生态学的方法论
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课程的主要内容 • 第1-2章：绪论及生物与环境 • 第3-5章：种群生态学 • 第6-7章、生物群落 • 第9-12章：生态系统 • 第15章：环境保护与可持续发展
第一节 地球上的生命
一、什么是生命
• 生命是具有自我复制和具负载遗 传信息功能的核酸等生物大分子， 高度组织化的物质结构；通过生 物膜实现内外的分隔，形成细胞， 构成组织与生物体，并实现内外 物质交换。
• 最早的光合作用可能是 H2S + CO2→ CH2O + S2
从运用H2S 转变到运用H2O
• 逐渐演化为： H2O + CO2 → CH2O + O2
• 约有10亿年，光合作用产生的 氧气都转变成氧化铁沉积海底。
光合作用产生的氧气
• 15亿年至20亿年前，光合作用产生的氧 气才开始在大气中累计。
• 植被的分布影响地气系统的辐射平 衡和动量传递。
物 理 气 候 系 统 中 的 植 被
2、海洋浮游生物
• 特别是海洋浮游植物，是生物圈 的一个重要部分。是碳循环的重 要组成部分。
人类能否生活在其它星球上？
• 人们居住的地球被称为“生物圈1 号”； “生物圈3号”和“生物圈4 号”将建在南北极，“生物圈5号” 准备2020年发射到月球上。
• 目前，环境问题威胁着人类的可持 续发展。
• 大量化石燃料燃烧，森林面积的急 剧减小，大气CO2浓度的升高 。
三、生物多样性（Biodiversity）
• 目前地球上的生物至少有1000万种。 • 组成了地球上最大的功能单元-生物
圈（Biosphere）
四、生物圈（Biosphere）
• 生物圈：是地球上所有动物、植 物和微生物等生物有机体及其活 动空间的总称。
• 真核(eukaryotic)生物约在13亿年前出現。 当时大气的氧气量只有現在的1%。
• 现在地球有58%的氧形成Fe2O3，38%与 岩石(SO42-)结合成大陆红床(red beds)， 只有4%进入大气。形成的臭氧层吸收紫 外线。
现在大气成分及含量
• 3种主要气体：氮70.08%、氧20.95%、 氩0.93%，共占99.96%。
• 目的是指导人与生物圈的协调发展。
（二）生态学的研究对象
• 生态学属宏观生物学范畴，但现 代生态学向微观和宏观两个方向 发展。
1.根据研究对象的组织水平划分
按现代生物学组织层次划分：
分子生态学（Molecular Ecology） 进化生态学（Evolutionary Ecology） 个体生态学（Autecology、Physiological Ecology） 种群生态学（Population Ecology） 群落生态学（Community Ecology，Synecology） 生态系统生态学（Ecosystem Ecology） 景观生态学（Landscape Ecology） 全球生态学（Global Ecology）
2.研究对象的分类学类群划分
植物生态学（Plant Ecology） 动物生态学（Animal Ecology） 微生物生态学（Microbial ecology） 昆虫生态学（Insectecology） 人类生态学（Human Ecology）等。
3. 研究对象的生境类别划分
淡水生态学（Fresh-water Ecology） 海洋生态学（Marine Ecology） 河口生态学（Estuary Ecology） 湿地生态学（Wetland Ecology） 热带生态学（Tropical Ecology） 陆地生态学（Terrestrial Ecology） 陆地生态学又可分为：
• 生物圈的核心部分，即地表面以 上100米至水面下200米之间，集 中了绝大部分生物。
生物圈产生的“泵”的作用：
• 以生物过程推动能量、水、物质、 动量的输送。
• 一般包括：生产者、消费者、分 解者和无机环境四部分。
生物圈的两个重要部分：
1、植被是生物圈中最重要的组成部 分，同各圈存在紧密联系。进行物 质和能量的交换。
二、生命的起源
维生环境的形成与组成
• 化学进化阶段：地球上约30亿年前 有简单的生物。缺少氧气、紫外线、 毒气、溫度变化极大的环境中。
• 生物学进化：约在20亿年前，蓝绿 藻(Cyanophyta)的出現，光合作用 而产生氧气，而逐渐的改变大气环 境。
生物对地球大气形成的影响
• 空气中的氧含量在20%左右；若 高于25%，湿的木材也会燃火； 若是低于15%，则燃火就很困难。
(1)雨林、(2)疏林/海洋/沼澤、(3)沙漠、(4)密集 的農耕地、(5)人類棲地、(6和7) 人造肺部、(8) 能源中心、(9)冷却塔
第二节 生态学的形成及发展
一、生态学的定义及研究对象 二、生态学的形成与发展 三、生态学的方法论
近代生态学定义
• 生态学是研究生物及环境间相互关 系的科学。即：生物及其群体与环 境相互作用的过程及其相互规律的 科学。
• 水汽：随时空及温度变化，占0-3%。 • 液固态微粒：水滴、尘埃、花粉等。
Gaia假说认为:
• 地球表面的温度和化学组成是受地 球表面的生命总体（生物圈）主动 调节的。
• 地球大气受干扰而发ຫໍສະໝຸດ Baidu变化，生物 通过改变其生长和代谢，如光合作 用和呼吸作用等，缓和地球表面的 这些变化。
Gaia假说的现实生态学意义
森林生态学（Forest Ecology） 草地生态学（Grassland Ecology） 荒漠生态学（Desert Ecology） 冻原生态学（Tundra ecology）。
4.按交叉学科划分
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） 生理生态学physiological ecology） 进化生态学（evolutionary ecology） 行为生态学（behavioral ecology） 遗传生态学（genetic ecology） 经济生态学（economic ecology）等。
第一节 地球上的生命
一、什么是生命
• 生命是具有自我复制和具负载遗 传信息功能的核酸等生物大分子， 高度组织化的物质结构；通过生 物膜实现内外的分隔，形成细胞， 构成组织与生物体，并实现内外 物质交换。
• 最早的光合作用可能是 H2S + CO2→ CH2O + S2
从运用H2S 转变到运用H2O
• 逐渐演化为： H2O + CO2 → CH2O + O2
• 约有10亿年，光合作用产生的 氧气都转变成氧化铁沉积海底。
光合作用产生的氧气
• 15亿年至20亿年前，光合作用产生的氧 气才开始在大气中累计。
• 植被的分布影响地气系统的辐射平 衡和动量传递。
物 理 气 候 系 统 中 的 植 被
2、海洋浮游生物
• 特别是海洋浮游植物，是生物圈 的一个重要部分。是碳循环的重 要组成部分。
人类能否生活在其它星球上？
• 人们居住的地球被称为“生物圈1 号”； “生物圈3号”和“生物圈4 号”将建在南北极，“生物圈5号” 准备2020年发射到月球上。
• 目前，环境问题威胁着人类的可持 续发展。
• 大量化石燃料燃烧，森林面积的急 剧减小，大气CO2浓度的升高 。
三、生物多样性（Biodiversity）
• 目前地球上的生物至少有1000万种。 • 组成了地球上最大的功能单元-生物
圈（Biosphere）
四、生物圈（Biosphere）
• 生物圈：是地球上所有动物、植 物和微生物等生物有机体及其活 动空间的总称。
• 真核(eukaryotic)生物约在13亿年前出現。 当时大气的氧气量只有現在的1%。
• 现在地球有58%的氧形成Fe2O3，38%与 岩石(SO42-)结合成大陆红床(red beds)， 只有4%进入大气。形成的臭氧层吸收紫 外线。
现在大气成分及含量
• 3种主要气体：氮70.08%、氧20.95%、 氩0.93%，共占99.96%。
• 目的是指导人与生物圈的协调发展。
（二）生态学的研究对象
• 生态学属宏观生物学范畴，但现 代生态学向微观和宏观两个方向 发展。
1.根据研究对象的组织水平划分
按现代生物学组织层次划分：
分子生态学（Molecular Ecology） 进化生态学（Evolutionary Ecology） 个体生态学（Autecology、Physiological Ecology） 种群生态学（Population Ecology） 群落生态学（Community Ecology，Synecology） 生态系统生态学（Ecosystem Ecology） 景观生态学（Landscape Ecology） 全球生态学（Global Ecology）
2.研究对象的分类学类群划分
植物生态学（Plant Ecology） 动物生态学（Animal Ecology） 微生物生态学（Microbial ecology） 昆虫生态学（Insectecology） 人类生态学（Human Ecology）等。
3. 研究对象的生境类别划分
淡水生态学（Fresh-water Ecology） 海洋生态学（Marine Ecology） 河口生态学（Estuary Ecology） 湿地生态学（Wetland Ecology） 热带生态学（Tropical Ecology） 陆地生态学（Terrestrial Ecology） 陆地生态学又可分为：
• 生物圈的核心部分，即地表面以 上100米至水面下200米之间，集 中了绝大部分生物。
生物圈产生的“泵”的作用：
• 以生物过程推动能量、水、物质、 动量的输送。
• 一般包括：生产者、消费者、分 解者和无机环境四部分。
生物圈的两个重要部分：
1、植被是生物圈中最重要的组成部 分，同各圈存在紧密联系。进行物 质和能量的交换。
二、生命的起源
维生环境的形成与组成
• 化学进化阶段：地球上约30亿年前 有简单的生物。缺少氧气、紫外线、 毒气、溫度变化极大的环境中。
• 生物学进化：约在20亿年前，蓝绿 藻(Cyanophyta)的出現，光合作用 而产生氧气，而逐渐的改变大气环 境。
生物对地球大气形成的影响
• 空气中的氧含量在20%左右；若 高于25%，湿的木材也会燃火； 若是低于15%，则燃火就很困难。
(1)雨林、(2)疏林/海洋/沼澤、(3)沙漠、(4)密集 的農耕地、(5)人類棲地、(6和7) 人造肺部、(8) 能源中心、(9)冷却塔
第二节 生态学的形成及发展
一、生态学的定义及研究对象 二、生态学的形成与发展 三、生态学的方法论
近代生态学定义
• 生态学是研究生物及环境间相互关 系的科学。即：生物及其群体与环 境相互作用的过程及其相互规律的 科学。
• 水汽：随时空及温度变化，占0-3%。 • 液固态微粒：水滴、尘埃、花粉等。
Gaia假说认为:
• 地球表面的温度和化学组成是受地 球表面的生命总体（生物圈）主动 调节的。
• 地球大气受干扰而发ຫໍສະໝຸດ Baidu变化，生物 通过改变其生长和代谢，如光合作 用和呼吸作用等，缓和地球表面的 这些变化。
Gaia假说的现实生态学意义
森林生态学（Forest Ecology） 草地生态学（Grassland Ecology） 荒漠生态学（Desert Ecology） 冻原生态学（Tundra ecology）。
4.按交叉学科划分
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） 生理生态学physiological ecology） 进化生态学（evolutionary ecology） 行为生态学（behavioral ecology） 遗传生态学（genetic ecology） 经济生态学（economic ecology）等。