生态学基础.ppt

教学安排,绪论 生物与环境 种群生态学 群落生态学 生态系统及生态系统各论 生态系统能量流动、物质循环、信息传递 生态系统结构 景观生态学 生态农业与生态工程,生态问题 生态学基本概念 生态学产生与发展 生态学知识体系 生态学的学科体系 生态学研究方法 生态学与人类可持续发展 生态学研究展望,一 绪论,五大危机,人口危机,粮食危机,能源危机,资源危机,环境危机,一，生态问题,人口问题 粮食问题 能源问题 资源问题 环境问题,三“P”危机,Population Poverty Pollution,人口、粮食、污染、能源短缺、资源破坏、酸雨、荒漠化、全球变暖、臭氧层破坏、生物多样性丧失 城市大气污染、酸雨污染、温室效应、臭氧层破坏、土地沙漠化、森林面积减少、物种灭绝、水资源危机、水上流失、垃圾成灾 酸雨污染、温室效应(或全球变暖)、臭氧层破坏、土地沙漠化、森林面积减少、物种灭绝、水资源危机、水上流失、垃圾成灾、城市大气污染,十大环境问题,100万人口规模的城市： 1800年伦敦1座， 1850年有3座， 1900年有16座， 1950年增加到115座， 1980年增加到234座， 2000年达到470座。 目前，全世界超过500万人口的城市有60座， 超过1000万人口的城市有25座。 我国第五次人口普查显示，居住在城镇的占总人口的36.09, 2005年全国城市人口只占总人口的43%。,1人口问题,世界人口老龄化发展趋势,(3)人口老龄化,人口老龄化的标准,65岁及以上人口占总人口的比重超过7； 60岁及以上人口占总人口的比重超过10 。 我国第五次人口普查结果显示：014岁人口占总人口的比重为22.89，比199O年人口普查下降了4.8个百分点。65岁及以上人口占总人口的比重为6.96，比1990年人口普查上升1.39个百分点。,人体退化,人体退化:即由于人为活动对自然环境的改变导致人体出现非正常疾病和有害的生理过程，使人类生理素质和健康水平下降的现象。也有人称为“人体退化病”。 人体退化的原因:现代人生活在一个人造的舒适环境中，从服装到空调再到风暴预警系统，人类得到保护。而这种保护则使人类进化的环境压力减小了。现代化技术的广泛使用，使体力劳动的强度大大消弱，肢体在不断退化。技术和医学朝着遗传基因的缺陷发展，自然选择在一定程度上已被废止了。,生活方式改变导致的一些疾病,电视病、空调病、风扇病、电脑病、以及电磁干扰、核辐射、化学污染等。仅就与人们生活密切相关的含磷洗涤废水对人体的影响来看，其副作用十分明显。由于高磷洗衣粉的直接、间接刺激，手掌灼烧、疼痛、脱皮、起泡、发痒、裂口成为皮肤科的多发病，并成为接触性皮炎、婴儿尿布疹、掌跖角皮症等常见病的刺激源。,未来粮食消费需求刚性增长!,2010年，总需求量 5.4-5.8亿吨，需比目前4.3亿吨提高20%以上 2020年，总需求量6.5-7.0亿吨，要在2010年（5.4亿）基础上再次增长20%以上,粮食安全,粮食问题,主攻水稻、小麦、玉米三大作物 立足长江中下游、华北、东北三大平原 坚持技术集成、技术创新与示范应用三条路线并举， 立足近期、突出中长，坚持三步走,“粮丰工程”的设计及实施,3大稻区，4大模式,鄂北保护性栽培模式,超高产栽培模式,轻简化栽培模式,优质无公害栽培模式,超高产栽培模式,轻简化栽培模式,能源奴隶,洗刷、代步、扇风、锤背、做饭、,目前一个普通市民的平均能源消耗相当于40个奴隶的工作量,1，能源短缺,（2）土地资源,土地退化,水资源,(3)水资源,水荒,（4）森林资源,5.环境污染,水体污染,大气污染,全球变暖,酸雨破坏建筑物,酸雨,酸雨危害农作物,酸雨危害森林,生态学,Ecology,Oekologie,生态学是研究生物与环境相互关系的科学 。,住所的学科,谁住？,生物,住哪里？,环境,怎么住？,关系,生态学概念,“生态学是研究生活中的植物在与其结合的特定外界环境条件紧密相互作用中的形态、结构与化学特点”。,植物生态学,“研究动物生活方式与生存条件的联系，以及动物生存条件对繁殖、生活、数量及分布的意义”。,研究有机体的生活要求和家务习性的科学。 动物生态学,生态学定义的差别主要是关于居住对象“生物”、居住地“环境”以及两者关系的内容有所不同。,生物范畴： 包括有机体、生物个体、生物群体及生物群落；有动物、植物、微生物及人类本身。,生态学定义的差别主要是关于居住对象“生物”、居住地“环境”以及两者关系的内容有所不同。,环境范畴： 包括无机环境、有机环境、小生境、大环境及整个环境系统；有物理环境要素、化学环境要素、生物环境要素乃至社会环境要素。,生态学定义的差别主要是关于居住对象“生物”、居住地“环境”以及两者关系的内容有所不同。,关系内容： 包括环境因子对生物生长、发育，生存、发展的影响；生物对环境的适应、改造；以及生物（包括人类）处理自身利益与自然关系的“经济”策略,生物在适宜的环境中取得它所需的物质(如：植物吸收光、CO2、H2O等进行光合作用，建造自己的身体。动物也从环境中取食)；同时环境条件对生物的生存、生活和生长、发育产生影响(如：环境的季节变化，限制植物无限生长而使之成为季节生长。还有灾害、瘟疫、天敌等对生物生存发育以限制作用)。,一方面：生物既受惠于环境又受制于环境,生物的生存也影响环境、改造环境，(如：森林能涵养水分、防风、固沙、调节空气湿度等局部环境气候；土壤的形成中生物的成土作用是一个鲜明的例子，一块岩石没有生物是不可能形成土壤的)。,另一方面：环境既影响生物、又被生物改造,生,态,学,生物,环境,关系,生态学可定义为：研究生物及人类生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学。,生态学是研究生物与环境相互关系的科学 。,生物学研究对象的组织层次普,生态学的研究对象,不同层次的生命体系,生物学蛋糕,生态学的地位,生态学研究的四个水平,个体生态学(Anecology ) 种群生态学(Synecology) 群落生态学(Community Ecology ) 生态系统生态学(Ecosystem Ecology),1.生态学的知识积累及萌芽时期 (1866年) 2.生态学的创立及发展时期 (1866年19世纪末) 3.生态学的巩固及学派分化时期 (20世纪初30年代) 4.生态系统生态学时期 (20世纪30年代60年代) 5.人类生态学时期 (20世纪70年代),生态学的产生及发展,采樵渔猎,1.生态学的知识积累及萌芽时期(1866年),农耕,生态学的第一次飞跃：,这一时期是生态学理论形成、生物种群和群落由定性向定量描述、生态学实验方法发展的辉煌时期。 生态学研究渗透到生物学领域的各个学科，形成了植物生态学、动物生态学、生态遗传学、生理生态学、形态生态学等分支学科，促进生态学从个体、种群、群落等水平开展了广泛研究，并出现了一些研究中心和学术团体，使生态学发展出现第一个高峰。,学派分化,形成了4个著名的生态学派： 北欧学派：有瑞典乌普萨拉(Uppsala)大学的R.Sernauder创建，以注重群落分析为特点。 法瑞学派：代表人物为J.Braun-Blanquet.把植物群落生态学称为“植物社会学”用特征种和区别种划分群落类型，建立严密的植被等级分类系统。常被称为植被区系学派。1953年后，与北欧学派合流，被称为西欧学派或大陆学派。 英美学派：代表人为F.E.Clements和A.G.Transley，以研究植物群落演替和创建顶极群落著名。 前苏联学派：注重重建种和优势种，重视植被生态和植被地理与植被制图工作。,生态学的第二次飞跃,1935年，坦斯利(A.G.Tansley)首先提出生态系统(Ecosystem)的概念， 广泛开展了生态系统生态学的研究，生态学成为研究生态系统结构与功能的科学。,生态学的第三次飞跃,生态学研究与应用相结合形成了海洋生态学、土壤生态学、湖泊生态学、农业生态学、农田生态学、草原生态学、森林生态学等。 多学科的交叉渗透，使生态系统的研究得到迅速的发展，电子计算机的应用、自动记录仪器在野外工作中的应用、系统分析以及现代化计算方法，为生态系统的研究创造了条件。,5.人类生态学时期 (20世纪70年代),生态学冲出了学术园地，被从高楼深院中请入社会实践及经济建设领域； 生态学引起社会的广泛关注，各国提倡全民生态意识，报刊、杂志上讨论生态学的事例与日俱增； 对生态学有兴趣的不仅有生物学家、生态学家、还有农学家、经济学家、地学家、社会学家、哲学家及政治家。,自然科学和社会科学的桥梁,研究领域日益扩大，不再限于生物学，而且渗透到地学、经济学以及农、林、牧、渔、医药卫生、环境保护、建筑等各个部门，不仅在自然科学，而且渗透到社会科学，成为联系自然科学和社会科学的桥梁，从而使生态学成为举世瞩目的科学。,人类生态的重大计划,1964年实行“国际生物学计划”（IBP） 1970年“人与生物圈计划”（MAB） 1986年“国际地圈-生物圈计划”（IGBP） 1992年21世纪议程,“国际生物学计划”（IBP）,IBP是联合国教科文组织(UNESCO)于1964年组织的一项全球范围的生态学研究计划，目的是通过世界科学家的努力和协作，去认识维持地球表面生态平衡的生物系统与环境系统的过程，IBP下设七个组： (1)陆地群落生物生产力组; (2)生物生产过程组； (3)陆地群落自然保护组; (4)海洋群落生物生产力组; (5)淡水群落生物生产力组; (6)人类适应组； (7)生物资源的利用与管理组。,人与生物圈的主要研究项目,(1)不断增加的人类活动对热带、亚热带森林生态系统的影响。 (2)不同的土地利用与管理方法对温带和地中海森林景观的生态影响。 (3)人类活动和土地利用方式对放牧地(热带稀树草原和温带半干旱至干旱地区牧场)的影响。 (4)人类活动对干旱和半干旱地区生态系统的影响，特别是灌溉的效果。 (5)人类活动对湖泊、沼泽、河流、三角洲、海湾、沿海地带的价值和资源的影响。 (6)人类活动对山地和冻土带生态系统的影响。 (7)岛屿生态系统的生态学与合理利用。 (8) 对自然区域和自然区域内遗传物质的保护。 (9)对陆地和水生生态系统的虫害管理以及肥力利用的生态学评价。 (10)大型工程对人及其环境的影响。 (11)以能源利用为重点的城市生态系统问题。 (12)环境变化和人类人口的适应，人口统计与遗传结构之间的相互作用。 (13)环境质量的认识。 (14)环境污染及其对生物圈的影响。,二十一世纪议程是将环境、经济和社会关注事项纳入一个单一政策框架的具有划时代意义的成就。载有2500余项各种各样的行动建议，包括如何减少浪费和消费型态、扶贫、保护大气、海洋和生活多样化、以及促进可持续农业的详细提议。,二十一世纪议程,四.生态学知识体系,生态文化 生态学原理 生态学方法论,生态文化,基本内容： 建立一种以生态学为核心的文化体系,建立起符合生态学原理的价值观念、思维模式、经济法则、生活方式和管理体系,改变以往那些不良观念,以生态学的思想与方式来认识世界、观察世界。,生态服装是指经过毒理学测试并具有相应标志的服装。从原料到成品的整个生产加工链中不存在对人类和动植物产生危害的物质；不能含有穿着使用过程中可能分解而产生对人体健康有害的中间体物质；服装使用后处理不得对环境造成污染。,1.生态文化,(衣),生态棉,生态保暖内衣,2.生态学原理,生态适应、协同进化,生物分布,2.生态学原理,2.生态学原理,生态位原理,最小种群原理,种群动态及调节,2.生态学原理,边缘效应,2.生态学原理,能量流动,2.生态学原理,信息流动,物质循环,2.生态学原理,污染形成及控制,2.生态学原理,3.生态方法论,层次观：,整体观：,系统观：,综合观：,进化观：,生态学研究不同层次生命体系中生物与环境的关系。,每一层次都有各自的结构和功能特征，高级层次的结构和功能是低级层次分工协作而来的。低级层次的结构功能必须在高层次中体现。,生态学研究生态系统中生物与环境的关系，系统内各要素相互联系、相互影响、关系复杂，牵一发而动全身。系统中某一要素受多种要素作用，他本身也作用于多种要素，多种要素相互作用还形成关系链、关系网：,系统中的各个要素分工协作，构成一个整体，不可分分割。,整体与部分作用的差异,生态学研究面临的是“问题”和“对象”，如：“生物与环境协调否？”、“大熊猫怎么生存？”。至于用什么方法无须界定，成功的生态学家往往大量利用物理学、化学、数学、气象学等多个学科的研究方法和测量技术，又与一些基础学科如遗传学、进化论、生理学、行为学等相互交叉，现代生态学家们还广泛地吸收了系统论、控制论、信息论、协同论、突变论、耗散结构的新概念和新方法，深入地研究了生态系统的结构和功能。所以其研究过程具有宏大的综合特征。,光照（物理）,通风（物理）,采暖（物理）,纳祥（宗教）,小气候（气象）,植被、绿化 （生物）,取水、排水、排污（工程）,结构、面积、设计（数学、物理）,材料（化学）,生活（经济）,1.生态文化,2.生态学原理,3.生态方法论,学习目的,充实、拓展,活学、活用,理解、应用,五. 生态学的学科体系,生态学与生命科学的关系,按研究对象的生物组织水平可分为,个体生态学(Anecology)； 种群生态学(Synecology)； 群落生态学(Community Ecology)； 生态系统生态学(Ecosystem Ecology)； 景观生态学(Landscape Ecology)； 区域生态学(Regional Ecology)； 全球生态学(Global Ecology)。,按生物分类类群划分,普通生态学(General Ecology)、 动物生态学(Zoo-Ecology)、 植物生态学(Plant Ecology)、 微生物生态学(Microbial Ecology)； 还有更具体的生物类群，如昆虫生态学(Insect Ecology)、鱼类生态学(Fish Ecology)、鸟类生态学(Bird Ecology)、兽类生态学等(Beast Ecology)； 此外，还有独立的人类生态学(Human Ecology)。,按生物栖息场所划分,陆地生态学(Terrestrial Ecology), 包括：森林生态学(Forest Ecology) 、草原生态学（steppe ecology）、沙漠生态学（desert ecology）等； 水域生态学(Aquatic Ecology)， 包括：海洋生态学(Marine Ecology)、淡水生态学(Freshwater Ecology)； 更具体的划分有： 热带生态学(Tropic Ecology)、湿地生态学(Mashy Ecology)、山地生态学( Mountainy Ecology)等。,按生态学与其它科学的交叉划分,生理生态学(Physiological Ecology)、 进化生态学(Evolutionary Ecology)、 数学生态学(Mathematical Ecology)、 化学生态学(Chemical Ecology)、 能量生态学(Energy Ecology)、 物理生态学(Physical Ecology)、 地理生态学(Geographic Ecology)等。,按应用领域划分,农田生态学(Farmland Ecology)、 农业生态学(Agroecology)、 渔业生态学(Fishery Ecology)、 家畜生态学(Livestock Ecology)、 森林生态学(Forest Ecology)、 草地生态学(Grassland Ecology)、 污染生态学(Pollution Ecology)、 自然资源生态学(Ecology of Natural Resources) 城市生态学(Urban Ecology)、 生态经济学(Ecological Economics)、 恢复生态学(Restoration Ecology)、 生态工程学(Engineering Ecology)、 景观生态学(Landscope Ecology)、 人类生态学(Human Ecology)、 生态伦理学(Ecological Ethics)等。,按研究方法划分,野外生态学 (Field Ecology) 实验生态学 (Experimental Ecology) 理论生态学 (Theoretical Ecology),六.生态学研究方法,野外与现场调查 实验室分析 模拟实验 数学模型与计算机模拟 生态网络及综合分析,野外与现场调查： 在调查中除了要应用生物学、化学、物理学、地学、气象学等方面的知识和手段外，时常需要现代化的调查工具，如调查船、飞机甚至人造卫星等，采用先进技术和仪器，如示踪元素、无线电追踪、遥感、遥测等。,中国生态系统研究网络（CERN） 生态定位站分布图,生态信息获取的方法,研究尺度,区域尺度,景观尺度,样点尺度,样点尺度,开垦处女地运动,1.人类可持续发展的意义,七、生态学与人类可持续发展,以粮为纲,提高粮食产量,扩大粮食面积,开垦草场,毁林开荒,围湖造田,土壤沙化,水土流失,土壤盐渍化,单产下降，粮食减产,粮食不能完成任务,“以粮为纲”,C G Cao,“以粮为纲”,2.可持续发展思想的酝酿与形成,1972年6月联合国在瑞典的斯德哥尔摩召开了人类环境会议，为可持续发展奠定了初步的思想基础。 1987年，挪威首相布伦特兰夫人主持的世界环境与发展委员会，在长篇专题报告我们共同的未来中第一次明确提出了可持续发展的定义 1992年6月，联合国在巴西的里约热内卢召开了环境与发展大会，共183个国家的代表团和联合国及其下属机构等70个国际组织的代表出席了会议，102位国家元首或政府首脑到会讲话。这次大会深刻认识到了环境与发展的密不可分。,3 .可持续发展的定义,是指既满足当代人的需要，又不损害后代人满足需要的能力的发展。 概念的补充：既满足一地区人们的需要，又不损害其他地区人们需要的发展。 可持续发展是指既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力。换句话说，就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。,4.可持续发展的主要内容,经济、社会、生态的可持续发展。 社会：和谐的人际关系、人与自然关系，稳定的社会结构； 生态：恰当的人口增长，资源开发和污染物排放不超过环境的承载能力； 经济：持续的资源利用和能源供给，使资源的开发不大于资源的再生速度，达到资源的再生利用；,5.可持续发展的核心问题与核心思想,核心问题：人口问题、资源问题、环境问题与发展问题。简称PRED问题。 核心思想：人类应协调人口、资源、环境和发展之间的相互关系，在不损害他人和后代利益的前提下追求发展。,经济持续,社会持续,环境持续,6 .可持续发展基本原则,可持续、共同性、公正性原则； 共同性：人类生活在同一地球上，地球的完整性和人类相互依存表现了人类根本利益的共同性； 公正性：代内、代际公正，和环境公正。,7.中国要实现可持续发展的问题,中国的生态环境特别脆弱中国地少物薄，基本资源人均占有量极低，先天条件脆弱。 人口增长速度快，人口数量还有很大增长； 东西部地区差异大。 中国作为一个农业比重很大的国家，实现可持续发展更要防止生态破坏，特别强调保护耕地、林地和草原，防止土壤退化和沙漠化，预防自然灾害。,8.中国可持续发展战略框架,八、生态学研究展望,从野外转向室内 从定性走向定量 研究重点从个体转移到种群和群落，进而发展到以生态系统研究为中心 从自然生态转向污染生态(或斗自然生态)，进而发展到对社会生态系统的研究。 从理论走向应用 往更加宏观的方向发展,现代生态学的变化及关系,本章重点,1、生态学的基本涵义；生态学和生态系统的首次提出者。 2、五大生态危机 。 3、谈谈中国农业可持续发展之路。 4、生态文化的理解和应用。 5、联系实际，谈谈你对生态学观点的认识。,