生态学基础讲解

绪论

* 学习生态学的三条原则：

1、扎实的博物学知识基础；

2、把生物作为生态学研究的基本单位；

3、进化论思想在生态学研究中具有核心地位。

当代生物进化论的三大理论来源及其发展

* 当代生物进化论学派林立，但都来自三个不同而又相互关联的基本学说：拉马克学说、达尔文的自然选择学说和孟德尔遗传理论。

1.新拉马克主义

* 拉马克是第一个从科学角度提出进化论的学者，主要观点：①在生物演化的动力上，尽管他们也承认自然选择的作用，但认为用进废退和获得性遗传意义更大；②生物演化有内因（遗传、变异）与外因（环境），两者相比，他们更强调环境的作用；③生物的身体结构与其生理功能是协调一致的，但在因果关系上，即他们认为生理功能决定了结构特征，最典型的例子是对长颈鹿的脖子的解释。

2.孟德尔遗传理论

孟是奥地理利学者，1843年因生活所迫进入修道院，自不成才，1849年任大学预科的代课教师，1851年入维也纳大学深造，1856年开始了豌豆杂交试验，他的颗粒遗传理论与达尔文1859年的《物种起源》几乎同时完成，但却没人理解他为遗传学和进化论做出的杰出贡献。1884年，在达尔文去逝不到两年，孟与世长辞。直到1900年他的遗传学成果才被科学界重新发现，并概括为―孟德尔定律‖。

3.达尔文学说

(1)新达尔文主义：传统的达尔文主义缺乏遗传学基础，孟德尔遗传理论的创立，为新达尔文主义发展提供了契机。

其贡献主要是提出了遗传基因的概念，还证实了基因存在于染色体上；提出了突变论，认为非连续变异的突变可以形成新种；提出了基因型和表现型的概念；将孟德尔遗传理论发展到了一个新阶段，如连锁遗传定律。

* 其局限性是：研究生物演化主要局限于个体水平，实际上进化是一种在群体范畴内发生的过程；忽视了自然选择作用在进化中的地位，因而难以正确解释进化的过程。

(2)现代达尔文主义（或称现代综合进化论）：是现代进化理论中影响最大的一个学派，是达尔文自然选择理论与新达尔文主义遗传理论的有机结合。如1908年英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别证明了―哈迪—温伯格定律‖，创立了群体遗传学理论。其要点：①主张共享一个基因库的群体是生物进化的基本单位，因而进化机制研究应属于群体遗传学的范围。

②主张物种形成的生物进化的机制应包括突变、自然选择和隔离三个方面。

一、生态学的定义

生态学是研究有机体（生物）与其周围环境相互关系的科学。

生物：动物（人类）、植物、微生物

环境：非生物环境（无机因素－温度、阳光、水等）和生物环境（包括种内种间关系）

生命的基本特征：

1.核酸、蛋白质—共同的生命大分子基础

2.细胞—生命的基本单位

3.新陈代谢—生命的基本运动形式

4.信息传递—反应与调节

5.生长与发育—共同的生命现象

6.生殖—生生不息的基础

7.遗传与变异—一切生命活动的基本规律 8.进化—生命发展的全部历史

9.生物与环境的统一—自然界相互依存的基本法则

生命：

高度组织化的物质结构，通过能量输入、生化过程实现物质交换和自我复制。

* 2001年美国W.H.freeman&company出版了Robert E.Ricklefs的《The Economy of Nature》（自然的经济学）第5版，由孙儒泳等译为《生态学》。

* 在生态学发展的不同阶段，不同的生态学家对生态学有不同的定义，强调的是生态学研究的不同分支和重点。第一类自然历史和适应性；第二类是动物的种群生态学和植物的群落生态学；第三类是生态系统生态学。

* 但目前多采用1866年Haeckel提出的定义。

二、生态学的研究对象

* 生态学研究的对象从个体的分子到生物圈，经典生态学在个体、种群、群落和生态系统四个组织层次上进行研究。

* 现代生态学向微观和宏观两个方向发展，一方面在分子、细胞等微观水平上探讨生物与环境之间的相互关系，如分子生态学；另一方面在景观生态学、全球生态学等宏观层次上探讨生物与环境之间的相互关系。

生态学系统与生态系统

* 生态学系统（Ecological system)：是指任何生物体或生物体的集合与其周围环境，通过一些规则相互作用而联合起来的实体。

* 生态系统（Ecosystem）是大而复杂的生态学系统。

生态学系统的自然等级表现在从最小尺度的生物到最大尺度的生物圈

分子生态学

《分子生态学》杂志(1992)则认为分子生态学是分子生物学、生态学和种群生物学之间形成的交叉领域 ,主要是利用分子生物学方法研究自然种群或人工种群与其环境间的相互关系以及转基因生物 (或其产物释放 )所带来的一系列潜在的生态学问题。

我国学者 (王小明 ) 认为分子生态学是利用分子生物学技术与方法研究生物对其所处环境的适应以及产生这种适应反应的分子机制。

个体生态学:

* 个体生态学的研究重点是个体对生物和非生物环境的适应，即生理适应及其机制，属于生理生态学。

种群生态学

* 种群是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。

* 研究重点是个体数量及其随时间的变化，包括种群中的进化性变化。即研究多度及其波动的因素。

群落生态学

* 群落是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物种群组成的集合体，

* 研究重点是决定群落组成和结构的生态过程，即关心同一地区生物体的多样性和多度的理解。

生态系统

* 是一定空间中生物群落和非生物环境的复合体

* 研究能量流动和物质循环过程

景观生态学

* 景观: 由若干生态系统组成的异质区域，这些生态系统构成景观中明显的斑块，这些斑块称景观要素。

* 景观生态学: 研究景观结构及其过程的科学。

生物圈生态学

* 生物圈：是指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石圈的上层（风化壳）、全部水圈和大气圈的下层（对流层）。生物圈的范围在地表以上可达23KM的高空，在地表以下可延伸到12KM的深度。

* 研究地球表面大气和水的运动，以及大气和水中包含着的能量和化学元素。如臭氧层破坏、全球变暖、厄尔尼诺等。

生物圈

生态学的研究重点是生态系统和生物圈中各组成成分之间，特别是生物与环境、生物与生物之间的相互关系。

各组分间通过大气、水和生物体的运动彼此联系在一起。

* 尺度：是指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围的发生的频率，即能被感觉到的时间或空间变化的尺寸。

* 包括空间尺度、时间尺度和组织尺度。

三、生态学的形成与发展

可分为四个时期：

1、生态学萌芽时期（公元16世纪以前）：

* 在我国：公元前1200年《尔雅》一书记载了176种木本和50多种草本植物的形态和生态环境；

* 公元前200年《管子》―地员篇‖，记述了植物沿水分梯度的带状分布及土地的合理利用； * 公元前100年前后，农历确立了24节气，同时《禽经》一书（鸟类生态）问世；

* 在欧洲：公元前285年也有类似著作问世。

2、生态学的建立时期（17世纪－19世纪末）

* 1792年德国植物学家C.L.Willdenow出版了《草学基础》；

* 1807年德国A.Humbodt出版《植物地理学知识》提出―植物群落‖―外貌‖等概念；

* 1798年T.Malthus《人口论》的发表；

* 1859年达尔文的《物种起源》；

* 1866年Haeckel在他的著作《普通生物形态学》中首先提出ecology一词，并首次提出了生态学定义。

* 1895年E.Warming发表了他的划时代著作《以植物生态地理为基础的植物分布学》（1909年经改写成《植物生态学》）

3、生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）

（1）动植物生态学并行发展，著作与教科书出版。

* 代表作：C.Cowels(1910)发表的《生态学》；

* F.E.Chements(1907)发表的《生态学及生理学》；

* 前苏联苏卡切夫的《植物群落学》（1908）、《生物地理群落学与植物群落学》（1945）；

* A.G.Tamsley(1911)发表的《英国的植被类型》等；

* R.N.Chapman(1931)的《动物生态学》；

* 中国费鸿年（1937）的《动物生态学》；