生态位理论研究中的数学方法
生态学第01章生态位
第一章生态位科学的发展要求对生物生活的小生境和生物在环境中的作用给予生态学上的分类，生态位就是适应这一需要而产生的。
§ 1.生态位及其计测一、生态位（niche）的概念J. Grinnell （格林尼尔，1917）最早提出生态位一词，用来描述一种生物在环境中的地位。
他指出，加里弗尼亚鸫依赖于环境中的某些物理因素和生物因素，这些因素共同决定着该种的生态位。
实际上他用生态位说明了长嘴鸟鸫所占据的空间位置（spatial niche）。
他定义生态位为：“恰好被一种或一个亚种占据的最后单位”。
因此，最初曾有人把niche 译为“小生境”、“生态龛”。
C. Elton （埃尔顿,1927）是动物生态学家，从个体生态学角度出发，强调一种生物与其它生物在相互关系中的作用，认为一种动物是“处在一定的生物环境中，与食物和天敌的关系，即营养生态位（rophic niche）"。
他不大注意物种对一些特殊条件的生理适应。
他给生态位的定义是：“指物种在生物群落中的地位和角色”。
G. E. Hutchinson （哈钦森，1957）是生态位研究中最有影响的人，他认为可以把生态位看成多维空间或者超体积，即多维生态位（multi-dimensional niche）,在这个范围内，环境可以容许人体或物种不受限制地生活下去。
这是第一次给生态位以数学的抽象，对于一个物种如何确定其生态位就变得清楚了。
例如，研究一个物种与温度的关系，有可能确定这个物种在温度方面的忍受幅度，或者说确定这个物种对一个方面生态位的忍受幅度，即一维生态位。
如果这个物种以种子为食，并且只能取食栖息地中所有的一定大小的种子，那么与温度一起构成一个二维生态位，即一个面。
假定同一物种在植物茎内产卵，第三维就可能是昆虫产卵所需寄生植物茎的宽度，因而可描述一个三维生态位，即一个体积。
如果对这个立体生态位增加更多必需的资源，就可认为是环境中一个n维的、超体积的生态位（hypervolume niche）（图2-1）。
《现代生态学》试题与课堂笔记
考试：现代生态学题量:10题，时长30分钟，总分100分，60分及格姓名：祝小方平安1【多选】生态服务的基本类型有（）• A.供给服务• B.调节服务• C.文化服务• D.文化服务【参考答案】A,B,C,D2【多选】生物系统过程三要素指（）• A.网络关联• B.过程强度• C.反应速率• D.时间动态【参考答案】B,C,D3【判断】气候因子属于非生物因子（）• A.正确• B.错误【参考答案】A4【单选】（）是图灵提出的一种抽象的计算模型，基本思想是用机器模拟人们用纸笔进行数学运算的过程• A.“图灵机”• B.“分形理论”• C.混沌理论• D.“耗散结构理论”【参考答案】A5【判断】大胆假设加上缜密的逻辑思维，就能得出准确的实验结果（）• A.正确• B.错误【参考答案】B6【单选】“在不同的空间尺度和等级层次上认识研究对象”指生态学认识论原则的（）• A.进化观• B.层次观• C.综合观• D.整体观【参考答案】B7【判断】鱼类聚群行为说明了系统的自相似特征（）• A.正确• B.错误【参考答案】B8【单选】在我国苔原地带中，典型代表动物是（）• A.斑马• B.牛羊• C.驯鹿• D.北极熊【参考答案】C9【多选】生命系统的基本属性有( )• A.维度• B.结构• C.过程• D.功能【参考答案】B,C,D10【判断】著名物理学家薛定谔提出了“耗散结构理论”（）• A.正确• B.错误【参考答案】A一、绪论1.主要内容——介绍现代生态学的基础理论、整体框架、学科分支、前言成果，以及学科独有的思维方式。
——另者还分析交叉问题，包括生态学与经济学、社会学以及文化的交叉。
2.现代生态学：在横向上与多学科交叉；在纵向上与时俱进。
3.知识体系：基础理论、实验生态学、学科方法论。
（1）主要介绍前沿的方向、热点，比如等级层次中的区域生态学和全球生态学；（2）还有可持续性科学，比如基本人权中的人均排碳，这不仅关于科学研究，还与国家决策、民族复兴相关；（3）人类自然耦合性（coupling of human and natural system）。
生态学简答题
③空气呈现高二氧化碳低氧气，影响土壤微生物种类、数量和活动，进而影响植物营养状况；
④温度对植物生长发育密切相关，导致土壤动物产生行为适应变化。
8. 大气中氧气和二氧化碳浓度与生物的关系。
答：大气中的氧气与二氧化碳关系到生物生存，二氧化碳是植物光合作用的原料，不同植物利用二氧化碳的效率不同。氧气是动物生存的必需条件（厌氧动物除外），动物能量代谢要消耗氧。大气压氧分压随着海拔升高而下降，高海拔低氧是内温动物生存的限制因子，内温动物对高海拔低氧的适应表现在加大了呼吸深度，增加了肺泡气体弥散能力，增加了组织肌红蛋白数量，增加了红细胞数量及血红蛋白浓度，提高携氧能力。
4. 生物对光照会产生哪些适应？
答：光照有日周期和年周期的变化，日照长短对生物起了信号作用，导致生物出现日节律性的与年周期性的适应性变化其中有：
1）、生物的昼夜节律；
2）、生物的光周期现象：1）、植物的光周期现象：a、长日照植物 b、短日照植物c、中日照植物 d、日中性植物
它对维护生态平衡有着重要的指导意义：①对已退化的生态系统，经人为修复使其负反馈系统恢复正常，生态系统就能得到修复。②在生态系统的利用中，不能超过其生态阈值，否则负反馈作用下降，生态系统将遭到破坏。③生物多样性愈高，结构愈复杂，负反馈功能就愈强，生态平衡就愈稳定。因而生物多样性的保护在维护生态平衡方面很重要。
四、问答题（每题10分）
1. 比较三类生态学研究方法的利弊。
答：生态学的研究方法可以分为野外的（田间的）、实验的和理论的三大类。
野外的研究方法是首先的，并且是第一性的。采集数据时误差较大，而且野外条件下影响因子很多我们关注的未必就是关键性的因子，从而得出不正确结论。
复杂生态系统的模糊数学模型.
物种利用周围环境的能力, 我们还可以把这种生态位的重叠推广到多个物种的情形。
模型 2 设物种 x 1, x 2, …, x m 的生态位分别为 H x 1 (Κ1) , H x 2 (Κ2) , …, H xm (Κm ) , 则多物种生态位 重叠为:
H x (∧)
Κn) 分别表示生物生存和生殖的全部生态因子 (生物因子和非生物因子) 的坐标, 则 n 维空间的集合
套 H (∧) 就是物种 X 的生态位。
H (∧) 是由 n 维向量组成的, 从几何意义上说就是 n 维超体积, 其内包含物种生存和生殖有关
的所有生态因子, 如温度、湿度、海拔梯度、pH 值、资源、时空、竞争等。
空间中也即实际生态位。由集合套理论: 设 Ν1、Ν和 Ν2 分别表示相对某一生态因子的生态幅度量, 则
H (Ν1)、H (Ν) 和 H (Ν2) 分别表示物种的理想生态位, 基础生态位和实际生态位, 当 Ν1< Ν< Ν2 时, 有
H (Ν1) Β H (Ν) Β H (Ν2)。上式恰好表示了物种实际生态位始终是基础生态位和理想生态位的子集,
生态位是指物种实际占有生物环境和生物开拓利用环境的能力的总和, 它要与环境进行物质、 能量和信息的交流与流通, 是一种耗散结构, 一个完全开发的动态系统。 从几何意义上看就是 n 维 超体积, 其内包含物种生存和生殖有关的所有生态因子, 如温度、湿度、海拔梯度、pH 值、资源、时 空、竞争等。 生态位包含两方面的内容, 一是生物占有的生存空间, 二是生物对环境的利用。
其中, H x y (Κi) = (H x (Κ1i) ∩ (H y (Κ2i) = [m ax (m 1i, m 2i) , m in (n1i, n2i) ], Κ1i∈[m 1i, n1i ], Κ2i∈[m 2i, n2i ]。 H x y (Κi) 表示物种 X 和物种 Y 在第 i 个生态因子 Κi 上投影生态位 H x (Κi) 和 H y (Κi) 的重叠,
生态位
重合
重合
两个地区，虽然地理上被分隔，但却有着相似的非生物因素，在这两个地区生活的物种会占有相似的生态位。 这会导致趋同演化的发生，即是两个物种虽然无亲缘关系，但却各自独立的发展出相似的身体构造去适应环境。 南极的捕鱼能手，不会飞的鸟--企鹅和已灭绝的欧洲的大海雀一样占有相似的生态位。澳洲的袋鼹和欧洲的田鼠 都有挖土铲的前肢，它们在泥土中挖掘通道，捕食细小的动物，它们占有相似的细小地下肉食性动物生态位。
词义演变
词义演变
1910年，美国学者R.H.约翰逊第一次在生态学论述中使用生态位一词。1917年，J.格林内尔的《加州鸫的 生态位关系》一文使该名词流传开来，但他当时所注意的是物种区系，所以侧重从生物分布的角度解释生态位概 念，后人称之为空间生态位。1927年，C.埃尔顿著《动物生态学》一书，首次把生态位概念的重点转到生物群落 上来。他认为：“一个动物的生态位是指它在生物环境中的地位，指它与食物和天敌的关系。”所以，埃尔顿强 调的是功能生态位。 1957年，G.E.哈钦森建议用数学语言、用抽象空间来描绘生态位。例如，一个物种只能在 一定的温度、湿度范围内生活，摄取食物的大小也常有一定限度，如果把温度、湿度和食物大小3个因子作为参数， 这个物种的生态位就可以描绘在一个三维空间内；如果再添加其他生态因子，就得增加坐标轴，改三维空间为多 维空间，所划定的多维体就可以看作生态位的抽象描绘，他称之为基本生态位。但在自然界中，因为各物种相互 竞争，每一物种只能占据基本生态位的一部分，他称这部分为实际生态位。
要讨论种群结构，必须引入几个附加名词。在对同类群或局部繁殖种群的比较上，我们将采用更普遍的孟德 尔式种群的表达来表示以交配和家系纽带联系着的个体系统，或具有共同基因库的繁殖同伴。如此，一个孟德尔 式种群便可看作是像一个同类群一样小或像整个物种一样大。多态变异表示一个同类群中的变异。而同地分布的 这个词表示生活在同一故土，也表示同一同类群的成员或者由于彼此接近至少成为潜在偶配的那些个体。一个比 较定量的定义是说，同地分布的石Qi体是指那些在一个个体及其所生后代的地点间的平均距离上被发现的有机体。 这个定义是对个体的潜在配偶必然居住于其中的区域的一千粗略量度。异地分布意味着生活在另一故土，也衷东 个体居住得如此遥远，以致它们不可能成为潜在的配偶。平行分布意味着居住在相邻区域，它表示地理上相邻的 种群沿着接触带有可能交配。因此，多态变异是同类群内的变异，而不同的同类群遗传上常常彼此不同，故同类 群间的变异常被称作多型变异。
初中生物生态位教案
初中生物生态位教案目标：让学生了解生态位的概念，并能够应用生态位理论解释生物在生态系统中的角色和相互关系。
教学目标：1. 理解生态位的概念和特点；2. 掌握生态位的计算方法；3. 能够应用生态位理论解释生物在生态系统中的相互关系。
教学重点：1. 生态位的概念和特点；2. 生态位的计算方法；3. 生态位理论在生态系统中的应用。
教学难点：1. 生态位计算方法的理解和运用；2. 生态位理论在实际生态系统中的应用。
教学准备：1. PowerPoint课件；2. 生态位计算实例。
3. 生态系统模型或实例。
教学流程：Step 1：导入新知识（5分钟）通过一个生物在生态系统中的案例引入生态位的概念，让学生直观了解生态位的重要性和意义。
Step 2：学习生态位的概念（15分钟）通过PowerPoint课件介绍生态位的定义、特点和计算方法，让学生掌握生态位的基本概念。
Step 3：生态位的计算方法（20分钟）通过实例演示生态位的计算方法，让学生进行实际操作，加深对生态位计算的理解。
Step 4：生态位理论的应用（15分钟）通过生态系统模型或实例，让学生应用生态位理论解释生物在生态系统中的相互关系，加深对生态位概念的理解。
Step 5：课堂讨论（10分钟）组织学生进行小组讨论，让他们分享自己对生态位的理解和应用，促进学生对生态位理论的深入思考。
Step 6：课堂总结（5分钟）对本节课的重点内容进行总结，并与学生讨论生态位理论在生态系统中的重要性。
教学反馈：布置生态位计算作业，以检测学生对生态位的理解和应用水平。
生态学复习知识点
生态学复习知识点1 生态学定义及生态学研究包括那几个空间尺度定义：研究生物与生物之间、生物与环境之间的相互关系和作用规律的科学。
空间尺度：局域尺度：个体在这一尺度内完成取食和繁殖等活动。
集合种群尺度：在该尺度内，扩散个体在不同的局域种群之间迁移。
地理尺度：一个物种所占据的整个地理区域，一般个体不会扩散出该区域。
2生物圈的定义地球上所有的生物及其无机环境的总和，即全球生态系统的总和。
3生物学研究基本方法野外研究：野外直接观察，但不易重复数据收集、处理实验室研究：重复性强，但与外界真实环境相差太远。
理论研究：建立数学模型，解决真实情况下不能解决的问题，但与客观实际相差太远。
4生态学的特点及研究生态学的意义特点：是自然科学生物科学体系中的一个分支，环境学科的基础，与其他科学的交叉，不带有政治色彩。
意义：生态学的研究，将使人们从世界范围，从整个生物圈角度来考虑环境问题，进一步认识人与生物圈的关系，设法恢复和保持生物圈的动态平衡，为合理开发自然、建设国土提供指导。
5生态因子的定义，生态因子作用特点及分类生态因子：指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境因素，如光照、温度、湿度、气体、食物及其他生物等。
作用特点：（1）生态因子的综合作用（2）生态因子的非等价性(主导因子作用)（3）生态因子的直接作用和间接作用（4）生态因子的阶段性（5）生态因子的不可替代性和补偿性作用。
分类:1根据性质把生态因子归纳为五类：气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子。
2按有无生命分：生物与非生物3按生态因子的稳定性及其作用特点分：稳定因子与变动因子4按对生物种群数量变动的作用分：密度制约因子与非密度制约因子6 生态幅的定义，生态型的定义，生活型定义，环境定义生态幅：每一种生物对每一生态因素都有一个耐受范围，即有一个最低耐受值和一个最高耐受值（或称耐受下限和耐受上限），它们之间的范围，就称为生态幅或生态价。
物种或种群生态位宽度与生态位重叠的计测模型_李德志
第42卷第7期2006年7月林业科学SCIE NT IA SILVAE SINICAE Vol 142,No 17Jul.2006物种或种群生态位宽度与生态位重叠的计测模型李德志1 石 强1 臧润国2 王绪平1 盛丽娟1 朱志玲1王长爱1(11华东师范大学环境科学系 上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室 上海200062;21中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京100091)摘 要: 提出生态位宽度和生态位重叠的新定义及其若干测度模型。
对不同学者提出的许多测度生态位宽度和生态位重叠的模型进行分析和评述。
迄今为止,在国内限于单一生态资源轴上的生态位参数计测研究很多,随着多维生态位计测方法的不断发展,物种或种群在多维生态空间内的生态位宽度和生态位重叠计测,将备受关注。
关键词: 物种;种群;生态位宽度;生态位重叠;模型中图分类号:S71815 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2006)07-0095-09收稿日期:2005-02-18。
基金项目:国家自然科学基金项目(30370245;30470288;30430570),/十五0/211工程0华东师范大学生态学重点学科建设子项目,上海市生态学重点学科项目。
Models for Niche Breadth and Niche Overlap of S pecies or PopulationsLi Dezhi 1 Shi Qiang 1 Zang Runguo 2 Wang Xuping 1 Sheng Lijuan 1 Zhu Zhiling 1 Wang Chang .ai 1(11Sh an gha i Key La bo ratory for U rba ni zation an d Ecologica l Restora tion De partmen t o f En vironmen tal Scien ce ,East Chin a No rmal U ni ve rsit y Sha ng hai 200062;21Institute o f Fo rest Ecolog y ,En vironmen t an d Prote ction ,C AF Bei jin g 100091)Abstract : The concepts and se veral models of nic he breadth and niche overlap of a species or population were given.Re viewing and analyzing the models for measuring the niche breadth and nic he overlap,which we re put forward by different authors.Although so far in China,most of the studies on the niche paramete r limited in the single ecological resource axis,along the de velopme nt of the methods for multidimensional niche measurement,the research on the multidimensional niche breadth and niche overlap would be paid more attent ions and would bec ome the main strea m.Key words : species;popula tion;niche breadth;niche overlap;model生态位理论是生态学中最重要的基础理论和核心思想之一(Whittaker,1975;曲仲湘,1986;王伯荪,1987),在生态学研究的诸多领域被广泛应用,并对生态学的许多核心问题做了成功的解释。
数学模型在生物学中的应用
数学模型在生物学中的应用生物学是研究生命现象的科学，而数学是一门能够描述和解释现象的学科，因此数学模型在生物学中扮演着重要的角色。
数学模型可以帮助我们理解生物系统的运行机制、预测生物现象的发展趋势、设计和优化生物工艺过程等。
本文将介绍数学模型在生物学中的应用，并分析其在不同领域的实际案例。
一、基础生物学中的数学模型应用1. 基因表达调控基因表达调控是生物体内基因信息转录成蛋白质的过程。
数学模型可以帮助我们建立基因网络的动力学模型，预测基因表达的动态变化。
例如，利用微分方程模型可以预测基因调控网络的稳定性、噪声对基因表达的影响等。
2. 生物传感器生物传感器是利用生物介体对外界刺激做出反应的装置，常见于医学诊断、环境监测等领域。
数学模型可以帮助我们理解生物传感器的工作原理，并优化传感器的设计。
例如，使用方程模型可以模拟生物传感器对特定物质的检测过程，预测灵敏度和响应时间。
3. 细胞生长和分裂细胞生长和分裂是生物体细胞增殖和繁衍的过程。
数学模型可以揭示细胞生长和分裂的机制，并分析细胞数量随时间的变化规律。
例如，使用差分方程模型可以预测细胞群体中个体数量的增长趋势，从而帮助我们理解细胞生物学过程。
二、生物工程中的数学模型应用1. 生物反应器设计生物反应器是用于进行微生物、细胞培养等生物过程的装置。
数学模型可以帮助我们预测和优化反应器中物质传质和反应过程，提高生产效率。
例如，使用数值模拟模型可以预测培养物中溶氧浓度和物质浓度的分布，并优化反应器结构和工艺参数。
2. 遗传算法优化遗传算法是一种通过模拟生物进化过程来求解优化问题的方法。
在生物工程中，遗传算法可以用于优化生物过程中的参数选择、反应条件、培养基配方等。
例如，通过建立包括目标函数和约束条件的数学模型，利用遗传算法搜索最优解，实现生物工程过程的高效设计。
三、生态学中的数学模型应用1. 种群动力学种群动力学研究不同物种在时间和空间上的数量变化趋势。
数学模型可以帮助我们理解不同因素对物种数量的影响，并预测种群的持续发展。
省考研生态学基本概念解析及研究方法
省考研生态学基本概念解析及研究方法生态学是研究生物与环境之间相互关系的学科，其研究范围涵盖了生物个体、物种、群落以及生态系统等多个层级。
省考研生态学试题通常会涉及到该领域的基本概念和研究方法。
本文将对生态学的基本概念进行解析，并简要介绍一些常用的生态学研究方法。
一、生态学基本概念解析1. 生态系统生态系统是指由生物体和其生存环境所构成的一个相互作用的整体。
生态系统由生物群落、生物种群以及生物个体组成，同时还包括非生物因素如土壤、水体和大气等。
生态系统的研究对象可以是从小到大的各种尺度，从微观的微生物群落到宏观的陆地生态系统。
2. 群落群落是由一群生物种群在相同时间和空间内共同生活的生态单位。
群落内的物种通过物种间相互关系和与环境的相互作用实现了生态位的区分和资源的分配。
群落结构和物种组成对于生态系统的稳定性、物质和能量流动以及生物多样性的维持都具有重要的影响。
3. 生态位生态位是指生物个体或物种在一个生态系统中所占据的特定位置和角色。
通过不同物种间的生态位分化，生物个体或物种可以减少竞争，提高适应性，并在生态系统中协同进化。
生态位的理论可以帮助我们理解生物多样性的形成和维持机制。
二、生态学研究方法1. 野外调查野外调查是生态学研究中最常用的方法之一。
通过野外调查，研究者可以观察到现实生态系统中的物种组成、数量分布等信息。
野外调查可以通过直接观察、记录和标记等方式进行，可以帮助研究者获取生态系统中的大量数据，从而揭示生态系统内部的物种间关系和物质能量的流动规律。
2. 实验研究实验研究是生态学中用于探究因果关系的重要方法。
通过设计和操控实验条件，研究者可以刻意改变生态系统的环境因子，如温度、湿度、光照等，来研究其对生物个体、物种群落和生态系统的影响。
实验研究可以用于验证生态学理论、解析物种间相互关系，以及评估环境因子对生态系统功能的影响。
3. 数学模型数学模型在生态学研究中的应用日益重要。
通过构建生态学模型，研究者可以定量描述和预测生态系统中的物质和能量的流动以及物种间相互关系的动态过程。
高中生物生态位的概念_概述及解释说明
高中生物生态位的概念概述及解释说明1. 引言1.1 概述生态位是生态学中一个重要的概念，指的是一个物种在某个生态系统中所占据的特定空间和角色。
它反映了物种与其它物种之间相互作用的方式和程度。
了解生态位对于揭示物种适应和演化机制、预测物种分布和多样性的维持等方面具有重要意义。
1.2 文章结构本文将首先介绍生态位的概念，包括其定义、发展历程以及重要性与应用。
接下来将详细探讨生态位的要素和特征，主要包括食物资源利用、生境选择与利用以及方向性竞争与竞争排斥机制。
然后我们将介绍生态位测定方法及其实例分析，包括实地研究法、实验室模拟法以及一些实际案例分析。
最后我们将总结生态位的概念和重要性，并展望生态学研究未来可能进行的相关研究方向。
1.3 目的本文旨在全面介绍高中生物中涉及到的“生态位”的概念，并通过对其定义、发展历程、重要性与应用的讨论，帮助读者加深对生态位的理解。
同时，通过分析生态位的要素和特征，以及介绍生态位测定方法和实例分析，展示生态位在现实生态系统中的具体运用。
最后，通过总结与展望，激发读者对生态学研究的兴趣并提出未来可能进行的相关研究方向。
2. 生态位的概念:2.1 定义:生态位是指一个物种在特定环境中所占据的生活方式和资源利用方式，以及与其他物种之间的相互作用。
把生态位比喻成一个“职业”，每个物种通过适应和进化来占据不同的“职位”，完成自己在生态系统中的功能和角色。
2.2 发展历程:生态位的概念最早由美国数学家和生物学家G.E. 霍奇斯（G.E. Hutchinson）于1957年提出，并在此后得到了广泛研究和深化。
霍奇斯将其定义为一个物种在其所属群落中典型地占据或者试图占据位置，包括其对资源、与环境要求及对竞争、捕食等交互关系反应。
此后，生态学家们进一步发展了对生态位的理解。
例如，美国生态学家罗伯特·麦克阿瑟（Robert MacArthur）提出了更加精确的资源利用维度，并将其应用于岛屿生物地理学研究；加拿大生态学家约瑟夫·康纳（Joseph Connell）则对竞争排斥机制进行了深入研究，进一步完善了生态位的概念。
基础生态学第三版知识点总结
基础生态学第三版知识点总结题型:10个名词解释(20分);5个简答题(40分);3论述题(10,15,15)。
重要章节1、有机体与环境2、种群生态学3、群落生态学一、名词解释1) 环境:针对一个特定的主体或中心,是一个相对的概念。
2) 利比希最小因子定律:低于某种生物需要的最小量的任何特定因子,是决定该种生物生存和分布的根本因素。
3) 耐受性定律:任何一个生态因子在数量上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限度时会使该种生物衰退或不能生存。
4) 生态福:每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围,即有一个生态上最低点和最高点。
在最低点和最高点之间的范围称为生态福。
5) 内稳态:生物内环境保持相对稳定性。
6) 光周期现象:植物的开花结果、落叶及休眠,动物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等,是对日照长短的规律性变化的反应,称为光周期现象。
7) 有效积温:适宜温度下生长发育所需要的总热量。
8) 种群:是在同一时期占有一定空间的同种生物个体的集合。
即是由同种个体组成的, 占有一定的领域,是同种个体通过种内关系的一个统一或系统。
9) 种群的空间结构:组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局。
10) 年龄结构:把每一年龄群个体的数量描述为一个年龄群对整个种群的比率。
11) 内廪增长率:是具有稳定年龄结构的种群,在食物不受限制、同种其他个体的密度维持在最适水平,环境中没有天敌,并在某一定的温度、湿度、光照和食物等的环境条件组配下,种群的最大顺势增长率。
12) 最小可存活种群:以一定概率存活一定时间的最小种群的大小。
13) 生态入侵:由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区, 其种群不断扩大,分布区逐步稳定扩展,这种过程称为生态入侵。
14) 集合种群:局域种群通过某种程度的个体迁移而连接在一起的区域种群。
15) 变异:包括遗传物质的变质、基因表达的蛋白质的变异和表型的数量性状的变异。
生态学考试复习资料(简答题)
1.比较三类生态学研究方法的利弊。
答：生态学的研究方法可以分为野外的（田间的）、实验的和理论的三大类。
野外的研究方法是首先的，并且是第一性的。
但是采集数据时各种误差较大，而且野外条件下影响因子很多我们关注的未必就是关键性的因子，从而得出不正确结论。
实验研究是分析因果关系的一种有用的补充手段，实验研究的优点是条件控制严格，对结果分析比较可靠，重复性强，但实验室条件不可能完全模拟野外自然状态，因此这些数据的规律在野外条件下可能不成立。
利用数学模型进行模拟研究是理论研究最常用的方法。
模型研究的预测，必须通过现实来检验其预测结果是否正确，同时，也可以通过修改参数再进行模拟，使模型研究逐步逼近现实。
同样的原因，模型关注的通常也是一些因子而不是全部，结论只是近似而达不到准确。
2.生物对极端高、低温会产生哪些适应？答：生物对低温适应的生理变化表现如下：在低温下生活的植物，通常减少细胞中的水分，增加糖类、脂肪和色素等物质以降低植物的冰点，使细胞液冰点常在-5—-1°C，增加了抗寒防冻力；动物中鱼类通过依赖同功酶参与调解激活代谢来适应寒冷；生活在温带及寒带小型鸟兽之类的哺乳动物在寒冷季节通过依靠生理调节机制，增加体内产热量来增加御寒能力和保持恒定的体温，包括增加基础代谢产热和非颤抖性产热，颤抖性产热只在急性冷暴露中其非常重要作用；北方内温动物对寒冷的适应的另一种生理表现为异温性，除此之外还有迁徙和集群方面等等。
生物对高温的适应生理适应表现如下：降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，这有利于减慢代谢率，增加原生质的抗凝剂能力。
其次，靠旺盛的的蒸腾作用避免植物体过热。
动物对高温适应的重要途径是放松恒温性，使体温有较大幅度的波动，在高温炎热的时候，将热量储存于体内，使体温升高，等夜间环境温度降低时或躲到阴凉处后，再通过自然的对流、传导和辐射的方式将体内的热量释放出去。
3.生物对光照会产生哪些适应？答：光照有日周期和年周期的变化，日照长短对生物起了信号作用，导致生物出现日节律性的与年周期性的适应性变化其中有：1）、生物的昼夜节律；2）、生物的光周期现象：1）、植物的光周期现象：a、长日照植物 b、短日照植物c、中日照植物 d、日中性植物2）、动物的光周期现象：a、繁殖的光周期现象b、昆虫滞育的光周期现象c、换毛与换羽的光周期现象d、动物迁徙的光周期现象4.简述陆地上水的分布及规律？答：陆地上的水分布不均匀，潮湿冷空气遇冷形成降雨，降雨是陆地上重要的降水，占绝大部分，而在高纬度地区，降雪是主要的水分来源之一。
frac分形维数 生态学意义
frac分形维数生态学意义摘要：1.分形维数的概念及意义2.分形在生态学中的应用3.分形维数在生态学研究中的实例4.分形维数在生态系统管理中的作用5.总结与展望正文：分形维数作为一个数学概念，自从引入生态学领域以来，便为生态学研究提供了新的视角和方法。
生态学意义下的分形维数，主要研究生物栖息地、生态位、物种分布等方面的复杂性。
本文将探讨分形维数在生态学中的应用及其在生态系统管理中的作用。
首先，分形维数能够描述生态系统的复杂性。
在生态学中，分形维数通常用于衡量生态系统的空间结构、生物多样性和生态过程等方面的复杂性。
例如，生态学家可以使用分形维数来描述森林结构、水域生态系统以及城市生态系统的复杂性。
通过研究分形维数，我们可以更好地了解生态系统的稳定性和抗扰动能力，为生态保护提供理论依据。
其次，分形在生态学中的应用具有实际意义。
在生态系统中，生物之间的相互作用和竞争关系往往呈现出分形特征。
通过研究分形维数，生态学家可以更好地理解生物种群的动态变化、物种间的竞争关系以及生态系统的稳定性。
例如，分形维数可以用于研究种群数量模型、生态位宽度和生态系统的生物多样性。
分形维数在生态学研究中具有广泛的应用。
例如，在森林生态系统研究中，分形维数可以用于分析树种分布、林分结构和生物多样性。
通过分析分形维数，我们可以了解到森林生态系统的空间分布特征和物种多样性，从而为森林资源管理和生态保护提供科学依据。
此外，分形维数在生态系统管理中具有重要作用。
通过研究分形维数，我们可以更好地评估生态系统的健康状况、预测生态系统对人类活动的响应以及制定合理的生态保护措施。
例如，在城市生态系统中，分形维数可以用于评估城市绿化程度、生态岛布局等方面，从而为城市可持续发展提供参考。
总之，分形维数在生态学领域具有重要的理论和实践意义。
通过研究分形维数，我们可以更深入地了解生态系统的复杂性、生物间的相互作用以及生态系统的稳定性。
在生态系统管理中，分形维数为我们提供了评估生态系统健康状况、预测人类活动影响和制定生态保护措施的新视角。
生物的生态位与生态位模型
生物的生态位与生态位模型生态位是指一个物种在生态系统中的角色或地位，包括其在环境中所占据的位置以及与其他物种的相互作用。
生物的生态位不仅取决于其生存所需的资源利用方式，还受到其对环境的影响和承受能力的限制。
生态位模型则是用来描述和分析不同物种之间的相互作用以及它们在生态系统中的占据位置。
生物的生态位是由其生态位宽度和生态位容量两个方面构成的。
生态位宽度指的是一个物种利用生态系统中各种资源的范围和能力，以及其在资源利用上的差别；生态位容量是指一个物种在某一资源专一性上所能承受的最大压力。
只有在某一能源、食物或巢穴资源的相互作用中，较大的生态位容量和较宽的生态位范围，才能使一个物种更成功地利用并且生存在该资源中。
然而，生态位并不是一个静态不变的概念。
环境的变化会导致生物在生态位中的位置和角色发生变化，资源的竞争和压力也会促使生物在资源利用中不断演化。
在这种情况下，生物的适应性、生态位的变化和互补性将决定生物在生态系统中的生存和繁衍能力。
为了更好地理解和分析生物在生态系统中的角色和位置，科学家们提出了生态位模型。
生态位模型可以用数学模型和计算模拟的方式来描绘不同物种之间的相互关系，准确地预测各种环境条件下物种的生存和繁衍能力。
生态位模型通过对生物的生态位宽度、生态位容量、资源利用策略和环境适应能力进行量化，模拟出不同物种之间的竞争、合作和共生关系，帮助科学家们更好地理解生态系统的结构和功能。
总之，生物的生态位是指其在生态系统中所占据的位置和角色，受到资源利用方式和环境压力的影响；而生态位模型则是用来描述和分析不同物种之间的相互作用以及它们在生态系统中的占据位置的模型。
通过深入研究生物的生态位和生态位模型，可以更好地理解生态系统的结构和功能，为保护生物多样性和生态系统的稳定性提供理论和实践依据。
生态位的测定指标及方法
生态位的测定指标及方法Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT生态位的测定指标及方法1、生态位的定义及概念生态位(ecologicalniche)是现代生态学中的一个非常重要的概念,也是种群生态学研究的一个核心问题,对于生态位这一概念也经历了其自身的发展完善过程。
生态位理论致力于解释生物之间、生物与环境之间相互作用的机理,具有一个形成与发展的过程。
1917年Grinndl[6]首次在研究加利福尼亚长尾鸣禽的生态关系时使用生态位术语并首次给它下定义,引入生态学研究以来,生态位的理论和方法就始不断完善和发展。
他将生态位定义为一个种或者一个亚种所占据的最后分布单位,强调物种空间分布的意义,因此也称作空间生态位。
1934年Gause提出了竞争排斥原理即出现在一个稳定群落中的两个种受同时利用同一资源的限制,其中某一种将具有竞争优势,而另一种则会被排斥。
生态位的概念常与种间竞争的概念相联系。
1958年HutcWnsonti3]从空间和资源利用方面提出了更加现代的生态位概念,既生态位的超体积概念,认为生态位是生物对环境变量的选择范围,因为环境变量是多维的。
这一概念奠定了现代生态位研究基础。
1959年[i6Wij认为生态位是一种在其群落和生态系统中地位和状况,这种状况和位置决定于该生物的形态适应、特有行为和生理反应[16]。
他认为生境就相当于生物的“住址”,生态位就相当于生物的“职业”。
1977年Gmbb、1983年Pianka都给生态位下过定义,使之不断完善。
1984年我国学者王刚应用集合概念定义生态位刘建国、马世俊提出“扩展生态位理论”。
给生态位下定义的学者很多,有人对生态位予以数学上的抽象,认为生态位是位于n维资源空间中的超体积。
关于生态位的定义,不同的学者有各种不同的表达方式。
但是其中最具代表性的当属Grinnell的空间生态位、Elton的功能生态位和Hutchinson的多维超体积生态位。
生态学简答题
四、问答题（每题10分）1.比较三类生态学研究方法的利弊。
答：生态学的研究方法可以分为野外的（田间的）、实验的和理论的三大类。
野外的研究方法是首先的，并且是第一性的。
采集数据时误差较大，而且野外条件下影响因子很多我们关注的未必就是关键性的因子，从而得出不正确结论。
实验研究是分析因果关系的一种有用的补充手段，实验研究的优点是条件控制严格，对结果分析比较可靠，重复性强，但实验室条件不可能完全模拟野外自然状态，因此这些数据的规律在野外条件下可能不成立。
利用数学模型进行模拟研究是理论研究最常用的方法。
模型研究的预测，必须通过现实来检验其预测结果是否正确，同时，也可以通过修改参数再进行模拟，使模型研究逐步逼近现实。
同样的原因，模型关注的通常也是一些因子而不是全部，结论只是近似而达不到准确。
2.最小因子定律、限制因子定律和耐受性定律的区别是什么？最小因子定律：低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。
限制因子定律：因子处于最小量时，可以成为生物的限制因子，同样因子过量时，也可以成为生物的限制因子。
耐受性定律：任何一个生态因子在数量上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限度时会使该生物衰退或不能生存。
（不仅估计了环境因素，还估计了生物本身的耐受限度。
）4.生物对光照会产生哪些适应？答：光照有日周期和年周期的变化，日照长短对生物起了信号作用，导致生物出现日节律性的与年周期性的适应性变化其中有：1）、生物的昼夜节律；2）、生物的光周期现象：1）、植物的光周期现象：a、长日照植物 b、短日照植物c、中日照植物 d、日中性植物2）、动物的光周期现象：a、繁殖的光周期现象b、昆虫滞育的光周期现象c、换毛与换羽的光周期现象d、动物迁徙的光周期现象5.简述陆地上水的分布及规律？答：陆地上的水分布不均匀，潮湿冷空气遇冷形成降雨，降雨是陆地上重要的降水，占绝大部分，而在高纬度地区，降雪是主要的水分来源之一。
生态系统理论讲义
生态系统理论讲义生态系统是一个动态的、复杂的系统，它由生物群落和非生物环境相互作用组成。
生态系统理论是研究生态系统结构和功能的一门学科，它试图解释生物和环境之间的相互关系以及这些关系如何影响生态系统的稳定性、生产力和可持续性。
生态系统理论的发展历程可以追溯到19世纪末20世纪初，当时科学家们开始研究生物群落和环境之间的关系。
然而，直到20世纪中期，生态系统理论才成为一个独立的学科，并且开始受到广泛关注。
生态系统理论的研究对象包括陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统等。
这些系统中的生物和非生物因素相互作用，形成了一个复杂而稳定的网络。
生态系统理论的研究方法包括野外观察、实验研究和数学模型等。
生态系统理论的一个重要概念是生态平衡。
生态平衡是指生态系统中各种生物和非生物因素之间的相互关系处于相对稳定的状态。
生态系统理论认为，生态平衡是生态系统稳定性的基础，而且生态平衡是动态的，它会随着环境的变化而变化。
生态系统理论还研究了生态系统的生产力和可持续性。
生产力是指生态系统产生生物量的能力，而可持续性是指生态系统维持其结构和功能的能力。
生态系统理论认为，生态系统的生产力和可持续性是相互关联的，而且它们受到生物和非生物因素的影响。
生态系统理论的应用非常广泛，它被用于环境保护、生态修复和生态规划等领域。
生态系统理论的研究成果对于理解和管理生态系统具有重要意义，它可以帮助我们更好地保护环境和维护生态系统的健康。
生态系统理论是一门研究生态系统结构和功能的学科，它试图解释生物和环境之间的相互关系以及这些关系如何影响生态系统的稳定性、生产力和可持续性。
生态系统理论的研究对于理解和管理生态系统具有重要意义，它可以帮助我们更好地保护环境和维护生态系统的健康。
生态系统理论讲义生态系统是一个动态的、复杂的系统，它由生物群落和非生物环境相互作用组成。
生态系统理论是研究生态系统结构和功能的一门学科，它试图解释生物和环境之间的相互关系以及这些关系如何影响生态系统的稳定性、生产力和可持续性。
复杂生态环境建模与计算
复杂生态环境建模与计算随着全球气候变化的不断加剧和人类活动的不断扩张，生态环境的质量和稳定性正在受到越来越大的威胁。
为了更好地保护和改善生态环境，建立复杂生态系统的数学模型已经成为一项重要的研究领域。
在这篇文章中，我们将就复杂生态环境的建模和计算方面展开探讨。
一、复杂生态系统的建模建立复杂生态系统的数学模型是研究生态环境的关键。
首先，我们需要对生态系统的各种组成部分进行分类和描述，然后考虑它们之间的相互作用。
生态系统可以被划分为三种组成部分：生物群落、生态位和物种群落。
生物群落是指由同一气候、土壤、水文和灰域等因素影响下，具有相同生境适应性的物种组成的群落。
在同一生境中，不同的生物群落之间会互相竞争，形成互动关系。
生态位是指相同生境下，各个物种利用资源不同的方式和能力。
通过对生态位的定义和测量，可以确定物种的相互作用和物种在生态系统中的重要性。
物种群落是指生态系统中存在的具有相同生境适应性的物种的总体。
生物群落、生态位和物种群落之间的相互作用构成了复杂生态系统中的相互关系，被称为食物网。
建立复杂生态系统的数学模型需要考虑到生物的生长、死亡和迁移等因素，同时还需要考虑到各个物种之间的相互作用，如竞争、掠食和共生等。
模型可以基于传统的微分方程和常微分方程组理论，也可以采用离散事件模拟方法或代理基础模型。
二、复杂生态系统的计算建立复杂生态系统的数学模型之后，需要进行计算以模拟生态系统的运行和预测未来的生态环境变化。
计算生态系统模型包括以下几个步骤：1. 数据采集：收集物种、生境以及环境因素（如气温、光照等）的实验和观察数据。
2. 模型参数估计：对模型中未知参数进行估计和优化。
3. 模型验证：将模型输出和实际观测值进行比较并验证模型的准确性。
4. 预测：使用已有数据和模型进行预测和分析。
计算复杂生态系统模型的过程需要使用一些数学方法和工具。
常用方法包括数值分析、最小二乘法、时间序列分析等。
而工具则包括Matlab、R、Python等。