高级生态学2006Ecology.ppt
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1、高级生态学 (2006) Ecology,主讲:周立志 教授 联系电话:0551-3915126 电子信箱:,教学内容及课时分配,绪论 (3学时) 第一章 个体生态学 (6学时) 第二章 种群生态学 (9学时) 第三章 群落生态学 (9学时) 第四章 生态系统生态学 (9学时) 第五章 景观生态学 (3学时) 第六章 分子生态学 (6学时) 第七章 系统生态学 (3学时) 第八章 应用生态学 (6学时) 参考书 期刊 网页,第一章 个体生态学,个体生态学的定义 有机体的生活环境 有机体与环境之间的相互关系 生态因子对生物体的影响 生物体对环境的适应 生理生态学的研究进展 生理生态学的研究方法,
2、个体生态学的定义,1670年鲍尔(Boyle)发表了低气压对动物的效应试验,标志著动物个体生态学的开端。 生物可以是个体,那就有以各个个体为主体的生态关系,对这种生态关系的研究,就是个体生态学(于光远)。 个体生态学由于是研究有机体与环境之间的相互关系,研究有机体生理过程在外界环境影响下的变化规律,包括环境因子影响下植物的代谢作用和能量转换,有机体的适应性反应,以及调节这种生态关系的机制。因此个体生态学又称生理生态学。 生理生态学是生理学与生态学的交叉学科,它研究生物对环境适应性的生理机制,生理适应使生物在不良或极端环境中得以生存,提高存活力。,有机体生活的环境,光辐射 温度 水/湿度 基质,
3、2327,N,S,W,E,N,W,E,2327,夏至,冬至,酸碱度,气体,磁场,生物,有机体生活的环境,光辐射 温度 水/湿度 基质 酸碱度 气体 磁场 生物,温室效应 全球变温 干旱/地下水下降/酸沉降 城市化/富营养化 土壤板结 大气污染/臭氧层变化 生物入侵/生物多样丧失/生态系统失衡,人类活动,新陈代谢 生长、发育和繁殖 遗传、变异与进化 感应性与运动 内环境稳定性,有机体与环境之间的相互关系,生存,胁迫,适应,环境压力,有机体,耐受,有机体,淘汰,不适应,生态因子对生物体的影响,新陈代谢 生长、发育和繁殖 遗传、变异与进化 感应性与运动 内环境稳定性,对新陈代谢的影响,温度阈 温度系
4、数: Q10=TC体温时的代谢率/(T-10 )C体温时的代谢率 对光合作用的影响,对生长、发育和繁殖的影响,温度动物的生长速度、身体大小和各个器官的比例的影响 有效积温法则 光周期现象,对遗传、变异与进化的影响,生境破碎化对种群遗传多样性的影响 温度对爬行动物性别决定的影响 工业黑化对桦尺蠖基因型的影响,对感应性与运动的影响,磁场对草履虫趋性的影响 光对向日葵和绿眼虫的影响 光对动物活动的影响 营养对真菌分布的影响,对内环境稳定性的影响,恒温和变温动物 动物的渗透压调节 植物的物质运输,生物体对环境的适应,表型适应 可逆:驯化 不可逆:学习 进化适应 (基因型适应) 趋同适应 趋异适应,适应
5、,行为 形态 生理,植物对水胁迫的适应,C3途径(Melvin Calvin)(卡尔文循环)和C3植物 C4途径(Hatch-Slack途径)和C4植物 CAM途径(景天酸代谢途径)和CAM植物,三羧酸循环(卡尔文循环),磷酸核酮糖,磷酸糖类中间体,其它糖类,1,6-二磷酸果糖,磷酸甘油酸 (PAG),磷酸甘油醛,1,5-二磷酸核酮糖 (RuBP),CO2,C4途径,CO2,草酰乙酸 (OAA),丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP),CO2,植物对水胁迫的适应,C3植物:小麦、水青冈,植物对水胁迫的适应,C4植物玉米,植物对水胁迫的适应,CAM植物 景天科,动物对环境温度的选择,通过迁移 通过
6、休眠,鸟类的迁徙,鸟类通过长途迁徙获得适宜的生活环境。 图为东亚-澳大利亚涉禽迁飞路线。,(自M.C.Molles,Jr,1999),仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应,个体生态学的研究进展,动物生理生态学的发展趋势 植物生理生态学的发展趋势 我国生理生态学研究的进展,动物个体生态学的发展趋势,早期的研究成就 现代动物生理生态的发展趋势,早期的研究成就,对极端环境的适应性及其类型比较:极端环境如高低温、缺水、低氧、高渗压、缺微量元素、强辐射、高压、极端PH等,它作为限制因子胁迫动物的生存。例如Cowles对荒漠爬行类在极端高漫和剧烈温变件下反应的观察。 生物能量学(Bioenergetics):
7、能量的摄入、利用和分配,是对生物正常生理活动的最重要约束。他们把能量获取和在生长、生殖、维持消耗、防卫、修补和贮存间的分配,以最优化理论和方法进行分析,并以基因适合度(fitness)作为衡量指标,讨论了进化中的能量分配对策。 热代谢和体温调节。 身体大小对生理变量的影响 行为是动物适应环境所出功能调节的重要成分。,现代动物生理生态的发展趋势,遗传生理学 生物物理生态学 分子生态学 生理生态学与种群生态学的界面研究 有机体生物学(Organismal biology),遗传生理学,或称生理学的遗传研究,包括: 观察描述遗传变异。 分析这些遗传变异的生理学和生物化学后果。 描述个体水平上的生理性
8、能的区别。 分析这些个体生理性能区别与达尔文适合度区别的关系。,生物物理生态学,生物物理生态学的一个重要特点是它能根据物理学原则,把生物与环境之间的能量和物质交换,作为一多变量交换过程来处理,这样就能阐明是哪些非生物条件限制着动物从环境中获得能量和其它有限的资源。 Porter 和Tracy(1983)曾经建立一种蜥蜴(Uta stansburiana)的生物能量方面的生物物理模型,它可根据生境中的气候条件,包括气温、辐射、风速等,来预测蜥蜴的日代谢率。然后根据逐月的模型,预测日代谢率的年动态。,分子生态学,分子生态学是相当新的研究领域,它应用分子生物学技术研究有机体对理化和生物环境的适应性机
9、理。 分子生态学的重要意义在于为分子生物学和整体有机体生物学之间的缺口建立起一个桥梁,帮助理解生态位和决定生态位的关键生理过程的分子生学机理。 例如对热的耐受力研究中,发现一种蝾螈(Ambystoma maculatum)的抗热能力(以临界最高温度CTM为指标)的提高仅需几个小时,在早晨为38.6,到下午达39.7。已证明这种抗热能力的提高与一种热休克蛋白(heat-shock proteins)有关。,生理生态学与种群生态学的界面研究,把个体生态学包括生理生态学、行为生态学和生态形态学作为分析种群动态和群落生态的理论基础。 这个方向是生理生态学和种群生态学的综合,在昆虫和陆生脊椎动物上进行较
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