息系统。五生态系统的变化生态系统是不平衡的，它首先是不平衡开始，永远处于不断的变化和发展。这种变化有自然变化和人为变化两种。 五生态系统的变化（一）生态系统的自然变
37、化生态系统的结构和功能随时间的改变而发生变化的过程就是生态系统的自然变化。简单 复杂； 复杂 简单这些变化体现在下列两个特征上：1能量和物质循环特征如果在生态系统中：(1) Pg(第一性生产)/R（呼吸）1，系统是增长型的，物质循环开放性外流少。(2) Pg/R1，系统是衰退型的，物质循环也是开放性的外流多。(3) Pg/R1，系统是稳态的（相对平衡） ，物质循环是封闭的。2生物多样性特征 五生态系统的变化（二）生态系统的人为变化环境的变化人类对生态系统变化产生的几种原因：农业、林业的过度开垦都市化、工业化和现代化对环境的污染(1) 城市垃圾（包括生活垃圾和工业垃圾）(2) 废水废气(3) 农
38、药与化肥六维护生态系统的相对平衡 1更新观念树立正确的生态观。2积极保护森林植被，保护生物多样性，植树种草。3既要工业化现代化更要环境优质化环境污染的综合治理。4大力发展环境科学研究。第六章 人与生物圈一、生物多样性及其保护 二、全球变化现象及其效应 三、可持续发展 （Sustainable development） 一、生物多样性及其保护（一）什么是生物多样性（biological diversity）定义生物多样性的价值（二）生物多样性的分布及其丧失 生物多样性的分布格局生物多样性的测度 物种多样性的丧失物种灭绝 物种多样性丧失的原因 （三）生物多样性保护研究（四）我国生物多样性及其保护现
39、状与未来（一）什么是生物多样性（biological diversity）1、定义：生物多样性是指有机体及其赖以生存的生态复合体（ecological complex）之间的多样性和变异性。具体包括下列三个层次：物种多样性（species diversity） （最基本层次）包括地球上整个空间的物种，它指物种水平上的表现形式。 遗传多样性（gene diversity）(微观层次)指物种内基因的变化，包括同种内两个隔离地理种群间及单个种群内个体间的遗传变异。生物群落多样性或生态系统多样性（ecosystem diversity）(宏观层次)指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性以及生态系统
40、内生境、生物群落和生态变化。全球生物物种估计有 1400 万种，而目前发现并描述了的只有 175 万种。 （表） （一）什么是生物多样性（biological diversity）2、生物多样性的价值（1） 直接经济价值为人类提供最广泛最重要的资源直接享用。（2） 间接经济价值对环境的影响过程和生态系统的公益情况。主要是保护水资源、保护土壤、调节气候和处理废物。（3） 伦理价值精神和美学价值。（二）生物多样性的分布及其丧失 1、生物多样性的分布格局(1) 时间分布格局主要是指地质历史时期生物多样性的变化。 （图）(2) 空间分布格局：纬度梯度格局（地球总体分布格局）指不同地理纬度生物多样性的变
41、化，海拔高度不同的变化。(图)具体地说，目前全球生物物种多样性的分布是从热带 亚热带 温带 寒带的地理梯度减弱。在全世界中，有 12 个国家的物种多样性最为丰富，它们拥有全世界 6070%的物种。最大分布格局由于历史原因或生境适宜某一些生物类群所达到的最大多样性。相关分布格局不同有机体类型之间，物种丰富度分布的相关性。（二）生物多样性的分布及其丧失 2、生物多样性的测度测度主要是对生物群落内物种多样性的测度，常用的普通方法如下 3 种：(1) 物种丰富度指数（d）有 4 种指数：Dgl =S/lnA (Gleason,1992)dma=(S-1)/lnN (Margalef,1958)dme=
42、S/N1/2 (Menhiniek,1964)dmo=S/N (Monk,1956)这里：d指物种数目随样方增大而增大的速率s为物种数目N为所有物种的个体数之和A为样方面积（二）生物多样性的分布及其丧失 2、生物多样性的测度(2) Simpson 指数（D）又称优势度指数D=1-Pi2=1-(ni/N)2 Pi 为第 I 物种被抽中的概率ni 为第 I 个种的个体数N 是样方内所有个体数(3) ShannonWiener 指数（H）H=-(ni/N)log(ni/N)=-Pi log Pi ni 、N 与上同义 （二）生物多样性的分布及其丧失 3、物种多样性的丧失物种灭绝(1) 自然灭绝地史上
43、 5 个时期（奥陶纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪、白垩纪）自然大灭绝概况。 （见图）恐龙灭绝的假说。目前鸟类和哺乳类每世纪的灭绝率为 1%或每年 0.01%。自然灭绝是绝对的。生物只有灭绝才能进化，离开了进化，生物学是毫无意义的。（二）生物多样性的分布及其丧失 3、物种多样性的丧失物种灭绝(2) 人类造成的灭绝自 1600 年至今，已有 83 种哺乳动物及 113 种鸟类遭人为灭绝（相当于哺乳动物种数的 2.1%和鸟类种数的 1.3%） 。特别近 150 年丧失最多（图表） ，16001700 年间鸟类和哺乳类灭绝率大约是每 10 年 1 个种，到了 18501950 年，上升到每年 1 个种。如
44、果人类威胁不停止，则现在世界鸟类种的 2%和哺乳类物种的5%将处于危在旦夕的灭绝境地。（二）生物多样性的分布及其丧失 4、物种多样性丧失的原因(1) 人口膨胀，资源利用不断增加(2) 物种赖以生存的生境受破坏，热带雨林受威胁(3) 生境片断化、生境退化与污染(4) 外来种引入和外来病害的入侵和传播(5) 对资源的过度开发（三）生物多样性保护研究 1、生物多样性现状及其格局研究2、生物多样性形成、发展、衰退和丧失的机制研究3、物种濒危状况、灭绝速率、原因及其保护措施的研究4、生物多样性的监测研究“生物多样性指示物种”的寻找及其监测手段（生物多样性与物种的指示关系） 。这些“指示物种需具备下列特征
45、：具有足够的敏感性来指示早期的环境变化具有较广的地理分布范围具有提供连续评价环境威胁的能力应比较容易收集和量度能够用来指示由于人类干扰趋势而产生的自然循环周期的变化（三）生物多样性保护研究 5生物多样性保护的对策与手段研究保护政策：保护与利用关系的调整，保护管理政策保护手段：就地管理与保护，异地管理与保护，建立濒危物种基因库（克隆）等。6生物种类的评估等级：1UCN 濒危等级结构世界保护自然协会评估系统其他类型等（三）生物多样性保护研究 图：1UCN 濒危等级结构灭绝（Extinct）(EX) 野生灭绝（Extinct in the wild）(EW) 极危（Critically Endang
46、ered）(CR) 数据足够（LR） 受威胁 濒危（Endangered）(EN) 易危（Vulnerable）(VU) 已评估依赖保护低危 接近受危略需关注 数据不足（Data Deficient）(DD)未评估 （三）生物多样性保护研究 6生物种类的评估等级：世界自然保护协会系统：分五个等级G1全球极度危机物种。现存1000 个成熟个体或在分布区内只出现 5 次或更小。G2全球危机的物种。现存 10003000 个成熟个体或在分布区内只出现 620 次。G3不常见但不危机的物种。现存 300010000 个成熟个体，或在分布区内出现 21100 次。G4较常见且非濒危的物种。G5已证明在分
47、布区内具高丰富度，没有濒危，但也可以是稀有的。（四）我国生物多样性及其保护现状与未来 1我国生物多样性的现状我国生物多样性既丰富又独具特色，多样性在全球居第 8 位，北半球居第 1 位。其主要特点是：生态系统多样性类型多样：陆地生态系统共计 27 大类 460 个类型，其中森林 16 大类，185 个类型；草地4 大类，56 个类型；荒漠 7 大类，79 个类型；湿地和温水水域 5 大类；海洋生态系统计有 6 大类，30 个类型。生物种类繁多，且具特有成分，孑遗成分及经济种类多的特点。高等植物计 32800 种，而特有种估计有1500018000 种，约占维管植物总数的 5060%。种子植物数
48、居世界第 3 位。动物种类 10.45 万种，而特有高等脊椎动物种约 662 种（特有种居世界第 8 位） 。驯化物种及野生亲缘种多。世界上有 237 种栽培植物起源于我国。我国常见的栽培作物有 600 多种，果树品种 1 万多个，畜禽 400 多种。 （四）我国生物多样性及其保护现状与未来 2我国生物多样性面临的主要问题生态系统遭受破坏，原始林每年减少 0.5 万 km2 。草原退化面积已达 87 万 km2，国土受水、风力侵蚀面积已达 367 km2。物种受威胁，灭绝较严重。我国动植物种类中已有 1520%受到灭绝威胁，高于世界 1015%的水平。世界分布的濒危野生动植物种共 640 个，其中我国占 156 个。遗传种质资源受威胁，外来种入侵，古老土著种受排挤。（四）我国生物多样性及其保护现状与未来 3我国生物多样性的保护现状自然保护区已建立 708 处，面积 56.8 万 km2，占国土面积的 5.54%；动物园 28 个，饲养脊
