環(huán)境生態(tài)學課件

環(huán)境生態(tài)學

第一章緒論什麼是生態(tài)學（Ecology）？生態(tài)學的研究對象及分支學科什麼是環(huán)境生態(tài)學？生態(tài)學的發(fā)展簡史環(huán)境生態(tài)學前沿何謂生態(tài)學?thetotalrelationsoftheanimaltobothitsorganicanditsinorganicenvironment(Haeckel,1869)thescientificstudyofthedistributionandabundanceoforganisms(Andrewartha,1961)thestudyofthestructureandfunctionofnature(Odum,1963)thescientificstudyoftheinteractionsthatdeterminethedistributionandabundanceoforganisms(Krebs,1994)生態(tài)學（Ecology）定義生態(tài)學（Ecology）是研究生物與其環(huán)境之間相互關係的科學?！癊cology”來自希臘文“Oikos”(住所,棲息地)和“Logos”(學問，研究)，亦即生態(tài)學在創(chuàng)建之初就表達為研究生物有機體與其棲息場所之間相互關係的科學。上述生態(tài)學的定義是德國生物學家赫克爾（Haeckel,1866）首次提出的。這是生態(tài)學至今最為全面的定義。但是首先使用“Ecology”一詞學者是亨利.索瑞（HenryThoreau,1858)。生態(tài)學（Ecology）定義科學的自然史-英國生態(tài)學家-埃爾頓(CharlesElton,1927)生態(tài)學是研究生物的形態(tài)、生理和行為上的適應性的科學—前蘇聯(lián)-克什卡洛夫（Кашкаров，1945）生態(tài)學是研究有機體的分佈和多度的科學—澳大利亞-安德列沃斯（Andrewartha,1954）生態(tài)學是研究決定有機體的分佈與多度的相互作用的科學-加拿大克雷伯斯（Krebs,1972,1978,1985）生態(tài)學是研究生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能的科學—美國-奧德姆（Odum,E.,1959,1971）（生態(tài)學基礎—FundamentalsofEcology,1971）生態(tài)學是研究生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)相互關係的科學（馬世駿）生態(tài)學研究對象

傳統(tǒng)的生態(tài)學要在有機體（Organism）、種群（Population）、群落（Community）和生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）水準上探索生命系統(tǒng)的奧秘。因此，生態(tài)學是以生物個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)甚至是生物圈（Biosphere）作為它的研究對象。

生態(tài)學的層次

分細組器個種群生生

子胞織官體群落態(tài)物

系圈

統(tǒng)生態(tài)學的分支

按生命層次：分子（基因）、細胞、器官、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀、生物圈和全球生態(tài)學。生物分類：動物、植物、微生物、昆蟲、魚類等；按棲所：淡水、海洋、河口、陸地、森林、草地、荒漠等；邊緣科學：數(shù)學生態(tài)學、化學生態(tài)學、進化生態(tài)學、生理生態(tài)學、經(jīng)濟生態(tài)學、生態(tài)經(jīng)濟學、環(huán)境生態(tài)學；應用生態(tài)學：農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、污染生態(tài)學等。景觀及生物圈水準的生態(tài)學景觀(Landscape)和景觀生態(tài)學(Landscapeecology)景觀:由若干生態(tài)系統(tǒng)組成的異質區(qū)域(heterogeneousarea),這些生態(tài)系統(tǒng)構成景觀中明顯的斑塊(patches),這些斑塊稱景觀要素(landscapeelements)。景觀生態(tài)學:研究景觀結構及其過程(landscapestructureandprocesses)的科學。生物圈(biosphere)和全球生態(tài)學(Globalecology)生物圈:地球上全部生物和一切適合於生物棲息的場所。它包括巖圈（lithosphere）的上層、全部水圈（hydrosphere）和大氣圈（atmosphere）的下層。全球生態(tài)學:研究生命系統(tǒng)和行星系統(tǒng)相互關係的科學。生態(tài)學的發(fā)展史生態(tài)學的萌芽時期（西元16世紀以前）

生態(tài)學的建立時期（西元17世紀至19世紀）生態(tài)學的鞏固時期（20世紀初至20世紀50年代）

現(xiàn)代生態(tài)學時期（20世紀60年代至今）生態(tài)學的萌芽時期以古代思想家、農(nóng)學家對生物環(huán)境相互關係的樸素的整體觀為特點。生態(tài)學的建立時期歐洲文藝復興時期開始，歐洲科學探索活動再度興起，崇尚科學調查與科學實驗。一些生態(tài)學的理論開始形成。生態(tài)學達到一呼即出的境地。1866年Heackel提出Ecology一詞，並首次明確生態(tài)學的定義。生態(tài)學的鞏固時期這一時期是生態(tài)學理論形成、生物種群和群落由定性向定量描述、生態(tài)學實驗方法發(fā)展的輝煌時期。形成幾個著名的生態(tài)學派（四大學派）。北歐學派：由瑞典烏普薩拉（Uppsala）大學的R.Sernauder創(chuàng)建。以注重群落分析為特點。法瑞學派：代表人為J.Braun-Blanquet.把植物群落生態(tài)學稱為“植物社會學”，用特徵種和區(qū)別種劃分群落類型，建立嚴密的植被等級分類系統(tǒng)。常被稱為植被區(qū)系學派。1953年後，與北歐學派合流，被稱為西歐學派或大陸學派。英美學派：代表人為F.E.Clements和A.G.Transley,以研究植物群落演替和創(chuàng)建頂極群落著名。前蘇聯(lián)學派：注重建群種和優(yōu)勢種，重視植被生態(tài)、植被地理與植被製圖工作。

現(xiàn)代生態(tài)學時期研究層次上向宏觀和微觀兩極發(fā)展：生態(tài)學的研究層次已囊括了分子、基因、個體直到整個生物圈。研究手段的更新：自計電子儀、同位素示蹤、穩(wěn)定性同位素、“3S”（全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）與地理資訊系統(tǒng)（GIS））、生態(tài)建模，系統(tǒng)論引入生態(tài)學。研究範圍的拓展：結合人類活動對生態(tài)過程的影響,從純自然現(xiàn)象研究擴展到自然-經(jīng)濟-社會複合系統(tǒng)的研究.環(huán)境生態(tài)學的目的任務環(huán)境生態(tài)學的目的是指導人與生物圈（既自然、資源與環(huán)境）的協(xié)調與發(fā)展。

環(huán)境生態(tài)學發(fā)展趨勢：從靜態(tài)的結構研究到動態(tài)的功能研究；從描述現(xiàn)狀的定性研究到預報未來的定量研究；野外調查和室內實驗相結合；宏觀研究和微觀研究相結合；生物學與地理、化學、物理和數(shù)學互相滲透；運用自動化測試、電腦和遙感技術等現(xiàn)代化實驗手段；開展國際協(xié)作。環(huán)境生態(tài)學與生態(tài)學的區(qū)別以人為中心來探討其生活環(huán)境的科學研究人類與環(huán)境相互關係的科學研究人為干擾下，生態(tài)系統(tǒng)內在的變化原理、規(guī)律及尋求受損生態(tài)系統(tǒng)恢復、重建和保護對策的科學環(huán)境生態(tài)學主要研究領域人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)內在變化原理與規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)受損程度的判斷各類生態(tài)系統(tǒng)的功能與保護措施的研究

第二章生物與環(huán)境環(huán)境與生態(tài)因數(shù)生物與環(huán)境關係的基本原理生物與主要生態(tài)因數(shù)的相互關係環(huán)境與生態(tài)因數(shù)環(huán)境概念生態(tài)因數(shù)的類型自然環(huán)境的基本特徵

環(huán)境和環(huán)境因數(shù)環(huán)境是指某一特定生物體或生物群體以外的空間,以及直接、間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和，由許多環(huán)境要素構成，這些環(huán)境要素稱環(huán)境因數(shù)。生態(tài)因數(shù)(ecologicalfactors)

：環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分佈有著直接或間接影響的環(huán)境要素。生態(tài)因數(shù)是環(huán)境中對生物起作用的因數(shù)，而環(huán)境因數(shù)則是指生物體外部的全部要素。生態(tài)因數(shù)的分類生態(tài)因數(shù)通常分為非生物因數(shù)和生物因數(shù)兩大類生物因數(shù)（biOticfactors）：有機體（同種和異種）非生物因數(shù)（abioticfactors）：溫度、光、濕度、pH、氧氣等有的學者將生態(tài)因數(shù)分為五類氣候因數(shù)(climaticfactors)、土壤因數(shù)(edaphicfactors)

、地形因數(shù)(topographicfactors)

、生物因數(shù)、人為因數(shù)(anthropogenicfactors)

Begon等將非生物因數(shù)分為條件和資源兩類條件：溫度、濕度、pH等資源：營養(yǎng)物質、水、輻射能等

生態(tài)因數(shù)的空間分佈緯度地帶性：從赤道到兩極，整個地球表面具有過渡狀的分帶性規(guī)律。太陽輻射量差異太陽輻射－－熱量帶－－水分差異－－植被分帶－－土壤分帶自然地理帶：赤道、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒溫帶、亞寒帶、寒帶植被地帶性分佈垂直地帶性：因太陽輻射和水熱狀況隨著地形高度的不同而不同，生物和氣候自山麓至山頂呈垂直地帶分異的規(guī)律性變化(乾燥空氣,-1℃/100m;濕潤空氣,-0.6℃/100m)。經(jīng)度地帶性：地球內在因素如大地構造形成地貌和海洋分異引起經(jīng)度地帶性分異。如北美大陸和歐亞大陸。植被的空間格局(據(jù)M.C.Molles,Jr,1999)生物與生態(tài)因數(shù)生態(tài)因數(shù)作用的特點生物對非生物因數(shù)的耐受限度生物對各生態(tài)因數(shù)耐受性之間的相互關係生物對生態(tài)因數(shù)耐受限度的調整生態(tài)位生態(tài)因數(shù)作用的特點綜合性:如氣候的作用非等價性（主導因數(shù)作用）:塜雉孵卵的溫度控制；漁業(yè)高密度養(yǎng)殖增氧直接性和間接性：食物，降水限定性（因數(shù)作用的階段性）：中華絨螯蟹的孵化生態(tài)因數(shù)的不可替代性和互補性：水體內的鈣和鍶生物對非生物因數(shù)的耐受限度“最小因數(shù)定律”(Liebig’slawofminimum)植物的生長取決於那些處於最低量的營養(yǎng)元素，這些處於最低量的營養(yǎng)元素稱最小因數(shù)（JustusvonLiebig,1840,德國）。兩個補充條件（Odum,1983）：1）嚴格的穩(wěn)定狀態(tài)；2）因數(shù)補償作用(factorcompensation)：生物在一定程度和範圍內，能夠減少溫度、光、水等生態(tài)因數(shù)的限制作用?！澳褪苄远伞?Shelford’slawoftolerance)( V.E.Shelford,1913，美國)每種生物對一種生態(tài)因數(shù)都有一個耐受範圍，即一個生態(tài)學上的最低點和一個生態(tài)學上的最高點，在最高點和最低點之間的範圍就稱為生態(tài)幅

(ecologicalamplitude)或生態(tài)價(ecologicalvalence)。限制因數(shù)(limitingfactors)在眾多生態(tài)因數(shù)中，任何接近或超過某種生物的耐受性極限而阻止其生存、生長、繁殖或擴散的因數(shù)稱限制因數(shù)限制因數(shù)概念的意義為分析生物與環(huán)境相互作用的複雜關係奠定了一個便利的基點；有助於把握問題的本質，尋找解決問題的薄弱環(huán)節(jié)。種群數(shù)量數(shù)量很低種群消失種群消失數(shù)量很低數(shù)量最高不能耐受區(qū)生理受抑制生理受抑制不能耐受區(qū)最適區(qū)

環(huán)境梯度高低耐受性下限耐受性上限生物種的耐受性限度圖解（據(jù)Smith,1980）生物對各生態(tài)因數(shù)耐受性之間的相互關係對生物產(chǎn)生影響的各種生態(tài)因數(shù)之間存在明顯的相互影響：如溫濕的關係；濕度和溶氧的關係；溫度和鹽的協(xié)同作用生物因數(shù)和非生物因數(shù)之間也是相互影響的：物種之間的競爭產(chǎn)生的生態(tài)位分離生物對生態(tài)因數(shù)耐受限度的調整馴化內穩(wěn)態(tài)適應馴化實驗馴化(acclimation)與氣候馴化(acclimatization)：馴化(acclimation/acclimatization)：生物在實驗／自然條件下，誘發(fā)的生理補償變化，前者需要較短的時間，後者需要較長的時間。有機體對實驗環(huán)境條件變化產(chǎn)生的生理調節(jié)反應稱實驗馴化；有機體對自然環(huán)境條件變化產(chǎn)生的生理調節(jié)反應稱氣候馴化，實驗馴化是對環(huán)境條件改變的一種生理上而非遺傳上的可逆反應。馴化的應用：植物的引種栽培內穩(wěn)態(tài)內穩(wěn)態(tài)(homeostasis):生物系統(tǒng)通過內在的調節(jié)機制使內環(huán)境保持相對穩(wěn)定。內穩(wěn)態(tài)通過形態(tài)、行為和生理適應實現(xiàn)。大多數(shù)內穩(wěn)態(tài)機制依賴於負回饋過程。依靠三個基本組成成份：接受器；控制中心；效應器。負回饋過程（維持哺乳動物血液滲透性）接受器（下丘腦）控制中心（下丘腦）效應器（腎臟）血液太濃飲水血液滲透性上升口渴反應血液太稀失水反應血液滲透性下降失水(仿A.Mackenzieet.Al.,1999)適應適應(adapatation)：生物對環(huán)境壓力的調整過程。分基因型適應和表型適應兩類，後者又包括可逆適應和不可逆適應。如樺尺蠖在污染地區(qū)的色型變化。適應方式（形態(tài)、生理、行為的適應）：形態(tài)適應：保護、保護色、警戒色與擬態(tài)行為適應：運動、繁殖、遷移和遷徙、防禦和抗敵生理適應：生物鐘、休眠、生理生化變化營養(yǎng)適應：食性的泛化與特化適應組合(adaptivesuites):生物對非生物環(huán)境條件表現(xiàn)出一整套協(xié)同的適應特性，稱適應組合。如駱駝和仙人掌對炎熱乾旱環(huán)境的適應。趨同適應和趨異適應脅迫適應動物的保護色、警戒色與擬態(tài)A

樹皮紡織娘(Barkkatydid)B

梟蝶(Owlbutterfly)C枯葉蝶

(Leaflikeinsect(Anaea))D

捕食花螳螂

(Predatoryflowermantis)E

蛙魚(Frogfish)ABDEC趨同適應和趨異適應生活型生態(tài)型生態(tài)位生態(tài)位(niche)與棲息地(habitat)生態(tài)位－－有機體在環(huán)境中佔據(jù)的地位；棲息地－－有機體所處的物理環(huán)境。超體積生態(tài)位(hypovolume)生態(tài)位的每一個環(huán)境變數(shù)稱一維，生態(tài)位空間的環(huán)境變數(shù)可以是多個，超過3個維度的生態(tài)位空間稱超體積生態(tài)位?；A生態(tài)位(fundamentalniche)和實際生態(tài)位(realizedniche)物種理論上佔據(jù)的生態(tài)位空間稱基礎生態(tài)位；實際佔有的生態(tài)位空間稱實際生態(tài)位。生物與主要生態(tài)因數(shù)的相互關係生物與光的關係生物與溫度的關係生物與水的關係生物與土壤的關係生物與光的關係太陽輻射及其變化規(guī)律光質變化對生物的影響光強度變化對生物的影響光週期現(xiàn)象太陽輻射能(仿A.Mackenzieet.al,1999)

光的性質：波長150－4000nm,分紫外光、可見光和紅外光三類，波長在380－760nm之間的光為可見光。綠色植物的光合作用有效範圍是380－700nm之間。紫外線可見光紅外線400630100025004000

波長(nm)能量強度光質變化對生物的影響海洋植物—光合作用色素對光譜變化具有明顯的適應性:海水表層植物色素吸收藍、紅光；深水植物光合色素有效地利用綠光。高山植物—對紫外光作用的適應，發(fā)展了特殊的蓮座狀葉叢。動物—不同動物發(fā)展不同的色覺。光強度變化對生物的影響植物—光合作用率在光補償點附近與光強度成正比，但達光飽和點後,不隨光強增加。水生生物—水生植物在水中的分佈與光照強度有關。陸生生物—對不同光照強度的適應產(chǎn)生陽性植物和陰性植物和耐陰性植物。陽性植物(cheliophytes)、陰性植物(sciophytes)和耐陰性植物(shadeplant)：陽性植物對光要求比較迫切，只有在足夠光照條件下才能進行正常生長；陰性植物對光的需要遠較陽性植物低，光補償點低，呼吸作用、蒸騰作用都較弱，抗高溫和乾旱能力較低；耐陰性植物對光照具有較廣泛的適應能力，對光的需要介於前兩類植物之間。動物—光照強度影響動物的行為，晝行性動物在白天強光下活動，夜行性動物在夜晚或弱光下活動。光合作用率光合作用率光強度光強度淨生產(chǎn)力光合作用呼吸作用ABABACP光補償點CPCPabspsp光飽和點B光補償點(compensationpoint)光飽和點(saturatepoint)：光合作用強度和呼吸作用強度相當處的光強度為光補償點；當光照強度達到一定水準後，光合產(chǎn)物不再增加或增加得很少，該處的光強度即為光飽和點。植物的光補償點示意圖(Emberlin,1983)生物的光週期現(xiàn)象光週期現(xiàn)象(photoperiodism)：Garner等人(1920)發(fā)現(xiàn)明相暗相的交替與長短對植物的開花結實有很大的影響。這種植物對自然界晝夜長短規(guī)律性變化的反應，稱光週期現(xiàn)象。植物光週期現(xiàn)象—對繁殖(開花)的影響：區(qū)分為長日照植物和短日照植物。長日照植物(long-dayplants)和短日照植物(short-dayplants)：日照超過一定數(shù)值才開花的植物稱長日照植物；短日照短於一定數(shù)值才開花的植物稱短日照植物，一般需要較長的黑暗才能開花。前者如小麥、油菜，後者如蒼耳、水稻。動物光週期現(xiàn)象—對鳥類等遷徙影響；對繁殖的影響：區(qū)分為長日照動物和短日照動物。長日照動物(long-dayanimals)和短日照動物(short-dayanimals)：在溫帶和高緯度地區(qū)許多鳥獸在春夏之際白晝逐漸延長的季節(jié)繁殖後代，稱長日照動物；與些相反，一些動物只有在白晝逐步縮短的秋冬之際才開始性腺發(fā)育和進行繁殖，稱短日照動物。前者如雪貂、野兔、刺蝟；後者如綿羊、山羊和鹿等。生物與溫度的關係溫度對生物的作用(溫度的生態(tài)學意義)極端溫度對生物的影響生物對極端溫度的適應溫度對生物的作用溫度與生物生長：溫度是最重要的生態(tài)因數(shù)之一，參與生命活動的各種酶都有其最低、最適和最高溫度，即三基點溫度；不同生物的三基點不同；在一定溫度範圍內，生物生長的速率與溫度成正比；外溫的季節(jié)性變化引起植物和變溫動物生長加速和減弱的交替，形成年輪；外溫影響動物的生長規(guī)模。溫度與生物發(fā)育：溫度與生物發(fā)育最普遍的規(guī)律是有效積溫。溫度與生物的繁殖和遺傳性：植物春化，動物繁殖的早遲。溫度與生物分佈：許多物種的分佈範圍與溫度區(qū)相關。有效積溫法則及其意義有效積溫法則植物在生長發(fā)育過程中必須從環(huán)境攝取一定的熱量才能完成某一發(fā)育階段的發(fā)育過程，而且各個發(fā)育階段所需的總熱量是一個常數(shù)，稱總積溫或有效積溫，因此可用公式：N?T＝K表示，考慮到生物開始發(fā)育的溫度，又可寫成：N(T－C)＝K,T＝C＋K／N，其中，N為發(fā)育曆期，即生長發(fā)育所需時間，T為發(fā)育期間的平均溫度，C是發(fā)育起點溫度，又稱生物學零度，K是總積溫（常數(shù)）。有效積溫法則的意義預測生物發(fā)生的世代數(shù)；預測生物地理分佈的北界；預測害蟲來年的發(fā)生程曆；制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，合理安排作物；應用積溫預報農(nóng)時。極端溫度對生物的影響低溫對生物的影響：當溫度低於臨界(下限)溫度，生物便會因低溫而寒害和凍害。凍害原因：冰結晶使原生質破裂損壞胞內和胞間的微細結構；溶劑水結冰，電解質濃度改變，引起細胞滲透壓變化，導致蛋白質變性；脫水使蛋白質沉澱；代謝失調。高溫對生物的影響：當溫度超過臨界（上限）溫度，對生物產(chǎn)生有害作用，如蛋白質變性、酶失活、破壞水份平衡、氧供應不足、神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。生物對極端溫度的適應生物對低溫的適應：保暖、抗凍－－形態(tài)、生理、行為的適應生物對高溫的適應：抗輻射、保水、散熱－－形態(tài)、生理、行為的適應生物對低溫的適應形態(tài)上的適應－－植物：芽具鱗片、體具蠟粉、植株矮小；動物：增加隔熱層，體形增大（貝格曼規(guī)律），外露部分減小（阿倫規(guī)律）。阿倫規(guī)律(Allen’srule):寒冷地區(qū)的內溫動物較溫暖地區(qū)內溫動物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨於縮小的現(xiàn)象，稱阿倫規(guī)律，是減少散熱的適應。貝格曼規(guī)律(Bergman’srule):生活在寒冷氣候中的內溫動物的身體比生活在溫暖氣候中的同類個體更大，這種趨向稱貝格曼規(guī)律，是減少散熱的適應。約旦規(guī)律(Jordan’srule):魚類的脊椎骨數(shù)目在低溫水域比在溫暖水域的多。生理上的適應－－植物：減少細胞中的水分和增加細胞中有機質的濃度以降低冰點，增加紅外線和可見光的吸收帶（高山和極地植物）；動物：超冷和耐受凍結，當環(huán)境溫度偏離熱中性區(qū)增加體內產(chǎn)熱，維持體溫恒定，局部異溫等。行為上的適應－－遷移和冬眠／休眠等。生物對高溫的適應形態(tài)上的適應－－植物：密毛、鱗片濾光；體色反光；葉緣向上或暫時折疊，減少輻射傷害；幹和莖具厚的木栓層，絕熱。動物：體形變小，外露部分增大；腿長將體抬離地面；背部具厚的脂肪隔熱層。生理上的適應－－植物：降低細胞含水量，增加糖或鹽濃度，減緩代謝率；蒸騰作用旺盛，降低體溫；反射紅外光。動物：放寬恒溫範圍；貯存熱量，減少內外溫差。行為上的適應－－植物：關閉氣孔。動物：休眠，穴居，晝伏夜出等。生物與水的關係水的生物學意義生物體的水分獲得與損失途徑生物對水因數(shù)的適應水是生物體不可缺少的組成成份；水是生物體所有代謝活動的介質；水為生物創(chuàng)造穩(wěn)定的溫度環(huán)境；生物起源於水環(huán)境。生物體的水分獲得與損失途徑水分的喪失途徑植物－－蒸發(fā)（蒸騰作用、擴散作用）失水，分泌失水。動物－－蒸發(fā)失水，排泄、分泌失水。水分獲得途徑植物－－根部吸收，葉面吸收。動物－－食物，體表吸收，代謝水。生物對水因數(shù)的適應水生植物對水環(huán)境的適應陸生植物水準衡的調節(jié)機制水生動物水準衡的調節(jié)機制陸生動物水準衡的調節(jié)機制水生植物對水因數(shù)的適應適應方式有發(fā)達的通氣組織;機械組織不發(fā)達或退化;葉片薄而長,以增加光合和吸收營養(yǎng)物質的面積。生態(tài)類型沉水植物浮水植物挺水植物陸生植物對水因數(shù)的適應陸生植物的水準衡調節(jié)機制形態(tài)適應：發(fā)達的根系；葉面小；單子葉植物中一些具扇狀的運動細胞，可使葉面捲曲；具發(fā)達的貯水組織；生理適應：水分運輸?shù)膭恿υ|的滲透濃度高。陸生植物的生態(tài)類型濕生植物中生植物旱生植物海洋動物鯊魚和無脊椎動物：等滲硬骨魚：低滲淡水動物硬骨魚：高滲河口動物洄遊魚類：變滲透壓陸生動物的水準衡調節(jié)機制失水的主要途徑：皮膚蒸發(fā)、呼吸失水、排泄失水補充水的主要途徑：食物、代謝水、飲水保水機制減小皮膚的透水性減少身體的表面蒸發(fā)減少呼吸失水減少排泄失水利用代謝水生態(tài)類型喜濕耐旱生物與土壤的關係土壤的生態(tài)學意義土壤的理化性質及其對生物的影響土壤的生態(tài)學意義為陸生植物提供基底，為土壤生物提供棲息場所；提供生物生活所必須遙礦質元素為水分；提供植物生長所需的水熱肥氣；維持豐富的土壤生物區(qū)系；生態(tài)系統(tǒng)的許多很重要的生態(tài)過程都是在土壤中進行。土壤的理化性質及其對生物的影響土壤的物理性質及其對生物的影響土壤是由固體、液體和氣體組成的三相系統(tǒng)，固體占85％以上，根據(jù)土粒的直徑大小，可將土粒分為：粗砂、細砂、粉砂和粘粒，其組合百分比稱土壤質地，根據(jù)土壤質地,可將土壤分為：砂土、壤土和粘土。土壤質地和土壤溫度影響植物生長和土壤動物的水準及垂直分佈。土壤的化學性質及其對生物的影響土壤酸鹼度：過鹼性和酸性不利於植物生長，酸性還不利於細菌生長。土壤有機質：植物重要碳源和氮源。土壤無機元素：植物生長的13種重要元素來源（7種大量元素：、氮、磷、鉀、硫、鈣、鎂、鐵；6種微量元素：錳、鋅、銅、鉬、硼、氯）復習思考題1.簡述耐受性定律及其補充原理。2.從形態(tài)、生理和行為三個方面闡述生物對極端溫度的適應。3.試述全球環(huán)境的地帶性規(guī)律及其形成原因。4.簡述環(huán)境因數(shù)的分類類型及其生態(tài)作用特點第三章種群生態(tài)第一節(jié)種群的基本概念一、種群同一物種在一定空間和一定時間的個體的集合體.是具有潛在互配能力的個體.二、區(qū)別種群和種(物種)的概念

種是能夠相互配育的自然種群的類群.不同種之間存在生殖隔離現(xiàn)象.是一個分類階元.*一個物種可以包括許多種群;*不同種群之間存在明顯的地理隔離,長期隔離有可能發(fā)展為不同亞種,甚至產(chǎn)生新的物種.第一節(jié)種群的基本概念三、種群是構成物種的基本單位,也是構成群落的基本單位(組成成分)四、種群的類型(按研究對象分)

自然種群實驗種群單種種群混種種群什麼是種群生態(tài)學

也即種群生態(tài)學研究的內容定量地研究種群的出生率、死亡率、遷入遷出率瞭解影響種群波動的因素及種群存在、發(fā)生規(guī)律;瞭解種群波動所圍繞的平均密度及種群衰落、滅絕的原因;

目的:調控種群第二節(jié)種群的基本特徵一、種群的密度每個單位空間內個體的數(shù)量.密度是種群最基本的參數(shù),也是種群重要的參數(shù)之一.

種群密度和生物的大小及該生物所處的營養(yǎng)級有關.第二節(jié)種群的基本特徵二、種群的分佈型

1.定義:種群在一個地區(qū)的分佈方式,既個體如何在空間配置的.或種群在一定空間的個體擴散分佈的一定形式.2.研究分佈型的現(xiàn)實意義

抽樣設計方案數(shù)據(jù)處理擴散行為第二節(jié)種群的基本特徵3.種群分佈型的類型

均勻分佈、隨機分佈、集群分佈⑴隨機分佈:每個個體的位置不受其他個體分佈的影響.可用泊松分佈概率公式表示:Px=e-mmx/x!Px:一個樣方含x個個體的概率(理論值E)x:各樣方含x個個體m:樣方密度的平均值第二節(jié)種群的基本特徵⑵均勻分佈:個體間的距離比隨機分佈更為一致.

可看作是隨機分佈的特例.⑶集群分佈:個體呈疏鬆不均勻的分佈.又稱聚集分佈.是最常見的類型.集群分佈一般可分為核心分佈型和負二項分佈型核心分佈型(奈曼分佈):分佈不均勻,個體形成很多小集團或核心,核心之間的關係是隨機的.

其概率公式可表示為:第二節(jié)種群的基本特徵Px=m1m2e-m2/x∑m2r/r!

其中:m1=m2/(s2-m);m2=s2/(m-1)m為平均密度負二項分佈型(嵌紋分佈):個體分佈疏密相嵌,很不均勻.其概率公式可表示為:Px=(m/p+x-1)(p+1)-k-xpx/(x!m/p-x!)!其中:p=s2/m-1m為平均密度第二節(jié)種群的基本特徵4.種群分佈型的計算⑴頻次分佈法:根據(jù)分佈型的理論概率分佈通式計算出理論概率和理論頻次;用x2檢驗法分別檢驗理論頻次和實測頻次的吻合度,來判斷屬何種分佈型.⑵分佈型指數(shù)法

a:空間分佈指數(shù)(擴散係數(shù))I=s2/m

當I=1,隨機分佈;I<1,均勻分佈;I>1,集群分佈.第二節(jié)種群的基本特徵b:k值法(可不受蟲口密度變化而改變)k=m2/(s2-m)1/k=0,隨機分佈;1/k>0,集群分佈;1/k<0,均勻分佈.C:聚塊指標m*/mm*：平均擁擠度。

m*/m=[(∑xi2/∑xi)-1]/m第二節(jié)種群的基本特徵C:聚塊指標m*/mm*：平均擁擠度。m*/m=[(∑xi2/∑xi)-1]/mm*/m=1,隨機分佈

m*/m<1,均勻分佈

m*/m>1,集群分佈第二節(jié)種群的基本特徵d:平均擁擠度m*與平均密度m的回歸關係:m*=α+βmα=0,β=1,隨機分佈

β<1,均勻分佈

α>0,β=1α=0,β>1,集群分佈

α>0,β>1第二節(jié)種群的基本特徵三、種群的出生率和死亡率1.出生率生理出生率(最大出生率):在理想條件下所能達到的最大出生數(shù)量.

生態(tài)出生率(實際出生率):在一定時期內,種群在特定條件下實際出生數(shù)量.內外因素共同作用影響的結果.

影響出生率的因素:a.性成熟速度;b.每次產(chǎn)仔數(shù);c.每年生殖次數(shù);d.生殖年齡的長短.第二節(jié)種群的基本特徵2.死亡率

生理死亡率(最小死亡率):在最適條件下個體因衰老而死亡,其種群死亡率降到最低.

生態(tài)死亡率(實際死亡率):在一定條件下的實際死亡率.許多個體死於各種生物或非生物影響的因素.

出生率和死亡率一般都以種群中每單位時間每1000個個體的出生或死亡數(shù)來表示.

第二節(jié)種群的基本特徵四、種群的年齡結構種群的年齡分為三種生態(tài)年齡,即3個年齡組:

生殖前期、生殖期、生殖後期

3種主要的年齡結構類型:

增長型、穩(wěn)定型、衰老型第二節(jié)種群的基本特徵五、性比大多數(shù)生物的自然種群內♀♂個體比率常為1:1

出生時雄性多於雌性,隨年齡增長,雌性多於雄性.

性比也受環(huán)境因素影響,如食物的豐歉.如赤眼蜂,當食物短缺時,雌性比例下降.

第二節(jié)種群的基本特徵六、多型現(xiàn)象種群內的個體在形態(tài)、生殖力、體重及其他生理生態(tài)習性上產(chǎn)生差異,而出現(xiàn)種群內不同生物型.這種不同不單表現(xiàn)在♀♂相異,同性個體也有不同.

如飛虱長短翅;社會性昆蟲等第三節(jié)種群的增長

目的和內容:認識種群數(shù)量上的動態(tài),用數(shù)學模型加以描述,進而分析其數(shù)量變動規(guī)律,預測未來數(shù)量動態(tài)趨勢.

按時間函數(shù)的連續(xù)或不連續(xù),可分兩類.種群的幾何級數(shù)增長(世代離散性生長模型)

適應:一年一個世代,一個世代只生殖一次

R0=Nt+1/NtNt:種群在t時刻的數(shù)量;Nt+1:種群在t+1時刻的數(shù)量;R0:每個世代的淨生殖率(繁殖速率)一種群的幾何級數(shù)增長(世代離散性生長模型)一、R0恒定由Nt+1=R0Nt

可得Nt=R0tN0(R0>1,增長;R0=1,不增不減;R0<1,下降)

很多生物一生可繁殖多次.把在一定時期內的增長率看成周限增長率(λ)

則:Nt=λtN0

一種群的幾何級數(shù)增長(世代離散性生長模型)二、R0隨種群密度變化時種群密度高時,因食物短缺流行病等,死亡率增大,種群密度與繁殖速率存在負的直線相關.R0=1-B(N-Neq)N:種群實際觀察密度;Neq:種群平衡密度N-Neq=Z:對平衡密度的偏離;B:直線斜率所以:Nt+1=R0Nt=(1-BZ)Nt

一種群的幾何級數(shù)增長(世代離散性生長模型)

討論:

種群數(shù)量Nt+1決定於R0、Nt;而R0往往是不恒定的.除上述討論的與種群密度有關外,在自然界還與天敵氣候等相關,組成函數(shù)R0=f(x),然後代入方程Nt+1=R0Nt,組成一個複雜的預測模型.二種群的指數(shù)增長(世代連續(xù)性生長模型)

適應:世代重疊,生活史短,無特定繁殖期在無限環(huán)境中的幾何增長;繁殖速率恒定可用微分方程表示:dN/dt=(b-d)NdN/dt:種群的暫態(tài)數(shù)量變化

b、d:每個體的暫態(tài)出生率、死亡率

b-d=r:暫態(tài)增長率(內稟增長率:種群固有的內在增長能力)

dN/dt=rN→dN/N=rdt二種群的指數(shù)增長(世代連續(xù)性生長模型)

對上式積分可得:

Nt=N0ertNt:t時刻的種群數(shù)量;N0:種群起始個體數(shù)量;e:自然對數(shù)的底此即在無限自然資源(食物空間)中作指數(shù)函數(shù)曲線生長的模型;

利用此模型可計算未來任一時刻種群個體數(shù)三種群的邏輯斯諦增長(在有限環(huán)境中)

適應:世代重疊,連續(xù)性生長;在有限環(huán)境中的增長;繁殖速率不恒定環(huán)境容納量:由環(huán)境資源所決定的種群限度.即某一環(huán)境所能維持的種群數(shù)量.“擁擠效應”:種群增加一個個體時,暫態(tài)對種群產(chǎn)生一種壓力,使種群的實際增長率“r”下降一個常數(shù)c.dN/dt=N(r-cN)見圖三種群的邏輯斯諦增長(在有限環(huán)境中)dN/dt=N(r-cN)N→K,dN/dt=0,r-cN=0,c=r/k

dN/dt=rN(1-N/k)=rN(k-N)/k

(k-N)/k:邏輯斯諦係數(shù)N>k,種群下降;N=k,種群不增不減;N<k種群上升求其積分:Nt=k/[1+(k/N0-1)e-rt]三種群的邏輯斯諦增長(在有限環(huán)境中)應具備:第一:具有穩(wěn)定的年齡分佈.第二:對種群密度測定有恰好的單位.第三:每個體增長率與種群大小成線性關係.第四:種群密度對增長率的影響是暫態(tài)作用,不存在時滯效應.四對種群增長模型的修正一、離散型有時滯的模型

Nt+1=R0Nt=(1-BZt-1)Nt

即用t-1(上一代)的Z值,不用當代Z值二、邏輯斯諦生長的時滯模型

dN/dt=rNt-g(k-Nt-w)/kg為生殖時滯;w為反應時滯(作用時間時滯)第四節(jié)種群生命表及分析

生命表方法是種群生態(tài)學研究的一個重要內容.

生命表方法是研究種群數(shù)量變動機制和制定數(shù)量預測模型的一種重要方法

一、生命表的定義

生命表是按種群生長的時間,或按種群的年齡(發(fā)育階段)的程式編制的,系統(tǒng)記述了種群的死亡或生存率和生殖率.是最清楚、最直接地展示種群死亡和存活過程的一覽表.

最初用於人壽保險.對研究人口現(xiàn)象和人口的生命過程有重要的意義.二、生命表的主要優(yōu)點1.系統(tǒng)性:記錄了從世代開始至結束.2.階段性:記錄各階段的生存或生殖情況.3.綜合性:記錄了影響種群數(shù)量消長的各因素的作用狀況.4.關鍵性:分析其關鍵因素,找出主要因素和作用的主要階段.生命表的一般構成

瞭解生命表中常見的參數(shù)和符號

x:按年齡或一定時間劃分的單位期限.(如:日、周、月等)

nx:x期開始時的存活率

dx:x期限內(x→x+1)的死亡數(shù)

qx:x期限內的死亡率,常以100qx

和1000qx表示

qx=dx/nx

lx:x期開始時存活個體的百分數(shù).lx=nx/n1生命表的一般構成Lx:x→x+1期間的平均存活數(shù)目

(nx+nx+1)/2Tx:x期限後平均存活數(shù)的累計數(shù)

Tx=∑Lxex:x期開始時的平均生命期望值

ex=Tx/nxnxdx是直接觀察值,其餘參數(shù)為統(tǒng)計值生命表建立的一般步驟一、設計、調查:

根據(jù)研究對象的生活史、分佈及各類環(huán)境因數(shù)特點,確定調查取樣方案.二、根據(jù)研究對象、目的確定生命表類型:

如:特定時間生命表(適合實驗種群的研究)

特定年齡生命表(適合自然種群的研究、記錄各發(fā)育階段dx的死亡原因,死亡原因一欄用dxf表示)

生命表建立的一般步驟三、合理劃分時間間隔在瞭解其生物學的基礎上,合理劃分時間間隔,可採用年、月、日或小時等.但野外(如對自然種群)要得到有關生物年齡資料較困難.可通過鑒定它們死亡時的年齡,對dx作出估計.四、製錶、生命表數(shù)據(jù)分析特定時間生命表

又稱靜態(tài)生命表.生命表中常見的形式.適用:於世代重疊的生物,在人口調查中也常用優(yōu)點:①容易使我們看出種群的生存、生殖對策;②可計算內稟增長率rm和周限增長率λ③編制較易.缺點:①無法分析死亡原因或關鍵因素②也不適用於出生或死亡變動很大的種群.特定時間生命表一、例:一個假定的特定時間生命表xnxdxLxTxex

1000qx1100030085021802.18300270020060013301.9028635002004007301.4640043002002003301.10667510050751301.305006503035551.106007201015201.00500

81010550.50100特定時間生命表

在特定時間生命表中,常加入年齡特徵繁殖力項mx,mx表示在x期限記憶體活的平均每一個雌性個體所產(chǎn)生的雌性後代數(shù)(即每雌產(chǎn)雌數(shù))mx=oxsx/(nx+nx+1)/2ox:x期的產(chǎn)卵數(shù)

sx:性比

(nx+nx+1)/2:x期的存活數(shù)目特定時間生命表例金龜子實驗種群生命表

Xlxmxlxmxlxmxx

01.00490.46未成熟期

500.45510.421.00.4221.42520.316.92.13110.76530.057.50.3820.14

540.010.90.010.54∑16.32.94152.86特定時間生命表二、生命參數(shù)的計算

世代平均曆期(週期):T=∑lxmxx/∑lxmx

淨增殖率:每過一個世代種群數(shù)量增長倍數(shù)

R0=∑lxmx

周限增長率:λ=erm

特定時間生命表

內稟增長率rm:在實驗條件下,人為地排除不利的環(huán)境條件,排除捕食者和疾病的影響,並提供理想的和充足的食物,這種條件下所觀察到的種群增長能力.

最佳溫濕組合,充足高質量食物,無限空間,最佳種群密度,排除其他生物的有害影響.

滿足:∑e-rmxlxmx=1特定年齡生命表

又稱動態(tài)生命表適用於世代不重疊生物,可進行關鍵因數(shù)分析另外還有圖解式生命表,植物生命表等.

植物生命表:其存活可用種子的萌發(fā)百分數(shù)和實生苗的存活百分數(shù)來表示.第五節(jié)種群間的相互關係

種群相互關係的類型

關係類型關係特點

競爭(--)彼此互相抑制

捕食(+-)種群A殺死或吃掉種群B一些個體

寄生(+-)種群A寄生於種群B,並有害於後者

中性(00)彼此互不影響

共生(++)彼此互相有利,專性

互惠(++)彼此互相有利,兼性

偏利(+0)對A種群有利,對種群B無利害

偏害(-0)對A種群有害,對種群B無利害競爭

競爭:生活在同一地區(qū)的兩個物種,由於利用相同的資源,導致每一個物種的數(shù)量下降,即兩種群彼此發(fā)生有害影響.

競爭一般可分為干擾競爭和利用競爭.

干擾競爭:一種動物借助於行為排斥另一種動物使其得不到資源.如:紅翅鶇和黃頭鶇.

利用競爭:一個物種所利用的資源對第二個物種也非常重要,但兩個物種並不發(fā)生直接接觸.如:螞蟻、齧齒動物都以植物種子為食.競爭一、種群競爭的理論模型競爭方程建立在邏輯斯諦方程的基礎上.dN1/dt=r1N1(k1-N1-α12N2)/k1dN2/dt=r2N2(k2-N2-α21N1)/k2

k1、k2:兩競爭物種的環(huán)境負荷

α12:物種2的競爭係數(shù),2對1的競爭抑制作用;

α21:物種1的競爭係數(shù),1對2的競爭抑制作用.

當沒有競爭情況下,α12或N2等於0,α21或N1等於0;即呈S曲線.競爭二、競爭排除兩個種群開始競爭時,一個種群最終將另一個種群完全排除掉,並使整個系統(tǒng)趨向飽和.

結論:兩個生態(tài)學上完全相同的物種不可能同時同地生活在一起;不同物種要實現(xiàn)在飽和環(huán)境和競爭群落中的共存,必須具有某些生態(tài)學的差異.競爭三、實驗條件下的種群競爭兩個例子:

大草履蟲和雙小核草履蟲兩種穀盜競爭,擬穀盜和鋸穀盜競爭四、在自然條件下的種群競爭

(1)對生活在同一地區(qū)的近緣物種生態(tài)學研究:

近緣物種在形態(tài)生理生態(tài)方面相似,因生活在同一地區(qū),競爭激烈,迫使其在生態(tài)學上發(fā)生分化,表現(xiàn)在3方面:

第一:利用不同的生境或微生境第二:吃不同的食物第三:在不同的時間出來活動

(2)特徵替代現(xiàn)象:同地分佈的近緣種之間的差競爭

異往往比異地分佈時所表現(xiàn)的差異大.因同地分佈時,彼此由於競爭而發(fā)生分化,而異地分佈時,由於無競爭而分化不明顯.(3)對所謂“不完全”動植物區(qū)系及生態(tài)位相應變化

如:海島即屬於這種區(qū)系在海島上缺少大陸上許多物種,侵入海島的物種擴展其生態(tài)位,利用一些新生境資源,因此其數(shù)量比大陸多,生境也更廣,覓食技巧更多樣.捕食

一個物種的成員以另一物種成員為食,被捕食者常常被殺死.

狹義捕食:動物吃動物廣義捕食:肉食、植食、擬寄生、同種相殘

捕食作為一個重要生態(tài)學現(xiàn)象的理由:a.限制種群的分佈,抑制種群的數(shù)量.b.捕食同競爭一樣,是影響群落結構的主要生態(tài)過程.c.捕食是一個主要的選擇壓力,生物的很多適應可用捕食者和獵物間的協(xié)同進化來說明.捕食一、捕食過程的數(shù)學模型

P:代表捕食者的種群數(shù)量,R:代表資源種群數(shù)量1.資源種群的增長率無捕食者,呈指數(shù)增長:dR/dt=rR

有捕食者:dR/dt=(r-aP)R(a:捕食者個體攻擊的成功率)2.捕食者種群增長率無資源種群,呈指數(shù)下降:dP/dt=-dP(d:捕食者死亡率)

有資源種群,dP/dt=(-d+bR)P(b:捕食者將資源種群轉化為新生捕食者的個體轉化率)捕食二、捕食者的功能反應

功能反應:捕食者與獵物種群相互關係模型揭示出捕食者對獵物密度的變化可作出不同類型反應.隨著獵物密度的增加,每個捕食者可捕獲更多獵物或可較快地捕獲獵物,此現(xiàn)象稱捕食者的功能反應.Holling(1959)圓盤方程:Na=aTN/(1+aThN)Na:每個捕食者所攻擊的獵物數(shù)量

a:常數(shù),捕食者的攻擊率

N:獵物數(shù)量Th:處理時間T:總時間協(xié)同進化一、概念

一個物種的進化必然會改變作用於其他生物的選擇壓力,引起其他生物也發(fā)生變化,這些變化反過來引起相關物種的進一步變化.

捕食者和獵物之間的相互作用是最好的實例二、昆蟲與植物間的關係

相似於捕食者與獵物之間的相互作用三、大型食草動物與植物的協(xié)同進化協(xié)同進化四、互惠共生物種間的協(xié)同進化對雙方都有好處,當離開時雙方都能生存.

如:綠水螅體內的綠藻蟲蚜蟲分泌蜜露(消耗植物能量)和寄主植物(為固氮菌提供能量)

蚜蟲與螞蟻

協(xié)同進化五、協(xié)同適應系統(tǒng)協(xié)同進化不僅存在於一對物種間,也存在於同一群落的所有成員之間.

個體或親緣個體----相關物種的巨大選擇壓力-----生態(tài)系統(tǒng)的進化.

第四章群落生態(tài)

第一節(jié)生物群落的概念

第二節(jié)群落的種類組成

第三節(jié)群落的結構

第四節(jié)影響群落組成和結構的因素

群落生態(tài)學的中心問題是回答群落的整體結構是如何形成的。

在生態(tài)學發(fā)展史中，生物群落概念的提出是很早的。但是對於生物群落的兩種對立觀點——個體論學派和機體論學派的爭論至今未休。群落中為什麼有那麼多的動、植物種類？它們?yōu)槭颤N像現(xiàn)在這樣分佈著？它們之間是怎樣發(fā)生著相互作用的？這是群落生態(tài)學最令人感興趣的問題。

第一節(jié)生物群落的概念1.生物群落的定義及其內涵

2.植物群落學的概念

3.植物群落學的發(fā)展簡史

4.群落的基本特徵

5.群落的性質1.生物群落的定義及其內涵

1.1807年，近代植物地理學的創(chuàng)始人AlexanderHumboldt2.1890年，丹麥植物學家E．Warming出版了其經(jīng)典著作《植物生態(tài)學》，副標題為“植物群落研究引論”。3.1908年俄國對植物群落的研究有了較大發(fā)展，並形成一門以植物群落為研究對象的學科——地植物學(植物群落學的同義語)。動物學家也注意到不同動物種群的群聚現(xiàn)象:1.1877年，德國生物學家KarlMobius2.生物群落生態(tài)學的先驅者V．E．Shelford(1911)3.美國著名生態(tài)學家E．P．Odum(1957)在他的《生態(tài)學基礎》一書中，對這一定義做了補充，他認為除種類組成與外貌一致外，生物群落還“具有一定的營養(yǎng)結構和代謝格局”，“它是一個結構單元”，“是生態(tài)系統(tǒng)中具生命的部分”。4.比利時學者P．Duvigneaud(1974)在他的《生態(tài)學概論》生物群落可定義為：

在特定空間或特定生境下，具有一定的生物種類組成，它們之間及其與環(huán)境之間彼此影響、相互作用，具有一定的外貌及結構，包括形態(tài)結構與營養(yǎng)結構，並具特定功能的生物集合體。也可以說，一個生態(tài)系統(tǒng)中具生命的部分即生物群落。

2.植物群落學（Phytocoenology）的概念

植物群落學（Phytocoenology，Phytocommunity，Plantcommunity）：由瑞士學者H．Ｇams於１９１８年《植被研究的主要問題》中提出，是關於植物群落及其與環(huán)境相互關係的一門學科，它是植物學的一個分支學科。其同義語有：地植物學（Geobotany）：1866年，A.Griesbach,德國，植物地理學；Ф.И.Рупрехт,俄羅斯學者，僅指植物地理學中關於種的分佈式及植物區(qū)系發(fā)展的研究。植物社會學（Phytosociology，Plantsociology）：波蘭И.П.Кaчсний和俄羅斯學者П.Н.Крылов分別於1896、1898提出，認為是本門學科最合適的名稱，也是國際文獻中最固定的名稱。

群落生態(tài)學（Synecology）：瑞士學者С.Schroter1902年提出，1909年被第三屆國際植物學會已採用為本學科的名稱。

植物生態(tài)學（Plantecology，Phytoecology）：E.Warming丹麥人，1909提出，後來演化為狹義的指：個體生態(tài)學，廣義上指：個體生態(tài)學+群落生態(tài)學。

植物群落（Phytocoenosium，Phytocommunity，Plantcommunity）：

是由一些植物在一定的生境條件下所構成的一個總體，在一個植物群落內，植物與植物之間，植物與環(huán)境之間都具有一定的相互關係，並形成一個特有的內部環(huán)境或植物環(huán)境。如森林、草地、農(nóng)田等。

植被（Vegetation）：植物的覆被，指地球表面的活的植物覆蓋。一個地區(qū)的植被是該地區(qū)所有植物群落的總和，是由一個或多個植物群落組成的。

植物群落的研究對象：植物群落及由植物群落所構成的植被。

通常分為：

自然植被（Naturalvegetation）/野生植被（Field—vegetation）

人工植被（artificialvegetation）/栽培植被（cultivatedvegetation）

植物群落學的內容範疇：

結構：種類組成、種群特性、外貌、垂直結構與水準結構（群落形態(tài)學Synmorphology）。

生態(tài)：群落與外界環(huán)境條件的相互關係，群落的內部環(huán)境或植被環(huán)境，群落內物質的迴圈、能量的流動。

動態(tài)：群落的形成、運動與變化群落的演替（群落動態(tài)學Syndynamics，群落演替學Syngenetics）。

分類：群落分類的原則、單位與系統(tǒng)，群落的命名（群落分類學Syntaxonomy，Synsystematics）。

分布：群落在地球表面上的分佈規(guī)律分區(qū)（群落分佈學Syhchorology群落地理學Syngeography）。植物群落學在國民經(jīng)濟中的意義：深入揭示植物群落的結構、生態(tài)、分類、及其在地球上分佈等規(guī)律。農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)等的必要的理論基礎。土壤利用等方面有重要意義，是各種自然規(guī)劃、經(jīng)濟規(guī)劃的必要的理論依據(jù)，在防風、防旱、防洪、防寒、防沙、改良土壤、綠化及美學教育方面有重要意義。

20世紀20年代到50年代，由於各地自然條件、植物區(qū)系、植被性質及開發(fā)利用程度的差異，使植物生態(tài)學在研究方法、研究重點在各地有所不同，在這一時期形成了幾個著名的生態(tài)學派，主要有：

3.植物群落學的發(fā)展簡史：北歐學派(Uppsala學派)：由瑞典Uppsala大學的R．Sernauder所創(chuàng)建，繼承人為G．E．DuRietz。以注重群落分析為特點。

法瑞學派（又稱Braun-Blanquet學派）：重視群落的生態(tài)外貌、強調特徵種以及區(qū)別種和專有種。

英美學派：E．Warming發(fā)展觀點，W.Cowles(1899,1901)樹立了群落動態(tài)研究範例；F.E.Clements(1916)提出單元頂極的“演替頂極”理論，A.G.Tansley(1935)提出生態(tài)系統(tǒng)的概念，為該學派的形成奠定了基礎。建立數(shù)學模型是該學派的獨特貢獻。

蘇聯(lián)學派：以B．H．Сукачёв為代表，他們注重建群種與優(yōu)勢種，建立了一個植被等級分類系統(tǒng)，並重視植被生態(tài)、植被地理與植被製圖工作。他們的工作以植物群落和植被為主，統(tǒng)稱為“地植物學”。

20世紀50—60年代，是傳統(tǒng)生態(tài)學向現(xiàn)代生態(tài)學過渡時期，並出現(xiàn)了一些新的現(xiàn)代發(fā)展中心：H．Ellenberg（德國）：對生態(tài)幅度與生理幅度以及生態(tài)種組的研究；Würzburg大學O．L．Lange（德國）：植物生理生態(tài)研究；北威爾士大學J．L．Harper（英國）：植物種群的研究；Toulouse植被製圖中心，H．Gaussen(法國)：植被製圖；康乃爾大學R．H．Whittaker(美國）)：植被分析研究。4.群落的基本特徵：具有一定的外貌：生活型、（種類組成）生長類型反映植物群落的外貌。具有一定的種類組成：《內蒙古植物志》p371~391。一定的群落結構：形態(tài)結構、生態(tài)結構（生態(tài)類型）、營養(yǎng)結構（食物鏈）。形成群落的環(huán)境：不同物種之間相互影響：種間關係。動態(tài)特徵：替代過程、機制、替代後果。分佈範圍：植被的分佈規(guī)律主要受溫度、水分的限制。5.群落的性質：

關於群落性質問題，生態(tài)學界存在兩派絕然對立的觀點：

機體論觀點認為：美國生態(tài)學家Clements(1916，1928)曾把植物群落比擬為一個有機體，看成是一個自然單位。認為群落是客觀存在的實體，是一個有組織的生物系統(tǒng)，是一個自然單位，像有機體與種群那樣，被稱為機體論觀點；

個體論觀點認為：

H．A．Gleason在1926年發(fā)表了“植物群叢中的個體論概念(individualisticconcept)”群落並非自然界的實體，而是生態(tài)學家為了便於研究，從一個連續(xù)變化著的植被連續(xù)體中，人為確定的一組物種的集合，被稱為個體論觀點。

爭論焦點機體論觀點個體論觀點兩條途徑群叢單位理論指導下的群落學研究從種群獨立性假說出發(fā)的群落種群研究群落類型真實的、自然界中的客觀實體抽象的、人為群落比擬有機體、生物的“種”群落比擬為有機體欠妥群落邊界明顯的逐漸過渡群落分佈間斷分佈連續(xù)分佈代表人物Clements(1916，1928)H．A．Gleason（1926）

實際上任何植物的自然種群，都是自然群落整體中的一個成員，它本身的種群過程，必定與其生存的群落環(huán)境不可分割。近十來年出現(xiàn)了一個新的轉機：

植物種群生態(tài)學研究：更重視對各種群落內部種群結構和動態(tài)的研究。

植物群落學研究：更加重視群落中的優(yōu)勢種或特征種、生態(tài)種組的種群統(tǒng)計和分布格局的定量化研究，深化認識植物群落形成演替、結構功能、、穩(wěn)定性和多樣化的過程。

由于兩種理論觀念從對立逐漸地相互補充和滲透，從而給植被理論和方法及其應用注入了一股強大的新力量。第二節(jié)群落的種類組成研究種類組成的意義和方法種類組成的性質分析種類組成的數(shù)量特徵種間關聯(lián)的研究方法群落的綜合特徵一、研究種類組成的意義和方法1.研究種類組成的意義：種類組成是決定群落性質的重要因素，一個確定的植物群落，總是由一定的種類成分所組成。種類組成是鑒別不同群落類型的基本特徵；不同的群落類型必然有不同的種類組成。登記種類組成成分：編寫包括所有種類的植物名錄及其他資訊（生活型、生態(tài)類型、地理成分等）。

2、研究種類組成的方法：

選擇樣地：選擇典型地段，即能夠反映植物群落特徵的地段，只代表群落的基本特徵不是全部面積。選擇要求：

ⅰ、種的分佈要具有均勻性；

ⅱ、有層次分佈；

ⅲ、生境條件（地形、土壤）一致；

ⅳ、典型地段（中心），避免過渡地帶。

3.登記樣地面積：不應小於其最小面積（表現(xiàn)面積）。

表現(xiàn)面積：能夠包括群落中大多數(shù)植物種類的最小地段。

群叢片段：當一個植物群落占據(jù)地段的面積很小，以致于不能表現(xiàn)該群落的特征時為群叢片段，將全部面積作為登記記載面積。

4.樣地登記的方法：樣方、樣條、樣線、樣圓等。

其中樣方種類有：

記名樣方（單位面積內的植物種類）

完全樣方（種名<拉丁文>、高度、個體數(shù)量、物候、

鮮重、幹重、含水量）。

二、種類組成的性質分析

植物區(qū)系學分析:從分類學和區(qū)系學角度出發(fā)，可以劃分出區(qū)系成分。植物區(qū)系：一個地區(qū)所生長或生活的全部植物種類的總體就是該地區(qū)的~（行政區(qū)劃、地理區(qū)域）。種類組成的統(tǒng)計分析：對群落中所有植物的科、屬、種進行統(tǒng)計分析，其結果可列成植物名錄和科屬組成表。植物區(qū)系地理成分分析：以現(xiàn)代分佈區(qū)為基礎的區(qū)系劃分，最常見的地理成分如泛北極、東亞、地中海、鄂爾多斯、亞洲中部。在搞清一個地區(qū)植物區(qū)系地理的基礎上，對再搞清植物群落的中心和來源有重要意義。植物名錄和科屬組成表植物名稱科屬地理成分生活型水分生態(tài)類型中名，拉丁名合計2.生態(tài)成分分析：從生物有機體對其周圍環(huán)境適應性出發(fā)，劃分出生態(tài)成分：

生態(tài)類型（根據(jù)光、水、溫度、土壤等因數(shù)劃分分析）

生活型（生長型）。二、種類組成的性質分析3.群落成員型分析：從物種在群落中所起的作用出發(fā)，根據(jù)個體數(shù)量的多少和所起的作用的大小劃分：

優(yōu)勢種(dominantspecies)。建群種(edificator或constructivespecies)

伴生種偶見種

同一物種可以出現(xiàn)在不同的群落中，在不同的群落中所起的作用大小不同，即同一物種在不同群落中可以以不同的群落成員型出現(xiàn)。三、種類組成的數(shù)量特徵：

1、種的個體數(shù)量指標：豐富度、密度、相對密度、密度比還有：蓋度、頻度、高度、重量、體積以及相對蓋度、蓋度比，以此類推。2、種的綜合數(shù)量指標：優(yōu)勢度：重要值、綜合優(yōu)勢比生態(tài)位