生态学

生态学,高等学校,教材

《生态学》以生态系统为核心，以对生态学的认识规律为顺序，分13章展开。除了介绍生态学传统内容外，还突出了生态学与现代人类社会发展息息相关的一些内容，如景观生态、全球生态、生态规划、生态服务与管理、污染生态和可持续发展、生态学研究的方法与技术等，力求不仅注重自然生态也同时关注人类社会的生态问题。

目录
前言
绪论
**章 绪论 1
**节 生态学定义 1
第二节 生态学研究目标和内容 1
一、生态学的研究目标 1
二、生态学的研究内容 2
第三节 生态学的形成与发展 3
一、生态学萌芽的产生 3
二、生态学的形成 3
三、生态学的发展 4
第四节 生态学任务 5
一、理论生态学方面 5
二、应用生态学方面 6
第五节 生态学学习方法 6
一、树立生态学的基本观点 6
二、掌握生态学的基本研究方法 7
三、理论联系实际 7
思考题 9
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第二章 生态系统 10
**节 生态系统概述 10
一、生态系统的基本概念 10
二、生态系统的研究内容 10
第二节 生态系统的组成与结构 11
一、生态系统的组成 11
二、生态系统的结构 13
第三节 生态系统的特征 16
第四节 生态系统的基本原理 18
思考题 19
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第三章 生态系统中的自然环境与生物 20
**节 环境的概念与类型 20
-、环境的概念与类型 20
二、环境的类型 20
三、生态因子的概念和类型 22
四、环境因子与生态因子 22
第二节 生物与环境的关系 22
一、生物与非生物环境的关系 22
二、生物与生物环境的关系 23
第三节 生态作用的普遍规律 24
一、生态作用的一般特征 24
二、生态作用的限制性 25
第四节 生态适应的基本规律 26
一、Shelford耐性定律 26
二、生态幅 27
三、内稳态机制 27
四、驯化 28
五、指示生物 28
第五节 光照对生物的影响及生物的适应 29
一、太阳辐射光谱及其时空变化 29
二、光照强度 31
三、光质 33
四、光照时间对生物的生态作用及光周期现象 35
第六节 温度对生物的影响及生物的适应 36
一、温度酸布 36
二、温度的变化 36
三、温度对生物的影响 37
四、生物对温度的适应 38
第七节 水分对生物的影响及生物的适应 42
一、水的分布 42
二、水的变化 42
三、降水的分布 43
四、水的生态作用 44
五、生物对水的适应 45
第八节 土壤对生物的影响及生物的适应 46
一、土壤对生物的影响 47
二、生物对土壤的适应 51
第九节 大气对生物的影响及生物的适应 53
一、大气组成及其对生物的影响 54
二、的作用与生物的适应 56
第十节 地形的生态作用与生物的适应 59
一、地形及其相关概念 59
二、山地地形因子对植被的影响 59
第十一节 火的作用与生物的适应 61
一、火的特性及其生态意义 61
二、林火的类型和发生条件 62
三、林火的生态作用 63
四、火烧在生物多样性保护中的应用 64
思考题 66
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第四章 生态系统中的污染物与生物 67
**节 生态环境问题 67
一、全球生态环境问题 67
二、环境污染 67
第二节 环境污染物概述 70
一、环境污染物的概念 70
二、污染物的类型 70
第三节 环境污染对生物的影响 71
一、环境污染对生物体基因和活性大分子物质的影响 71
二、环境污染对生物体细胞结构和器官组织的影响 72
三、环境污染对生物个体的影响.72
四、环境污染对生物种群的影响 74
五、环境污染对生物群落的影响 75
六、环境污染对生态系统的影响 76
第四节 生物对环境污染的抗性与适应性进化 77
一、生物对环境污染的抗性 77
二、生物对环境污染的适应 79
三、污染条件下生物的分化与进化 82
第五节 环境污染及其对策 83
一、水体污染及其生物防治 83
二、大气污染及其防治 87
三、土壤污染及其防治 89
思考题 93
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第五章 生态系统中的生物种群 95
**节 种群概念 95
第二节 种群基本特征 95
一、丰富度和密度 95
二、单体生物与构件生物 96
三、空间分布格局 96
第三节 种群统计学 98
一、年龄结构 98
二、出生率与死亡率 99
三、迁入与迁出 100
四、性比 100
五、生命表 100
第四节 种群增长 103
一、种群离散增长模型 103
二、种群连续增长模型 103
第五节 种内关系 106
一、密度效应 106
二、竞争 108
三、性行为 108
四、婚配制度 109
五、领域性 109
六、社会等级 110
第六节 种间关系 110
一、种间关系的类型 110
二、生态位 111
三、共位群 113
四、种间竞争模型 113
五、化感作用 115
六、捕食与寄生 117
七、共生 118
八、协同进化 119
第七节 种群调节 119
一、外因理论 119
二、内因理论 120
第八节 生态对策 121
一、个体大小的影响 121
二、扩散、滞育和休眠 122
三、C4植物和CAM植物的适应对策 124
四、r-对策和K-对策 125
思考题 130
参考文献 130
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第六章 生态系统中的生物群落 132
**节 生物群落的概念 132
一、群落的定义 132
二、群落的特征 133
三、群落的性质 134
第二节 生物群落的物种组成 135
一、物种组成的性质分析 135
二、生物群落的数量特征 137
三、群落的物种多样性 140
四、种间关联 143
第三节 生物群落的结构 145
一、群落的结构要素 145
二、群落的外貌与季相 152
三、群落的垂直结构 152
四、群落的水平结构 154
五、群落交错区与边缘效应 154
六、影响群落结构的因素 155
第四节 群落的动态 161
一、群落的昼夜活动节 律 161
二、群落的内部动态 162
三、群落的演替 163
第五节 生物群落的分类 169
一、群落的数量分类 169
二、群落分类系统 170
思考题 174
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生态系统的类型 175
**节 陆地生态系统 175
一、植被的分布规律 175
二、森林生态系统 178
三、草原生态系统 182
四、荒漠生态系统 187
第二节 水域生态系统 191
一、水域类型及水域生态系统的基本特征 191
二、淡水生态系统.193
三、海洋生态系统 197
思考题 201
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第七章 生态系统的功能 203
**节 生态系统的物质生产 203
一、初级生产 203
二、次级生产 208
第二节 生态系统的物质循环 210
一、常见物质的循环 211
二、有害物质循环 218
三、放射性核素的循环 219
第三节 生态系统的能量流动 219
一、能量流动的特点 219
二、能量流动与热力学定律 221
三、过程及其渠道 222
四、营养级 223
五、生态效率 224
第四节 生态系统的信息传递 226
一、生态系统中信息的类型 226
二、生态系统中信息的特点 226
三、生态系统中信息与物质、能量的关系 227
第五节 生态系统结构和功能的关系 227
一、结构和功能相互依存 227
二、结构和功能相互转变 227
三、结构和功能的多种关系 228
四、生态系统的稳定是相对的 228
第六节 生态系统的调控及平衡 228
一、自我调控 228
二、生态系统的平衡与失衡 229
三、生态重建与恢复 230
思考题 233
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第九章 生态系统与景观 234
**节 景观与景观生态学 234
一、景观的概念及其特征 234
二、景观生态学的定义及研究内容 234
三、景观生态学的理论基础和基本原理 234
第二节 景观的结构、功能及动态 235
一、景观结构 235
二、景观的功能 237
三、景观动态 238
第三节 景观异质性和景观类型 239
一、景观异质性及其生态学意义 239
二、景观的主要类型和特征 240
第四节 景观的生态监测 240
一、景观监测的内容 240
二、景观的监测方法 241
三、景观分析技术 241
第五节 景观生态学规划与管理 242
一、景观规划的内容与原则 242
二、景观规划过程 243
三、景观管理 244
思考题 245
参考文献 245
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第十章 生态系统与生物多样性 246
**节 生物多样性概念 246
一、生物多样性的定义 246
二、生物多样性的层次 246
三、世界生物多样性概况 247
四、中国的生物多样性 248
第二节 生物多样性价值 248
一、生物多样性的直接价值 248
二、生物多样性的间接价值 249
第三节 生物多样性的丧失 250
一、遗传多样性的丧失 250
二、物种多样性的丧失 252
三、生态系统多样性的丧失 255
第四节 生物多样性保护 255
一、生物多样性保护的基本策略 256
二、生物多样性保护的主要途径 256
三、自然保护区建设 257
四、中国的生物多样性保护 257
第五节 生物多样性与生态系统功能 258
一、生物多样性与生态系统功能 258
二、生物多样性与生态系统的稳定性 259
三、生物多样性与生态系统的生产力 260
四、生物多样性与生态系统的可持续性 261
思考题 262
参考文献 262
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第十一章 生态系统与全球变化 264
**节 全球变化生态学概述 264
一、全球变化生态学的概念 264
二、全球变化生态学的研究内容 264
第二节 全球变化产生的影响 267
一、全球气候变化带来的影响 267
二、全球变化对土地荒漠化的影响 268
三、生物入侵.268
四、生态安全 269
第三节 中国的全球变化 270
一、中国全球变化研究的优势领域.270
二、中国全球变化研究进展.271
第四节 应对全球变化的策略 272
一、减缓气候变化 272
二、减缓全球变化的机制 273
思考题 274
参考文献 274
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第十二章 生态系统的服务与管理 276
**节 生态系统的服务功能 276
一、生物多样性的产生与维持 276
二、传粉与种子的扩散 277
三、生物防治 277
四、保护和改善环境质量 277
五、维持土壤 277
六、减缓干旱和洪涝灾害 278
七、净化空气和调节 气候 278
八、休闲、娱乐和文化 279
第二节 生态系统服务功能的评价 279
一、生态系统服务功能的价值分类 279
二、生态系统服务功能价值的评估方法 280
三、生态系统服务功能价值评估的意义 281
第三节 城市生态系统服务与管理 281
一、城市生态系统及其特点 281
二、城市生态系统的组成 282
三、城市生态系统的服务功能 282
四、可持续的城市生态系统管理 283
第四节 农业生态系统服务与管理 283
一、农业生态系统的特点 283
二、农业生态系统的服务功能 284
三、农业生态系统服务功能的形成机制 284
四、农业生态系统的管理.285
第五节 草地生态系统服务与管理 285
一、草地生态系统的服务功能 285
二、草地生态系统的管理 287
第六节 水生生态系统服务与管理 287
一、海洋生态系统服务 287
二、淡水生态系统服务 289
三、水生生态系统的管理 289
第七节 生态旅游与管理 290
一、生态旅游的概念 290
二、生态旅游的规划 291
三、生态旅游管理 292
思考题 294
参考文献 294
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第十三章 生态学研究方法与技术 295
**节 调查和实验 295
一、植物生态学调查方法 295
二、动物生态学调查方法 297
第二节 数量统计学 300
一、数据的分布 301
二、平均数 301
三、方差、标准差、变异系数 302
四、数据的检验 303
第三节 建立生态模型 305
第四节 “3S”在生态学中的应用 306
第五节 分子生态学方法 308
第六节 同位素示踪方法 310
思考题 312
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序言

评论

**章 绪论
　　【内容提要】本章主要介绍生态学的定义、研究对象、研究目标和研究内容，以及生态学的任务和研究方法、生态学的特点、学科的形成与发展趋势。通过对本章的学习，使学生了解生态学是研究生物与环境之间关系的一个科学体系，贯穿了环境怎样决定和塑造生物及生物如何适应并改造环境的基本内容，体现了进化学的思想——生物如何获取相应的环境，以维持其更好的生存和发展。
　　**节 生态学定义
　　生态学（ecology）—词是在1865年，由德国生物学家Hanns Reiter合并两个希腊词otKoq （oikos）和 X67oq（logos）所构成的（oekologie）。其中，“oikos”是“住所”的意思，而“logos”是“研究”的意思。因此，从词的本意上来讲，生态学可以看做是研究自然界中生物“住所”的科学。生态学与经济学（economics）有相同的词根“eco”，二者关系密切。经济学*初是研究人类社会中对“家庭住所”进行管理的科学，即探索人这种社会生物如何“经济地”生存和发展;而生态学可以理解为研究自然界中生物生存住所的“经济学”，即分析生物如何“经济地”安身立命。可以说，生态学就是探讨自然界的经济学，经济学就是研究人的生态学。美国生态学家Robert E. Ricklefs在1976年出版了一本生态学教科书，标题即为“Tie Economy of Nature”，至今已经出版到第5版。
　　由于研究背景和研究对象的不同，不同的学者对生态学给出了不同的定义。1866年，德国生物学家E. H. Haeckel首次提出了生态学的定义，他认为“生态学是研究生物有机体与其周围环境之间相互关系的科学”，强调的是有机体与非生物环境之间，以及有机体之间的相互作用。1927年，英国生态学家C. Elton认为“生态学是研究动植物与其行为习惯及栖息地关系的科学”。1935年，英国生态学家A. G. Tansley将系统论概念引人生态学，提出了生态系统的概念，认为“生态系统”既包括有机复合体，同时也包括形成环境的整个物理因素的复合体，具有自身独特的结构和功能。1956年，美国生态学家E. P. Odum从生态系统的角度出发，认为“生态学是研究生态系统的结构与功能的科学”，并在1977年指出生态学是“综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学”，强调了人类在生态学过程中的作用，将生态学与人类社会紧密联系起来。
　　综上所述，不同的生态学定义代表了生态学的不同发展阶段，强调了不同的基础生态学分支和领域。生态学发展至今，其内涵和外延都有了变化，生态学的定义不能局限于当初经典的涵义，生态学研究者应当重新审视自然生态系统的内在价值及其与人类社会系统的相互作用关系，结合所研究的生态学范畴和分支，在各自的领域内，丰富和拓展生态学的基本定义。
　　第二节 生态学研究目标和内容
　　一、生态学的研究目标
　　生态学源于生物学，属宏观生物学范畴，研究目标是了解自然界系统运作的原则并预测其对变化的响应。
　　二、生态学的研究内容
　　生态学研究对象和内容可从以下几个方面来理解。
　　（1）生态学是研究生物与环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学分支学科。
　　（2）生态学尽管向宏观和微观两个方向发展，但其研究中心为种群、群落和生态系统，属宏观生物学范畴。
　　（3）生态学研究的重点在于生态系统和生物圈中各组分之间的相互作用。
　　a.以自然生态系统为对象，探索环境（无机及有机环境）对生物的作用（或影响）和生物对环境的反作用（或改造作用）及其相互关系和作用规律;生物种群在不同环境中的形成与发展，种群数量在时间和空间上的变化规律，种内种间关系及其调节过程，种群对特定环境的适应对策及其基本特征;生物群落的组成与特征，群落的结构、功能和动态，以及生物群落的分布;生态系统的基本成分，生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统的发展和演化，以及生态系统的进化与人类的关系。
　　b.以人工生态系统或半自然生态系统（即受人类干扰或破坏后的自然生态系统）为对象，研究不同区域系统的组成、结构和功能;污染生态系统中，生物与被污染环境间的相互关系;环境质量的生态学评价;生物多样性的保护和持续开发利用等。
　　c.以社会生态系统为研究对象，从研究社会生态系统的结构和功能入手，系统探索城市生态系统的结构和功能，能量和物质代谢，发展演化及科学管理;农业生态系统的形成和发展，能流和物流特点，以及髙效农业的发展途径等;人口、资源、环境三者间的相互关系，人类面临的生态学问题等社会生态问题。
　　由于生物是呈等级组织存在的，即生物大分子—基因—细胞—个体—种群—群落—生态系统—景观—生物圈（全球），生态学研究的范围和内容非常广泛，已发展成一个庞大的学科体系。按照生物的组织层次、分类类群、生境及研究性质等，可将其划分如下。
　　1.根据生物的组织水平划分
　　根据生物的组织水平可划分为分子生态学（molecular ecology）、个体生态学（autecolo-gy）、种群生态学（population ecology）、群落生态学（community ecology）、生态系统生态学（ecosystem ecology）、景观生态学（landscape ecology）及全球生态学（global ecology）。
　　2.根据生物体的分类学类群划分
　　根据生物体的分类学类群可划分为植物生态学（plant ecology）、动物生态学（animal ecol-ogy）、微生物生态学（microbial ecology）、陆地植物生态学（terrestrial plant ecology）、哺乳动物生态学（mammalian ecology）、昆虫生态学（insect ecology）、地衣生态学（lichen ecology）及各个主要物种的生态学。
　　3.根据生物体的生境类别划分
　　根据生物体的生境类别可划分为陆地生态学（terrestrial ecology）、海洋生态学（marine ecology）、淡水生态学（freshwater ecology）和岛崎生态学（island ecology）等。
　　4.根据研究性质划分
　　根据研究性质可划分为理论生态学与应用生态学。理论生态学涉及生态学进程、生态关系的数理推理、生态学建模等。应用生态学则是将生态学原理应用于有关领域。例如，应用于各类农业资源的管理，产生了农业生态学（agroecology）、森林生态学（forest ecology）、草地生态学（grassland ecology）、动物生态学（animal ecology）、家畜生态学（livestock ecology）、自然资源生态学（natural resources ecology）等;应用于城市建设则形成了城市生态学（urban ecology）;应用于环境保护与受损资源的恢复则形成了保育生物学（conservation biology）、恢复生态学（restoration ecology）、生态工程学（engineering ecology）;应用于人类社会，则产生了人类生态学（human ecology）、生态伦理学（ecological ethics）等。
　　5.根据学科交叉划分
　　生态学与非生命科学相结合的有数学生态学（mathematical ecology）、化学生态学（chemical ecology）、物理生态学（physical ecology）、地理生态学（geographic ecology）、经济生态学（economical ecology）等;与生命科学其他分支相结合的有生理生态学（physiological ecology）、行为生态学（behavioral ecology）、遗传生态学（genecology）、进化生态学（evolutionary ecology）、古生态学（palaeoecology）等。
　　第三节 生态学的形成与发展
　　一、生态学萌芽的产生
　　古代人类在长期的生产和生活实践中产生了朴素的生态学萌芽，如我国古代的农历24节气，就反映了作物、昆虫等生物现象与气候之间的关系。此外，在我国的一些古籍中也可以找到许多生态学思想的萌芽。例如，《尚书 洪范》中的“五行说”提出了自然界万物包括生命在内的起源及其相互关系;《诗经》中就有描绘“维鹊有巢，维鸠居之”的鸟类的巢寄生现象;《周礼》中把动物分为五大类，体现了动物分类学的思想;《孟子 梁惠王上》中记载的“不违农时，谷不可胜食也;数罟不入挎池，鱼鳖不可胜食也;斧斤以时入山林，材木不可胜用也”，体现了对资源进行保护的主张。《管子 地员篇》描述了沼泽植物与水土条件的生态关系；中国古代农学家贾思勰的《齐民要术》中提出了农业生产的“因地制宜”原则;李时珍在《本草纲目》中描述了药用植物的生境特点和药用动物的生活习性。西方古代哲学家和近代自然科学家也对生态学的产生做出了突出贡献;公元前4世纪至2世纪，古希腊哲学家安比杜列斯（Empedocles）注意到植物营养与环境的关系，亚里士多德（Aristotle）描述了动物的不同生态类型问题;亚里士多德的学生提奥弗拉斯图斯（Theophrastus）在公元前300年写的植物地理学著作《植物调查》一书中，已经提出类似植物群落的概念。
　　二、生态学的形成
　　17世纪之后，随着人类社会经济的发展，生态学作为一门学科开始成长。例如，1642年，比利时科学家J. B. van Helmont进行了一项著名的柳树实验，旨在通过实验的方法证实植物增加的重量来自哪里。1670年，英国著名化学家R. Boyle把一只鸟放进一个玻璃杯中并抽出空气的实验，标志着动物生理生态学的开端;1735年，法国昆虫学家Reaumur在《昆虫自然史》中收集了大量昆虫生态方面的资料;1798年，英国经济学家Malthus在《人口论》中探讨了人口的增长与食物的关系。19世纪之后，生态学的发展日趋成熟。1807年，德国植物学家
　　A. Humboldt出版《植物地理学知识》一书，明确阐述了物种分布规律与地理因子影响之间的关系；1855年，瑞士植物学家A. de Candolle将现代积温理论引入了生态学;1859年，一代自然科学巨匠达尔文的《物种起源》创立了生物进化理论或自然选择学说，促进了生物与环境关系的研究;1866年，德国生物学家Haeckel提出ecology—词，并首次对生态学做出了经典定义。1895年，丹麦植物学家E. Warming出版了《以植物生态地理为基础的植物分布学》;1898年，德国生态学家A. F. W. Schimper出版了《以生理为基础的植物地理学》，这两本书被公认为生态学的经典著作，标志着作为一门学科的生态学正式形成。
　　三、生态学的发展
　　（一）传统生态学时期
　　20世纪前半叶是传统生态学时期。这一时期的动植物生态学和一般群体生态学都有了比较系统的发展，生物个体的生理、发育和行为等成了热门课题，种群和群落的生态掩体、生活环境等也引起了广泛关注。其中具有代表性的著作有：1904年美国植物生态学家 F. E. Clements发表的《植被的结构与发展》及其在1907年发表的《生态学及生理学》;1906年美国动物学家H. S. Jennings出版的《无脊椎动物的行为》;1910年美国植物学家与生态学先驱H. C. Cowels发表的《生态学》;1911年英国植物生态学家A. G. Tansley发表的《英国的植被类型》;1913年美国生态学家V. E. Shelford出版的《温带美洲的动物群落》;1916年美国植物生态学家F. E. Clements的《植物的演替》;1921年瑞典植物生态学家Du Rietz出版的《近代植物社会学方法论基础》;1923年英国生态学家A. G. Tansley出版的《实用植物生态学》;1927年英国动物学家C. S. Elton出版的《动物生态学》;1928年法国生态学家J. Braun-B