生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)課件

生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

FoundamentalsofEcology

緒論生態(tài)學(xué)概念生態(tài)學(xué)原理生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象生態(tài)學(xué)分支學(xué)科生態(tài)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史我國(guó)生態(tài)學(xué)概況生態(tài)學(xué)研究方法學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)的方法3圖片：生物與環(huán)境的關(guān)系生物與環(huán)境的關(guān)系4圖片：生物與生物的關(guān)系生物與生物的關(guān)系一、生態(tài)學(xué)概念（Ecology）生態(tài)學(xué)是研究生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。生態(tài)學(xué)生物環(huán)境生態(tài)學(xué)概念的產(chǎn)生與形成這兩種定義簡(jiǎn)明而廣泛。后來(lái)生態(tài)學(xué)將研究對(duì)象分為三個(gè)層次：個(gè)體、種群和群落。生態(tài)學(xué)家研究的層次不同，提出的定義也就不同。生態(tài)學(xué)是希臘詞Oikos（住所）和logos（科學(xué)）結(jié)合形成Oikologie（生境科學(xué)），即英文的Ecology，而成為生物學(xué)的一門分支學(xué)科（Haeckel，1869)。Haeckel(1866)：研究生物（特別是動(dòng)物）生活過程中與環(huán)境的關(guān)系。Reiter(1885)：有機(jī)體與環(huán)境間的相互關(guān)系。Warming(1909)植物生態(tài)學(xué)研究環(huán)境因子對(duì)植物的影響（個(gè)體和群落）。Weaver&Clements(1929)強(qiáng)調(diào)生態(tài)學(xué)是一門野外科學(xué)。BraunBlanquet(1932)研究植物群落的科學(xué)。Kennep(1933)植物與其周圍環(huán)境相互作用中的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與化學(xué)特點(diǎn)（個(gè)體）。植物生態(tài)學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注個(gè)體和群落Shelford(1907)研究有機(jī)體的生活要求和家務(wù)習(xí)性的科學(xué)。Elton(1927)認(rèn)為生態(tài)學(xué)是科學(xué)的博物學(xué)、自然史。Haymob(1955)研究動(dòng)物的生活方式與生存條件的聯(lián)系，以及動(dòng)物生存條件對(duì)繁殖、生活數(shù)量及分布的意義。Krebs(1972)環(huán)境與生物分布和數(shù)量的相互關(guān)系。動(dòng)物生態(tài)學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注個(gè)體和種群隨著生態(tài)系統(tǒng)概念的提出，動(dòng)植物生態(tài)學(xué)合并，研究重點(diǎn)開始向生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，現(xiàn)代生態(tài)學(xué)家重新定義了生態(tài)學(xué)，強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)及其能流、物流。Odum(1959)研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)。Andrewartha(1961)認(rèn)為生態(tài)學(xué)是對(duì)有機(jī)體的分布和數(shù)量研究的科學(xué)。Duvigneaud(1974)綜合性現(xiàn)代科學(xué)?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)一定地區(qū)內(nèi)生物的種類、數(shù)量、生物量、生活史及空間分布；該地區(qū)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水等非生命物質(zhì)的質(zhì)量和分布；各種環(huán)境因素（如濕度、溫度、光、土壤等）對(duì)生物的影響；生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)；環(huán)境對(duì)生物的調(diào)節(jié)(如光周期現(xiàn)象)和生物對(duì)環(huán)境的調(diào)節(jié)（如微生物的固氮作用）。美國(guó)生態(tài)學(xué)家Odum(1971)認(rèn)為生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)馬世駿(1980)認(rèn)為生態(tài)學(xué)是研究包括人類在內(nèi)的生物系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)將系統(tǒng)科學(xué)的概念引入了生態(tài)學(xué)各層次的研究，強(qiáng)調(diào)了生態(tài)學(xué)的三個(gè)層次，即重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)自然歷史和適應(yīng)性，強(qiáng)調(diào)動(dòng)物的種群生態(tài)學(xué)和植物的群落生態(tài)學(xué)，強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)。二、生態(tài)學(xué)基本原理系統(tǒng)性原理:生態(tài)學(xué)中不同層次的研究對(duì)象都是生命系統(tǒng)，都具有系統(tǒng)的特征，每一個(gè)層次的系統(tǒng)都可以分成不同的子系統(tǒng)來(lái)加以研究。穩(wěn)定性原理:在一定程度上，每一個(gè)層次的生命系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，可以用相關(guān)的指標(biāo)來(lái)衡量其穩(wěn)定性。多樣性原理:生命系統(tǒng)的每一個(gè)層次都是豐富多彩、參差不齊的，即意味著多樣性。耐受性原理:個(gè)體以至地球都有其耐受性，在耐受范圍內(nèi)有最適點(diǎn)、較適范圍，超過其耐受范圍，系統(tǒng)都將崩潰。動(dòng)態(tài)性原理:任何生命系統(tǒng)都有從開始到頂峰到消亡的一個(gè)過程，在個(gè)體表現(xiàn)為生老病死，在種群表現(xiàn)為不同的增長(zhǎng)、波動(dòng)與崩潰過程，群落有它的形成和發(fā)展，變化是永恒的。反饋原理:各級(jí)生命系統(tǒng)與其周邊的生命系統(tǒng)或環(huán)境系統(tǒng)是密切相關(guān)、協(xié)同變化的，都存在作用與反作用，并引起自身的加速或相反的變化。彈性原理:也稱為中度擾動(dòng)原理，與穩(wěn)定性原理和耐受性原理有點(diǎn)接近，表示外界中度的干擾，可以刺激生態(tài)系統(tǒng)的應(yīng)急機(jī)制。滯后性原理:生態(tài)學(xué)中的許多變化過程不一定會(huì)馬上表現(xiàn)出來(lái)，而是在一段時(shí)間的“時(shí)滯”之后才表現(xiàn)出來(lái)。轉(zhuǎn)換性原理:一些生態(tài)學(xué)的對(duì)象看似消失，但卻不知不覺地進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，如森林砍伐消失后，其影響表現(xiàn)在生物多樣性減少，水土流失，區(qū)域氣候變化等。尺度原理:同一類的生態(tài)系統(tǒng)可能有非常懸殊的大小差別，因此應(yīng)該用尺度原理去觀察和理解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次。系統(tǒng)性：營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的物質(zhì)和能量流動(dòng)穩(wěn)定性：每個(gè)層次生命系統(tǒng)都是穩(wěn)定多樣性：每個(gè)層次豐富多彩參差不齊耐受性：超過耐受范圍系統(tǒng)都將崩潰動(dòng)態(tài)性：從開始到頂峰到消亡的過程反饋性：生命與環(huán)境之間的相互作用彈性：中度干擾刺激系統(tǒng)的應(yīng)急機(jī)制滯后性：產(chǎn)生變化時(shí)的“時(shí)滯”效應(yīng)轉(zhuǎn)換性：生態(tài)學(xué)現(xiàn)象演變與轉(zhuǎn)換規(guī)律尺度性：同一類生態(tài)系統(tǒng)的大小差別非生物因素：即氣侯因素(無(wú)機(jī)因素)，主要有溫度、濕度、降水、光、風(fēng)等；生物因素：即有機(jī)因素，主要包括生物的食物和天敵；土壤因素則是既包括非生物因素(如土壤溫度、濕度、理化性質(zhì)等)、又包括生物因素(如土壤微生物、動(dòng)物、植物)的綜合因素；人為因素：主要是指人類在生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中對(duì)生物所產(chǎn)生的影響。三、生態(tài)學(xué)的研究?jī)?nèi)容1.生物環(huán)境因素的組成生物圈2.生態(tài)學(xué)研究?jī)?nèi)容

植物動(dòng)物微生物

能量和物質(zhì)

無(wú)機(jī)物生態(tài)系統(tǒng)

環(huán)境光能熱能研究生物對(duì)不同生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性及變異現(xiàn)象分析生物種內(nèi)、種間關(guān)系及其對(duì)環(huán)境條件反應(yīng)的行為機(jī)制研究生物種群在不同地域、環(huán)境和時(shí)間、空間內(nèi)的數(shù)量動(dòng)態(tài)規(guī)律生物在所處群落和生態(tài)系統(tǒng)中的地位、作用改變自然環(huán)境后生物生存和數(shù)量變動(dòng)狀況等為環(huán)境保護(hù)、生物資源的保護(hù)利用、動(dòng)植物區(qū)系、有害生物綜合治理、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等提供理論依據(jù)現(xiàn)代生態(tài)學(xué)更涉及生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)、景觀生態(tài)規(guī)劃、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理、全球變化與適應(yīng)、可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)等等生態(tài)學(xué)研究?jī)?nèi)容生物圈景觀種群群落生態(tài)系統(tǒng)個(gè)體系統(tǒng)組織器官分子細(xì)胞生態(tài)科學(xué)生物科學(xué)生命科學(xué)經(jīng)典生態(tài)學(xué)生態(tài)科學(xué)的不同研究層次分子（molecular）個(gè)體（individual）種群（population）群落（community）生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）景觀（landscape）生物圈（biosphere）經(jīng)典生態(tài)學(xué)研究的內(nèi)容近代生態(tài)學(xué)研究的內(nèi)容現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的內(nèi)容四、生態(tài)學(xué)的學(xué)科分支1.按組織層次（levelsoforganization）劃分：個(gè)體生態(tài)學(xué)(Individualecology):研究重點(diǎn)是個(gè)體對(duì)生物和非生物環(huán)境的適應(yīng)（adaptation）種群生態(tài)學(xué)(Populationecology):多度(abundance)和種群動(dòng)態(tài)（populationdynamics）群落生態(tài)學(xué)(Communityecology):決定群落組成和結(jié)構(gòu)的生態(tài)過程（ecologicalprocesses）生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)(Ecosystemecology):能流（energyflow）、食物網(wǎng)（foodweb）和營(yíng)養(yǎng)循環(huán)（nutrientcycling）經(jīng)典的生態(tài)學(xué)2.按生物類群劃分：動(dòng)物生態(tài)學(xué)(zoo-ecology)植物生態(tài)學(xué)(plant)微生物生態(tài)學(xué)(microbial)人類生態(tài)學(xué)(human)昆蟲生態(tài)學(xué)(insect)魚類生態(tài)學(xué)(fish)鳥類生態(tài)學(xué)(bird)等等3.按生物棲息環(huán)境劃分：水生生態(tài)學(xué)(aquatic)淡水生態(tài)學(xué)(freshwater)海洋生態(tài)學(xué)(marine)陸地生態(tài)學(xué)(trerestrial)濕地生態(tài)學(xué)(mashy)等等經(jīng)典的生態(tài)學(xué)4.按交叉學(xué)科劃分：數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)（mathematical)地理生態(tài)學(xué)(geographic)生理生態(tài)學(xué)(physiological)行為生態(tài)學(xué)(behavioral)進(jìn)化生態(tài)學(xué)(evolutionary)化學(xué)生態(tài)學(xué)(chemical)分子生態(tài)學(xué)(molecular)古生態(tài)學(xué)(paleoecology)經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)(economical)等等5.按應(yīng)用領(lǐng)域劃分：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)(agroecology)城市生態(tài)學(xué)(urbanecology)資源生態(tài)學(xué)（ecologyofresources)環(huán)境生態(tài)學(xué)(environment)保護(hù)生態(tài)學(xué)(protection)恢復(fù)生態(tài)學(xué)(restoration)旅游生態(tài)學(xué)(tourism)污染生態(tài)學(xué)(pollution)等等經(jīng)典的生態(tài)學(xué)HoelzelandDover(1991)認(rèn)為分子生態(tài)學(xué)是用DNA和蛋白質(zhì)的特征來(lái)研究物種分化、演化及種群生物學(xué)等生態(tài)學(xué)問題?！斗肿由鷳B(tài)學(xué)》雜志(1992)則認(rèn)為分子生態(tài)學(xué)是分子生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和種群生物學(xué)之間形成的交叉領(lǐng)域,主要是利用分子生物學(xué)方法研究自然種群或人工種群與其環(huán)境間的相互關(guān)系以及轉(zhuǎn)基因生物(或其產(chǎn)物釋放)所帶來(lái)的一系列潛在的生態(tài)學(xué)問題。Moritz(1994)認(rèn)為分子生態(tài)學(xué)是用線粒體DNA(mitochondriaDNA)(mtDNA)的變化來(lái)幫助和指導(dǎo)種群動(dòng)態(tài)的研究。我國(guó)學(xué)者(王小明)認(rèn)為分子生態(tài)學(xué)是利用分子生物學(xué)技術(shù)與方法研究生物對(duì)其所處環(huán)境的適應(yīng)以及產(chǎn)生這種適應(yīng)反應(yīng)的分子機(jī)制。分子生態(tài)學(xué)（Molecularecology）化學(xué)生態(tài)學(xué)（Chemicalecology）化學(xué)生態(tài)學(xué)屬于生態(tài)學(xué)的分支，是化學(xué)和生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，不斷吸收和利用生理學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等學(xué)科的技術(shù)和成果，研究生物間的化學(xué)聯(lián)系規(guī)律及其機(jī)理，并將學(xué)科原理加以應(yīng)用的科學(xué)。1975年，國(guó)際化學(xué)生態(tài)學(xué)會(huì)主辦的JournalofChemicalEcology創(chuàng)刊，標(biāo)志著化學(xué)生態(tài)學(xué)已經(jīng)獨(dú)立成為生態(tài)學(xué)的一個(gè)分支。1998年，Miller和Haynes從內(nèi)容和方法的角度給出了化學(xué)生態(tài)學(xué)的定義：化學(xué)生態(tài)學(xué)是研究在生物種內(nèi)和種間關(guān)系中發(fā)揮作用的天然化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能、來(lái)源和重要性的科學(xué)。蜜蜂為什么會(huì)聚集在人體表面？生物間的化學(xué)聯(lián)系--自然界中的普遍現(xiàn)象語(yǔ)言和文字口頭表達(dá)電報(bào)、電話、郵件文字資料新媒體技術(shù)的發(fā)展肢體動(dòng)作面部表情體味人類聯(lián)系方式化學(xué)聯(lián)系？沒有語(yǔ)言文字的生物不能自主移動(dòng)的植物脊椎動(dòng)物和植物化學(xué)聯(lián)系動(dòng)物和植物能自主移動(dòng)的動(dòng)物脊椎動(dòng)物無(wú)脊椎動(dòng)物如昆蟲生物和無(wú)機(jī)環(huán)境化感作用無(wú)脊椎動(dòng)物和植物雷切爾·卡遜（RachelCarson，1907年5月27日－1964年4月14日），美國(guó)海洋生物學(xué)家，但她是以她的作品《寂靜的春天》（SilentSpring）引發(fā)了美國(guó)以至于全世界的環(huán)境保護(hù)事業(yè)。作為當(dāng)時(shí)已經(jīng)是一位有世界影響的科學(xué)家，她能夠得到著名的生物學(xué)家、化學(xué)家、病理學(xué)家和昆蟲學(xué)家的幫助，她掌握了許多由于殺蟲劑、除草劑的過量使用，造成野生生物大量死亡的證據(jù)，但她以更文學(xué)化的、更生動(dòng)的方式寫出來(lái)，寫這本書她用了4年時(shí)間，其間她得了乳腺癌。這本書尚未出版，她就受到了以殺蟲劑等化工產(chǎn)品生產(chǎn)商為首，和受到農(nóng)業(yè)部支持的各種媒體的攻擊，罵她是“一個(gè)歇斯底里的婦女”。1962年《寂靜的春天》正式出版后，許多大公司施壓要求禁止這本書的發(fā)行，但沒有成功，反而在社會(huì)上引起更大的反響，卡遜收到了幾百封要求她去演講的請(qǐng)柬，這本書成為美國(guó)和全世界最暢銷的書。

殺蟲劑開始引起全社會(huì)的廣泛關(guān)注，1963年，在哥倫比亞廣播公司的電視節(jié)目中，卡遜和化學(xué)公司的發(fā)言人進(jìn)行了一場(chǎng)辯論，這時(shí)她的病情已經(jīng)很嚴(yán)重，但她盡量克制。年底她被選為美國(guó)藝術(shù)和科學(xué)學(xué)院院士并獲得許多獎(jiǎng)項(xiàng)，包括奧杜本學(xué)會(huì)頒發(fā)的奧杜本獎(jiǎng)?wù)潞兔绹?guó)地理學(xué)會(huì)頒發(fā)的庫(kù)蘭獎(jiǎng)?wù)?。最重要的是引起美?guó)政府的重視，她最后一次在公眾中露面就是在參議院調(diào)查委員會(huì)上作證，從而導(dǎo)致1972年在美國(guó)全面禁止DDT的生產(chǎn)和使用，美國(guó)廠家開始向國(guó)外轉(zhuǎn)移，但其后世界各國(guó)紛紛效法。目前幾乎全世界已經(jīng)沒有滴滴涕的生產(chǎn)廠了?！都澎o的春天》成為促使環(huán)境保護(hù)事業(yè)在美國(guó)和全世界迅速發(fā)展的導(dǎo)火線。景觀(Landscape)和景觀生態(tài)學(xué)(Landscapeecology)景觀:由若干生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)區(qū)域(heterogeneousarea),這些生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)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(xué):研究景觀結(jié)構(gòu)及其過程(landscapestructureandprocesses)的科學(xué)。景觀及生物圈水平的生態(tài)學(xué)生物圈(biosphere)和全球生態(tài)學(xué)(Globalecology)生物圈:地球上全部生物和一切適合于生物棲息的場(chǎng)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(xué):研究生命系統(tǒng)和行星系統(tǒng)相互關(guān)系的科學(xué)。五、生態(tài)學(xué)發(fā)展歷史生態(tài)學(xué)的萌芽時(shí)期：公元前5000年-19世紀(jì)中期生態(tài)學(xué)的建立時(shí)期：從19世紀(jì)中期到20世紀(jì)40年代生態(tài)學(xué)的發(fā)展時(shí)期：20世紀(jì)初至50年現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時(shí)期：上世紀(jì)60年代以后生態(tài)學(xué)人類文明早期，為了生存，人類不得不對(duì)其賴以飽腹的動(dòng)植物的生活習(xí)性以及周圍世界的各種自然現(xiàn)象進(jìn)行觀察。因此，從遠(yuǎn)古時(shí)代起，人們實(shí)際上就已在從事生態(tài)學(xué)工作。在一些中外古籍中，如公元前2000年古希臘和中國(guó)的哲學(xué)論述和古歌謠中就有不少有關(guān)生態(tài)學(xué)知識(shí)的記載。1.萌芽時(shí)期進(jìn)入17世紀(jì)之后，隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生態(tài)學(xué)作為一門科學(xué)開始成長(zhǎng)。例如著名化學(xué)家Boyle在1670年發(fā)表的低氣壓對(duì)動(dòng)物效應(yīng)的試驗(yàn)，標(biāo)志著動(dòng)物生理生態(tài)學(xué)的開端。1735年法國(guó)科學(xué)家Reaumur發(fā)現(xiàn)，就一物種而言，發(fā)育期間的氣溫總和對(duì)任一物候期都是一個(gè)常數(shù)，被認(rèn)為是研究積溫與生物發(fā)育生理的先驅(qū)。1855年Candolle將積溫引入植物生態(tài)學(xué)，為現(xiàn)代積溫理論打下了基礎(chǔ)。19世紀(jì)中葉，隨著博物學(xué)、進(jìn)化論、控制論等領(lǐng)域生態(tài)學(xué)知識(shí)和方法的出現(xiàn)，生態(tài)學(xué)作為一門研究生物與環(huán)境相互關(guān)系的學(xué)科開始走向科學(xué)舞臺(tái)。生態(tài)學(xué)(Ecology)這一術(shù)語(yǔ)是Haeckel在1866年首次提出的，之前，Darwin，Humboldt等一大批先驅(qū)者也對(duì)此做出過巨大貢獻(xiàn)。生態(tài)學(xué)發(fā)展初期，主要是以研究人類之外的動(dòng)植物個(gè)體、種群和群落與其周圍環(huán)境的相互關(guān)系為目標(biāo)。2.建立時(shí)期20世紀(jì)初期生態(tài)學(xué)發(fā)展成為四個(gè)彼此獨(dú)立的分支，即植物生態(tài)學(xué)、動(dòng)物生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)和湖沼生態(tài)學(xué)。后來(lái)，進(jìn)一步化分為森林生態(tài)學(xué)、草地生態(tài)學(xué)、濕地生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)、昆蟲生態(tài)學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)等一系列分支。生態(tài)學(xué)在個(gè)體和群體領(lǐng)域積累了許多基礎(chǔ)性的資料，并為農(nóng)學(xué)、林學(xué)、畜牧和漁業(yè)等開發(fā)與保護(hù)提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。生態(tài)學(xué)建立時(shí)期的代表作有:1792年德國(guó)植物學(xué)家Willdenow在《草學(xué)基礎(chǔ)》一書中詳細(xì)討論了氣候、水分與高山深谷對(duì)植物分布的影響，他的學(xué)生Humboldt于1807年用法文出版《植物地理學(xué)知識(shí)》一書，提出“植物群落”、“外貌”等概念，并指出“等溫線”對(duì)植物分布的意義。1788年Malthus《人口論》的發(fā)表，促進(jìn)了達(dá)爾文“生存斗爭(zhēng)”及“物種形成”理論的形成，并促進(jìn)了“人口統(tǒng)計(jì)學(xué)”及“種群生態(tài)學(xué)”的發(fā)展。

3.發(fā)展時(shí)期20世紀(jì)初動(dòng)植物生態(tài)學(xué)并行發(fā)展，出版了不少生態(tài)學(xué)著作與教科書。在動(dòng)物生理生態(tài)學(xué)、動(dòng)物行為學(xué)和動(dòng)物群落學(xué)等研究有了較大的進(jìn)展。動(dòng)物生態(tài)學(xué)方面，Jennings（1906）的《無(wú)脊椎動(dòng)物的行為》；Shelford（1913）的《溫帶美洲的動(dòng)物群落》等。植物生態(tài)學(xué)，繼Warming-Schimper之后，在生理生態(tài)與群落生態(tài)方面出現(xiàn)了大量著作。20世紀(jì)20年代到50年代，動(dòng)物生態(tài)學(xué)開始了種群研究，并將統(tǒng)計(jì)學(xué)引入生態(tài)學(xué)。例如，英國(guó)生態(tài)學(xué)家Lotka（1925）提出了種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。出版的動(dòng)物生態(tài)學(xué)專著有：Chapman（1931）的《動(dòng)物生態(tài)學(xué)》，Elton（1927）的《動(dòng)物生態(tài)學(xué)》，Shelford（1929）的《實(shí)驗(yàn)室及野外生態(tài)學(xué)》，中國(guó)費(fèi)鴻年(1937)的《動(dòng)物生態(tài)學(xué)綱要》，前蘇聯(lián)KaiiikaoB（1945）的《動(dòng)物生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》等。1949年，Allee等人合著的《動(dòng)物生態(tài)學(xué)原理》出版，被認(rèn)為是動(dòng)物生態(tài)學(xué)進(jìn)入成熟期的重要標(biāo)志之一。

植物生態(tài)學(xué)也得到重要發(fā)展，出版的專著有：瑞典DuRietz（1921）《近代植物社會(huì)學(xué)方法論基礎(chǔ)》，法國(guó)Braun-Blanquet（1928）的《植物社會(huì)學(xué)》，英國(guó)Tansley（1923）的《實(shí)用植物生態(tài)學(xué)》，美國(guó)Clements（1916）的《植物的演替》及Clements與Weaver（1929）合著的《植物生態(tài)學(xué)》，前蘇聯(lián)CykayeB的《植物群落學(xué)》（1908）與《生物地理群落學(xué)與植物群落學(xué)》（1945）等。Tansley于1935年提出的生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）和Sukachev（1945，1960）提出的生物地理群落（Biogeocenose）的概念，為生態(tài)學(xué)的研究提供了不同層次的平臺(tái)。Linderman(1942)在營(yíng)養(yǎng)動(dòng)力學(xué)研究方面，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量分析，提出了著名的“百分之十定律”，為生態(tài)學(xué)研究提供了定量化的技術(shù)途徑與手段。Odum(1983)在基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)一書中稱生態(tài)學(xué)是一門獨(dú)立于生物學(xué)甚至自然科學(xué)之外的，聯(lián)結(jié)生命、環(huán)境和人類社會(huì)的有關(guān)可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)科學(xué)。Odum兄弟的系統(tǒng)生態(tài)學(xué)與馬世駿等（1984）的社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論將生態(tài)學(xué)帶回整體論框架，成為回歸人與自然整合發(fā)展的先聲。4.現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時(shí)期1960年代以后，世界上人口、資源與環(huán)境的不協(xié)調(diào)發(fā)展造成了全球性環(huán)境問題日益突出。水土流失、荒漠化擴(kuò)展、生態(tài)系統(tǒng)退化、生物多樣性喪失、環(huán)境污染、氣候變暖、臭氧層消失、自然災(zāi)害頻繁多發(fā)以及城市化帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)都在不斷地加劇。生態(tài)學(xué)所固有的非線性思維模式、系統(tǒng)觀點(diǎn)、整體性理論及其多學(xué)科交叉的傳統(tǒng)為探索解決這些危機(jī)性問題提供了理論基礎(chǔ)與科學(xué)框架。1960年代由國(guó)際科聯(lián)（ICSU）發(fā)起的國(guó)際生物學(xué)計(jì)劃（IBP）和70年代聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)開展的人與生物圈計(jì)劃（MAB），把生態(tài)學(xué)研究推向了一個(gè)嶄新的階段。把人納入到了生態(tài)系統(tǒng)和生物圈的一個(gè)具有重要影響的組成部分，這是生態(tài)學(xué)發(fā)展歷程中的一次觀念上的重大革新，是生態(tài)學(xué)研究投身于解決社會(huì)發(fā)展問題的一次重大進(jìn)步。現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時(shí)期特點(diǎn)：研究層次的變化向宏偉與微觀兩極發(fā)展：宏觀方向上擴(kuò)展到生態(tài)系統(tǒng)、景觀與全球研究。在生態(tài)系統(tǒng)水平上，對(duì)各生物類群的生產(chǎn)力、能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)研究取得豐碩成果。從區(qū)域擴(kuò)展到整個(gè)生物圈，對(duì)于全球變化、生物多樣性、臭氧層空洞等研究也有較大進(jìn)展；微觀方向上出現(xiàn)了分子生態(tài)學(xué)等分支學(xué)科，生態(tài)學(xué)的研究層次已囊括了分子、基因、個(gè)體直到整個(gè)生物圈與全球?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)時(shí)期特點(diǎn)：研究方法的變化逐漸由描述到定量，由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，由局部到整體，由考察到實(shí)驗(yàn)發(fā)展，不僅動(dòng)物種群數(shù)量的研究開始定量計(jì)數(shù)，植物群落的調(diào)查也已定量化；研究所用的儀器設(shè)備不斷更新，廣泛使用野外自計(jì)電子儀器（測(cè)定光合、呼吸、蒸騰、水分狀況、葉面積、生物量及微環(huán)境等）；同位素示蹤（測(cè)定物質(zhì)轉(zhuǎn)移與物質(zhì)循環(huán)等），穩(wěn)定同位素（用于生物進(jìn)化、物質(zhì)循環(huán)、全球變化等）；遙感與地理信息系統(tǒng)（用于時(shí)空現(xiàn)象的定量、定位與監(jiān)測(cè)）；生態(tài)建模（從生態(tài)生理過程、斑塊、種群、生態(tài)系統(tǒng)、景觀到全球）?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)時(shí)期特點(diǎn)：學(xué)科滲透與交叉其他學(xué)科與生態(tài)學(xué)的交叉；熱力學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的概念滲入了生態(tài)學(xué)；信息論、控制論和系統(tǒng)論也為生態(tài)學(xué)帶來(lái)了自動(dòng)調(diào)節(jié)原理和系統(tǒng)分析方法；生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)、能量和信息之間關(guān)系揭示成為可能。生態(tài)學(xué)發(fā)展過程中的形成學(xué)派（1）北歐學(xué)派（Uppsala學(xué)派）：由瑞典Uppsala大學(xué)的Sernauder所創(chuàng)建，繼承人為DuRietz，以注重群落分析為特點(diǎn)；法瑞學(xué)派：有兩個(gè)中心，一個(gè)在瑞士Zurich大學(xué)，另一個(gè)在法國(guó)Montpellier大學(xué)，所以又稱為蘇黎士-蒙伯利埃學(xué)派，他們聯(lián)合創(chuàng)建了“國(guó)家高山和地中海植物研究站”和“Яцье地植物研究所”，把植物群落生態(tài)學(xué)稱為“植物社會(huì)學(xué)”，并用特征種和區(qū)別種劃分群落類型，建立了嚴(yán)密的植被等級(jí)分類系統(tǒng)，常被稱為植物區(qū)系學(xué)派。代表人物為Braun－Blanquet。1935年后，北歐學(xué)派與法瑞學(xué)派合并，稱為西歐學(xué)派或大陸學(xué)派；生態(tài)學(xué)發(fā)展過程中的形成學(xué)派（2）英美學(xué)派：代表人物有美國(guó)的Clements與英國(guó)的Tansley，以研究植物群落的演替和創(chuàng)建頂極學(xué)說而著名，有人稱之為動(dòng)態(tài)學(xué)派；蘇聯(lián)學(xué)派：以Сукауёв為代表，注重建群種與優(yōu)勢(shì)種，建立了一個(gè)植被等級(jí)分類系統(tǒng)，并重視植被生態(tài)、植被地理與植被制圖工作。他們的工作以植物群落和植被為主，統(tǒng)稱為“地植物學(xué)”。這一時(shí)期英、美等國(guó)還相繼成立了生態(tài)學(xué)會(huì)，英國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)于1913年創(chuàng)建，美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)于1916年創(chuàng)建；創(chuàng)辦的一些生態(tài)學(xué)刊物有《JournalofEcology》、《Ecology》、《EcologicalMonographs》及《JournalofAnimalEcology》。六、中國(guó)生態(tài)學(xué)概況初始階段：鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)（1840-1842）至20世紀(jì)初期本底調(diào)查階段：1950年代初、中期實(shí)驗(yàn)研究階段：1950年代后期至1980年代現(xiàn)代生態(tài)學(xué)階段：1970年代末以后初始階段特點(diǎn)鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)（1840-1842）以后，西方國(guó)家通過各種渠道來(lái)華采集動(dòng)植物標(biāo)本，調(diào)查植物資源，對(duì)中國(guó)的植被也進(jìn)行過零星記載。20世紀(jì)初期，我國(guó)少數(shù)生物學(xué)和地理學(xué)家對(duì)局部地區(qū)的一些有關(guān)植被、區(qū)系和生境開展調(diào)查，對(duì)我國(guó)生態(tài)學(xué)的建立和發(fā)展做了大量基礎(chǔ)性的工作，這些工作可以從老一代科學(xué)家在新中國(guó)成立前后所著的植物生態(tài)、動(dòng)物生態(tài)、海洋生態(tài)、森林生態(tài)以及草原生態(tài)方面的研究論著中得到證明。本底調(diào)查階段特點(diǎn)中國(guó)生態(tài)學(xué)從一開始就與國(guó)家建設(shè)任務(wù)和大規(guī)模的科學(xué)考察密切結(jié)合。1950年代初的平原農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)，中國(guó)生態(tài)學(xué)開展了油松、杉木、桉樹、楊樹、核桃等的生態(tài)學(xué)研究，開展了對(duì)東北和西南天然林區(qū)的森林資源、分類、分布、主要建群種的生態(tài)學(xué)特性以及采伐更新技術(shù)的研究。大規(guī)模的野外綜合科學(xué)考察工作包括熱帶橡膠林地及農(nóng)墾的調(diào)查，西藏、黃河中上游、黑龍江、新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙、西南以及南方亞熱帶山地的綜合科學(xué)考察，以及海洋綜合調(diào)查等。上述考察和研究對(duì)于認(rèn)識(shí)我國(guó)自然資源特征，制定農(nóng)、林、牧、漁各業(yè)的發(fā)展規(guī)劃起到了重要作用。實(shí)驗(yàn)研究階段特點(diǎn)（1）中山大學(xué)生物系在蒲蟄龍教授主持和蘇聯(lián)專家的幫助下于1959年建立了溫光濕控制的昆蟲生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，使我國(guó)走上了實(shí)驗(yàn)昆蟲生態(tài)學(xué)的階段。1984年，中山大學(xué)利用世界銀行貸款進(jìn)口了一批人工氣候箱，實(shí)現(xiàn)溫光濕全自動(dòng)控制的動(dòng)物（昆蟲）、植物的實(shí)驗(yàn)生態(tài)研究。生態(tài)學(xué)家在全國(guó)各地的森林、草原、沼澤等生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)主要建群種的生態(tài)和生理特性進(jìn)行了大量的研究，對(duì)植被類型劃分與更新演替進(jìn)行了廣泛研究。包括在東北地區(qū)對(duì)紅松和落葉松生態(tài)學(xué)特性、群落組成與結(jié)構(gòu)、類型劃分以及采伐更新研究，西南地區(qū)植物群落的調(diào)查，西雙版納熱帶森林生物地理群落和人工群落、華南地區(qū)杉木和油松人工林的栽培與撫育、橡膠宜林地的調(diào)查和熱帶作物引種栽培生態(tài)學(xué)研究，以及華北地區(qū)荒山造林和農(nóng)田防護(hù)林及西北地區(qū)沙漠化防治研究等。實(shí)驗(yàn)研究階段特點(diǎn)（2）在農(nóng)業(yè)昆蟲生態(tài)方面，對(duì)昆蟲和獸類的生理生態(tài)學(xué)研究和對(duì)東亞飛蝗、粘蟲、棉鈴蟲、稻飛虱、鼠害等取得了重要成果；七十年代后期開始的動(dòng)物生物能量學(xué)研究、昆蟲性激素、大熊貓和靈長(zhǎng)類動(dòng)物的行為生態(tài)學(xué)研究，以及經(jīng)濟(jì)魚類、蝦類、農(nóng)業(yè)昆蟲、有害動(dòng)物的種群生態(tài)學(xué)研究等也取得重要成果。在此時(shí)期，出版了《中國(guó)植被》、《1:100萬(wàn)中國(guó)植被圖集》、《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》、《生態(tài)學(xué)引論》、《昆蟲數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)》、《昆蟲種群生態(tài)學(xué)》等大量著作，中國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)出版發(fā)行了《生態(tài)學(xué)報(bào)》和《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)階段特點(diǎn)--研究網(wǎng)絡(luò)和觀測(cè)站中國(guó)的生態(tài)學(xué)快速發(fā)展，在景觀生態(tài)學(xué)、區(qū)域生態(tài)學(xué)、全球變化、可持續(xù)發(fā)展等進(jìn)行了大量研究，建立了中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(CERN），它擁有43個(gè)生態(tài)站以及水分、土壤、大氣、生物和水體5個(gè)分中心和一個(gè)綜合研究中心，涵蓋了森林、草原、荒漠、農(nóng)田、湖泊、濕地、城市和海灣等各種類型的生態(tài)系統(tǒng)并對(duì)這些生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及生態(tài)過程開展定位觀測(cè)。1985年，中山大學(xué)在廣東省封開縣黑石頂自然保護(hù)區(qū)建立了熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)站，中國(guó)科學(xué)院廣州分院于80年代初分別在廣東省鼎湖山和鶴山縣建立了森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)野外觀測(cè)站。2006年以CERN為基礎(chǔ)的國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)（CNERN）也正是成立，形成了由一個(gè)綜合研究中心和51個(gè)野外生態(tài)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)階段特點(diǎn)--碳循環(huán)利用遙感和先進(jìn)技術(shù)手段對(duì)我國(guó)各種生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和碳收支進(jìn)行了大量的測(cè)算與評(píng)估工作，對(duì)于我國(guó)的森林、草地、濕地、農(nóng)田、湖泊和近海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的過程機(jī)制、時(shí)空格局及其碳循環(huán)模型系統(tǒng)開展了規(guī)范的研究。以ChinaFLUX為標(biāo)志的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)野外觀測(cè)、數(shù)據(jù)資源和模型分析綜合平臺(tái)不斷完善，自主開發(fā)了中國(guó)森林碳收支模型(FORCCHN)、中國(guó)農(nóng)田碳收支模型(Agro-C)、中國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型(DCTEM)、以及陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)動(dòng)力學(xué)模型(AVIM2)，開發(fā)了森林、農(nóng)田和草地生態(tài)系統(tǒng)碳收支評(píng)估分析的衛(wèi)星遙感模型系統(tǒng)?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)階段特--全球變化構(gòu)建了陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)和適應(yīng)性觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，開展了增溫、降水、CO2濃度升高以及氮沉降增加對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的野外控制實(shí)驗(yàn)研究。21世紀(jì)初我國(guó)提出了中國(guó)草地樣帶（ChinaGrasslandTransect，CGT）的概念，在中國(guó)草地樣帶上組織開展大量定位觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)工作。重點(diǎn)建立了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)溫度、降水、土地利用變化、CO2濃度和N沉降等響應(yīng)的研究，開展從個(gè)體–種群–群落–生態(tài)系統(tǒng)尺度的綜合研究，揭示單一因素和多因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響及其交互作用，揭示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能對(duì)全球變化的響應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)階段特--可持續(xù)發(fā)展參與了聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)（WCED）和世界自然保護(hù)聯(lián)盟（ICUN）等的工作，參加了《我們共同的未來(lái)》等一系列重要文獻(xiàn)的起草；對(duì)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，參與制定了國(guó)家21世紀(jì)議程框架設(shè)計(jì)和部門與區(qū)域21世紀(jì)議程實(shí)施方案的制定；提出社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)學(xué)理論和方法；指出人類社會(huì)是一類以人的行為為主導(dǎo)、自然環(huán)境為依托、資源流動(dòng)為命脈、社會(huì)體制為經(jīng)絡(luò)的社會(huì)－經(jīng)濟(jì)－自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，只有弄清復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)、能量、信息、人口、資金的耦合關(guān)系和變動(dòng)規(guī)律，才有可能闡明生態(tài)環(huán)境問題的形成機(jī)制，推進(jìn)城市與區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)階段特--生態(tài)文明生態(tài)文明的核心理念是自覺地尊重自然規(guī)律，自覺地珍愛自然，積極地保護(hù)生態(tài)；基本宗旨是以自然資源、生態(tài)和環(huán)境為基礎(chǔ)，以遵守自然規(guī)律、經(jīng)濟(jì)規(guī)律和社會(huì)發(fā)展規(guī)律，實(shí)現(xiàn)人與自然、人與社會(huì)、人與人的和諧相處，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的良性循環(huán)、維持人類社會(huì)的全面發(fā)展和持續(xù)繁榮；生態(tài)文明建設(shè)的四項(xiàng)基本任務(wù)是優(yōu)化國(guó)土空間開發(fā)格局、全面促進(jìn)資源節(jié)約、加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)力度、加強(qiáng)生態(tài)文明制度建設(shè)。七、展望人口增長(zhǎng)、環(huán)境污染和資源枯竭三大社會(huì)問題日益突出，人們開始向生態(tài)學(xué)尋求解決問題的途徑；現(xiàn)代生態(tài)學(xué)已從以生物為研究中心發(fā)展到以人為研究中心，在改造世界和造福人類方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用；把人類社會(huì)與自然環(huán)境的關(guān)系包括在其研究范疇之內(nèi)，用社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的觀點(diǎn)，研究社會(huì)面臨的問題，愈來(lái)愈注意與群眾相結(jié)合，與社會(huì)發(fā)展和生產(chǎn)實(shí)際的需要相結(jié)合，為政府的決策和行動(dòng)提供服務(wù)。1.對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)七、展望研究范圍在空間上由典型生態(tài)系統(tǒng)向全球尺度擴(kuò)展，在時(shí)間尺度上由短期調(diào)查研究向地質(zhì)歷史回朔和長(zhǎng)期未來(lái)預(yù)測(cè)擴(kuò)展；研究設(shè)施和手段的現(xiàn)代化，除了用一些能準(zhǔn)確地獲取信息的手段，如遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)（3S系統(tǒng)）的應(yīng)用，連續(xù)、精密觀測(cè)儀器的使用外，還強(qiáng)調(diào)應(yīng)用模擬和模型方法來(lái)研究大尺度、多因素的大系統(tǒng)；將從相對(duì)孤立的局部地區(qū)研究的基礎(chǔ)上逐步向著區(qū)域化和全球化發(fā)展并形成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行綜合的研究；研究?jī)?nèi)容也將從結(jié)構(gòu)、功能到過程和預(yù)測(cè)發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能已成為一個(gè)科學(xué)術(shù)語(yǔ)及生態(tài)學(xué)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的熱點(diǎn)。2.生態(tài)學(xué)自身的發(fā)展趨勢(shì)七、展望與數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理等基礎(chǔ)學(xué)科交叉，將進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)學(xué)生態(tài)、化學(xué)生態(tài)及物理生態(tài)學(xué)的發(fā)展；與生產(chǎn)結(jié)合將進(jìn)一步深化農(nóng)業(yè)生態(tài)、林業(yè)生態(tài)、草原生態(tài)、海洋生態(tài)、湖沼生態(tài)及濕地生態(tài)；與當(dāng)代生態(tài)環(huán)境問題結(jié)合，將進(jìn)一步發(fā)展環(huán)境生態(tài)學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、生態(tài)毒理學(xué)，并在向工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域滲透的過程中發(fā)展工業(yè)生態(tài)或產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)(IndustryEcology)、生態(tài)技術(shù)、生態(tài)工程(EcologicalEngineering)；與社會(huì)科學(xué)交叉發(fā)展人類生態(tài)學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、資源生態(tài)學(xué)、生態(tài)倫理學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)等等，是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的最新發(fā)展趨勢(shì)。3.生態(tài)學(xué)分支學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)科學(xué)思維的邏輯結(jié)構(gòu)方法的重要性生態(tài)學(xué)研究的基本方法八、生態(tài)學(xué)研究的方法1.科學(xué)思維的邏輯結(jié)構(gòu)觀察→預(yù)測(cè)→假設(shè)→檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停耗Ｐ褪菍?duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的物理或抽象的描述生態(tài)模型：描述和預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)行為變量觀測(cè)：如何取樣、樣本大小、變量選擇、精確水平實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：對(duì)比組、控制組統(tǒng)計(jì)分析：簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)分析、多元統(tǒng)計(jì)分析2.方法的重要性野外研究：優(yōu)點(diǎn)是直接觀察，獲得自然狀態(tài)下的資料；缺點(diǎn)是不易重復(fù)。實(shí)驗(yàn)研究：優(yōu)點(diǎn)是條件控制嚴(yán)格，對(duì)結(jié)果的分析比較可靠，重復(fù)性強(qiáng)，是分析因果關(guān)系的一種有用的補(bǔ)充手段；缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)條件往往與野外自然狀態(tài)下的條件有區(qū)別。數(shù)學(xué)模型研究：優(yōu)點(diǎn)是高度抽象，可研究真實(shí)情況下不能解決的問題；缺點(diǎn)是與客觀實(shí)際距離甚遠(yuǎn)，若應(yīng)用不當(dāng)，易產(chǎn)生錯(cuò)誤。3.生態(tài)學(xué)研究的基本方法充分利用課堂教學(xué)掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)理論聯(lián)系實(shí)際勤于思考和刻苦鉆研廣泛閱讀文獻(xiàn)和參考書4.關(guān)于生態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)的建議第一節(jié)環(huán)境與生態(tài)因子環(huán)境的概念與類型環(huán)境的理論和原則生態(tài)因子及其作用特征生物對(duì)生態(tài)因子的適應(yīng)

一、環(huán)境的概念與類型

環(huán)境的概念環(huán)境（environment）是指生物有機(jī)體賴以生存的所有因素和條件的綜合；指某一特定生物群體外的空間、直接或間接影響該生物群體生存的一切事物的總和；在生物科學(xué)中，環(huán)境是指生物的棲息地，以及直接或間接影響生物生存和發(fā)展的各種因素；在環(huán)境科學(xué)中，人類是主體，環(huán)境是指圍繞著人群的空間以及其中可以直接或間接影響人類生活和發(fā)展的各種因素的總和。環(huán)境因素和條件環(huán)境由相應(yīng)的因素（因子）和條件組成；環(huán)境因素（environmentfactor）是指直接參加生物有機(jī)體物質(zhì)和能量循環(huán)的組成部分。例如，綠色植物的生存，需要一定的光、二氧化碳、水、氧以及氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵等營(yíng)養(yǎng)元素，稱為綠色植物的環(huán)境因素；環(huán)境條件（environmentcondition）是指為環(huán)境因素提供物質(zhì)和能量基質(zhì)的組成部分。例如，為綠色植物提供物質(zhì)和能量的地質(zhì)、地貌、水文、土壤、氣候等，稱為綠色植物的環(huán)境條件。環(huán)境劃分大環(huán)境(macroenvironment):指宇宙環(huán)境、地球環(huán)境、區(qū)域環(huán)境。它影響到生物的生存與分布，產(chǎn)生生物種類的生物群系(biome)，如熱帶森林、溫帶森林、苔原等。小環(huán)境(microenvironment):指對(duì)生物有直接影響的臨近環(huán)境，即指小范圍內(nèi)的特定棲息地。小環(huán)境對(duì)生物的影響更重要，它為生物提供選擇自身所需的生活條件。環(huán)境的類型按環(huán)境的主體、環(huán)境性質(zhì)、環(huán)境的范圍等進(jìn)行分類。按環(huán)境范圍可將環(huán)境分為：宇宙環(huán)境（spaceenvironment）地球環(huán)境(globalenvironment)區(qū)域環(huán)境(regionalenvironment)微環(huán)境(microenvironment)內(nèi)環(huán)境(internalenvironment)宇宙環(huán)境宇宙環(huán)境是指大氣層以外的宇宙空間。它由廣闊的空間和存在其中的各種天體及彌漫物質(zhì)組成，對(duì)地球環(huán)境產(chǎn)生深刻影響。地球環(huán)境又稱全球環(huán)境或地理環(huán)境（geoenviroment），包括：大氣圈(atmosphere)水圈（hydrosphere）土壤圈（pedosphere）巖石圈（lithosphere）生物圈（biosphere）地球環(huán)境與人類及生物的關(guān)系尤為密切。其中生物圈的生物把地球上各個(gè)圈層的關(guān)系密切聯(lián)系在一起，并推動(dòng)各種物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換；生物圈是指地球上有生命的部分。區(qū)域環(huán)境,微環(huán)境,內(nèi)環(huán)境區(qū)域環(huán)境指占有某一特定地域空間的自然環(huán)境。微環(huán)境是指區(qū)域環(huán)境中的小環(huán)境。內(nèi)環(huán)境指生物有機(jī)體內(nèi)組織、器官或細(xì)胞間的系統(tǒng)和功能的總體，對(duì)生物體的生長(zhǎng)發(fā)育具有直接的影響。按環(huán)境的性質(zhì)分類非生物因素生物因素特殊的居住地土壤其他學(xué)者對(duì)環(huán)境的分類二、環(huán)境的理論和原則

環(huán)境的理論和原則地帶性規(guī)律(熱量帶、氣候帶、土壤帶)最小因素定律限制因子定律耐(忍)受性定律環(huán)境因素的整體效應(yīng)理論環(huán)境的地帶性規(guī)律

就全球生態(tài)系統(tǒng)而言，環(huán)境結(jié)構(gòu)的配置及其相互關(guān)系具有明顯的地帶性，從赤道到兩極，整個(gè)地球表面具有過渡狀的分帶性規(guī)律。陸地環(huán)境地帶性從整體上看,地球陸地環(huán)境是一個(gè)統(tǒng)一的整體,但是這個(gè)整體的不同地區(qū),卻經(jīng)常表現(xiàn)出極為顯著的地域差異。陸地上的不同地區(qū),由于所處的緯度位置和海陸位置不同,分別具有不同的熱量和水分的組合。不同的氣候,又產(chǎn)生了與之相適應(yīng)的、有代表性的植被和土壤類型,從而形成了具有一定寬度、呈帶狀分布的陸地自然帶。陸地環(huán)境地帶性從赤道到兩極,由于熱量條件的差異,自然帶沿著緯度變化的方向作有規(guī)律的更替,形成由赤道到兩極的地域分異,也叫緯度地帶性。這種地帶性在赤道附近和北半球的高緯度地區(qū)表現(xiàn)得比較突出。從沿海向內(nèi)陸,由于水分條件的差異,自然帶沿著經(jīng)度變化的方向作有規(guī)律的更替,形成從沿海向內(nèi)陸的地域差異,也叫經(jīng)度地帶性。這種地帶性在北半球的中緯度地區(qū)表現(xiàn)得比較突出。在高山和高原地區(qū),從山麓至山頂,由于不同高度水熱組合的差異,通常也會(huì)形成山地的垂直地域差異。熱量帶地面環(huán)境由于接受太陽(yáng)輻射情況的不同而形成了以緯度分布為特點(diǎn)的熱量帶；由于地面熱量的差異引起大氣環(huán)流，導(dǎo)致地球表面水分差異；熱量和水分條件的不同，形成了各種類型的植物群落。雨量充沛的地區(qū)形成森林環(huán)境，雨量稀少的地區(qū)形成草原。氣候帶陸地和海洋對(duì)于太陽(yáng)輻射能量的吸收、反射、貯存、轉(zhuǎn)化等有很大的差異，這就引起地帶性的畸變和扭曲；赤道到兩極的氣候帶依次為：赤道帶（垮兩個(gè)半球）、熱帶、亞熱帶、溫帶、亞寒帶和寒帶；低緯度的典型植被是熱帶雨林、熱帶季雨林等；中緯度的典型植被是常綠（落葉）闊葉林、溫帶草原；高緯度則是亞寒帶針葉林（泰加林）、凍原（苔原）。土壤帶氣候與植被共同的作用決定了土壤類型的帶狀分布。如苔原、森林、草原和荒漠土壤；土壤在局部性形成因素（母質(zhì)、地形和水文地質(zhì)）的作用下，呈斑塊狀分布.非地帶性土壤，常稱為隱域性土壤，如沼澤土、鹽堿土等；由母巖分化和生物作用而形成的土壤，其中氣候條件起了重要作用，在不同的水、熱條件下可形成不同類型的土壤。山地土壤坡向性分異的研究山地土壤坡向性分異的研究,包括土壤生物積累和鹽基淋溶的坡向差異,以及坡向?qū)ν寥来怪睅ёV結(jié)構(gòu)的影響。現(xiàn)有的研究大多集中在山地土壤垂直帶譜的坡向分異,歸納為山地迎風(fēng)坡與背風(fēng)坡和陰、陽(yáng)坡分異兩種情況。今后研究的重點(diǎn):從山體不同坡向的對(duì)應(yīng)高度出發(fā),研究山地土壤多種屬性的坡向性分異及其生產(chǎn)生態(tài)意義。限制因素就某種環(huán)境而言，不是所有因素對(duì)生物都是同等重要的。如果生物有機(jī)體對(duì)某個(gè)因素的忍受限度很寬，而且該因素在環(huán)境中的數(shù)量適中且較穩(wěn)定，這樣的因素就不會(huì)是限制性因素。然而有另一種環(huán)境因素在自然界變動(dòng)較大，而且生物有機(jī)體對(duì)它的忍受力極小，則該因素有可能是限制因素。如陸地氧氣是豐富而穩(wěn)定的，一般環(huán)境中不會(huì)起限制作用。但在水域中氧氣較少，經(jīng)常劇變，因此氧氣常成為水生生物重要的限制因素。Leibig最小因素定律1840年，農(nóng)業(yè)化學(xué)家Leibig在研究植物時(shí)發(fā)現(xiàn)，植物生長(zhǎng)環(huán)境中的水和二氧化碳數(shù)量較多，容易滿足植物的需要；而有些物質(zhì)需要量少，在環(huán)境中的存在量也少，如土壤中的硼的最小量往往影響著植物的整體生長(zhǎng)；他指出“植物的生長(zhǎng)取決于那些處于最小因素的營(yíng)養(yǎng)元素”,這就是Leibig最小因素定律。Leibig最小因素定律的兩點(diǎn)補(bǔ)充Odum（1983）對(duì)Leibig定律作了兩點(diǎn)重要的補(bǔ)充一是強(qiáng)調(diào)Leibig定律只在極嚴(yán)格的穩(wěn)定條件下才能應(yīng)用例如，在一個(gè)湖泊中，二氧化碳是主要的限制因素，因此，湖泊的初級(jí)生產(chǎn)力與有機(jī)物分解產(chǎn)生的二氧化碳供應(yīng)相平衡。就在生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)下，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素是充足的，不成為限制因素但是，一旦湖面發(fā)生變化，遇到暴風(fēng)雨的襲擊，把較多的二氧化碳帶入了湖中，那么，生產(chǎn)力就會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)也不存在最小因素限制問題，生產(chǎn)力的變化就決定于多種元素的濃度。Leibig最小因素定律的兩點(diǎn)補(bǔ)充二是因素間的替代作用（substitution）當(dāng)某一因素處于最小量狀態(tài)時(shí)，其他高濃度或過量狀態(tài)下的物質(zhì)，會(huì)有替代作用；例如，軟體動(dòng)物形成殼需要鈣，鈣有可能成為主要限制因素。如果環(huán)境中存在著大量的鍶，那么軟體動(dòng)物就能部分地利用鍶來(lái)替代鈣。限制因素定律因子處于最小量時(shí),可以成為生物的限制因子,但因子過量時(shí),如過高的溫度、過強(qiáng)的光或過多的水,同樣可以成為限制因子；Blackman(1905)提出:生態(tài)因子的最大狀態(tài)也具有限制性作用.這就是限制因子定律。生態(tài)因子與生理現(xiàn)象Blackman指出:在光、溫、營(yíng)養(yǎng)物等因子數(shù)量改變的條件下,生理現(xiàn)象(同化,呼吸,生長(zhǎng)等)的變化,通常有3方面:生態(tài)因子處于最低狀態(tài)時(shí),生理現(xiàn)象全部停止生態(tài)因子處于最適狀態(tài)時(shí),生理現(xiàn)象顯示最大觀測(cè)值止生態(tài)因子處于最高狀態(tài)時(shí),生理現(xiàn)象又停止忍受性定律英國(guó)生態(tài)學(xué)家Shelford（1911）通過對(duì)虎甲的研究發(fā)現(xiàn)該蟲喜歡生活在土壤排水性好、疏松砂性土、腐殖質(zhì)少、而且溫濕度變動(dòng)小的地方；這表明一種生物的生存需要依賴多種復(fù)雜的能忍受的條件,如果超過忍受極限就不能生存；通過大量的試驗(yàn)，他提出了忍受性限度（limitoftolerance）理論,將最大和最小限制作用綜合為忍受性定律.。忍受性定律的補(bǔ)充Cain（1944）和Odum（1957）等對(duì)忍受性定律做了以下發(fā)展：每一種生物對(duì)每一種環(huán)境因子的范圍有寬有窄，而且是有界限的。對(duì)環(huán)境因素忍受性寬的生物分布較廣。每一種生物只有在一定氣候、植被和土壤范圍內(nèi)，才能生存、繁衍。生物在整個(gè)個(gè)體發(fā)育過程中，忍受的范圍是不一樣的。生物的繁殖期忍受性限度一般較低。植物的種籽、果實(shí)生殖生長(zhǎng)期往往是狹窄忍受性的時(shí)期忍受性定律的補(bǔ)充不同物種，對(duì)同一環(huán)境因素忍受的范圍有差別。如不同作物對(duì)氮的忍受范圍有明顯的不同，玉米忍受范圍較寬；忍受性是生物的一種特性，受遺傳、進(jìn)化規(guī)律所制約。生物有機(jī)體對(duì)不同環(huán)境因素的忍受性不同。一般而言，作物對(duì)磷、鉀肥的忍受性比對(duì)氮肥忍受性寬。在濕潤(rùn)環(huán)境下，喬木的生態(tài)忍受性強(qiáng)；而在半干旱環(huán)境下，多年生牧草和灌木的忍受性比喬木強(qiáng)。生物種的耐受限度圖解（仿Mackenzieetal.,1998）生態(tài)幅或生態(tài)價(jià)

生物對(duì)某種環(huán)境因素都有一個(gè)忍受范圍，即有一個(gè)忍受的上限和一個(gè)忍受下限。上限和下限之間的范圍，稱為生態(tài)幅（ecologicalamplitude）或生態(tài)價(jià)（ecologicalvalence）。生態(tài)可塑性生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度稱為種的生態(tài)可塑性生態(tài)可塑性可分為“狹生態(tài)型”和“廣生態(tài)型”廣溫性eurythermal和狹溫性stenothermal廣濕性euryhydric和狹濕性stenohydric廣鹽性euryhaline和狹鹽性stenohaline廣食性euryphagic和狹食性stenophagic廣棲性euryecious和狹棲性stenoecious廣土性euryedaphic和狹土性stenoedaphic廣光性euryphotic和狹光性stenophotic生態(tài)可塑性耐受極限隨環(huán)境溫度的改變（引自孫儒泳，1992）環(huán)境因素的整體效應(yīng)

生態(tài)系統(tǒng)中各個(gè)生態(tài)因素都不是孤立地發(fā)生作用，而是與其他生態(tài)因素共同地對(duì)生物發(fā)揮作用。生物所賴以生長(zhǎng)發(fā)育的，不是個(gè)別因素，而是氣候、地形、土壤和生物等多種因素的綜合。多種因素一旦有機(jī)地綜合為一個(gè)整體，在性質(zhì)上就有了根本的變化。環(huán)境因素的整體效應(yīng)一個(gè)環(huán)境的性質(zhì)不等于組成該環(huán)境各個(gè)要素性質(zhì)之和，而是比這種“和”更復(fù)雜。環(huán)境因素的整體效應(yīng)大于各環(huán)境諸因素之和；其原因在于環(huán)境因素間具有了更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，環(huán)境因素相互聯(lián)系、相互作用所產(chǎn)生的更高層次，賦予了許多獨(dú)特的性質(zhì)。這是環(huán)境諸因素的集體效應(yīng)，是在個(gè)體效應(yīng)基礎(chǔ)上質(zhì)的飛躍。三、生態(tài)因子及其作用生態(tài)因子的概念

生態(tài)因子（ecologicalfactors）是指對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接影響或間接影響的環(huán)境要素。所有生態(tài)因子構(gòu)成生物的生態(tài)環(huán)境（ecologicalenvironment）。生態(tài)因子的類型氣候因子:包括光、溫度、水分、空氣等因子；土壤因子:包括土壤的物理性質(zhì)、土壤的化學(xué)性質(zhì)、土壤肥力、土壤生物等；生物因子:可分為動(dòng)物、植物和微生物因子；地形因子:它是間接因子，通過它影響氣候與土壤因子。地形因子又可分為高原、山地、平原、低地、坡度和坡向等。生態(tài)因子作用特征綜合作用主導(dǎo)因子作用直接作用間接作用階段性作用生態(tài)因子的綜合作用環(huán)境中各種生態(tài)因子不是孤立存在的，而是彼此聯(lián)系、互相促進(jìn)、互相制約的，任何一個(gè)單因子的變化，都必將引起其他因子不同程度的變化及其反作用。生態(tài)因子對(duì)生物的作用不是單一的，而是綜合的。主導(dǎo)因子作用在諸多環(huán)境因子中，有一個(gè)對(duì)生物起決定性作用的生態(tài)因子，稱為主導(dǎo)因子(leadingfactor)。主導(dǎo)因子發(fā)生變化會(huì)引起其他因子也發(fā)生變化。例如，光合作用時(shí)，光源是主導(dǎo)因子，溫度和CO2為次要因子。生態(tài)因子直接和間接作用環(huán)境中的地形因子，其起伏程度、坡向、坡度、海拔高度及經(jīng)緯度等對(duì)生物的作用不是直接的；但它們能影響光照、溫度、雨水等因子的分布，因而對(duì)生物產(chǎn)生間接作用；而這些地方的光照、溫度、水分狀況則對(duì)生物類型、生長(zhǎng)和分布起直接的作用。研究實(shí)例--生態(tài)因子直接和間接作用四川二郎山的東坡濕潤(rùn)多雨，植物分布類型為常綠闊葉林；西坡空氣干熱缺水，只能分布耐旱的灌草叢，同一山體由于坡向不同，導(dǎo)致植被類型各異；其原因是東坡為迎風(fēng)坡，從東向西運(yùn)行的濕潤(rùn)氣流沿坡而上，氣溫逐漸降低，水汽大量凝結(jié)并在東坡降落，故東坡濕潤(rùn)多雨而分布常綠闊葉林；當(dāng)氣流越過坡頂沿山脊向西坡下行時(shí)，隨著海拔降低，干冷的空氣增溫，這種干熱空氣不能向坡面釋放水分（降雨），反而從坡面上吸收水分，使西坡更加干旱，只能分布干旱灌草叢植被類型。階段性作用由于生物生長(zhǎng)發(fā)育不同階段對(duì)生態(tài)因子的需求不同，因此，生態(tài)因子對(duì)生物的作用也具階段性，它是由生態(tài)環(huán)境的規(guī)律性變化所造成的；光照長(zhǎng)短，在植物的春化階段并不起作用，但在光周期階段則是十分重要的；魚類的洄游，如大馬哈魚生活在海洋中，生殖季節(jié)就成群結(jié)隊(duì)洄游到淡水河流中產(chǎn)卵，而鰻鱺則在淡水中生活，洄游到海洋中去生殖。研究實(shí)例：環(huán)境因素與昆蟲遺傳多樣關(guān)系采用AFLP技術(shù)對(duì)平泉縣的2個(gè)油松純林中油松毛蟲進(jìn)行了遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)的研究。5組引物組合對(duì)90個(gè)樣品DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增,并進(jìn)行變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分析,調(diào)查了2個(gè)油松林群落的環(huán)境條件。

結(jié)果表明,純林中松毛蟲的遺傳分化低于環(huán)境復(fù)雜的林分類型。

2個(gè)油松純林的油松毛蟲的多態(tài)位點(diǎn)百分率為81.51%,總基因多樣度Ht為0.2596,基因流Nm為6.2809,不同油松純林中影響油松毛蟲遺傳多樣性的各種環(huán)境因素中樹高得分最高(0.4736)。說明2個(gè)油松毛蟲種群之間基因交流非常強(qiáng)烈,林木生長(zhǎng)狀況是影響油松毛蟲種群遺傳多樣性的主要原因,油松林的立地條件也有一定影響,物種多度的影響較小。四、生物對(duì)生態(tài)因子的適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)：主要指生物對(duì)其環(huán)境壓力的調(diào)整過程；基因型適應(yīng)：基因型適應(yīng)的調(diào)整是可遺傳的，發(fā)生在進(jìn)化過程中；表現(xiàn)型適應(yīng)：包括可逆的和不可逆的兩種表現(xiàn)型適應(yīng)；通過學(xué)習(xí)以適應(yīng)環(huán)境屬于不可逆的；通過生理應(yīng)答或行為應(yīng)答來(lái)適應(yīng)環(huán)境屬于可逆的。實(shí)例--樺尺蠖的工業(yè)黑化樺尺蠖(Bistonbetularia)的工業(yè)黑化是基因適應(yīng)的實(shí)例；開始的時(shí)候，樺尺蠖是淺色的，能夠隱蔽在有地衣覆蓋的淺色樹干中，但隨著當(dāng)?shù)氐墓I(yè)化,樹干被工廠排出的煙霧熏成黑色；逐漸地，該地區(qū)的樺尺蠖種群中的黑色變異個(gè)體變?yōu)閮?yōu)勢(shì)，因?yàn)楹谏珎€(gè)體在黑色樹干環(huán)境能夠得到更好的隱蔽，逃避捕食而得到生存；經(jīng)過如此的一個(gè)進(jìn)化過程，這種昆蟲適應(yīng)了其棲息地的改變。樺尺蠖因?yàn)楹鍢涠妹?，又名椒花蛾或斑點(diǎn)蛾，有重要遺傳學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)研究意義。19世紀(jì)中葉之前的這種蛾，都是淺灰色的翅上散布著一些黑色斑點(diǎn)。1830年左右，英國(guó)完成了工業(yè)革命曼徹斯特等工業(yè)城市的空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重。1848年，昆蟲學(xué)家首次在曼徹斯特附近采集到了黑色翅的樺尺蠖標(biāo)本。之后，人們采集到的黑蛾標(biāo)本越來(lái)越多，而且都集中在空氣污染嚴(yán)重的工業(yè)化地區(qū)。到1895年，曼徹斯特附近的黑蛾所占的比例激增到接近100％，而在非工業(yè)化地區(qū)，灰斑蛾仍然占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

看來(lái)，樺尺蛾翅膀顏色變黑與工業(yè)化導(dǎo)致的空氣污染有關(guān)，那么這種“工業(yè)黑化”又是怎么進(jìn)化來(lái)的呢？不同翅面顏色的樺尺蠖成蟲生態(tài)適應(yīng)生物有機(jī)體或它的各部分，在環(huán)境的長(zhǎng)期相互作用中，形成一些具有生存意義的特征；依靠這些特征，生物能免受各種環(huán)境因素的不利影響和傷害，同時(shí)還能有效地從其生境獲取所需的物質(zhì)、能量以確保個(gè)體發(fā)育的正常進(jìn)行；自然界的這種現(xiàn)象稱為“生態(tài)適應(yīng)”（ecologicaladaption）生態(tài)適應(yīng)的種類趨同適應(yīng)趨異適應(yīng)趨同適應(yīng)不同種類的生物，生存在相同或相似的環(huán)境條件下，常形成相同或相似的適應(yīng)方式和途徑，稱為趨同適應(yīng)（convergentadaption）；趨同適應(yīng)的結(jié)果使不同種的生物在形態(tài)、內(nèi)部生理和發(fā)育上表現(xiàn)出相似性。趨異適應(yīng)趨異適應(yīng)（radiationadaption）是指一群親緣關(guān)系相近的生物有機(jī)體，由于分布地區(qū)的間隔，長(zhǎng)期生活在不同環(huán)境條件下，因而形成了不同的適應(yīng)方式和途徑。這種適應(yīng)性常在變化的環(huán)境中不斷得到發(fā)展和完善，從而構(gòu)成生物分化的基礎(chǔ)，常常會(huì)導(dǎo)致新種的形成。實(shí)例—西藏色季拉山鉤蝠蛾種類的分化

色季拉鉤蝠蛾分布在色季拉山海拔4500m以上蒲氏鉤蝠蛾分布在色季拉山海拔4100-4650m之間雌性雌性雄性外生殖器雄性外生殖器雌性外生殖器雌性外生殖器生態(tài)適應(yīng)：對(duì)選擇壓力的適應(yīng)昆蟲所面對(duì)的環(huán)境具有高度的異質(zhì)性,包括生境、資源和信息的異質(zhì)性，昆蟲對(duì)異質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)是其生存和演化的重要?jiǎng)恿?。異質(zhì)的環(huán)境使昆蟲面臨各種選擇壓力,如食物、氣候變化和天敵等。昆蟲能否正常地生存和繁衍下去,取決于它對(duì)這些選擇壓力的適應(yīng)。生態(tài)適應(yīng)：生活史演化一般認(rèn)為昆蟲主要以r-選擇和k-選擇兩種策略適應(yīng)外界環(huán)境,實(shí)際上,昆蟲的適應(yīng)策略遠(yuǎn)較此復(fù)雜。一般而言,昆蟲以其生活史的演化和多樣性作為對(duì)各種選擇壓力的反應(yīng),如遷飛,滯育等便是昆蟲生活史策略的重要適應(yīng)機(jī)制。生態(tài)適應(yīng)：生態(tài)等值現(xiàn)象生態(tài)等值現(xiàn)象,即不同的種在不同地區(qū)相似的生態(tài)條件下具有相似的生態(tài)要求,反映了不同生物利用相似生態(tài)資源的趨同現(xiàn)象;在不同地區(qū),同一種昆蟲可能具有不同的生態(tài)要求,這是演化上的趨異現(xiàn)象;生態(tài)適應(yīng)：行為模式多樣化行為模式的多樣化是昆蟲個(gè)體適應(yīng)環(huán)境的主要方式，

如對(duì)各種信號(hào)刺激的反應(yīng)；行為適應(yīng)在不同的昆蟲具有不同的機(jī)制，已經(jīng)構(gòu)成行為生態(tài)學(xué)和行為遺傳學(xué)研究的主要內(nèi)容；昆蟲個(gè)體還在生理生態(tài)方面對(duì)各種生態(tài)因子形成了獨(dú)特的反應(yīng)機(jī)制。生態(tài)適應(yīng)的意義適應(yīng)性對(duì)生物有機(jī)體都是有利的，但是相對(duì)的；從生物進(jìn)化的漫長(zhǎng)歷程來(lái)看，有時(shí)環(huán)境條件發(fā)生變化，那么原有的適應(yīng)性也可能帶來(lái)有害的后果。例如絲蘭,只能依靠絲蘭娥的雌蛾進(jìn)行授粉，如果環(huán)境發(fā)生變化，絲蘭蛾不存在了，那么絲蘭也就無(wú)法授粉而繼續(xù)生存了；從這個(gè)例子可以看出，生態(tài)適應(yīng)沿著一個(gè)方向不斷發(fā)展，也可能會(huì)給自身生存帶來(lái)危機(jī)。五、環(huán)境脅迫環(huán)境脅迫生物學(xué)意義上的脅迫是指環(huán)境對(duì)生物的一種逼迫和壓力狀態(tài)；脅迫因子是指超出正常變動(dòng)范圍的生態(tài)因子；這些脅迫因子影響了生物的生長(zhǎng)發(fā)育、生存以及生理功能。環(huán)境因子脅迫類型大體分為四類：氣候因子(極端的溫度、干旱、洪澇、強(qiáng)光和輻射等)、基質(zhì)因子(極端pH值、礦物質(zhì)或微量元素的嚴(yán)重缺乏等)、非自然的污染因子(有害氣體、有毒重金屬、農(nóng)藥等)、生物因子(病原物、防御性的化學(xué)物質(zhì)等)。當(dāng)前研究較多的脅迫因子主要是昆蟲的抗藥性、對(duì)極端溫度的適應(yīng)性以及對(duì)植物防御的適應(yīng)性等。溫度脅迫溫度脅迫是指生物對(duì)正常生存溫度之外的溫度反應(yīng),包括低溫脅迫,高溫脅迫和高低溫交叉脅迫；對(duì)很多昆蟲來(lái)說,快速冷馴化可以使它們免于遭受過冷卻點(diǎn)以上的低溫傷害；高溫馴化使昆蟲能耐受更高溫度的脅迫,并獲得增強(qiáng)的耐熱性。高低溫交叉脅迫對(duì)果蠅熱脅迫后冷鍛煉對(duì)其存活影響的研究結(jié)果表明果蠅的溫度脅迫中存在交叉保護(hù)效應(yīng)；冷鍛煉能增加果蠅的抗熱性,溫和的熱鍛煉能提高其抗寒性。對(duì)于相同的物種,研究者發(fā)現(xiàn)經(jīng)冷鍛煉后能提高高溫脅迫條件下生物的存活率。變溫動(dòng)物在溫度脅迫下的研究人們對(duì)變溫動(dòng)物在溫度脅迫下生存和適應(yīng)策略進(jìn)行了大量研究。發(fā)現(xiàn)暴露在極端溫度下的昆蟲會(huì)產(chǎn)生不同反應(yīng)，或通過行為上的逃跑來(lái)躲避，或通過形態(tài)學(xué)、生活史及生理特征的改變來(lái)適應(yīng)；這些改變一般是可逆的，在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上，個(gè)體對(duì)極端溫度可遺傳反應(yīng)差異的累積將最終導(dǎo)致該物種此種反應(yīng)的進(jìn)化。

一、氣候的概念天氣、氣候與氣象天氣指一個(gè)地方較短時(shí)間內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)云、雨雷、氣壓等大氣狀態(tài)和現(xiàn)象的綜合；氣候則是某個(gè)地方多年的天氣特征的概括，是用多年的平均數(shù)據(jù)來(lái)表示,氣候既包括經(jīng)常出現(xiàn)的正常天氣特征，又包括有些年份出現(xiàn)的極端天氣特征；氣象指地球大氣層內(nèi)，尤其是近地層大氣中，時(shí)常發(fā)生風(fēng)、云、雨、雪、霧、雷電等物理現(xiàn)象和過程，統(tǒng)稱為大氣現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱氣象。天氣與氣候的區(qū)別天氣與氣候的區(qū)別在于天氣是代表一個(gè)較短的時(shí)間，而氣候則代表一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間；天氣是氣候的基礎(chǔ)，氣候則是天氣的概括。兩者是既有區(qū)別、又有聯(lián)系的兩個(gè)概念。二、生態(tài)氣候及其對(duì)生物的影響生態(tài)氣候氣候按照研究范圍可分為大氣候、地方性氣候和微氣候；大氣候是表現(xiàn)在一個(gè)大空間、大尺度范圍內(nèi)的氣候現(xiàn)象,而地方性氣候則是表現(xiàn)在生物棲息活動(dòng)地區(qū)如農(nóng)田、森林、草原等的氣候現(xiàn)象；由于地方性氣候與生物動(dòng)態(tài)關(guān)系最為密切，具有重要的動(dòng)態(tài)學(xué)意義，所以有些生物學(xué)家稱地方性氣候?yàn)樯鷳B(tài)氣候。生態(tài)氣候與生物生態(tài)氣候與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān),不同生態(tài)系統(tǒng)具有不同的生態(tài)氣候特點(diǎn),如農(nóng)田、草原、森林、高山、荒漠等,都各有其氣候特點(diǎn)。生長(zhǎng)在這些區(qū)域內(nèi)的動(dòng)植物,不但種類有異,而且在不同生態(tài)氣候下的種群、體型、習(xí)性及生活規(guī)律,也隨著各生活條件的差異而反映出多祥的變異。生態(tài)氣候與生物生態(tài)氣候還影響到作物和昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育以及害蟲的危害程度。生態(tài)氣候中的氣候因素,主要包括溫度、濕度、雨、光照等，這些因素常相互影響,并共同作用于昆蟲，它們既是生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖、活動(dòng)必需的生態(tài)因素,也是種群發(fā)生發(fā)展的自然控制因子。氣候時(shí)間上變化對(duì)生物的影響氣候在時(shí)間上的變化主要表現(xiàn)在季節(jié)性的改變。低緯度地區(qū)的氣候季節(jié)性并不明顯，植物可終年生長(zhǎng)并結(jié)實(shí)，動(dòng)物生長(zhǎng)、繁殖的季節(jié)性也不明顯。高緯度地區(qū)，不同季節(jié)里氣候條件有很大的變化。植物在春天才開始萌發(fā)、生長(zhǎng)；夏季生長(zhǎng)最為茂盛，大多數(shù)植物在秋天結(jié)實(shí)；冬天，許多植物結(jié)束生長(zhǎng)、衰亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。昆蟲發(fā)生的季節(jié)性昆蟲在高緯度地區(qū)表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性；華北地區(qū)的棉蚜就是一例。它在早春寄主上（木槿、花椒、石榴等樹）由卵孵化為幼蚜，4月底有翅蚜遷入棉田、危害棉苗；當(dāng)棉株上蚜量過大、營(yíng)養(yǎng)條件惡化時(shí)，于5、6月又產(chǎn)生大量有翅蚜，出現(xiàn)第二次遷飛高峰，直到8月上旬才逐漸下降；9、10月間，棉株衰老，有翅蚜又遷飛到越冬寄主上危害和繁殖。氣候與鳥類繁殖在60—70oN地區(qū)，大多數(shù)的種類在6月繁殖；在30—60oN地區(qū)，在5月份繁殖；在30oN以南地區(qū)鳥類在一年四季中均可繁殖；絕大多數(shù)鳥類在春、夏季繁殖，紫翅椋鳥、鶇鳥及鹡鸰首先開始繁殖；在中緯度地區(qū),4月上旬到中旬出現(xiàn)的有鶯；4月底出現(xiàn)的有小鹟和白腹鹟;5月初有家燕和斑鹟；葦鶯和樓燕來(lái)得較遲；所有這些鳥的幼雛的出現(xiàn)，都是在它們發(fā)育的有利時(shí)期發(fā)生的。氣候空間變化與生物關(guān)系氣候在空間上的變化主要按三個(gè)方向改變：緯度、經(jīng)度與高度；生物也基本上沿著這三個(gè)方向交替分布；植被按氣候帶變化而形成的分布有明顯的地帶性規(guī)律。

三、氣候與植被東西方向植被與氣候我國(guó)從東到西的氣候有明顯變化，反映了從濕潤(rùn)到干旱的過渡；依次分布著三大植被區(qū)域：濕潤(rùn)森林區(qū)域、半干旱草原區(qū)域和干旱荒漠區(qū)域；植被分布表現(xiàn)出明顯的經(jīng)度地帶性。南北方向植被與氣候在東半部由南端的南沙群島到最北的黑龍江,跨越50多個(gè)緯度；從南到北依次分布著熱帶雨林區(qū)、亞熱帶常綠闊葉林區(qū)、溫帶落葉闊葉林區(qū)、寒溫帶針葉林區(qū)；植被表現(xiàn)出明顯的緯度地帶性。垂直方向植被與氣候從平地到高山山頂，通常海拔每升高100m，氣溫大約要下降0.5—1.0℃，濕度也隨海拔升高而增大；高山上部較為寒冷、多風(fēng)、濕潤(rùn)、溫差大、光照強(qiáng)，甚至頂部終年為冰雪覆蓋；與氣候變化相適應(yīng)，植物也有垂直帶狀分布。森林群落的喬木分布上限，稱為樹線。樹線以上，是植物分布的最上限，往往和雪線的高度相一致；雪線是長(zhǎng)年為冰雪覆蓋的界線，稱為氣候雪線。物候與物候?qū)W生物長(zhǎng)期適應(yīng)于一年中溫度的寒暑節(jié)律性變化,形成與此相適應(yīng)的生物發(fā)育節(jié)律稱為物侯；物侯是指生物和非生物因素受氣候的影響，在一年中隨季節(jié)變化而變化的現(xiàn)象。如植物的萌芽、長(zhǎng)葉、開花、落葉；候鳥的來(lái)臨和遷出；蜻蛙的鳴叫、昆蟲的冬眠等都是物候現(xiàn)象；物候?qū)W是研究自然界植物、動(dòng)物、氣象、水文、土壤等，在一年中周期性變化之間相互關(guān)系的科學(xué)；物候?qū)W是介于生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和氣象學(xué)之間的邊緣學(xué)科。物候線物候期因地而異,通常受經(jīng)度,緯度,海拔和年際氣溫變化的影響；受南北氣溫差異的影響形成物候線,即同一日子有同一物候期的地點(diǎn)連成一條等候線。生物氣候定律20世紀(jì)初，美國(guó)學(xué)者Hopkins發(fā)現(xiàn)植物的階段發(fā)育受當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊?，從而提出物候定律，又稱Hopkins生物氣候定律（Hopkins’BioclimaticLaw）；在其他因素相同的條件下，在北美洲溫帶內(nèi)，緯度每向北移動(dòng)1度，經(jīng)度向東移動(dòng)5度，或上升400ft（約100m），植物的階段發(fā)育在春天和初夏將要延后4天；在秋天則相反，向北移動(dòng)1度，向東移動(dòng)5度，或上升400ft（約100m），都要提早4天。等候線圖Hopkins將北美同日同物侯地點(diǎn)連成一線，繪成等侯線圖；由此預(yù)告播種、收獲、害蟲防治期和寄主作物各生長(zhǎng)階段的符合度，提早或推遲播種期以免害蟲危害；依據(jù)這種物候關(guān)系，調(diào)整了北美小麥播種期，避免了小麥癭蚊的危害。物候?qū)W的應(yīng)用劃分季節(jié)；預(yù)測(cè)農(nóng)事；繪制等候線圖，確定相同生態(tài)條件的界限；監(jiān)測(cè)環(huán)境污染。許多植物對(duì)工農(nóng)業(yè)排放的有毒物質(zhì)十分敏感，微量的情況下，就發(fā)生反應(yīng)，通過樹木，如松樹、加拿大楊、合歡和夾竹桃等的物候觀測(cè)，可作為大氣污染監(jiān)測(cè)的補(bǔ)充。四、光及其生態(tài)作用

1.光的性質(zhì)及其效應(yīng)

光的性質(zhì)光是一種電磁波，波長(zhǎng)不同，顯示出的性質(zhì)也不同；在電磁波光譜中央附近有三個(gè)區(qū):紅外光區(qū),可見光區(qū),紫外光區(qū)；紅外光主要作用是引起熱的變化。紫外光比可見光波要短，主要引起光學(xué)效應(yīng)，促進(jìn)維生素D的形成和殺菌作用等。進(jìn)入地球大氣的太陽(yáng)光譜（引自Mackengineetal.,1998）不同緯度處的日照長(zhǎng)度（引自取仲湘等，1983）太陽(yáng)輻射到達(dá)林內(nèi)和草甸的分配情況（引自Smith和Smith,1998）光合作用與光合有效輻射綠色植物依賴葉綠素進(jìn)行光合作用(photosynthesis)，將輻射能轉(zhuǎn)換成具豐富能量的糖；光合作用只能夠利用太陽(yáng)光譜的一個(gè)有限帶,即從380-710nm之間波長(zhǎng)的輻射能，稱為光合有效輻射(photosyntheticallyactiveradiation)；葉綠素吸收最強(qiáng)的光譜部分是640-660nm波長(zhǎng)的紅外光和430-450nm波長(zhǎng)藍(lán)紫光，吸收最少的是綠光。光質(zhì)的影響光質(zhì)不同影響植物的光合強(qiáng)度，如菜豆在橙，紅光下光合速度最快，藍(lán)，紫光次之，綠光最差；對(duì)植物形態(tài)建成，向光性及色素形成的影響也不同；藍(lán)紫光與青光能抑制植物伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，使植物成矮小形態(tài)；青藍(lán)紫光能使植物向光性更敏感，促進(jìn)植物色素的形成；由于紫外線抑制植物莖的生長(zhǎng)，高山上的植物呈現(xiàn)莖干粗短，葉面縮小，毛絨發(fā)達(dá)的生長(zhǎng)型。葉綠素吸收光譜（引自Mackenzieetal.,1998）光合能力當(dāng)傳入的輻射能是飽和的,而且環(huán)境溫度適宜，相對(duì)濕度高,大氣中的CO2和O2的濃度正常時(shí)的光合作用速率，稱為光合能力(photosyntheticcapacity)；不同植物種類，其光合能力對(duì)光照強(qiáng)度的反應(yīng)是有差異的。C3和C4植物在最是溫度和正常CO2濃度時(shí)，光合作用對(duì)光照強(qiáng)度的反應(yīng)（引自Mackenzieetal.,1998）黃化現(xiàn)象光是影響葉綠素形成的主要因素;一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，但能合成胡蘿卜素，導(dǎo)致葉子發(fā)黃，稱為黃化現(xiàn)象(etiolationphoenomenon)。大白菜棕櫚幼苗光對(duì)植物的生理生態(tài)效應(yīng)光對(duì)動(dòng)物的生理生態(tài)效應(yīng)太陽(yáng)魚視力靈敏高峰在500—530nm。這段光波在湖泊和沿海是較為透明的水層，魚類在水中可以找到食物;昆蟲一般看不清紅色光波部分。蜜蜂只能識(shí)別較短的四種光色；橙、黃綠；藍(lán)綠；藍(lán)紫和紫外光，煙青蟲成蟲對(duì)于各單色光的趨光反應(yīng)表明，對(duì)波長(zhǎng)的反應(yīng)曲線最高峰值為330nm。許多昆蟲對(duì)紫外光（330—400nm）有強(qiáng)烈的趨性;我國(guó)于1964年在農(nóng)業(yè)上開始用黑光燈誘殺農(nóng)業(yè)害蟲。實(shí)踐表明，使用黑光燈可以使田間害蟲減少，減輕農(nóng)藥污染，節(jié)省人工，是防治害蟲的一項(xiàng)有效措施.2光對(duì)生物的信號(hào)作用光對(duì)生物的信號(hào)作用

光對(duì)生物的信號(hào)作用是指日照長(zhǎng)短，每天晝夜或一年四季規(guī)律性變化對(duì)生物的影響；這種影響在自然界廣泛地存在著，包括：光周期現(xiàn)象、光周期與生物類型、昆蟲的光周期反應(yīng)、昆蟲滯育、植物開花的臨界光照長(zhǎng)度、光敏色素等。光周期現(xiàn)象植物的開花、結(jié)實(shí)與每天日照長(zhǎng)短的周期性變化有關(guān)；Garner等人（1920）發(fā)現(xiàn)季節(jié)變化的日照長(zhǎng)度決定了植物的開花；他們發(fā)現(xiàn)：明相(光照)和暗相(黑暗)的交替與時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)植物的開花結(jié)實(shí)有很大影響；植物對(duì)自然界晝夜長(zhǎng)短（L：D）規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱為光周期現(xiàn)象（photoperiodism）。光周期與生物類型根據(jù)植物開花對(duì)日照長(zhǎng)度反應(yīng)不同，分為四種類型：長(zhǎng)日照植物。即在14小時(shí)以上的較長(zhǎng)光照條件下，促進(jìn)開花的植物.如冬小麥、大麥、菠菜、蘿卜、甜菜、甘藍(lán)等；短日照植物。即在短日照條件下開花的植物.如水稻、棉花、小米、大豆和煙草等；中日照植物,即晝夜長(zhǎng)短比例接近相等時(shí)才開花的植物,如甜根子菜；中間型(無(wú)光周期型)植物,對(duì)日照長(zhǎng)短要求不嚴(yán)格，能在長(zhǎng)短不同的任何日照條件下開花。如番茄、黃瓜和四季豆等。昆蟲對(duì)光周期反應(yīng)類型昆蟲對(duì)光周期反應(yīng)亦有四種類型：長(zhǎng)日照型:梨劍紋夜蛾、玉米螟、棉鈴蟲及多種瓢蟲；短日照型:一化性家蠶和小麥吸漿蟲；中間型:桃小食心蟲為中間型昆蟲；無(wú)光周期反應(yīng)型:蘋果舞毒蛾和丁香天蛾等則為無(wú)光周期反應(yīng)的昆蟲。光周期與昆蟲滯育滯育（diapause）是指生物原來(lái)直接的發(fā)育狀態(tài)變?yōu)檫x擇的發(fā)育停滯的現(xiàn)象。有專性滯育(obligatorydiapause)和兼性滯育(facultativediapause)兩種類型；實(shí)驗(yàn)證明，有100多種昆蟲滯育的形成與光周期有關(guān)。引起昆蟲種群50％左右個(gè)體進(jìn)入滯育的光周期界限，稱為“臨界光照周期”；不同物種的臨界光照周期不同：在35oN地區(qū)的二化螟臨界光照時(shí)數(shù)每日為14小時(shí)；在32oN地區(qū)的三化螟為13.45小時(shí)，玉米螟為13.30小時(shí)。植物開花的臨界光照長(zhǎng)度對(duì)長(zhǎng)日照植物而言，能夠使之開花的日照長(zhǎng)度，一天中不一定要超過12小時(shí)；對(duì)短日照植物而言。一天也不一定要少于12小時(shí)；但是，它們有一個(gè)能否開花的臨界光照長(zhǎng)度。對(duì)短日照植物開花起誘導(dǎo)作用的是長(zhǎng)的暗相作用，而對(duì)長(zhǎng)日照植物則主要是明相作用。明相和暗相的共同作用有人用菠菜和甜菜做試驗(yàn)，將其栽培于開花所要求的臨界光期以上