西北农林科技大学生态学生态学1绪论课件

李新平西北农林科技大学 资源环境学院生态学生态学内容目录内容目录1 1 绪论绪论2 2 生态系统生态系统3 3 生态系统中的生物与环境生态系统中的生物与环境4 4 生态系统中的生物种群生态系统中的生物种群5 5 生态系统中的生物群落生态系统中的生物群落6 6 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动7 7 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环8 8 生态系统的信息传递生态系统的信息传递9 9 生态系统的结构及调整生态系统的结构及调整10 10 应用生态学应用生态学1 绪绪 论论1.1 生态学的产生与发展生态学的产生与发展 1.1.1 生态学的定义生态学的定义 1.1.2 生态学的发展简史生态学的发展简史 1.1.3 现代生态学及其发展趋势现代生态学及其发展趋势1.2 生态学的学科体系生态学的学科体系 1.2.1 生态学的研究对象及内容生态学的研究对象及内容 1.2.2 生态学的分支学科生态学的分支学科 1.2.3 生态学的研究方法及方法论生态学的研究方法及方法论1.3 生态学的任务生态学的任务 1.3.1 人类生态问题人类生态问题 1.3.2 生态学与可持续发展生态学与可持续发展1.1 1.1 生态学的产生与发展生态学的产生与发展1.1.1 1.1.1 生态学的定义生态学的定义1.1.2 1.1.2 生态学的发展简史生态学的发展简史1.1.3 1.1.3 现代生态学及其发展趋势现代生态学及其发展趋势1.1.1 生态学的定义生态学的定义1）生态学的经典定义）生态学的经典定义 生态学生态学EcologyOikologie oikos +logos (住所)(学科)住所 的 学科谁住？住哪里?怎么住？生物 环境 关系生态学是研究生物与环境相互关系的科学生态学是研究生物与环境相互关系的科学生态学生态学(ecology)(ecology)第一概念第一概念 生态学生态学(ecology)(ecology)是研究生物与其环境关系的科学是研究生物与其环境关系的科学 1 1865865年勒特年勒特(Reiter)(Reiter)将希腊字母将希腊字母logos(logos(研究或学科研究或学科)和和oikosoikos(住所住所 )合并构成合并构成oikologieoikologie(生态学生态学)一词一词,1866,1866年海年海克尔克尔 (H.HaeckelH.Haeckel)将生态学定义为将生态学定义为“研究生物有机体与环境研究生物有机体与环境相互关系的学科相互关系的学科”,近代生态学由此便诞生了近代生态学由此便诞生了 1.1.1 生态学的定义生态学的定义2）生态学词根的含义及关系）生态学词根的含义及关系Eco生活地 经济 家庭环境生物学Environmental Biology生物经济学自然经济学Natural Economics Bionomics家庭管理家务习性1.1.1 生态学的定义生态学的定义3）不同的生态学定义）不同的生态学定义l 影响植物生活的外在因子及其对植物结构、生命延续影响植物生活的外在因子及其对植物结构、生命延续 时间、分布和其他生物关系之影响（时间、分布和其他生物关系之影响（E.WarmingE.Warming）。）。l 生态学是研究生活中的植物在与其结合的特定外界环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。境条件紧密相互作用中的形态、结构与化学特点。l 植物社会学（植物社会学（Plant SocietyPlant Society）l “研究动物生活方式与生存条件的联系，以及动物生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、数量及分布的意义存条件对繁殖、生活、数量及分布的意义”。l 研究有机体的生活要求和家务习性的科学。研究有机体的生活要求和家务习性的科学。1.1.1 生态学的定义生态学的定义4）不同生态学定义的差异）不同生态学定义的差异 生态学定义的差别主要是关于居住对象生态学定义的差别主要是关于居住对象“生物生物”、居住居住地地“环境环境”以及两者以及两者“关系关系”的内容有所不同。的内容有所不同。（1）生物范畴不同）生物范畴不同：包括由集体、生物个体、生物群体及：包括由集体、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。生物群落；有动物、植物、微生物及人类本身。（2）环境范畴不同）环境范畴不同：包括无机环境、有机环境、小生：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。环境要素、生物环境要素乃至社会环境要素。（3）关系内容不同：）关系内容不同：包括环境因子对生物生长、发育、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生物（包括人类）处理自身利益与自然关系的“经经 济济”策略。策略。1.1.1 生态学的定义生态学的定义5）生物与环境的一般关系）生物与环境的一般关系一方面生物既受惠于环境又受制于环境：生物在适宜的环境中取得它所需要的物质（如：植物吸收广、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)。另一方面环境既影响生物，又被生物改造：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）。1.1.1 生态学的定义生态学的定义6）生态学的中文理解）生态学的中文理解生生态态学学生物生物环境环境关系关系1.1.1 生态学的定义生态学的定义7）生态学的定义）生态学的定义the total relations of the animal to both its organic and its inorganic environment(Haeckel,1869)the scientific study of the distribution and abundance of organisms(Andrewartha,1961)the study of the structure and function of nature (Odum,1963)the scientific study of the interactions that determine the distribution and abundance of organisms(Krebs,1994)尚玉昌等（1992）定义：生态学是研究生物和人与环境之 间的相互关系；研究自然生态系统和人类生态系统的结构 和功能的一门科学。马世俊等定义：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。1.1.2 生态学的发展简史生态学的发展简史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）1.1.2 生态学的发展简史生态学的发展简史1）生态学的知识积累及萌芽时期）生态学的知识积累及萌芽时期（1866年）年）采采 樵樵 渔渔 猎猎农农 耕耕生态学知识记载生态学知识记载中国：中国：公元前公元前1200年年尔雅尔雅 公元前公元前200年年管子管子地员篇地员篇 公元前公元前100年前后确立年前后确立24节气、节气、离经离经欧洲：欧洲：Aristotle(384-322,B.C)（亚里士多德：古希腊）Theophrastus(370-285,B.C)（西奥弗拉斯塔：植物名称的发展起源於4000多前，但首先將名称記录下的是Theophrastus 370-285B.C.他是亚里士多德的学生）古籍 管子管子地员篇地员篇（约公元前公元前200年以前年以前）曾详细记载了江淮平原上沼泽植物沿水分梯度的带状分布与水文土质环境的生态关系。水面2）生态学的创立及发展时期）生态学的创立及发展时期（1866年年19世纪末）世纪末）查尔斯查尔斯罗伯特罗伯特达尔文（达尔文（Charles Robert Darwin，1809.2.121882.4.19英国）英国）生态适应生态适应 与进化与进化生态适应生态适应林林 蛙蛙塘塘 蛙蛙有关生态学的研究有关生态学的研究 R Boyle 动物生理生态的开始动物生理生态的开始 Reaumur 研究积温与昆虫发育生理的先驱研究积温与昆虫发育生理的先驱Al.deCandolle 现代积温理论现代积温理论cL Willdenow；T.Humboldt “植物群落植物群落”、“外外 貌貌”等概念，并指出等概念，并指出“等温线等温线”T.Malthus “种群生态学种群生态学”Haeckel 首次提出了生态学定义首次提出了生态学定义 C.Darwin 物种起源物种起源 E Warming 植物生态学植物生态学A F.W Schimper 植物地理学植物地理学Malthus 1803年发表的年发表的人口论人口论：人口的指数增长粮食的直线增长3）生态学的巩固及学派分化时期）生态学的巩固及学派分化时期（20世纪初世纪初30年代）年代）年代作者著作名称1885 瓦尔明E.Warming以植物生态地理为基础的植物分布学1898 辛 柏A.F.W.Schimper以生理学为基础的植物地理学植物生态学的诞生1913 亚当斯Adams动物生态研究指南1927Eltom动物生态学动物生态学的诞生生态学的第一次飞跃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，生态学试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，是生态学发展出现第一个高峰。学派学派代表人物代表人物 著作或论文著作或论文英美学派英美学派A.G.TansleyClements(美)不列颠群岛的植被普通植物生态学法瑞学派法瑞学派布朗.布朗克(法)植物社会学北欧学派北欧学派Du-Rietz以地理分布及群落生理学为特点，将瑞典挪威丹麦森林的群落结构作为主要研究对象。前苏联学派前苏联学派苏卡切夫形成生态地植物学及生物地理群落学学派分化学派分化北欧学派：以注重群落分析为特点法瑞学派：植物群落生态学英美学派：以研究植物群落演替和创建顶级群落著名前苏联学派：注重建群种和优势种，重视植被生态和 植被地理4）生态系统生态学时期）生态系统生态学时期（20世纪30年代60年代）l1935年，坦斯利（年，坦斯利（A.G.Tansley）首先提出生态）首先提出生态 系统（系统（Ecosystem）的概念；）的概念；l1942年，前苏联苏卡切夫院士提出类似的名词年，前苏联苏卡切夫院士提出类似的名词 “生物地理群落生物地理群落”（Geobiocenoce）;l1942年，林德曼（年，林德曼（R.L.Lindeman）提出）提出“十分十分 之一之一”定律。定律。生态学的第二次飞跃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够与功能的科学。生态学的第三次飞跃生态学的第三次飞跃l生态学研究与应用相结合形成了海洋生态学、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。田生态学、草原生态学、森林生态学等。l多学科的交叉渗透，使生态系统的研究得到迅多学科的交叉渗透，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。化计算方法，为生态系统的研究创造了条件。年代年代 科学家科学家 重大发现（理论重大发现（理论 学说或定律）学说或定律）1840李比西李比西最小因子定律最小因子定律归还学说归还学说1847焦耳焦耳能量转换能量转换1857巴斯德巴斯德微生物学形成微生物学形成1859达尔文达尔文完成了进化论完成了进化论1865孟德尔孟德尔发现遗传学规律发现遗传学规律1869门捷列夫门捷列夫提出了元素周期表：伟大发现之后，辩证的提出了元素周期表：伟大发现之后，辩证的 整体的整体的 运动运动的和联系的思维得到普及。的和联系的思维得到普及。20世纪世纪30年代以后，能量转化和物质流动出现于生态学研究当中。年代以后，能量转化和物质流动出现于生态学研究当中。研究方法：引入能量转换和物质流动研究方法：引入能量转换和物质流动研究理论：研究理论：引入系统论引入系统论 信息论信息论 控制论控制论 系统工程等理论。系统工程等理论。20 世纪世纪 30 年代到年代到 50 年代，一系列和整体年代，一系列和整体 系统系统 控制控制 信信息有关的科学相继诞生。息有关的科学相继诞生。30 年代，贝塔朗菲年代，贝塔朗菲(L.V.Bertalanffy奥地利奥地利)提出了系统论；提出了系统论；1948 年美国科学家年美国科学家Nobert Wiener出版了出版了控制论控制论。在。在50年代，系统工程方法年代，系统工程方法，包括线性规划包括线性规划 动态规划动态规划 网络分析网络分析 对策论对策论 排队论排队论 存储论存储论 系统可靠性分析等逐步成熟。系统可靠性分析等逐步成熟。研究手段研究手段新技术方兴未艾新技术方兴未艾 计算机计算机 1945年美国宾州大学莫年美国宾州大学莫 克莱和埃克特研制成功第一部克莱和埃克特研制成功第一部电子计算机电子计算机(ENIAC),1949年英国剑桥大学研制成功第一部年英国剑桥大学研制成功第一部内存式电子计算机。计算机技术日新月异，计算机的应用内存式电子计算机。计算机技术日新月异，计算机的应用和教育事业也蓬勃发展，计算机（尤其是微机）知识已成和教育事业也蓬勃发展，计算机（尤其是微机）知识已成为现代人不可缺少的知识储备。为现代人不可缺少的知识储备。3 S 技术技术 RS(remote sensing):遥感遥感 GIS(Geographic information system)地理信息系统地理信息系统 GPS(Global position system):全球定位系统全球定位系统 高新科技高新科技 以生物技术以生物技术 材料科学材料科学 信息技术信息技术 环境科学为代表的高新环境科学为代表的高新科技时代已经到来科技时代已经到来 5）人类生态学时期）人类生态学时期（20世纪世纪70年代年代）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，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、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，成为联系自然和社会科学到社会科学，成为联系自然和社会科学的桥梁，从而使生态学成为举世瞩目的的桥梁，从而使生态学成为举世瞩目的科学。科学。人类生态的重大计划 1962年，生态学开始被从高楼深院中请出来，以解决社年，生态学开始被从高楼深院中请出来，以解决社会生活中的生态问题。有关重大事件如下：会生活中的生态问题。有关重大事件如下：年代年代人物或组织人物或组织 事事 件件1962R.Carson寂静的春天寂静的春天是人类生态环境意识觉醒的标志是人类生态环境意识觉醒的标志1964Unesco国际生物学研究计划国际生物学研究计划(IBP)1971Unesco“人与生物圈人与生物圈”长期研究计划长期研究计划(MAB)1972UN人类环境宣言人类环境宣言1986ICSU“国际地圈国际地圈-生物圈计划生物圈计划”（IGBP）。）。ICSU国际科学联合国际科学联合会会1992UNCED里约热内卢里约热内卢保护生物多样性公约保护生物多样性公约 气候变化公约气候变化公约 关于森林问题的关于森林问题的原则声明原则声明 21世纪行动议程世纪行动议程 里约热内卢宣言里约热内卢宣言1996J.L.Meyer提出生态学的提出生态学的5个前沿领域：生态工程个前沿领域：生态工程 生态经济学生态经济学 生态设计生态设计 产业生态学产业生态学 环境伦理学。环境伦理学。“国际生物学计划国际生物学计划”（IBP）IBP是联合国教科文组织于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7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人与生物圈的主要研究项目MAB（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。国际地圈国际地圈-生物圈计划生物圈计划(IGBP)International Geosphere Biosphere Programme(IGBP)国际全球大气化学计划（IGAC）全球海洋通量联合研究（JGOFS）过去的全球变化（PAGES）全球变化与陆地生态系统（GCTE）水循环的生物学方面（BAHC）海岸带海陆相互作用（LOICZ）全球海洋生态系统动力学（GLOBEC）土地利用土地覆盖变化（LUCC）IGBP计划还包括三个支撑计划 全球分析、解释与建模（GAIM）数据与信息系统（IGBPDIS）：建立全球变化研究所 需要的全球资料和信息的处理、贮存、交流系统，特别 要发展全球变化的空间遥感观测能力的资料的处理能力。全球变化的分析、研究和培训系统（START）：在全球 的代表性生态系统区域，主要在发展中国家，建立全球变 化的区域研究中心。现代生态学的特点现代生态学的特点（1）生态系统生态学的研究成为主流）生态系统生态学的研究成为主流（2）从描述性科学走向实验、机理和定量研究。）从描述性科学走向实验、机理和定量研究。（3）现代生态学向宏观和微观两极发展）现代生态学向宏观和微观两极发展（4）应用生态学发展迅速，实践应用性更强）应用生态学发展迅速，实践应用性更强（5）人类生态学的兴起和生态学与社会科学的交）人类生态学的兴起和生态学与社会科学的交 叉融合叉融合。1.2 生态学的学科体系生态学的学科体系1.2.1 生态学的研究对象及内容生态学的研究对象及内容1.2.2 生态学的分支学科生态学的分支学科1.2.3 生态学的研究方法及方法论生态学的研究方法及方法论1.2.1 生态学的研究对象及内容生态学的研究对象及内容1）生态学的研究对象）生态学的研究对象生态学研究对象的组织层次普生态学研究对象的组织层次普2）生态学的地位）生态学的地位3）生态学与生命科学的关系）生态学与生命科学的关系l生物圈生物圈l景观景观l种群种群l群落群落l生态系统生态系统l个体个体l系统系统l组织组织l器官器官l分子分子l细胞细胞生态科学生态科学生物科学生物科学生命科学生命科学经典生态学经典生态学分子（molecular）个体（individual）种群（population）群落（community）生态系统（ecosystem）景观（landscape）生物圈（biosphere）近代生态学近代生态学研究的内容研究的内容经典生态学经典生态学研究的内容研究的内容近代生态学近代生态学研究的内容研究的内容生物圈生态学生态学研究的研究的最高组最高组织层次织层次生物圈生物圈大气圈大气圈水圈水圈岩石圈岩石圈土壤圈土壤圈土壤圈与其他自然圈的相互关系土壤圈与其他自然圈的相互关系1.2.2 生态学的分支学科生态学的分支学科1）按研究对象的生物组织水平可分为）按研究对象的生物组织水平可分为l个体生态学(Anecology)l种群生态学(Synecology)l群落生态学(Community Ecology)l生态系统生态学(Ecosytem Ecology)l景观生态学(Landscope Ecology)l区域生态学(Regional Ecology)l全球生态学(Global Ecology)2）按生物分类类群划分）按生物分类类群划分l普通生态学普通生态学(General Ecology)l动物生态学动物生态学(Zoo-Ecology)l植物生态学植物生态学(Plant Ecology)l微生物生态学微生物生态学(Microbial Ecology)l还有更具体的生物类群还有更具体的生物类群,如昆虫生态学如昆虫生态学(Insect Ecology)鱼鱼类类 生态学生态学(Fish Ecology),兽类生态学兽类生态学(Beast Ecology)l此外此外,还有独立的人类生态学还有独立的人类生态学(Human Ecology)3）按生物栖息场所划分）按生物栖息场所划分l陆地生态学(Terrestrial Ecology)如:森林生态 学 (Forest Ecology)、草原生态学(steppe ecology)、沙漠生态学(desert ecology)等;l水域生态学(Aquatic Ecology)如:海洋生态学(Marine Ecology)、淡水生态学(Freshwater Ecology);l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。4）按生态学与其它科学的交叉划分）按生态学与其它科学的交叉划分l生理生态学(Physiological Ecology)l进化生态学(Evolutionary Ecology)l数学生态学(Mathematical Ecology)l化学生态学(Chemical Ecology)l能量生态学(Energy Ecology)l物理生态学(Physical Ecology)l地理生态学(Geographic Ecology)等.5）按应用领域划分）按应用领域划分l农田生态学(Farmland Ecology)l农业生态学(Agroecology)l渔业生态学(Fishery Ecology)l家畜生态学(Livestock Ecology)l森林生态学(Forest Ecology)l草地生态学(Grassland Ecology)l土壤生态学(Soil Ecology)l污染生态学(Pollution Ecology)l自然生态学(Ecology of Natural Resources)l城市生态学(Urban Ecology)l生态经济学(Ecological Ecoonomics)l恢复工程学(Restoration Ecology)l生态工程学(Engineering Ecology)l景观生态学(Landscape Ecology)l人类生态学(Human Ecology)l生态伦理学(Ecological Ethics)等6）按研究方法划分）按研究方法划分l野外生态学(Field Ecology)l实验生态(Experimental Ecology)l理论生态学(Theoretical Ecology)生态学的变化关系及发展生态学的变化关系及发展1.2.3 生态学的研究方法及方法论生态学的研究方法及方法论1）生态学方法论生态学方法论(1)层次观层次观(2)系统观系统观(3)整体观整体观(4)综合观综合观(5)进化观进化观（1）层次观）层次观 生态学研究不同层生态学研究不同层次生命体系统中生物与次生命体系统中生物与环境的关系。环境的关系。每一层次都有各自每一层次都有各自的结构和功能特征的结构和功能特征,高高级层次的结构和功能是级层次的结构和功能是低级层次分工协作而来低级层次分工协作而来的。低级层次的结构功的。低级层次的结构功能必须在高级层次中体能必须在高级层次中体现。现。（2）系统观）系统观砍树砍树施肥施肥工业工业生活生活交通交通变暖变暖变冷变冷作物作物海平面海平面病虫害病虫害气候气候 生态学研究生态系统中生物与环境的关系生态学研究生态系统中生物与环境的关系,系统内各要系统内各要素相互联系、相互影响、关系复杂素相互联系、相互影响、关系复杂,掩一发动全身。系统掩一发动全身。系统中某一要素受多种要素作用中某一要素受多种要素作用,他本身也作用于多种要素他本身也作用于多种要素,多多要素作用还形成关系链要素作用还形成关系链,关系网关系网:（3）整体观）整体观系统中的各个要素分工协作，构成一个整体不可分割。系统中的各个要素分工协作，构成一个整体不可分割。整体与部分作用的差异整体与部分作用的差异作物秸秆作物秸秆饲料饲料燃料燃料肥料肥料 作物秸秆作物秸秆饲料饲料燃料燃料肥料肥料 N、有机物质、热量能量沼气池沼渣P、K、微量元素（4）综合观）综合观 生态学研究面临的是生态学研究面临的是“问题问题”和和”对象对象,如如:“生物与生物与环境协调否环境协调否”,“大熊猫怎么生存大熊猫怎么生存?”。至于用什么方。至于用什么方法无须界定法无须界定,成功的生态学家往往利用物理学、化学、成功的生态学家往往利用物理学、化学、数学数学、气象学等多各学科的研究方法和测量技术、气象学等多各学科的研究方法和测量技术,又又与一些基础学科如遗传学、进化论、生理学、行为学与一些基础学科如遗传学、进化论、生理学、行为学等交叉等交叉,现代生态学家们还广泛的吸收了系统论、控制现代生态学家们还广泛的吸收了系统论、控制论、信息论、协同论、突变论、耗散结够的新概念和论、信息论、协同论、突变论、耗散结够的新概念和新方法新方法,深入的研究了生态系统的结构和功能深入的研究了生态系统的结构和功能.所以其所以其研究过程具有宏大的综合特征。研究过程具有宏大的综合特征。光照光照（物（物理）理）采暖采暖（物（物理）理）小气候小气候（气（气象）象）纳祥纳祥（宗（宗教）教）植被绿化植被绿化（生物）（生物）生活生活（经（经济）济）材料材料（化（化学）学）通风通风（物（物理）理）结构面结构面积积数学物数学物理理取水取水 排水排水人居问题（5）进化观）进化观湖湖 泊泊 的的 演演 替替2）生态学的研究方法生态学的研究方法（1）野外与现场调查；）野外与现场调查；（2）实验室分析；）实验室分析；（3）模拟实验；）模拟实验；（4）数学模型与计算机模拟；）数学模型与计算机模拟；（5）生态网络及综合分析）生态网络及综合分析野外与现场调查野外与现场调查 在调查中除了要应用生在调查中除了要应用生物学、化学、物理学、地物学、化学、物理学、地学、气象学等方面的知识学、气象学等方面的知识和手段外，时常需要现代和手段外，时常需要现代化的调查工具，如调查船、化的调查工具，如调查船、飞机甚至人造卫星等，采飞机甚至人造卫星等，采用先进技术和仪器，如元用先进技术和仪器，如元综元素，无线电追踪、遥综元素，无线电追踪、遥感、遥测等。感、遥测等。室内分析与控制实验室内分析与控制实验模拟试验模拟试验Metcalt的实验微生态系统的实验微生态系统Nash的农业生态系统室的农业生态系统室 美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的生物圈2号是一座微型人工 生态循环系统,因把地球本身称作生物圈1号而得此名。它由美国前橄榄球运动员 约翰艾伦发起,并与几家财团联手出资,委托空间生物圈风险投资公司承建,历时8年,耗资15亿美元。1991年9月26日4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号,1993年6月26日走出,停留共计21个月,在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验。来自英国、墨 西哥、尼泊尔、南斯拉夫和美国等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评 估并改进技术后,于1994年3月6日二次进驻,工作10个月后于1995年1月走出。他们在这期间 对大气、水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科学研究。生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统。它使人类首次能够在整体水平上研 究生态学,从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径。更为重要的是,它将作为首例永久性生物再生式生保系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星 球定居和宇宙载人探险。不过实践证明，该计划失败了。生物圈生物圈2号号 然而事实表明，“生物圈2号”的设想是不现实的。1993年1月，8名科学家进入“生物圈2号”一年多后，由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈2号”用的混凝土中的钙反应，生成碳酸钙，导致其中氧气含量从21%降到14%；二氧化碳含量猛增。另一个意外是，“生物圈2号”运行3年后，其中的一氧化氮含量剧增到了79%，足以使人体合成维生素B12的能力减弱，危害大脑健康。科学家还发现，除了藤本植物比较繁荣外，所有靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，大树也摇摇欲坠；昆虫除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外，几乎都死了，人造海洋中生物生存情况略好于陆地；人造沙漠由于没有控制好降雨，变成了草地；“生物圈2号”下层的温度又大大低干预计的数字。1996年5月5日，哥伦比亚大学接管了“生物圈2号”。科学又一次证明，地球是唯一孕育生命的星球。20多亿年间，地球上生物繁衍生息，存优汰劣，留存至今的动物约有数百万种人类从诞生起，衣、食、住、行以及经济活动，无一不依赖这个星球，地球上的森林、湖泊、草原、海岸等自然系统，是人类赖以生存的基本环境。目前，人类还无法用人工方法保持地球的活力，没有人知道怎样建造一个脱离地球自然环境，而又能让人类休养生息的生态系统。生态信息获取的方法生态信息获取的方法1.3 生态学的任务生态学的任务1.3.1 人类生态问题人类生态问题1.3.2 生态学与可持续发展生态学与可持续发展1.3.1 人类生态问题人类生态问题1）五大危机）五大危机 人口危机人口危机 粮食危机粮食危机 能源危机能源危机 资源危机资源危机 环境危机环境危机2）三）三“P”危机危机 人口问题人口问题 Population 粮食粮食问题问题 能源能源问题问题 Poverty 资源资源问题问题 环境环境问题问题 Pollution3）全球环境问题群）全球环境问题群4）十大环境问题）十大环境问题（1）人口）人口（2）粮食）粮食（3）污染）污染（4）酸雨）酸雨（5）荒漠化）荒漠化（6）全球变暖）全球变暖（7）臭氧层破坏）臭氧层破坏（8）能源短缺）能源短缺（9）资源破坏）资源破坏（10）生物多样性丧失）生物多样性丧失人口激增人口激增（1）人口）人口人口暴聚人口暴聚（1）人口）人口100万人口规模的城市：万人口规模的城市：l1800年伦敦年伦敦1座，座，l1850年有年有3座，座，l1900年有年有16座，座，l1950年增加到年增加到115座，座，l1980年增加到年增加到234座，座，l2000年达到年达到470座，座，目前，全世界超过目前，全世界超过500万人口的城市有万人口的城市有60座，座，超过超过1000万人口的城市有万人口的城市有25座。座。我国第五次人口普查显示，居住在城镇人口的占我国第五次人口普查显示，居住在城镇人口的占总人口的总人口的36.09%人口老龄化人口老龄化世界人口老龄化发展趋势（1）人口）人口年份 世界 发达国家 发展中国家65（%）中位年龄（%）65（%）中位年龄（%）65（%）中位年龄）19505.123.57.928.63.921.219605.322.78.629.63.920.119705.421.69.930.53.819.019805.922.611.731.94.220.019906.224.312.534.34.422.020006.826.314.137.25.024.120107.328.115.339.65.626.020208.830.218.241.57.028.5203010.932.421.342.89.230.9204013.134.423.043.211.733.3205014.736.223.742.913.435.4人口老龄化的标准人口老龄化的标准 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（2000年11月1日零时）结果显示：014岁人口占总人口的比重为22.89%，比1990年人口普查下奖了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（1）人口）人口人体退化：即由于认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称，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的消弱，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、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，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。等常见病的刺激源。（2）粮食：粮食短缺）粮食：粮食短缺粮食安全需要：2010年5.5亿吨，2030年6.4亿吨（中国）“粮食安全的最终目标是，确保所有的人在任何时候既买得到又买得起他们所需的基本食品。”这个概念包括三个具体目标：（1）确保生产足够数量的粮食；（2）最大限度地稳定粮食供应；（3）确保所有需要粮食的人都能获得粮食。“国以民为本民以食为天”粮食是关系国计民生的重要战略物资，粮食安全与社会的和谐、政治的稳定、经济的持续发展息息相关。（3）能源短缺）能源短缺l能源奴隶（洗刷，能源奴隶（洗刷，代步，扇风，锤背，代步，扇风，锤背，做饭、做饭、）l目前一个普通的目前一个普通的市民的平均能源消市民的平均能源消耗相当于耗相当于40个奴隶个奴隶的工作量。的工作量。能源危机能源危机（4）资源破坏）资源破坏 生物资源生物资源 土地资源土地资源 水资源水资源 森林资源森林资源世界生态系统受到严重威胁世界生态系统受到严重威胁全球全球12种有机污染物被禁用或限用种有机污染物被禁用或限用 联合国环境会议通过关于持久性有机染物的斯德歌尔摩公约，决定在全世界范围内禁用或严格限用12种有机污染物。被禁止被禁止生产和使用生产和使用 艾氏剂艾氏剂 绿丹绿丹 狄氏剂狄氏剂 异异狄氏剂狄氏剂 七氯七氯 灭蚁灵灭蚁灵 毒杀芬毒杀芬被严格限用并被严格限用并将尽快被取代将尽快被取代 滴滴涕滴滴涕将在将在2025年年之前被禁用之前被禁用 多氯联苯尽可能限制在尽可能限制在最低范围之内最低范围之内 六氯代苯六氯代苯 二恶英二恶英 呋喃呋喃（5）环境污染）环境污染水水 体体 污污 染染（6）臭氧层破坏）臭氧层破坏（7）全球变暖）全球变暖全球变暖将导致百万物种灭绝！（8）酸雨）酸雨 酸雨破坏建筑物酸雨破坏建筑物酸雨危害农作物酸雨危害农作物酸雨危害森林酸雨危害森林1.3.2 生态学与可持续发展生态学与可持续发展1）人类可持续发展的意义）人类可持续发展的意义 所谓可持续发展，就是所谓可持续发展，就是“能够满足当前的需要又不危能够满足当前的需要又不危及下一代满足其需要能力的发展及下一代满足其需要能力的发展”。在一个人口日益稠。在一个人口日益稠密的世界里，在对粮食、饮用水、住房、医疗、能源、密的世界里，在对粮食、饮用水、住房、医疗、能源、保健服务和经济安全的需求日益增多的形势下，人类实保健服务和经济安全的需求日益增多的形势下，人类实现可持续发展仍任重道远，其中，消除饥饿和贫困、加现可持续发展仍任重道远，其中，消除饥饿和贫困、加强食品安全、积极保护自然资源、发达国家和发展中国强食品安全、积极保护自然资源、发达国家和发展中国家合作解决相关的全球性挑战，都是重要的课题。家合作解决相关的全球性挑战，都是重要的课题。2）可持续发展思想的酝酿与形成）可持续发展思想的酝酿与形成l1972年年6月联合国在瑞典的斯得哥尔摩召开了人类环月联合国在瑞典的斯得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。境会议，为可持续发展奠定了初步的思想基础。l1987年，挪威首相布伦特蓝夫人主持的世界环境与发年，挪威首相布伦特蓝夫人主持的世界环境与发展委员会，在长篇专题报告展委员会，在长篇专题报告我们共同的未来我们共同的未来中第中第一次明确提出了可持续发展的定义一次明确提出了可持续发展的定义l1992年年6月，联合国在巴西的里约热内卢召开了环境月，联合国在巴西的里约热内卢召开了环境与发展大会，共与发展大会，共183个国家的代表团和联合国及其下属个国家的代表团和联合国及其下属机构等机构等70个国际组织的代表出席了会议，个国际组织的代表出席了会议，102位国家元位国家元首或首脑到会讲话。这次大会深刻认识到了环境与发首或首脑到会讲话。这次大会深刻认识到了环境与发展的密不可分。展的密不可分。3）可持续发展的定义）可持续发展的定义l是指即满足当代人的需要，又不损害后代人满足需要的能力的发展。l概念的补充：即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。l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，使子孙后代能够永远持续发展和安居乐业。4）可持续发展的主要内容）可持续发展的主要内容经济、社会、生态的可持续发展。l社会：和谐的人际关系、人与自然关系，稳定的 社会结构；l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；l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。可持续发展总体战略图解可持续发展总体战略图解 产业政策产业政策清洁生产与环保产业清洁生产与环保产业持续农业发展持续农业发展持续能源与交通发展持续能源与交通发展 资源保护资源保护环境污染控制环境污染控制生态恢复生态恢复全球环境保护全球环境保护 人口与教育人口与教育消费与社会服务消费与社会服务人类住区可持续发展人类住区可持续发展消除贫困消除贫困防灾减灾防灾减灾 可持续发展可持续发展 总体战略总体战略经济经济 持续持续社会社会 持续持续环境环境 持续持续 为了人类免受气候变暖的威胁，1997年12月，在日本京都召开的联合国气候变化框架公约缔约方第三次会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的京都议定书。京都议定书京都议定书 京都议定书规定，到2010年，所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量，要比1990年减少52。具体说，各发达国家从2008年到2012年必须完成的削减目标是：与1990年相比，欧盟削减8、美国削减7、日本削减6、加拿大削减6、东欧各国削减5至8。新西兰、俄罗斯和乌克兰可将排放量稳定在1990年水平上。议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量比1990年分别增加10、8和1。京都议定书需要在占全球温室气体排放量55以上的至少55个国家批准，才能成为具有法律约束力的国际公约。中国于1998年5月签署并于2002年8月核准了该议定书。欧盟及其成员国于2002年5月31日正式批准了京都议定书。2004年11月5日，俄罗斯总统普京在京都议定书上签字，使其正式成为俄罗斯的法律文本。截至2005年8月13日，全球已有142个国家和地区签署该议定书，其中包括30个工业化国家，批准国家的人口数量占全世界总人口的80。美国人口仅占全球人口的3至4，而排放的二氧化碳却占全球排放量的25以上，为全球温室气体排放量最大的国家。美国曾于1998年签署了京都议定书。但2001年3月，布什政府以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”和“发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务”为借口，宣布拒绝批准京都议定书。5）可持续发展基本原则）可持续发展基本原则 可持续、共同性、公正性原则；可持续、共同性、公正性原则；l共同性：人类生活在同一地球上，地球的共同性：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完整性和人类相互依存表现了人类根本利 益的共同性；益的共同性；l公正性：代内、代际公正，和环境公正公正性：代内、代际公正，和环境公正。6）中国要实现可持续发展的问题）中国要实现可持续发展的问题l中国的生态环境特别脆弱，中国地少物薄，基本资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。源人均占有量极低，先天条件脆弱。l人口增长速度快，人口数量还有很大增长；人口增长速度快，人口数量还有很大增长；l东西部地区差异大东西部地区差异大l中国作为一个农业比重很大的国家，实现可持续发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。草原，防止土壤退化和沙漠化，预防自然灾害。7）中国可持续发展战略框架）中国可持续发展战略框架农业与农村农业与农村工业与交通、通信业工业与交通、通信业清洁生产清洁生产能源利用与消费能源利用与消费人口与人类居住人口与人类居住消费与社会服务消费与社会服务自然资源自然资源保护与利用保护与利用教育与能力建设教育与能力建设全球变化和生物全球变化和生物多样性保护多样性保护立法与实施立法与实施经济政策经济政策费用与资金机制费用与资金机制团体及公众参与团体及公众参与复习思考题复习思考题知识概要知识概要专业术语专业术语一、知识概要P17二、专业术语P18三、思考题 1.论述你对生态学含义的理解。2.简述生态学的发展历程及发展动力。3.什么是全球变化？论述当前人类所面临 的主要生态问题。