基础生态学第四章
《基础生态学》名词解释——第三版牛翠娟
《基础生态学》（第三版）名词解释绪论1)生态学(ecology)：是研究有机体及其周围环境-包括非生物环境和生物环境相互关系的科学。
2)尺度（Scale):某一现象或过程在空间、时间上所涉及到的范围和发生频率。
3)生物圈（biosphere）：地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所。
包括岩石圈的上层、全部水圈和大气圈的下层。
4)景观生态学（landscape ecology）:研究景观单元的类型组成，空间格局及其与生态学过程相互作用的科学。
(景观是由不同生态系统组成的异质性区域，生态系统在景观中形成斑块（patch))5)全球生态学（global ecology）:研究全球性的环境问题与全球变化。
其主要理论为：地球表面温度和化学组成受地球所有生物总体的生命活动所主动调节，并保持动态平衡。
第一章生物与环境6)环境（environment）：某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。
7)生境或栖息地（habitat):指特定生物体或群体所处的物理环境。
8)生态因子（ecological factor）：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要素。
9相互作用或交互作用（interaction):生物与生物之间的相互关系。
10)反作用（counteraction）：生物对环境的影响，一般称为反作用。
表现在生物的影响改变了环境因子的状况。
11)利比希最小因子定律（Liebig’s law of the minimum）:植物的生长取决于处于最小量状况的营养物质的量。
即：每一种植物都需要一定种类和数量的营养物，如果其中有一种营养物完全缺失，植物就不能生存。
如果该种营养物数量极微，就会对植物的生长产生不良影响。
12)限制因子（Limiting factor)：在众多的环境因素中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因素，叫限制因子。
生态学 第四章 种群及其基本特征
第四章种群及其基本特征单体生物Unitary organism：每一个个体都是由一个受精卵直接发育而来，个体的形态和发育都可以预测，如哺乳类、鸟类、两栖类和昆虫构件生物Modular organism：个体的受精卵首先发育成一结构单位或构件，然后发育成更多的构件，形成分支结构，其形式和时间是不可预测的，如大多数植物、海绵、水螅和珊瑚。
种群population：在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合，种群是物种存在的基本单位，是物种进化的基本单位，还是生物群落的基本组成单位。
自然种群的3个基本特征：①空间特征，即种群具有一定的分布区域；②数量特征，每单位面积上的个体数量是变动的；③遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其他物种，但基因组成同样处于变动之中。
种群动态population dynamics：研究种群数量在时间和空间上的变动规律种群大小population size：一定区域内种群个体的数量种群密度population density：单位面积、单位体积或单位生境中个体的数目绝对密度absolute density：单位面积或空间的实有个体数相对密度relative density：表示种群数量高低的一个相对指标样方法quadrat method：在所研究种群区域范围内随机取若干大小一定的样方，计数样方中全部个体，然后讲其平均数推广到整个种群来估计种群整体数量标记重捕法capture-recapture method：在调查样地上，随机捕获一部分个体进行标记后释放，经一定期限后重捕，根据重捕取样中标记比例与样地总数中标记比例相等的假定，来估计样地中被调查动物的总数，即N:M=n:m，式中N-样地上个体总数，M-标记个体数，n-重捕个体数，m-重捕样中标记数种群的内分布型internal distribution pattern：是组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，检验内分布型的指标是方差/平均数的比率，即S²/ m 。
基础生态学-北京师范大学精品课程
基础生态学-北京师范大学精品课程基础生态学理论课教学大纲[课程目标] 通过基础生态学的学习，使学生能够全面掌握生态学的基础理论和研究方法，了解生态学研究的发展动态与热点，激发学生热爱大自然的兴趣，以及勇于探求生物与环境之间相互关系的奥秘。
[学时安排] 总学时36，每周2学时。
[教学内容]绪论第一部分有机体与环境我们能够把自然界分为两大类：生物与非生物。
这两大类几乎总是可区别、可分开的，但它们又不能彼此孤立地存在。
生物依赖于环境，它们必需与环境连续地交换物质和能量，需适应于环境才能生存；生物又影响环境，改变了环境的条件，生物与环境在相互作用中形成统一的整体。
在这第一部分中，共分三章，主要阐述生物与环境间的相互作用规律和机理、温度和光因子的生态作用及生物对不同光制与极端温度的适应、水的特殊性质以及生物如何调节体内水和溶质的平衡、氧与二氧化碳的生态作用与生物适应、土壤理化性质及其对生物的影响、以及火的生态作用及管理。
第一章生物与环境生态学涉及生物与它们的环境，了解它们之间的关系是非常重要的。
环境的变化决定了生物的分布与多度，生物的生存又影响了环境，生物与环境是相互作用、相互依存的。
因此我们首先应该了解和掌握生物与环境的生态作用规律和机理。
第二章能量环境太阳表面以电磁波的形式不断释放的能量，即太阳辐射或太阳光。
太阳辐射为地球上所有生命系统提供了能量来源。
绿色植物将太阳能转化成化学能储存于植物体内, 这一过程是生物圈与太阳能发生联系的唯一环节，也是生物圈赖以生存的基础。
太阳辐射又温暖了地球表面，使生物能够生长、发育和繁衍，并对生物的分布起了重要的作用。
因此，光和温度组成了地球上的能量环境。
第三章物理环境水、大气、土壤是另一类生态因子，它们构成有机体生活的空间或栖息地，成为生物生存的必须条件。
同时，它们又为生物体的组成需要提供了常量元素（如碳、氢、氧、磷、硫、铁、钾、钠、钙等）与微量元素（如铬、钴、氟、铝、硒、锌、碘等）。
生态学
生态学张碧鹏2010212872第四章种群及其基本特征1.什么是种群，有哪些重要的群体特征？答：种群（population）是在同一时期内占有一定空间的同种生物体的集合，该定义表示种群是由同种个体组成，占有一定领域，是同种个体通过种内关系组成的一个系统。
自然种群有3个基本特征：①空间特征，即种群具有一定的分布区域②数量特征，每单位面积上的个体数量是变动着得③遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其他物种，但基因组成同样处于变动之中。
2.试说明我国计划生育政策的种群生态学基础。
答：我国人口现状的年龄锥体属于典型的金字塔锥体，基部宽顶部狭，表示人口数量中有大量幼体，而老年个体很少，种群出生率大于死亡率，代表增长型种群。
在庞大的人口基数的基础上，人的存活曲线为Ⅰ型曲线凸型幼儿存活率高，而老年个体死亡率低，在接近生命寿限前只有少数个体死亡，所以人口增长呈上升趋势，从r=ln R0/T来看，r随R0增大而增大，随T增大而变小，据此式，控制人口、计划生育有两条途径：①降低R0值，即使世代净增殖率降低，这要求限制每对夫妇的子女数；②增大T值，可通过推迟首次生殖时间或者晚婚来达到。
3.有关种群调节理论有哪些学派，各个学派所强调的种群调节机制是什么？答：外源性种群调节理论强调外因，认为种群数量变动主要是外部因素的作用，该理论又分为非密度制约的气候学派和密度制约的生物学派。
气候学派多以昆虫为研究对象，认为生物种群主要是受对种群增长有利的气候的短暂所限制，因此种群从来就没有足够的时间增殖到环境容纳量所允许的数量水平，不会产生食物竞争。
作为对立面，生物学派主张捕食、寄生和竞争等生物过程对种群调节起决定作用，此外还有一些学者强调食物因素对种群调节的作用，种群的调节取决于食物的量也取决于食物的质。
内源性自动调节理论的研究者将研究焦点放在动物种群内部，强调种内成员的异质性，特别是各个体之间的相互关系在行为、生理和遗传特性上的反映，他们认为种群自身的密度变化影响本种群的出生率、死亡率、生长、成熟、迁移等种群参数，种群调节是各物质所具有的适应性特征，能带来进化上的利益。
基础生态学：第四章 种群及其基本特征
应用rm值为指标，能测定某种生物种群的最适环境。 rm可以认为是一种在种群增长“不受限制”的条件
下的r。
人口控制和计划生育的目的是要使r 值变小：
①降低R0值，即使世代增殖率降低，这就要 限制每对夫妇的子女数；
②使T值增大，即可以通过推迟首次生殖时间 或晚婚来达到。
三、种群增长模型
数学模型是用来描述现实系统或其性质 的一个抽象的、简化的数学结构。科学 工作者用它来揭开此系统的内在机制和 对系统行为进行预测。
建立动植物种群动态数学模型的目的， 是阐明自然种群动态的规律及其调节机 制，帮助理解各种生物的和非生物的因 素是怎样影响种群动态的。
三.种群增长模型
(一)与密度无关的种群增长模型 1、种群离散增长模型 2、种群连续增长模型
(二)与密度有关的种群增长模型
(一)与密度无关的种群增长模型
种群离散增长模型：种群的各个世代彼 此不相重叠，其种群增长是不连续的、 分步的。一般用差分方程描述；
种群连续增长模型：种群的各个世代彼 此重叠，其种群增长是连续的，用微分 方程描述。
(二)与密度有关的种群增长模型
与密度有关的连续增长模型 比无密度效应的种群 连续增长模型增加了两点假设： ①有一个环境容纳量（carrying capacity）（通常 以K表示），当Nt=K时，种群为零增长，即 dN/dt=0； ②增长率随密度上升而降低的变化是按比例的。 最简单的是每增加一个个体，就产生1／K的抑制影 响。例如K=100，每增加一个体，产生0.01影响， 或者说，每一个体利用了1／K的“空间”，N个体 利用了N／K的“空间”，而可供种群继续增长的 “剩余空间”只有（1-N／K）。
基础生态学实验指导
基础生态学实验教学大纲[学时安排]基础生态学实验课程是北京师范大学生命科学学院生物科学与生物技术专业的必修课，每周2学时，共32学时。
[课程目的]在基础生态学实验中巩固和扩展课堂讲授的生态学知识，培养学生的实验操作技能以及独立思考、发现和解决问题的能力；熟练掌握当前生态学实验常用的先进仪器的使用，了解当今生态学实验研究的主要方法；培养学生利用实验室条件和所学知识分析处理一些实际问题的能力。
提高学生对实验生态学工作重要性的认识，培养其严谨的科学态度和团结协作的精神以及创造性思维能力。
[主要内容]基础生态学实验内容涵盖了生态学中个体生态、种群生态、群落生态和生态系统四大部分。
实验对象涉及植物和动物。
在强调微观与宏观、室内与室外实验相结合的实验方法的基础上，注重培养学生用生态学的观点观察和思考问题，以及培养学生独立自主设计与完成实验的能力。
此外，在生态学实验中我们增设了种群之间各种相互关系的虚拟模拟实验，使本科生得到了虚拟实验的训练，增强了对生态学知识的理解。
同时在生态学实验教学中还配合以录像等教学辅助活动，使学生们直观地了解地球表面丰富多采的群落类型及其它们的特点。
[教学内容]第一章生态学研究的基础知识与训练本章的目的是帮助没有生态学基础的学生在动手开始生态学实验训练之前，掌握一些最基本的有助于生态学研究的知识和方法。
学好本章知识和方法将为学生在后几章的实验训练中充分发挥自己的主观能动性，为做好实验设计、数据分析和撰写实验报告提供良好基础。
第一节生态学研究文献检索第二节生态学实验设计第三节生态学野外调查与采样第四节生态学实验数据处理与分析第五节撰写研究论文或报告第六节生态学研究中常用的分子生物学技术第七节同位素示踪技术及其在生态学研究中的应用第八节3S技术及其在生态学研究中的应用第二章生物与环境生物与环境的关系是相互的和辨证的。
环境作用于生物，生物又反作用于环境，两者相辅相成。
通过本章中的八个实验，使学生们能够充分理解生物对环境的生态适应，以及环境对生物的生态作用。
(完整版)基础生态学(第四章)
4.2 种群动态
4.2.1 种群的密度和分布
4.2.1 种群的密度和分布 一、种群的大小和密度
大小：一定区域内个体的数量或者生物量或者能量； 密度：单位面积、单位体积、单位生境中的个体数量或
生物量、能量； – 构件生物的密度统计：合子产生的个体数和组成每个
个体的构件数，如水稻的主茎与分蘖秆。
5）活动痕迹计数：如粪堆、土丘、洞穴、足
迹等。 鸣声计数：主要适用于鸟类。
毛皮收购记录
三、种群的空间结构
• 内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的状态或布局。
– 类型：均匀分布、随机分布、成群的分布；
成群分布的原因： 资源分布不均、繁殖方式以母株为扩散中心、
动物的集群行为
内分布型的检验指标： 最常用而简单的是“方差/平均数”比率
⑴种群密度：单位面积上的个体数量。
⑵初级种群参数：包括出生率、死亡率、迁入和迁出。
出生率：泛指任何生物产生新个体的能力； 死亡率：一定时间段内死亡个体的数量除以该时段内种群的
大小。 迁出：是指种群内个体由于种种原因而离开种群的领地； 迁入：是别的种群进入该领地。 最大出生率：理想条件下种群内后代个体的出生率。
1）年龄、时期结构和性比
年龄结构：指不同年龄组的个体在种 群内的比例或配置情况。
一般用年龄锥体（年龄金字塔）来表示。
增长型：出生率〉死亡率，迅速增长，种群数量 呈上升趋势。
稳定型：出生率 = 死亡率，种群数量稳定。 衰退型：出生率〈死亡率，种群数量趋于减少。
（a） 增长型种群 （b） 稳定型种群 （c） 下降型种群 图1-3-3 年龄锥体的3种基本类型（Kormondy，1976）
无性系分株 (ramets)：构件生物个体的连 接部分死亡后形成的个体集合。
基础生态学-生物第四章第一节生物群落的概念与特征 第二节生物群落的种类组成与数量特征
群落的性质——个体论学派
群落不是自然单位，而是自然界中在空间和时间连续变化系列中的 一个区段
因为在连续变化的环境下的群落组成是逐渐变化的，群落间没有明 显的边界，不同群落类型只能是任意认定的 –群落和物种的关系不是有集体和组织器官关系 –群落的发育过程是物种的更替和种群数量消长过程，和有机体发 育不可比拟 –和有机体不同，群落不可能在不同生境下保持繁殖的一致性 –同一群落类型之间无遗传上的联系
（二）频度 (frequency)
（一）多度、密度、盖度
3、盖度 (coverage) 群落中某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比,即相 对盖度。某物种的盖度与盖度最大物种的盖度比称为盖度 比。盖度和多度的关系非常密切,通常可出现3种情况:(1)植 物个体数量多,则盖度大,灌林多半如此。(2)有些植物多度 大,盖度并不大,如草本植物。(3)有些植物多度小,但盖度却 大,如乔木树种。
生态学基础 第四章
第二节 生物群落的种类组成与数量特征
教学目标： 1、生物群落种类组成 2、生物群落组成的数量特征 3、群落的物种多样性
一、种类组成
（一）优势种和建群种 优势种 (dominant species)： 是指在群落中个体数量多、盖度大，决定群落结构和环境的主要特征， 从而也决定群落组成的那些植物种。 建群种 (constructive species)： 是群落的建设者，决定着整个群落的内部构造和特殊环境， 建群种往往是主要层次的优势种。
生态学基础 第四章
第一节 生物群落的概念与特征
教学目标： 1、生物群落的概念 2、生物群落的基本特征
一、群落的概念
对群落 (community)概念的不同认识 – Alexander Humboldt：特定的外貌，对生境因素的综合反应 – E. Warming：一定的种组成的天然群聚 – 俄国学派：有机体的特定组合，有机体之间及其与环境之间相互影响 – W. E. Shelford：具有一致的种类组成且外貌一致的生物聚集体 – E. P. Odum：种类外貌一致、具有一定的营养结构、代谢格局、结构单元、 生命部分
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特定年龄出生率：特定年龄组内每个雌体在单位时间内产生 的后代数量。
出生和迁入是使种群增加的因素，死亡和迁出是使种群减少 的因素。
⑶次级种群参数：
包括性比、年龄结构和种群增长率等。种 群统计学就是种群的出生、死亡、迁移、性 比和年龄结构等的统计学，可以用于所有生 物的数量统计。
3
种群的内涵
①不是个体的简单相加：有机体之间相互作 用，整体上呈现组织结构特性；
②个体之间具有差异性：不同的发育阶段(年 龄不同）；同一生长阶段，个体对种群的 贡献不同；
③个体水平与种群水平的差异：个体有出生、 死亡，种群称为出生率和死亡率。
种群是在一定空间生活、相互影响、彼此 能Hale Waihona Puke 配繁殖的同种个体集合。10
4.2 种群动态
4.2.1 种群的密度和分布
4.2.1 种群的密度和分布
一、种群的大小和密度
大小：一定区域内个体的数量或者生物量或者能量； 密度：单位面积、单位体积、单位生境中的个体数量或
生物量、能量； – 构件生物的密度统计：合子产生的个体数和组成每个
个体的构件数，如水稻的主茎与分蘖秆。
二、种群数量统计
种群可以由单体生物（unitary organism ）或构件生物(modular organism) 组成。单体生物的个体分明， 它们都是由一个受精卵发育而成，大多数 动物属于单体生物。构件生物是由一个合 子发育成一套构件而组成的个体。例如， 一棵大树会有许多枝条，一株麦丛会有数 个分蘖，而且还会从构件产生更低一级的 构件，其数量随环境条件而变化。
1）年龄、时期结构和性比
年龄结构：指不同年龄组的个体在种 群内的比例或配置情况。
一般用年龄锥体（年龄金字塔）来表示。
增长型 ：出生率〉死亡率，迅速增长，种群数量 呈上升趋势。
稳定型：出生率 = 死亡率，种群数量稳定。 衰退型 ：出生率〈死亡率，种群数量趋于减少。
（a） 增长型种群 （b） 稳定型种群 （c） 下降型种群 图1-3-3 年龄锥体的3种基本类型（Kormondy ，1976）
3）标记重捕法：在调查样地上，随机捕获
一部分个体进行标记后释放，经一定期限后重 捕。用于不断移动位置直接记数很困难的动物。
N: M=n:m
? 其中M：标记个体数 n：重捕个体数 m：重捕 样中标记数 N：样地上个体总数。
图片：鸟类调查的环志法
15
标记重捕法（ Peterson 、Lincoln方法）：
第4章 种群及其基本特征
1
4.1 种群的概念
同一时期内占有一定空间的同种生物 个体的集合。
图1-3-1 披碱草
图1-3-2 斑马群
自然种群的三个基本特征
? 空间特征：种群具有一定的分布区域； ? 数量特征：每单位面积(或空间)上的个体
数量(即密度)及变动； ? 遗传特征：种群具有一定的基因组成；
⑴种群密度：单位面积上的个体数量。
⑵初级种群参数：包括出生率、死亡率、迁入和迁出。
出生率：泛指任何生物产生新个体的能力； 死亡率：一定时间段内死亡个体的数量除以该时段内种群的
大小。 迁出：是指种群内个体由于种种原因而离开种群的领地； 迁入：是别的种群进入该领地。 最大出生率：理想条件下种群内后代个体的出生率。
1、研究种群首先要根据研究的需要划分种 群的边界。 2、数量统计中最常用的指标是密度 绝对密度：单位面积或空间的实有个体数。 相对密度： 表示种群数量的一个相对指标。 如黄鼠的捕获率。 3、估计方法：
种群的数量统计
1）总数量调查法
在某一面积的同种个体数目。
2）样方法：随机取若干样方，计数样方中全
部个体，然后将其平均数推广到整个种群。
例题： 对池塘内鱼数目调查。设1次随机捕获量为M（40条） 进行标记，再放入鱼塘；几天后再次捕获数目为n（50 条），其中有数目m（5条）有标志，则鱼塘内鱼的总数 量N： 解：N=M×（n/m ）=40×（50/5）=400（条鱼）
4）去除取样法：在一个封闭的种群里，随着连
续的捕捉，种群数量逐渐减少，同等的捕捉力量所 获取的个体数逐渐降低，逐次捕捉的累积数就逐渐 增大，当单位努力的捕捉数等于零时，捕获累积数 就是种群数量的估计值。
5）活动痕迹计数：如粪堆、土丘、洞穴、足
迹等。 鸣声计数：主要适用于鸟类。
毛皮收购记录
三、种群的空间结构
? 内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的 状态或布局。
– 类型：均匀分布、随机分布、成群的分布；
成群分布的原因 ： 资源分布不均 、繁殖方式以母株为扩散中心 、
动物的集群行为
内分布型的检验指标 ： 最常用而简单的是“方差 /平均数”比率
种群的概念既是抽象的，也是具体的。 在了解种群的基本特征和基本理论时，种 群概念是抽象的，当对某个具体种群进行 研究时，则要根据代表性限定其空间，乃 至时间范围，这个范围的大小是由研究者 划分的。例如，大至全世界蓝鲸种群，小 至一块草地上的阿尔泰针茅；实验室饲养 的一群小家鼠，也可称为一个实验种群。
? s2/m=0 均匀分布
? s2/m=1 随机分布
? s2/m>1 成群分布
种群的内分布型20
样方大小与种群内分布型分析
(a) 实际分布 (b) 大块的样方，结果呈现是聚集分布 (c) 小块的样方，结果呈现的是随机分布
4.2.2 种群统计学
虽然种群是一定空间中同种个体的组合， 但种群具有个体所不具备的各种特征，这 些特征多为统计指标，大体分3类：
性比：是种群中雄性个体和雌性个体数目的比例。
哺乳动物受精卵的♂ /♀比大致是50∶50，这叫 第一性比；在幼体成长到性成熟的时段里，由于 种种原因，♂ /♀还要继续变化，当个体成熟时， ♂对♀的比例叫第二性比；以后还会有充分成熟 的个体性比，叫第三性比。性比对种群的配偶关 系及繁殖潜力有很大影响。在野生种群中，因性 比的变化会发生配偶关系及交配行为的变化，这 是种群自然调节的方式之一。
无性系分株 (ramets) ：构件生物个体的连 接部分死亡后形成的个体集合。
高等植物多属于构件生物。单体生物以 个体数就能反映种群多少，而构件生物就 必须考虑到两个层次的数量统计，即从合 子产生的个体数和组成每个个体的构件数。 这是植物种群与动物种群的重要区别。
种群生态学：
研究种群的数量、分布以及“种群—栖 息环境”中非生物因素和其他生物种群 之间的相互作用。