环境生态学讲义(共47页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第一章 绪 论Ø一、环境生态学定义:“研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制、规律和对人类的反映效应，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。”即用生态学的理论，阐明人与环境间相互作用的机制和效应以及解决环境问题的生态途径的科学。（金岚 盛连喜等，1991）二、环境生态学的形成与发展1、产生：20世纪60年代对传统行为和观念的反思2、理论发展、完善阶段：20世纪70年代引起世界反响的“严肃忧虑” 3、实际应用阶段：20世纪80年代人类对环境问题的挑战三、环境生态学的学科体系1、 研究内容1) 经典生态学基本理论2) 人为干扰下生态系统内在机制变化和规律研究3) 生态系统受损程度及危害性的判断研究4) 各类生态系统的功能和保护措施5) 解决环境问题的生态学对策研究2、发展趋势1) 人为干扰的方式和强度2) 退化生态系统的特征判定3) 人为干扰下的生态演替规律4) 受损生态系统恢复和重建技术5) 生态系统服务功能评价6) 生态系统管理7) 生态规划和生态效应预测四、环境生态学与相关学科1、 生态学1) 定义2）研究对象： 3）分支学科2、环境科学1）研究对象： 2）特点： 3）分支学科3、其他相关学科： 第二章 生物与环境(个体生态学)一、 物种与个体生物学二、 物种：指一类生物个体的集合，其中的个体之间自然条件下能相互交配产生具有生殖能力的正常个体。、 生态适应：生物为了适应环境，从形态、生理及生化机制 上作出有利于生存的改变。、个体生态学:是以生物个体及栖息地为研究对象，研究栖息地环境因子对生物的影响及生物对栖息地的适应和生态适应的形态、生理及生化机制。即研究生物个体发育、系统发育及其与环境关系的生态学分支。、适者生存二、环境及生态因子、环境（Environment）广义环境，某一主体周围一切事物的总和。在生态学中，环境是指生物的栖息地，生物是环境的主体。、环境的类型按主体分类：人为主体、生物为主体按性质分类： 按范围分类： 、生态因子的概念1) 环境因子(environmental factors) ：构成环境的各要素。2) 生态因子(ecological factors) ：环境因子中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的因子。3) 生存因子：生态因子中生物生存不可缺少的因子。4) 生态环境（ecological environment）：所有生态因子的综合。5) 生境（habitat）：具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物影响下的次生环境的统称。、 生态因子的类型、1) 气候因子(climatic factors)：光、温度、湿度、降水等2) 土壤因子(edaphic factors)：土壤的深度、母质容重、孔隙度、pH、盐碱度、肥力等3) 地形因子(topographic factors)：地形的起伏、海拔、坡度等地貌特征4) 生物因子(biotic factors)：竞争、捕食、共生、寄生等5) 人为因子(anthropogenic factors)：开发利用资源2）美国生态学家 Daubenmire R F（1974）将生态因子分为三大类：气候类、土壤类、生物类。这三类分别归结于七个并列的项目：土壤、水分、温度、光照、大气、火、生物。Ø3）第一性周期因子：是指由地球自转或公转及月相变化形成的光、温、潮汐的日、月、季节、年的周期性变化。Ø 次生性周期因子：取决于第一性周期因子，如太阳辐射和温度周期性变化导致大气湿度、降水量周期性变化。Ø 非周期性因子：指突发性或间断性出现的因素，如暴雨、洪水、蝗灾、火山、地震等5、生态因子的变化规律和生物分布纬向递变性 经向递变性 垂直递变性 非地带性（地形变化）三、生态因子的作用规律、限制因子定律、耐受性定律：生态幅（Ecological amplitude）：每个种对环境因子的适应范围的大小。耐受性机制：Ø Ø实际耐性比潜在耐性窄Ø Ø维持一定的耐性要消耗一定的代谢能Ø Ø在适应极端环境时，为提高对某一因子的耐性就要牺牲对其他因子的耐性Ø Ø通过内稳态可提高耐性Ø Ø休眠可躲避不利因子间接提高耐性、生态因子综合作用定律：生态因子的综合作用、生态因子的交互作用、生态因子的作用的主次、直接作用和间接作用、生态因子的阶段性作用、不可替代性和补偿作用四、生态因子对生物的影响1、 光因子的生态作用1) 地球上所有生物得以生存和繁衍的最基本的能量源泉2) 太阳能以化学能的形式进入生态系统的唯一通路3) 食物链的起点Ø光强（1）光强与形态建成: 黄化现象（2）光强与光合作用光补偿点：光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2平衡（即气体的交换量为零）时的光照强度。光饱和点：净光合作用的趋于稳定时的光照强度。（3）光强与植物的生态类型适应类型生境代表阳生植物旷野、路边、森林中的上层乔木，草原及荒漠中的旱生、超旱生植物高山植物及多数大田作物等均属此类型。如蒲公英、蓟、杨、柳、槐、桦、松、杉和栓皮栎等阴生植物潮湿背阴或密林的下部，生长季节的生境往往较湿润苔藓类、部分蕨类、铁杉、红豆杉、亚热带地区山林中的茶树等，很多药用植物如人参、三七等耐阴植物叶菜类一些豆类植物光质：光谱成分-380nm-760nm-紫外线 可见光 红外线 <1% 4050% 5060%光周期：长日照植物：日照长度超过一定数值才开花的植物。如牛蒡、紫苑、凤仙花和除虫菊等；大小麦、油菜、菠菜、甜菜、萝卜等。短日照植物：日照时间短于一定数值才开花的植物。通常在早春或深秋开花。如千牛、苍耳和菊类；水稻、玉米、大豆、棉和麻等。中间性植物：只要其他条件合适，在什么日照条件下都能开花的植物。如，黄瓜、番茄、四季豆和蒲公英等。人为的调节光照时间可控制植物花期；2、 温度因子的生态作用（1）温度与生物生长Ø“三基点”温度：参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度；Ø 不同生物的三基点不同；Ø 在一定的温度范围内，生物的生长速率与温度成正比；Ø 外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替，形成年轮和鳞片；Ø 外温影响动物的生长规模。（2）温度与生物发育¨温度与生物发育最普遍的规律是有效积温。¨有效积温法则（法Reaumur,1735）：植物在生长发育过程中，须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且某一特定植物类别各发育阶段所需的总热量是一常数，称总积温或有效积温。¨有效积温法则的意义Ø 预测生物发生的世代数；Ø 预测生物地理分布的北界；Ø 预测害虫来年的发生程历；Ø 制定农业气候区划，合理安排作物；Ø 应用积温预报农时。（3）温度与生物的繁殖、分布Ø 温度与生物的繁殖和遗传性：Ø 植物春化，动物繁殖的早迟；Ø 温度与生物分布：Ø 许多物种的分布范围与温度区相关。（4）极端温度对生物的影响Ø 低温对生物的影响：当温度低于临界(下限) 温度，生物便会因低温而寒害和冻害。冻害原因：冰结晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。Ø 高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等 。（5）温周期现象与物候昼夜变温形成温周期现象；季节变温形成物候物候：植物适应一年中的气候条件的季节性变化，形成与之相应的生长发育规律。如：春季萌芽 秋季落叶 冬季休眠物候期：植物的器官在不同季节中从形态上显示的各种变化现象。如：萌芽 展叶 初花 盛花 末花 果熟 叶落 休眠 物候规律：枣发芽、种棉花，杏开花、快种麦，野人无历日，鸟啼知四时。 3、 水因子的生态作用（1）水的生理生态作用Ø 生物起源于水环境Ø 水是生物体不可缺少的组成成份；Ø 水是生物体所有代谢活动的介质；Ø 水分保持植物的固有姿态，保持动物体水分平衡；Ø 水为生物创造稳定的温度环境；Ø 水能调节体温。（2）动物对水的适应形态适应 生理适应 行为适应：（3）植物对水的适应Ø 水生植物：沉水植物 黑藻 金鱼藻 狸藻，浮水植物 凤眼莲 浮萍 睡莲等，挺水植物 芦苇 香蒲Ø 陆生植物：湿生植物 水稻，中生植物 棉花 大豆，旱生植物 少浆植物 多浆植物4、 土壤因子的生态作用（1）土壤的生态学意义Ø 为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所；Ø 提供生物生活所必须遥矿质元素为水分；Ø 提供植物生长所需的水热肥气；Ø 维持丰富的土壤生物区系；Ø 生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行。（2）土壤的物理性质及其对生物的影响土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，固体占85以上，根据土粒的直径大小，可将土粒分为：粗砂、细砂、粉砂和粘粒，其组合百分比称土壤质地，根据土壤质地,可将土壤分为：砂土、壤土和粘土。土壤质地和土壤温度影响植物生长和土壤动物的。（3）土壤的化学性质及其对生物的影响土壤酸碱度：过碱性和酸性不利于植物生长，酸性还不利于细菌生长。土壤有机质：植物重要碳源和氮源。土壤无机元素：植物生长的13种重要元素来源（7种大量元素：、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁；6种微量元素：锰、锌、铜、钼、硼、氯）、大气因子的生态作用（）大气对植物的影响CO2时光合作用的主要原料2时生物生命活动所必需的SO2、HF、CH2=CH2、NH3、O3、Cl、HCl、Hg等过量对植物造成危害（2）大气污染物对植物的影响（3）大气运动风 对生物的影响输送作用；影响动物的行为活动（捕食、迁移、分布）；风媒；破坏作用（风折、风倒、风拔）五、生物对环境的适应1、 趋异适应与生态型Ø同中生物适应不同的环境产生了不同的适应称趋异适应。Ø趋异适应产生的同种生物的不同基因类群叫生态型。2、 趋同适应于生活型不同生物是影响同环境产生了相同的适应称趋同适应趋同适应产生的相同生态习性的不同生物类群称生活型3、生态位空间生态位 营养生态位 多维生态位第三章 种群生态学一、 生物种群及种群生态学1、生物种群（Biotic Population）：占据特定空间的同种生物个体的集合群。自然种群三特征：空间、数量、遗传特征。2、种群生态学(Synecology)：是以生物种群及其环境为研究对象，主要研究由个体之间相互作用所表现出来的集合群特征和行为，以及这些集合群的结构形成、发展和运动变化规律的生态学分支学科。目的：调控种群二、 种群的基本特征1、 种群的大小和密度种群大小（Population Size）:一个种群全体的数目多少。种群的密度（Density）:单位空间内某一种群的个体数目。种群密度和生物的大小及该生物所处的营养级有关。粗密度(Crude Density)是指单位空间内的个体数（或生物量）。生态密度(Ecological Density):是指单位栖息空间（种群实际所占据的有效面积或空间）内的个体数（或生物量）。相对密度（Relative Density)：单位时间内遇见的生物个数；或某时段内，某一物种占据样地的百分比。影响种群密度的因素（1）环境中可利用的物质和能量的多少；（2）种群对物质和能量利用效率的高低；（3）生物种群营养级的高低；（4）种群本身的生物学特性“饱和点”和最适密度：当环境中拥有可利用的物质和能量最丰富、环境条件最适应时，某种群可以达到该环境下的最大密度，这个密度称为“饱和点”。维持种群最佳状况的密度，称为最适密度。拥挤效应：2、种群的出生率和死亡率出生率是指种群生产新个体占总个体数的比率。不论新个体是通过生产、孵化、出芽、分裂等哪一种方式，都视为出生。生理出生率(最大出生率):在理想条件下所能达到的最大出生率。生态出生率(实际出生率):在一定时期内，种群在特定条件下实际繁殖的个体数.内外因素共同作用影响的结果。影响出生率的因素: a.性成熟速度；b.每次产仔数；c.每年生殖次数；d.生殖年龄的长短。§生理死亡率(最小死亡率)：在最适条件下个体因衰老而死亡，其种群死亡率降到最低。§生态死亡率(实际死亡率)：在一定条件下的实际死亡率。许多个体死于各种生物或非生物影响的因素。§出生率和死亡率一般都以种群中每单位时间每1000个个体的出生或死亡数来表示。3、年龄结构:一个种群各个龄级的个体数目与种群个体总体的比例，叫做年龄比例（age ratio）。按从小到大龄级比例绘图，即年龄金字塔（age pyramid），以表示种群的年龄结构分布。从生态学的角度，种群的年龄结构可以分为三种类型：增长型种群、稳定型种群和 衰退型种群。4、性比：种群雌性个体与雄性个体的比例。大多数生物的自然种群内个体比率常为1:1。出生时雄性多于雌性，随年龄增长,雌性多于雄性。性比也受环境因素影响，如食物的丰歉；如赤眼蜂，当食物短缺时，雌性比例下降。性比与种群的配偶关系对出生率由很大影响。在单配种，即一夫一妻的种群中，雄性个体与雌性个体的比例决定着繁殖力，、生命表与存活曲线生命表是按种群生长的时间，或按种群的年龄(发育阶段)的程序编制的，系统记述了种群的死亡或生存率和生殖率。是最清楚、最直接地展示种群死亡和存活过程的一览表。最初用于人寿保险。对研究人口现象和人口的生命过程有重要的意义。、种群内禀增长率(rm)：在理想环境条件下，稳定年龄结构的种群所能达到的恒定的、最大的增长率，又称为生物潜能或生殖潜能。其与野外实际条件下见到的增长率之间的差值，被看作为环境阻力的量度。6、环境容纳量（Carrying capacity）：某种群在一生态系统中，即在一个有限的环境中能稳定达到的最大数量（或最大密度）常用K表示。三、 种群的数量动态调节1、 种群增长的基本理论模型2、 种群的实际数量动态：季节波动、年波动、非周期性波动（种群大爆发或大发生）生态入侵（Ecological invasion）：由于人类有遗失或无意识地把某种生物带入适宜于其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这种过程称之。种群平衡：种群较长时间地维持在几乎同一水平上，称之为种群平衡。3、种群调节：当种群数量偏离平衡水平上升或下降时，使种群数量返回平衡水平的作用。种群调节理论1)气候学派:多以昆虫为研究对象,认为种群参数受天气条件的强烈影响。2)生物学派:主张捕食、计生、竞争等生物过程对种群调节起决定作用。3)食物因素:强调食物因素，也可归为生物学派。4)自动调节学说：认为靠种群内部调节，分遗传调节、内分泌调节、行为调节等。4、生态对策：K选择 R选择四、 种群的种内关系1、 种群内个体的空间分布种群分布类型: 均匀分布 随机分布 集群分布2、群聚与阿利氏原则群聚（clumped）群的产生是个体群聚的结果，群聚能使种群的存活率提高。生物群聚作用:（1） 提高警惕性，有助于及早发现捕食者（2） 稀释效应，每个个体被攻击的几率说缩小。（3） 集体防御（4） 有利于提高捕食效率（5） 有利于改变小生境（6） 有利于交流学习（7） 有利于繁殖最小种群原则：一些群聚生活的生物，其群聚的程度有一个下限要求，如果长期 低于临界下限，该生物种就不能正常生活，甚至不能生存。阿利氏原则：一个物种种群的聚集程度和密度一样，随种类和条件而变化，过疏或过密，都可能有限制性影响。种群总是避免过分分散或过分拥挤，使种群内个体能或得最佳的生活和生存条件。3、种内竞争和自疏:最后产量恒值法则、 -2/3自疏法则4、隔离和领域性5、社会等级及分工五、种群的种间关系1、 原始合作：两生物种群生活在一起，彼此都有所得，但二者之间不存在依存关系。2、偏利共生：共生的两种植物，一方得利，而另一方无害。分为长期性共生和暂时性共生。3、互利共生：两个生物种群生活在一起，相互依赖，相互得益。共生的结果使得两个种群发展得更好，互利共生常出现在生活需求极不相同的生物之间。4、竞争：指生活在同一地区的两个物种,由于利用相同的资源，导致每一个物种的数量下降，即两种群彼此发生有害影响。竞争一般可分为干扰竞争和利用竞争。干扰竞争：一种动物借助于行为排斥另一种动物使其得不到资源。利用竞争：一个物种所利用的资源对第二个物种也非常重要，但两个物种并不发生直接接触。高斯竞争排斥原理：原理： 两个生态位相同的物种不可能经久共存在一起推论1：一个稳定的群落中，占据相同生态位的两个物种，其中一个最终被消灭。推论2：一个稳定的群落中，没有任何两个种是直接竞争者推论3：群落是一个生态为分化了的系统。种群之间趋于互补，而不是直接的竞争。5、捕食：一个物种取食和伤害另一物种的生物种间关系。狭义捕食: 动物吃动物；广义捕食: 肉食、植食、拟寄生、同种相残捕食作为一个重要生态学现象的理由: a.限制种群的分布,抑制种群的数量. b.捕食同竞争一样,是影响群落结构的主要生态过程. c.捕食是一个主要的选择压力,生物的很多适应可用捕食者和猎物间的协同进化来说明.6、寄生：一个物种从另一物种的体液、组织或已消化物质获取营养并造成对宿主危害生物种间关系。更严格地说，寄生物从较大的诉诸组织中摄取营养物，是一种弱者依附于强者的情况。7、偏害化感作用：植物分泌化学物质对其他生物产生抑制。他感作用：植物对植物他毒作用：植物对动物抗毒作用：植物对微生物8、协同进化：生态系统中生物与生物、生物与环境相互作用、相互选择，共同进化的过程。 一个物种的进化必然会改变作用于其它生物的选择压力，引起其它生物也发生变化,这些变化反过来引起相关物种的进一步变化。第四章 群落生态学一、 群落及群落生态学生物群落（biocoenosis）简称群落(community)：在特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成，它们之间及其与环境之间彼此影响、相互作用，具有一定的外貌及结构，包括形态结构与营养结构，并具特定功能的生物集合体。也可以说，一个生态系统中具生命的部分即生物群落。机体论：个体论：二、群落的基本特征：1. 具有一定的种类组成；2. 具有一定的结构；3. 具有一定的动态特征；4. 不同物种之间存在相互影响；5. 具有一定分布范围；6. 形成一定群落环境；7. 具有特定群落边界特征。群落生态学（Community Ecology）：以生物群落为对象，研究聚集在一定空间范围内的不同种生物与生物之间、生物个体之间的关系，分析生物群落组成、特征、结构、机能、分布、演替及群落分类、排序等问题的生态学分支学科。三、群落的组成§优势种（dominant species）: 在群落中能有效控制能量流动和物质循环并对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种。§特征：个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积大、生活能力强。§建群种（constructive species）：植物群落中，处于优势层的优势种， 决定着群落的外貌，而且也控制着群落的生态环境和群落中的其他组成成分。§亚优势种（subdominant species）: 指个体数量与作用都次于优势种,但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的物种。在复层群落中，通称居于较低亚层。§伴生种（companion species）：为群落的常见物种，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。§偶见种或罕见种（rare species）：是那些在群落中出现频率很低的种类，往往是由于种群自身数量稀少的缘故。有些偶见种的出现具有生态指示意义，可能是偶然的机会由人带入、或伴随着某种条件改变而侵入，也可能是衰退中的残遗种。群落组成的数量特征:1、种的个体数量指标：丰富度、密度、相对密度、密度比 还有：盖度、频度、高度、重量、体积以及相对盖度、盖度比，以此类推。2、种的综合数量指标：优势度：重要值、综合优势比；生态位：空间、营养、多维生态位等。重要值：表示一个种群在群落中的地位重要值相对密度相对频度相对盖度四、群落的结构、群落的外貌（physiognomy）：指的是群落的外表形态或相貌，它是群落与外界环境长期适应的结果。群落的外貌主要取决于物种的形态习性或长相、生活型或生长型以及周期性等几个方面。决定群落外貌的因素：Ø 物种的生活型；Ø 组成物种，优势种植物和优势种的多少对群落的外貌起决定性作用；Ø 物种的季相；Ø 物种的生活期。2、群落的水平结构：水平结构复杂性的成因Ø 亲代扩散分布习性：如，种子较重或无性繁殖的植物往往生长在母株周围。Ø 环境异质性：环境因子水平分布格局所致。Ø 种间相互作用：如，植食动物明显依赖于它所取食的植物分布。3、群落的垂直结构（分层现象）4、群落的时间结构（群落在时间上的演替性）5、群落交错区与边缘效应：边缘效应（Edge effect）：由于群落交错区生境条件的特殊性、异质性和不稳定性，使得毗邻群落的生物可能聚集在生境重叠的交错区域中，不但增大了交错区中物种的多样性和种群密度，而且增大了某些生物种的活动强度和生产力的现象。开拓有用边缘：控制有害边缘：6、岛屿效应：岛屿中的物种数与岛屿的面积有关，且岛屿面积越大种数越大。这里指广义上的岛屿，包括“林窗”、陆海中的岛湖泊等。S=cAz lgS=lgc+z(lgA) A:岛屿面积 S:物种数 c、z: 常数MacArthur 的平衡说：岛屿上的物种数决定于物种迁入和灭亡的平衡。迁入率曲线与灭亡率曲线交点上的种数，即为该岛上预测的物种数。根据平衡说，可说明以下几点：岛屿上的物种数不随时间的变化而变化；这是一种动态平衡，即灭亡种不断地被新迁入的种所代替；大岛比小岛能供养更多种；随岛距大陆的距离由近到远，平衡点的种数逐渐降低。岛屿生态和自然保护在同样面积下，大保护区好还是若干小保护区好？这决定于下列情况：若每个小保护区内都是相同的一些种，那么大保护区能支持更多的种；从传播流行病看，隔离的小保护区有更好的防止传播作用；如果在相当异质的区域中建立保护区，多个小保护区能提供空间异质性，有利于保护物种多样性；对密度低增长率慢的大型动物，为保护其遗传性较大的保护区是必需的；在各小保护区之间的走廊或通道，对于保护是很有帮助的，它能减少被灭亡的危险，细长的保护区有利于迁入。7、中度干扰假说在一次干扰后少数先锋种入侵缺口，如果干扰频繁，则先锋种不能发展到演替中期，因而多样性较低；如果干扰间隔期很长，使演替过程能发展到顶级期，多样性也不很高；只有中等干扰程度是多样性维持高水平，他循序更多物种入侵和定居。五、群落的演替1、演替：随时间的推移，生物群落内一些物种消失，另一些物种侵入，群落组成及其环境向一定方向产生有顺序的发展变化，即一个群落被另一群落所取代的过程。2、演替的过程：在演替过程中的不同阶段，各种过渡性群落所出现的时期，称为系列期。系列期内物种在不断更替。早期出现的物种称先锋物种；中期出现的物种称过渡种或演替种；演替发展到最后出现在顶级群落中的物种称顶级种3、演替的类型根据起始基质的性质不同可划分为原生演替和次生演替。原生演替又叫初级演替是在从来未有过的生物的原生裸地或水体开始的演替；如在岩石露头、沙丘、湖底、海地的演替。从岩石或裸地开始的演替叫旱生原生演替； 从河湾、湖底开始的演替叫水生原生演替；次生演替是指在原有生物群落被破坏后的地段上进行的演替；4、演替序列5、演替的特征演替的方向性：群落结构由简单到复杂，物种由少到多，种间关系从不平衡到平衡，从不稳定到稳定。演替的速度：先缓慢后迅速再到缓慢演替效应：群落中的物种在自身的发展过程中，经常对生境产生一些不利于自己生存而有利于其它物种生存的因素从而在演替中创造了物种替代的条件。6、演替的影响因素植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性是群落演替的先决条件；群落内部环境的变化是演替的动力；种内和种间关系是演替的催化剂；外界环境条件的变化是诱因；人类活动是重要的影响因素。7、演替理论：演替中，生物群落的结构和功能发生一系列的变化，生物群落通过复杂的演替达到最后成熟阶段的群落，是与周围物理环境取得相对平衡的稳定群落，称为顶级群落。六、生物多样性1 生物多样性的概念生物多样性（Biodiversity）是生物及其生存的生态综合体的多样性和变异性，即各层次生命体系的复杂性。遗传多样性：指物种内基因的变化，包括种内显著不同的群体间和同一群体内的遗传变异，亦称基因多样性。物种多样性：指物种水平的生物多样性，是从分类学、系统学和生物地理学角度研究一定区域内物种的状况。生态系统多样性：指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。·景观多样性:2、生物多样性的价值：遗传及资源库生产及经济价值生态平衡教育价值科学研究美学价值3、落多样性的影响因子：时间因子空间异质性因子气候稳定因子竞争因子捕食因子生产力因子第五章 生态系统生态学一、“系统”与生态系统1、系统（System）：是由相互作用和相互依赖的若干组成部分，结合而成的具有一定结构的功能整体。系统的三要素:（1）两个以上的组分；（2）各组分相互联系，具有一定结构；（3）具有独立的，将定的功能。系统的基本性质:（1）系统组分的整体性；（2）系统结构的有序性；（3）系统功能的整合性；（4）系统结构、功能的可控性。2、生态系统（Ecosystem）:指在一定的时间、空间内，生物与生存环境、生物与生物之间密切联系、相互作用，通过物质循环、能量流动、信息传递而构成的具有一定结构的功能整体。生态系统的特点:具有生命成分具有空间结构具有时间变化具有自动调节功能是开放系统二、生态系统的一般特征1、 生态系统的组成四个基本组成部分：（1）生产者（producers）又称初级生产者（primary producers），指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。初级生产者也是自然界生命系统中唯一能将太阳能转化为生物化学能的媒介。生产者完成有机物的合成过程，是生物圈生命活动能量的源头（2）消费者（consumers）:是指不能利用无机物质制造有机物质，而是直接或间接依赖于生产者所制造的有机物质作为食物源的异养生物。主要指动物（草食动物、肉食动物、腐生动物、杂食动物）和寄生性动物。消费者完成有机物的转化过程，是生物圈生命活动最活跃的部分降低分解者的压力促进有机物的合成促进有机物分解促进物质循环各种调节功能（3）分解者（composers）又名还原者:指利用动植物残体及其它有机物为食的小型异养生物，主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。小型消费者使构成有机成分的元素和贮备的能量通过分解作用又释放到无机环境中去。分解者完成有机物的分解过程，是生态系统不可缺少的部分通过动、植物残体有机物质的分解，是营养物质得到在循环，微生物种群得到恢复和繁衍；尾碎屑食物链的各级生物提供了食物和物质基础；产生由调控作用的“环境激素”对生态系统中其他生物的生长产生重大影响；改进了地球表面的惰性物质。（4）无机环境:是生态系统中生物赖以生存的物质和能量的源泉及活动的场所。按其对生物的作用，可分为：原料部分。主要通过大气层及到达地表的光、氧、二氧化碳、水、无机盐类以及非生命的有机物质等。代谢过程的媒介部分。水、温度和风等。基层部分。岩石和土壤等。2 、生态系统的结构:空间结构时间结构营养结构（1）食物链（food chain）和营养级（trophic level）：食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养阶层或营养级，指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。（2）食物链的类型牧食食物链（grazing food chain）:又称捕食食物链，以活的动植物为起点的食物链，如草食动物、各级食肉动物。以绿色植物为起点，是活的生物体。腐食食物链（detrital food chain）:又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。以动、植物残体为起点，数量越来越少。 （3）食物链的特征Ø 食物链的长度通常不超过6个营养级，最常见的4-5个营养级；Ø 食物链越长，最后营养级位所获得的能量也越少。因为从起点到终点经过的营养级越多，其能量损耗也就越大；Ø 食物链或食物网的复杂程度与生态系统的稳定性直接相关；Ø 生态系统中的食物链不是固定不变的，它不仅在进化历史上有改变，在短时间内也会发生变化。食物网(food web):生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形成复杂的网络结构。食物链和食物网的意义Ø 食物链是生态系统营养结构的形象体现；Ø 生态系统中能量流动和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的；Ø 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律。3、生态系统的功能Ø 能量流动：生产者消费者分解者Ø 物质循环：生物 环境Ø 信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网Ø 自我调节：保持生态系统的稳定生态系统的自我调节（1）生态系统的稳定性（stability）:生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态，表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。系统稳定性包括了两个方面的含义 :抵抗力（ resistance）：系统保持现行状态的能力 ，即抗干扰的能力；恢复力（resilience ）：系统受扰动后回归该状态的倾向 ，即受扰后的恢复能力。（2）生态系统稳定性机制：生态系统具有自我调节的能力，维持自身的稳定性，自然生态系统可以看成是一个控制论系统，因此，负反馈调节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。三、生态系统的类型1、 按环境性质分：2、 按人类对其的影响程度分：3、 按生物成分分：4、 按系统开放程度分：5、 按系统形成的原动力分：（1）太阳供能的自然生态系统（2）有自然辅助能的太阳供能生态系统（3）有人类辅助能的太阳供能生态系统（4）燃料功能的城市生态系统四、一般生态系统城市生态系统、园林生态系统、湿地生态系统第六章第五章 污染生态学大气污染、水污染、土壤污染、光污染、噪音污染第六章 城市生态学城市生态学1、城市生态学 （urban ecology）是研究城市空间范围内，生命系统和环境系统之间相互关系的学科，是生态学一分支。简：城市生态学是研究城市居民与城市环境之间相互关系的科学。2 城市生态学研究内容：Ø 城市居民变动及其空间分布特征Ø 城市物质代谢功能及其与城市环境质量之间关系(城市物流、能流及经济特征研究)Ø 城市自然生态变化与城市环境的互动影响Ø 城市生态管理与调控(城市交通、供水、生活废物处理及其中的物质、能量利用, 社会、自然和谐, 系统动态调控方法研究)Ø 城市自然生态特征的指标体系及城市合理容量3、城市生态学研究的流派起源于欧美（1）北美学派： 城市生态学植根于社会科学。Robert E. Park芝加哥学派著名的代表人物之一， 在1926年就已开始讲授“城市生态学”课程，其内容是“城市和社会之间关系的多样性”。（2）西欧学派： 由自然科学家，特别是植物学家所首先创立，保持着自然科学的性质。近期才开始把非自然科学亦纳入城市生态学研究范畴 。 目前，两派相互协调，逐渐趋于统一。4、我国的研究情况：起步较晚，但发展很快Ø 理论研究阶段：城市生态学的目的、任务、研究对象和方法等，1984年12月在上海举行了“首届全国城市生态科学研讨会” 标志着中国城市生态研究工作的开始。Ø 应用实践阶段：城市生态理论研究在城市规划、建设和管理实践的应用， 主要是对一些大城市进行生态系统工程方面的研究。u5、学科热点、前沿Ø 分城市职能类别研究：以政治文化、工业企业、风景旅游、交通枢纽、商贸金融、港口运输等各类城市进行研究；Ø 单项基础性研究：为构建城市总体模型提供信息支撑，如有关城市植被、植物区系、动物区系、水文、气候、土壤等以及有关城市交通、人口居住、环境美化方面的研究；Ø 城市生态环境管理及规划研究6、主要的生态学原理（1）生态平衡及其反馈调节机制o生态平衡（ecological equilibrium）指生态系统处于一种相对稳定状态时, 生态系统内生物之间和生物与环境之间相互高度适应, 种群结构和数量比例长久保持相对稳定, 生产与消费和分解之间相互协调, 系统能量和物质的输入与输出之间接近平衡。o负反馈机制（negative feedback mechanism）（2）多样性稳定性学说：当自然生态系统处于平衡状态时，生物种类通常较多，结构复杂，食物链网错综，对外界的干扰有较强的抵御能力，功能发挥亦较稳定。生态系统的稳定性(stability) 包括抵抗力(resistance)、恢复力(resilience)两部分。生态平衡失调：生态系统的调节能力是有一定限度的。当外界干扰压力超出生态阈限(ecological threshold)时，系统的自我调节能力随之丧失，系统结构遭到破坏，功能受阻，整个系统受到严重伤害乃至崩溃。生态危机（ecological crisis）：由于人类盲目的生产和生活活动而导致的局部甚至整个生物圈结构和功能的失调。可持续发展（sustainable development）：人类应该正确处理人与自然的关系，在发展生产，提高生活水平的同时，注意保持生态系统结构和功能的稳定与平衡。从而实现既满足当前人类需要，又不危及后代子孙生存的。(3)相互依存与相互制约规律：生态系统中的生物间、不同生态系统间，甚至生态系统中的生物与环境之间，均存在相互依存和相互制约的关系。（4）物质循环与再生规律：生态系统中，生物借助能