第二章-理论生态学基础-恢复生态学课件

第二章第二章 理理论生生态学基学基础n第一第一节 普通生普通生态学的基本原理与概念学的基本原理与概念n第二第二节 生物与生物与环境的关系境的关系n第三第三节 种群生种群生态学基学基础n第四第四节 群落生群落生态学基学基础n第五第五节 生生态系系统生生态学基学基础n第六第六节 景景观生生态学基学基础n第七第七节 恢复生恢复生态学的基本原理学的基本原理5u（二）（二）生态学的研究范围生态学的研究范围非生物因子非生物因子生物因子生物因子生态系统生态系统物质物质能量能量基因基因细胞细胞器官器官个体个体种群种群群落群落基因基因系统系统器官器官系统系统个体个体系统系统种群种群系统系统群落群落系统系统细胞细胞系统系统现代生态学的生态范围现代生态学的生态范围 （引自（引自Odum Odum 和和 BarrettBarrett，20052005）n一、生一、生态学的定学的定义与内涵与内涵6u（三）生态学的研（三）生态学的研究水平究水平稳态平衡：制稳态平衡：制控点反馈（控点反馈（+或或-）；在有）；在有限范围内维持限范围内维持稳态平衡稳态平衡动态平衡：非动态平衡：非制控点反馈制控点反馈（+或或-）；在）；在有限范围内维有限范围内维持动态平衡持动态平衡现代生态学研究对象的组织水平（改自现代生态学研究对象的组织水平（改自OdumOdum 和和 BarrteeBarrtee，20052005）微微观水平水平:器官、器官、细胞、胞、细胞器和分胞器和分子子;宏宏观水平水平:个体、个体、种群、群落、生种群、群落、生态系系统、景、景观、生物、生物圈。圈。n一、生一、生态学的定学的定义与内涵与内涵7n二、生二、生态学的研究学的研究对象象主要研究主要研究对象是生象是生态系系统，即生物和非生，即生物和非生物相互作用形成的系物相互作用形成的系统。它包括：微。它包括：微观水平水平上的器官、上的器官、细胞、胞、细胞器和分子，以及宏胞器和分子，以及宏观水平上的个体、种群、群落、生水平上的个体、种群、群落、生态系系统、景、景观、生物圈等、生物圈等。u（一）（一）生态学的主要研究对象生态学的主要研究对象8u（二）生态学的宏观研究对象（二）生态学的宏观研究对象生物个体或物种（生物个体或物种（speciesspecies）：能）：能够实际地或潜在地彼此地或潜在地彼此杂交的个体交的个体组合。如人的肤合。如人的肤色、植物叶子的大小等；色、植物叶子的大小等；生物种群（生物种群（populationpopulation）：在特定的）：在特定的时间和一定的空和一定的空间中生活和繁殖的同种个体所中生活和繁殖的同种个体所组成的群体。如成的群体。如鲤鱼、黄牛等；、黄牛等；n二、生二、生态学的研究学的研究对象象生生态系系统（ecosystemecosystem）：生物有机体及无机）：生物有机体及无机环境之境之间的有机整体。生物的有机整体。生物组分包括生分包括生产者者（producerproducer）、消）、消费者（者（consumerconsumer）和分解者）和分解者（decomposerdecomposer）。）。景景观（landscapelandscape）：相互作用的生）：相互作用的生态系系统镶嵌构成、以嵌构成、以类似形式重复出似形式重复出现、具有高度空、具有高度空间异异质性的区域，具有明性的区域，具有明显的的视觉特征的地理特征的地理实体，具有体，具有经济、生、生态和美学价和美学价值。第二第二节 生物与生物与环境境的关系的关系11u环境境(environment):直接或直接或间接影响接影响该生物体生物体或生物群体生存的一切事物的或生物群体生存的一切事物的总和；和；u生生态因子因子(ecological factors):环境中境中对生物生物生生长发育等有直接或育等有直接或间接影响的接影响的环境要素，如光境要素，如光照、温度、湿度、氧气等。生照、温度、湿度、氧气等。生态因子中生物生存因子中生物生存所不可缺少的条件，称所不可缺少的条件，称为生存条件。生存条件。n一、基本概念一、基本概念12n二、二、环境（生境（生态因子）的生因子）的生态作用作用光因子的生光因子的生态作用主要表作用主要表现在光照在光照强度（光度（光补偿点、光点、光饱和点）、光和点）、光质（可（可见光、不可光、不可见光）和光周期（日周期、年周期）三个方面。光）和光周期（日周期、年周期）三个方面。u（一）光因子的生态作用（一）光因子的生态作用u（二）温度因子的生态作用（二）温度因子的生态作用温度温度“三基点三基点”：最高、最适、最低温度：最高、最适、最低温度积温的作用：温的作用：农作物生作物生产必必须依当地平均温依当地平均温度和每一作物所需的度和每一作物所需的总有效有效积温温进行安排行安排13生物体内的生化生物体内的生化过程必程必须在一定的温在一定的温度范度范围内才能正常内才能正常进行；温度的行；温度的变化化往往能引起往往能引起环境中境中其他生其他生态因子的改因子的改变；生物生；生物生长(growth)的的“三基三基点点”:最低、最适和最低、最适和最高温度。最高温度。生物适应环境的生物适应环境的“三基点三基点”示示意图（改自孙濡泳等，意图（改自孙濡泳等，20022002）14u（三）水因子的生态作用（三）水因子的生态作用u（四）土壤的生态作用（四）土壤的生态作用n二、二、环境（生境（生态因子）的生因子）的生态作用作用生物体内的重要生物体内的重要组分、分、营养运养运输及生化及生化过程程的介的介质、植物光合作用的原料、植物光合作用的原料、稳定生物体的定生物体的生活生活环境。境。物物质和能量的交和能量的交换场所，所，满足生物足生物对水分、水分、养分、空气和温度的需求。养分、空气和温度的需求。u（五）大气和风的生态作用（五）大气和风的生态作用大气大气为生物提供生命元素生物提供生命元素 氧、碳和氮；氧、碳和氮；大气大气组分的失衡分的失衡对生物生物产生不利影响，如二氧化生不利影响，如二氧化碳、甲碳、甲烷等可等可产生温室效生温室效应；风有利于生物基因交流（如有利于生物基因交流（如风媒花）媒花）；风可以来影响生物的分布和生可以来影响生物的分布和生长，如地形雨、焚，如地形雨、焚风(foehn)效效应等。等。16n三、生三、生态因子的作用特点因子的作用特点u综合性综合性u主导性主导性u不可替代性和互补性不可替代性和互补性u阶段性阶段性u限制性限制性u直接性和间接性直接性和间接性17n四、生物四、生物对环境（生境（生态因子）的适因子）的适应u（一）生物对光因子的生态适应（一）生物对光因子的生态适应阳地植物阳地植物阴地植物阴地植物阳地植物与阴地植物的光补偿点位置示意图阳地植物与阴地植物的光补偿点位置示意图(Emberlin,1983)(Emberlin,1983)18u（二）生物对温度因子的生态适应（二）生物对温度因子的生态适应对低温的适低温的适应:Bergmann 规律Allen规律对高温的适高温的适应:植物的生态适应：动物的生态适应:n四、生物四、生物对环境（生境（生态因子）的适因子）的适应19A A 北极狐北极狐(Alopex lagopusAlopex lagopus)B B 赤赤 狐狐(Vulpes vulpesVulpes vulpes)C C 大耳狐大耳狐(Otocyon megalotisOtocyon megalotis)三种不同狐狸的头部及耳朵比较三种不同狐狸的头部及耳朵比较(引自引自Dreux,1974)Dreux,1974)20植物：依据植物：依据对水分的需求量和依水分的需求量和依赖程度，程度，可将植物划分可将植物划分为水生植物和水生植物和陆生植物；生植物；动物：依据物：依据对水分的适水分的适应性，可将其划分性，可将其划分为陆生生动物和水生物和水生动物。物。u（三）生物对水分因子的生态适应（三）生物对水分因子的生态适应n四、生物四、生物对环境（生境（生态因子）的适因子）的适应21植物植物对土壤因子适土壤因子适应的生的生态类型型适适应土壤土壤pH的生的生态类型型:酸性土植物、中性酸性土植物、中性土植物和碱性土植物；土植物和碱性土植物；适适应土壤沙土壤沙质基基质的生的生态类型型:沙生植物；沙生植物；适适应土壤中土壤中矿质盐类的生的生态类型型:钙质土植土植物、嫌物、嫌钙植物、植物、盐土植物和碱土植物；土植物和碱土植物；u（四）生物对土壤因子的生态适应（四）生物对土壤因子的生态适应n四、生物四、生物对环境（生境（生态因子）的适因子）的适应22u（五）生物对大气因子的生态适应（五）生物对大气因子的生态适应植物：植物：对缺氧缺氧环境的适境的适应主要靠通气主要靠通气组织，以，以保保证各器官、各器官、组织对氧的需求。氧的需求。动物：物：对缺氧缺氧环境的适境的适应主要表主要表现在呼吸和供在呼吸和供血两个方面。肺泡余气量增加、血两个方面。肺泡余气量增加、红细胞数量增加、胞数量增加、血血红蛋白蛋白浓度及血球比度及血球比积升高等升高等n四、生物四、生物对环境（生境（生态因子）的适因子）的适应23u（六）（六）生物的生态适应性进化生物的生态适应性进化生物在与生物在与环境的境的长期相互作用中，形成一些具期相互作用中，形成一些具有生存意有生存意义的特征，以确保个体的特征，以确保个体发育的正常育的正常进行，行，这个个过程称程称为生生态适适应。生物的生。生物的生态适适应机制主机制主要是靠内要是靠内稳态来来实现的。的。n四、生物四、生物对环境（生境（生态因子）的适因子）的适应四、生物四、生物对环境（生境（生态因子）的适因子）的适应 环境变化对内稳态生物与非内稳态生物体环境变化对内稳态生物与非内稳态生物体内的环境影响（仿内的环境影响（仿Putman,1984Putman,1984）动物的趋同适应示意图动物的趋同适应示意图 (Smith R.,1974)(Smith R.,1974)25（a a）具长喙或吸管适宜吸）具长喙或吸管适宜吸食花蜜的蜂鸟食花蜜的蜂鸟(昼昼)和鹰和鹰蛾蛾(夜夜)（b b）具流线体形适宜游泳）具流线体形适宜游泳的海洋动物鯊的海洋动物鯊(鱼类鱼类)、鱼龙鱼龙(史前爬行类史前爬行类)、海、海豚豚(哺乳类哺乳类)（c c）前后肢爪间具毡状皮）前后肢爪间具毡状皮肤适宜滑翔的北美飞鼠肤适宜滑翔的北美飞鼠(啮齿类啮齿类)和澳洲滑鼠和澳洲滑鼠(有袋类有袋类)夏威夷细嘴食虫夏威夷细嘴食虫(食蜜食蜜)鸣鸟因食性分化产生的形态鸣鸟因食性分化产生的形态辐射辐射(趋异趋异)适应适应 (Smith R.,1974)(Smith R.,1974)。食性差异：食性差异：f,g,h:f,g,h:食虫；食虫；d,c,b,j:d,c,b,j:采食种子、水果；采食种子、水果；e,a,i:e,a,i:采食昆虫和蜂蜜；采食昆虫和蜂蜜；a:a:采食浆果；采食浆果；k,l,m,n:k,l,m,n:采采食蜂蜜食蜂蜜第三第三节 种群生种群生态学基学基础28n一、种群的基本特征一、种群的基本特征u空间特征空间特征种群均占据一定的空种群均占据一定的空间，其个体在空，其个体在空间上分上分布可分布可分为聚群分布、随机分布和均匀分布；聚群分布、随机分布和均匀分布；u数量特征数量特征种群数量用种群密度或生物量来反映种群数量用种群密度或生物量来反映,其决定其决定因素是出生率和死亡率，以及迁入和迁出率等；因素是出生率和死亡率，以及迁入和迁出率等；u遗传特征遗传特征种群具有一定的种群具有一定的遗传组成，是一个基因成，是一个基因库。29n二、种群的数量二、种群的数量调节u（一）种群的逻辑斯谛增长（一）种群的逻辑斯谛增长种群数量会增种群数量会增长主要有两种方式主要有两种方式:J型增型增长：无限：无限环境中的增境中的增长模式；模式；S型增型增长：有限：有限环境中的增境中的增长模式。模式。30自疏自疏过程中存活个体平均株干重与种群密度程中存活个体平均株干重与种群密度之之间的关系可用下式表示的关系可用下式表示其中种群密度其中种群密度(d)的指数的指数-3/2经多种植物定量多种植物定量测定定为一恒一恒值，因此称，因此称为-3/2自疏法自疏法则。u（二）（二）-3/2-3/2自疏法则自疏法则n二、种群的数量二、种群的数量调节31植株密度与株形大小之植株密度与株形大小之间的关系，即的关系，即-3/2自疏法自疏法则（仿李博等，（仿李博等，2000）32n三、种群三、种群对策与种策与种间关系关系u（一）种群对策（一）种群对策r-选择K-选择气候气候多多变、不确定、不确定、难以以预测稳定、定、较确定、可确定、可预测死亡死亡灾灾变性性，无无规律律，非非密密度度制制约比比较有有规律；密度制律；密度制约存活存活（幼体存活率）低（幼体存活率）低（幼体存活率）高（幼体存活率）高数量数量时间上上变动大大，不不稳定定；远低于低于环境承境承载力力时间上上变动小小，稳定定；通通常常临近近K值种内、种种内、种间竞争争多多变，通常不，通常不紧张经常保持常保持紧张选择倾向向1.1.发育快育快2.2.增增长力高力高3.3.提高生育提高生育4.4.体型小体型小5.5.一次繁育一次繁育1.1.发育缓慢发育缓慢2.2.竞争力高竞争力高3.3.延迟生育延迟生育4.4.体型大体型大5.5.多次繁殖多次繁殖寿命寿命短，通常少于一年短，通常少于一年长，通常大于一年，通常大于一年最最终结果果高繁殖力高繁殖力高存活力高存活力表表2-1 生活史生活史进化化过程中程中r-对策者和策者和K-对策者部分特征策者部分特征33u（二）种间关系（二）种间关系种间关系类型种1种2特征1偏利作用+0种群1受益，种群2无影响2互利共生+对两物种都有利3中性作用00两种物种彼此无影响4竞争作用-两个物种互相抑制5偏害作用-0种群1受抑制，种群2无影响6寄生作用+-种群1（寄生者）受益，种群2（宿主）受害7捕食作用+-种群1（捕食者）受益，种群2（猎物）受害表表2-2 生物种生物种间相互关系基本相互关系基本类型型n三、种群三、种群对策与种策与种间关系关系在种在种间关系中，最重要的是关系中，最重要的是竞争关系。种争关系。种间竞争是指具有相似要求的物种争是指具有相似要求的物种为争争夺空空间和和资源而源而产生的直接或生的直接或间接抑制接抑制对方的方的现象。象。种种间竞争大小取决于生争大小取决于生态位（物种在位（物种在环境中所境中所处的地位或所起的作用，包括空的地位或所起的作用，包括空间生生态位、位、营养养生生态位、位、资源生源生态位或超体位或超体积生生态位）分化。位）分化。HTpHO 温度温度-湿度湿度-酸碱度三酸碱度三维空空间中的生中的生态位体位体积竞争排斥原理或生争排斥原理或生态位理位理论（也称（也称为高斯假高斯假说）认为，物种之，物种之间的生的生态位越接近，相互之位越接近，相互之间的的竞争就越争就越剧烈；分烈；分类上属于同一属的物种之上属于同一属的物种之间由于由于亲缘关系关系较接近，因而具有接近，因而具有较为相似的生相似的生态位，可以分布在不同的区域；如果它位，可以分布在不同的区域；如果它们分布分布在同一区域，必然由于在同一区域，必然由于竞争而逐争而逐渐导致其生致其生态位的分离，即位的分离，即竞争排斥争排斥导致致亲缘种的生种的生态位分位分离。离。37种间竞争对物种分布的影响（改自种间竞争对物种分布的影响（改自BegonBegon，19861986）第四第四节 群落生群落生态学基学基础39n一、群落的基本特征一、群落的基本特征u具有一定的种类具有一定的种类组成组成 u物种之间相互联系物种之间相互联系 u群落具有自己的内部环境群落具有自己的内部环境u具有一定的结构具有一定的结构u具有一定的动态特征具有一定的动态特征u具有一定的分布范围具有一定的分布范围u具有边界特征或边缘效应具有边界特征或边缘效应u各物种不具有同等的重要性各物种不具有同等的重要性40群落交群落交错区物种分布模式及其区物种分布模式及其边缘效效应（引自（引自Kupchella 和和 Hyland，1986）41n二、群落的演替二、群落的演替u（一）群落演替的概念（一）群落演替的概念一个群落代替另外一个群落的一个群落代替另外一个群落的现象。象。u（二）群落演替的原因（二）群落演替的原因外因外因动态演替：群落以外的因素所引起的演演替：群落以外的因素所引起的演替，如气候性演替、火成演替等。替，如气候性演替、火成演替等。内因内因动态演替：群落内部的演替：群落内部的结构改构改变而引起而引起的演替的演替n二、群落的演替二、群落的演替u（三）群落演替的顶极理论（三）群落演替的顶极理论单元元顶极极论(气候气候顶极）：群落演替只有一极）：群落演替只有一个个顶极，即气候极，即气候顶极。极。多元多元顶极极论（多因素（多因素顶极）：可以形成多个极）：可以形成多个顶极极:气候、地形、火及其气候、地形、火及其组合合顶极。极。顶极极-格局理格局理论：顶极群落不是截然呈离散状极群落不是截然呈离散状态，而是构成，而是构成连续变化的格局。化的格局。43n三、群落的三、群落的稳定性定性群落的群落的稳定性具有两定性具有两层含含义：群落的抗干：群落的抗干扰能力，即抵抗力能力，即抵抗力稳定性；群落受到干定性；群落受到干扰后恢后恢复到原平衡复到原平衡态的能力，即恢复力的能力，即恢复力稳定性。定性。u（一）（一）群落稳定性的定义群落稳定性的定义 群落群落稳定性的两种定性的两种观点点:平衡平衡说和非平衡和非平衡说两种两种对立的立的观点。平衡点。平衡说认为，共同生活在同，共同生活在同一群落的物种一群落的物种处于一种于一种稳定状定状态。非平衡。非平衡说认为，自然界中的群落不存在全局，自然界中的群落不存在全局稳定性，有的定性，有的只是群落的抵抗性和恢复性，其重要依据就是只是群落的抵抗性和恢复性，其重要依据就是中度干中度干扰理理论，即中等干，即中等干扰水平能水平能维持高的物持高的物种多种多样性。性。生态系统抵抗力稳定性的示意图生态系统抵抗力稳定性的示意图生生态态系系统统功功能能时时 间间干扰干扰抵抵抗抗力力的的量量度度：当当一一次次干干扰扰的的强强度度和和作作用用时时间间一一定定时时，此此区区域域的的面面积积越越大大(轨轨迹迹偏偏离离正正常常范范围围越越晚晚和和幅幅度度越越小小)，生态系统的抵抗力越强，生态系统的抵抗力越强功能轨迹曲线功能轨迹曲线正常作用范围正常作用范围n三、群落的三、群落的稳定性定性生态系统恢复力稳定性示意图生态系统恢复力稳定性示意图生生态态系系统统功功能能时时 间间干扰干扰恢恢复复力力的的量量度度：当当一一次次干干扰扰后后的的恢恢复复时时间间一一定定时时，此此区区域域的的面面积积越越大大(轨轨迹迹回回复复到到接接近近正正常常范范围围越越早早)，生生态态系系统统的的恢恢复复力力越越强强；或或者者，当当一一次次干干扰扰强强度度一一定定时时，此此区区域域的的宽宽度度越越小小(轨轨迹迹回回复复到到正正常常范范围围越越快快)，恢复力越强，恢复力越强功能轨迹曲线功能轨迹曲线正常作用范围正常作用范围n三、群落的三、群落的稳定性定性46u（二）（二）群落稳定性与多样性的关系群落稳定性与多样性的关系物种多物种多样性是指地球上生物有机体性是指地球上生物有机体(生命生命)的多的多样化程度，可以分化程度，可以分为遗传多多样性、物种多性、物种多样性和生性和生态系系统多多样性等性等3个个层次。次。对群落而言，物种多群落而言，物种多样性性尤尤为重要。重要。群落多群落多样性和性和稳定性的关系目前存在两种不同的定性的关系目前存在两种不同的理理论：MacArthurElton假假说（群落多（群落多样性和性和稳定性正相关）和定性正相关）和May假假说（群落多（群落多样性和性和稳定性无定性无关）。关）。n三、群落的三、群落的稳定性定性生物多样性的不同层次图解生物多样性的不同层次图解(Primark,1993)(Primark,1993)第五第五节 生生态系系统生生态学基学基础49n一、生一、生态系系统的基本特征的基本特征u占据一定的空间占据一定的空间u有一定的负荷能力有一定的负荷能力u有序开放有序开放u功能和服务性能明确功能和服务性能明确u物质、能量逐级递减物质、能量逐级递减u动态的生命特征动态的生命特征u可持续发展特性可持续发展特性生生态系系统的三个的三个亚系系统的的结构模型构模型2024/7/1351生态系统功能图解：能量流动与物质循环（改自生态系统功能图解：能量流动与物质循环（改自Odum,1989Odum,1989）；）；S-S-贮存，贮存，A-A-自养，自养，H-H-异养异养52n二、生二、生态系系统的能量流的能量流动与物与物质循循环u（一）生态系统中的能量流动（一）生态系统中的能量流动能量能量流流动遵循遵循热力学的两个基本定律：力学的两个基本定律：能量守衡定律能量守衡定律：热力学第一定律，能量从一力学第一定律，能量从一种形式种形式转变为另一种形式另一种形式；熵增加原理增加原理：即即热力学第二定律，能量力学第二定律，能量转变(作功作功)的的过程中，一部分能量程中，一部分能量转化化为无法利用无法利用的的热能向周能向周围散失散失。53一个普适的生一个普适的生态系系统能流模型能流模型(Odum,1959)(Odum,1959)能量通能量通过食物食物链在生命系在生命系统中流中流动55草食草食动物物摄取的植物能量取的植物能量粪能能消化能消化能代代谢能能尿能尿能繁殖繁殖生生长活活动支持能量支持能量生生产维持或呼吸持或呼吸能量在次级生产中的消耗分配（改自能量在次级生产中的消耗分配（改自 家畜饲养学家畜饲养学，19921992）56u（二）（二）生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环生生态系系统的物的物质循循环又称又称为生物地球化生物地球化学循学循环，主要有三大，主要有三大类型型：（1 1）水循）水循环（2 2）气体循）气体循环：C、N（半气体循（半气体循环）（3 3）沉）沉积型循型循环:P、S n二、生二、生态系系统的能量流的能量流动与物与物质循循环57地球生物圈的水循地球生物圈的水循环及其通量及其通量58碳在自然界的循环图示（改自碳在自然界的循环图示（改自Southwick,1985Southwick,1985）2024/7/1359硝酸盐硝酸盐NO3-+R硝酸盐硝酸盐细菌细菌植体内蛋植体内蛋白质合成白质合成植植 食食动动 物物各级肉各级肉食动物食动物死体及排泄物死体及排泄物亚硝酸亚硝酸盐细菌盐细菌氨氨NH4+氨化作用氨化作用(细菌、真菌细菌、真菌)反硝化细菌反硝化细菌蓝藻、闪电、固氮菌蓝藻、闪电、固氮菌大气大气N2损失到损失到水体中水体中火山活动火山活动氮在自然界的循氮在自然界的循环示意示意图60生产者植物体生产者植物体植食动物植食动物各级肉食动物各级肉食动物有机磷酸盐有机磷酸盐海海 洋洋可溶性磷酸盐可溶性磷酸盐分解者分解者磷酸盐岩石磷酸盐岩石磷酸盐岩石磷酸盐岩石磷在自然界的循磷在自然界的循环示意示意图61n三、生三、生态平衡及反平衡及反馈调节u（一）（一）生态平衡生态平衡系系统能量和物能量和物质的的输入与入与输出之出之间相相对平平衡衡的状的状态。生生态平衡是一种平衡是一种动态平衡平衡。u（二）（二）反馈调节反馈调节生生态系系统中的反中的反馈既表既表现在生物在生物组分与分与环境之境之间，也，也贯穿于生物各穿于生物各组分之分之间，其中，其中对生生态系系统的的稳定与平衡起主要作用的是定与平衡起主要作用的是负反反馈机制机制。62兔数量减少兔数量减少兔吃少兔吃少量植物量植物兔因饥兔因饥饿死亡饿死亡兔的食兔的食物增加物增加植物减少植物减少植物增加植物增加兔数量增加兔数量增加兔吃大兔吃大量植物量植物狼数量下降狼数量下降狼数量增加狼数量增加狼因饥狼因饥饿死亡饿死亡狼的食狼的食物增多物增多狼吃少狼吃少量的兔量的兔狼吃较狼吃较多的兔多的兔狼狼-兔兔-植物种群之间的双重负反馈环植物种群之间的双重负反馈环u（三）（三）生态失衡与生态危机生态失衡与生态危机当外界干当外界干扰压力很大，使系力很大，使系统的的变化超出其化超出其自我自我调节能力限度即生能力限度即生态阈限限时，系，系统的自的自我我调节能力随之能力随之丧失，整个系失，整个系统受到受到严重重伤害乃至崩害乃至崩溃，即生，即生态平衡失平衡失调。严重的生重的生态平衡失平衡失调，从而威，从而威胁到人到人类的生的生存存时，称，称为生生态危机。生危机。生态失衡起初往往不失衡起初往往不易被人易被人们觉察，如果一旦引察，如果一旦引发生生态危机，就危机，就很很难在短期内恢复平衡。在短期内恢复平衡。n三、生三、生态平衡及反平衡及反馈调节第六第六节 景景观生生态学基学基础65 景观生态学景观生态学(landscape ecology)是研究在一个是研究在一个相当大的区域内，由许多不同生态系统所组成相当大的区域内，由许多不同生态系统所组成的整体（即景观）的空间结构、相互作用、协的整体（即景观）的空间结构、相互作用、协调功能以及动态变化的一门生态学新分支。它调功能以及动态变化的一门生态学新分支。它以景观为对象，研究其空间结构、内部功能及以景观为对象，研究其空间结构、内部功能及各部分之间的相互关系，景观动态变化及景观各部分之间的相互关系，景观动态变化及景观优化利用和保护的原理与途径优化利用和保护的原理与途径。n一、景一、景观生生态学的概念学的概念66n二、景二、景观生生态学的基本理学的基本理论u耗散结构与自组织理论；耗散结构与自组织理论；u等级理论；等级理论；u空间异质性与景观格局理论；空间异质性与景观格局理论；u时空尺度理论；时空尺度理论；u景观连接度理论；景观连接度理论；u岛屿生物地理学理论；岛屿生物地理学理论；u复合种群理论；复合种群理论；u源汇理论源汇理论景观生态学理论示意图68景观等级结构示意图景观等级结构示意图(改自傅伯杰等，改自傅伯杰等，2001 2001)69尺尺度度所研究客体或所研究客体或过程的程的时间维和空和空间维，可用分辨率和范，可用分辨率和范围来描述来描述组织水平水平生物等生物等级中的位置中的位置比比 例例 尺尺对空空间距离的距离的缩减程度减程度分分 辨辨 率率空空间上上可可能能分分辨辨的的最最小小水水平平，又又称称为粒粒度度（Grain），如如卫星星相相片片的的像像元（元（Pixel）范范围研究区域的大小和需要考研究区域的大小和需要考虑的的时程程长短短外外推推据据已已知知进行行推推测，把把信信息息从从一一个个尺尺度度转移移到到另另一一尺尺度度，从从一一个个系系统转到到另一系另一系统临界界阈值在性在性质、属性或、属性或现象上象上产生突生突变的点的点绝对尺度尺度真真实距离、方向、外形距离、方向、外形相相对尺度尺度根据生物的功能根据生物的功能联系用作两点系用作两点间的相的相对描述描述尺度分析尺度分析将将小小尺尺度度上上的的斑斑块格格局局重重新新组合合为较大大尺尺度度上上空空间格格局局的的过程程，通通常常斑斑块形状由不形状由不规则趋向向规则，景，景观类型减少型减少尺度效尺度效应景景观最最小小斑斑块随随尺尺度度增增大大而而发生生类型型转化化与与面面积增增大大，景景观多多样性性指指数数相相应减少减少表表2-3 有关尺度理有关尺度理论的基本概念的基本概念时空尺度空尺度转化示意化示意图第七第七节 恢复生恢复生态学的基本原理学的基本原理 n一、恢复生一、恢复生态学理学理论基基础的的发展展现状状 在学科理论体系上，恢复生态学主要吸收在学科理论体系上，恢复生态学主要吸收了基础生态学的许多理论，作为生态恢复了基础生态学的许多理论，作为生态恢复实践的理论指导，主要包括最小限制因子实践的理论指导，主要包括最小限制因子原理、生态位理论、密度制约理论、竞争原理、生态位理论、密度制约理论、竞争关系理论、生态演替理论、物质循环和能关系理论、生态演替理论、物质循环和能量流动原理、尺度原理、格局过程理论和量流动原理、尺度原理、格局过程理论和阈值理论等。阈值理论等。n二、恢复生二、恢复生态学自身的基本理学自身的基本理论u（一）自我设计理论（一）自我设计理论退化生退化生态系系统将根据将根据环境条件合理地境条件合理地组织并并会最会最终改改变其其组分（自然恢复演替）。分（自然恢复演替）。u（二）人为设计理论（二）人为设计理论通通过工工程程和和植植被被重重建建恢恢复复退退化化生生态系系统，但但恢复恢复类型可能是多型可能是多样的（人的（人为恢复演替）恢复演替）思考思考题u什么是生什么是生态因子？生因子？生态因子因子对生物的作用有哪些生物的作用有哪些特点？特点？u什么是生物的生什么是生物的生态适适应性？如何用限制性因子理性？如何用限制性因子理论解解释生物的生生物的生态适适应性？性？u什么是生什么是生态位？如何位？如何应用生用生态位理位理论解解释种种间竞争争现象？象？u单元演替理元演替理论和多元演替理和多元演替理论的区的区别是什么？如是什么？如何理解群落多何理解群落多样性性稳定性的关系？定性的关系？u景景观生生态学理学理论如何如何应用到不同的生用到不同的生态恢复恢复类型型中？中？举例例说明。明。u恢复生恢复生态学的基学的基础理理论有哪些？如何有哪些？如何应用用阈值理理论解解释生生态退化和恢复退化和恢复过程？程？u自我自我设计理理论和人和人为设计理理论的主要区的主要区别是什么是什么？请举例例说明。明。