生态学的10个规律

高中生物竞赛辅导

《生态学与动物行为学》

日照实验高中崔宝刚

一、生态学的十个规律

1．生态学是科学：生态学是关于动、植物投资的一门科学。生物的行为都是一种投资行为，与经济学密切相关。

生态农业、生态旅游、生态党和生态平衡等

Ａ．大面积森林砍伐、滥施开垦干草原、破坏沼泽、围湖造田、环境污染---生态不平衡；

Ｂ．生态平衡像“收支平衡”一样，是指生态系统的物质和能量的输入和输出相平衡，从而形成相对稳定的状态；这种平衡是好还是坏？

Ｃ．生态平衡不存在（发展观），常用生态系统稳定性描述。

生态学的研究成果并不直接产生或指挥伦理和政治的运动。

2．生态学只有按照进化论才能被理解

（1）离开了进化论，生物学就没有了意义。

（2）形态学、生理学和行为学等的巨大多样性都是亿万年进化的结果。

例：为什么鸸鹋(澳洲鸵鸟）、几维鸟(新西兰唯一保存下来的无翼鸟; 新西兰人把从我们中国引种去的猕猴桃，称为几维果)和美洲鸵鸟等都是无翼的？——进化的结果。

（3）从更广的水平而言，进化的趋势是使有机体的适合度（fitness)最优

（4）由于环境是对于有机体的基本约束，所以生态学在一定程度上可以忽视进化和遗传？---错

3．“对物种有利”现象并不存在

自然选择将有利于那些传给大多数后裔的基因

假如兵蚁或工蜂在防御性攻击后自取灭亡（工蜂遇敌时，不得已而使用螫针，螫针会连同一部分内脏拉出，这是一种自杀性的行为，但它保卫了蜂巢内同胞的安全）或雌章鱼在生产后就即可死去只是对物种其它个体有好处，但是对携带基因的个体是不利的，那么进化将有利于别的基因取代它，这种死亡的意义并不在于利它。

由于同样的理由，认为种群大小通过出生率降低而受到限制是“为了对物种有好处”的论点同样是不可靠的。基因是自私的，只对自己有利。自然界中并不存在某种个体含有利它基因现象。

无论是利他行为还是种群调解，用进化作用于个体的观点都是很容易被理解的。

4．基因和环境都很重要

先天定型行为与学习行为

动物的行为也像消化道内的酶一样，同样是被基因控制的。目前有许多基因控制行为特征的实例。

学习行为也是重要的，很多鸟类出生时就和同种鸟类分开，成体后并不会本种鸟叫。

正确评价这两方面因素的基本性质及其相互作用的事实，对于正确理解生态学是很重要的。

5、理解复杂性需要模型

首先要确定小的特定问题：如“雄性乌鸫为什么形成领域？”

然后要“提出特定假设”：有领域的乌鸫能得到更多的交配机会。

再次要检验特定的假说

要检验的模型有时候是比较复杂的，此时需要构建数学模型

实例：椋鸟采集食物，椋鸟需要估计两件事：离开窝有多远和采到一嘴蠕虫有多大困难。鸟要自己估计，并建立自己的数学模型。

6、“讲故事”是危险的（易犯科学性错误）

北极熊为什么是白色的？故事：是因为他们隐蔽在雪地里避免被捕食－－－错误

正确的作法应是有层次的解释。

7、要有分层次的解释

流程：直接的原因（原始解释）；进一步的问题；进一步的解释；深层研究。

实例：在隔离小种群中，发现用无线电标记的鼹鼠停留三天了，为什么？

直接原因（原始解释）：死了。

进一步的问题：肠道内有寄生虫。

进一步的解释：由于感染了寄生虫死亡。

深层研究：该物种是否易感染寄生虫？

这一例子中使用了标记动物的研究方法。这种方法可以研究隔离小种群的动物行为，这种小种群也要有一定的种群密度。任何生物都有一定的生境，将连续种群隔离开来，开成隔离小种群（或称抑制种群），称为生境破碎化。

8、有机体具有很多的约束：物理约束；进化约束

实例1——物理约束：敏捷与大小之间的权衡。个体大，不敏捷；个体小，敏捷但抵抗力弱。细菌个体大，物质就很难运输到中心。

实例2——进化约束：脊椎动物眼中的盲斑。盲斑是设计上（遗传上）的缺陷，并不是进化的产物，它的存在约束了这类生物的进化。

9、机会是重要的

谁先来谁获胜。风暴后林冠中出现林窗对于林地的动植物区系的生态学将有重要影响，但出现的时间和地点都是不可预测的。同样，沙丘的动态以及海岸的生物种是被沙丘随即破坏和新、裸的可移植表面的产生所控制的。

脊椎动物眼中的盲斑等；北美旅鸽的灭绝

10．生态学家心目中的生态学边界

数学、物理、化学和其他学科，可作为理解生态学的基本工具。

生态学中的两个重要思想

投资和权衡 Trade-off —“达尔文魔鬼” 不存在：存活和繁殖的权衡，散居与集群的权衡等等。

一雄多雌和一雌多雄的权衡:前者虽然繁殖机会比较多,但在繁殖季节不得不消耗时间和精力去驱赶其他雄鸟，而后者的雄鸟则无须消耗精力于此，可以专心养育雏鸟；对雌鸟而言，前者得到雄鸟对它们幼雏的双亲行为少于后者，但前者的栖息地质量优于后者。

连续谱系 Continuum 的思想

r- 选择，K-选择；热带雨林、极地；定型行为、学习行为；隐蔽和警戒

自然选择使不同的行为对策达到一个平衡

主要内容 附

合量

行为生态学概论；定型行为和学习行为；觅食行为与栖息地选择；社群行为；动物的通讯

行为生态学概况行为生态学的发展

20世纪60年代的4个学派

1、比较法J.H.Crook （英国）等人把鸟类和灵长类的社会组织同各种生态因素联系起来加以研究，提出了比较法。

2、W.D.Hamilton(1964) （英国）和J.Maynard Smith (1964)最早提出了亲缘选择和广义适合度的概念。这两个概念从基因层次上解释了各种利他行为。

3、N.Tinbergen （英国）等人用简单的野外试验和观察法确定了测定存活值的方法。

4、R.H. MacArthur及其同事牢固地确立了这样的信念,即生态学中关于进化的各种假说，可以用精确的数学方法表达。Mac Arthur等人提出了最优化理论和进化稳定对策（ＥＳＳ）这两个概念。

1973年，廷伯根（Tinbergen，N.）、劳伦兹（Lorenz，K.Z.）和符瑞西（Frish，K.V.）三位行为学研究学者共同获得诺贝尔（生理医学）奖，行为学研究受到了广泛重视，获得了蓬勃的发展。

动物行为学已经成为生物学的一个活跃的分支学科，正在为解决一些生物学的疑难问题作出积极的贡献。

动物行为的多样性

蝴蝶破蛹，翩翩起舞；“新婚之夜”，螳螂吃“夫”；虽有“舐犊情深”，也有“杀婴杀亲”……动物的世界神秘莫测，动物的行为复杂难解

对配偶的需求, 领域行为，集群，亲代关怀，利他行为等等

灰雁向人求偶？--印记行为；老鼠与猫打架？雄性花羽翠鸟帮组无亲缘关系的“已婚夫妇”？--要求回报

是否有规律？－－从进化论和生态学的角度进行分析：动物行为实际上是动物个体和动物社群适应内外环境变化所作的反应，是对周围的生物和非生物环境所作的动态适应。

动物行为与自然选择

什么是行为生态学？－－N.Tinbergen的观点

动物行为学是研究动物行为的发生原因(causation)、发育(development)、进化(evolution) 和功能(function) 的一门科学

行为发生的原因和功能是行为生态学研究的重点

行为功能是以行为的存活值和适合度来衡量的

自然界只有利他行为，而不会有利他基因。

在进化期间，生态条件将决定什么行为对动物的生存和生殖最有利。

动物行为的基本概念

动物行为（anima1 behavior）是指动物对环境条件（包括内、外环境）刺激所表现出的有利于自身生存和繁殖的可见动作或反应。

行为是一种生物学性状。因此，行为受遗传和环境所影响，有其特定的生理基础、系统发生以及个体发育的过程；而且，每种行为具有一定的变异，但是，不同动物种类的行为绝不会完全相似。

信号刺激（signal stimulus）：在各种各样的刺激当中，如声音、颜色、适当的构造、气味或动作等，能够引起动物产生某种行为反应的个别刺激就称为“信号刺激”，或称为“释放者”（releaser）。

行为生态学的研究内容

行为发生的原因和功能是行为生态学研究的重点