第生态学绪论

2020/2/2511资源环境与城乡规划管理1第一章绪论预计学时：2学时2020/2/2511资源环境与城乡规划管理2基本要求：（1）理解生命的起源过程（2）掌握生态学的基本概念以及研究对象基本内容：（1）地球上的生命与生物圈（2）生态学的形成与发展教学重点及难点：（1）生态学的基本概念、研究对象（2）生态学的发展过程2020/2/2511资源环境与城乡规划管理3第一节：地球上的生命与生物圈一、生命的起源神创论自然发生论宇生论化学进化论2020/2/2511资源环境与城乡规划管理41.神创论——上帝创造万物，最后创造人。它将生命起源这一科学命题划入神学领域，是不科学的。2.自然发生论——生物是从非生物环境中直接而迅速产生出来的。如：腐草化萤、腐肉生蛆、淤泥生蛙、白石化羊等。3.宇生论（地外起源论）——地球上的生命来自宇宙空间其他的星球。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理5巴斯德-鹅颈瓶实验2020/2/2511资源环境与城乡规划管理64、化学进化论学说认为：最早的生命不是由生物而来，也不是由非生命的物质直接而迅速地产生出来.外太空地球生命都是通过无生命物质长期的化学进化而来2020/2/2511资源环境与城乡规划管理7宇宙：大约形成于150亿年前，大爆炸产生。地球：大概形成于46亿年前4、化学进化论※原始大气：H2O、CH4、NH3、H2、N2及H2S※缺O3层，紫外线辐射严重※雷鸣电闪、火山喷发频繁2020/2/2511资源环境与城乡规划管理84、化学进化论※无机小分子有机小分子生物大分子多分子体系的原始生命2020/2/2511资源环境与城乡规划管理9①无机小分子有机小分子（H2O、CH4、NH3...有机酸、氨基酸、核苷酸、单糖、脂类、嘌呤…）1953年美国芝加哥大学研究生S.Miller（米勒）的模拟试验。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理10②有机小分子生物大分子（氨基酸、核苷酸...蛋白质、核酸…）美国福克斯（F.FOX)试验证实：将氨基酸混合物倾倒在160℃-200℃的热砂或粘土上，水分蒸发，氨基酸浓缩并化合生成类蛋白质分子。这些蛋白质分子具有：肽链结构、蛋白质特有的显色反应、可被蛋白酶水解、水解后生成氨基酸、甚至有微弱的酶活性。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理11③生物大分子多分子体系的原始生命（蛋白质、核酸...团聚体、微球体…）苏联奥巴林团聚体学说当多肽、核酸和多糖溶液混合摇晃，可形成球形小滴称为团聚体，具有一定的生命现象。白明胶（蛋白质）+阿拉伯胶（多糖）团聚体美国福克斯的微球体学说将酸性蛋白放到稀薄的盐溶液中溶解，冷却后在显微镜下观察到无数的微球体。微球体有双层膜，较稳定，在高渗溶液中收缩、在低渗溶液中膨胀，能通过“出芽”和分裂方式进行“繁殖”，并表现出水解、脱羧、胺化、脱氨和氧化还原等类酶活性。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理12※该过程较复杂，经历时间较长，是生命起源研究难点细胞形成生命进化：化学进化→生物学进化多分子生命体系细胞2020/2/2511资源环境与城乡规划管理13二、生物多样性生物多样性指地球上所有物种（动物、植物、微生物等）、它们所包含的基因以及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度包括三大部分物种多样性遗传多样性生态系统多样性2020/2/2511资源环境与城乡规划管理14三、生物圈生物圈:是指地球上凡是出现并感受到生命活动影响的地区（地球上存在生命的部分）。是地表有机体包括微生物及其自下而上环境的总称，是地球上最大的生态系统。※范围：大气圈的下层岩石圈的上层整个土壤圈整个水圈2020/2/2511资源环境与城乡规划管理15第二节、生态学的形成与发展一、生态学的定义及研究对象1、生态学定义生态学作为一科学名词最早由德国生物学家恩斯特·海克尔于1866提出：生态学是研究生物体与其周围环境（包括非生物环境和生物环境）相互关系的科学。研究生物与其环境之间的相互关系的科学。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理16生态学是研究生物与环境间相互关系的科学生物：包括动物、植物、微生物及人类本身，即不同的生物系统。环境：生物生活中的无机因素、生物因素和人类社会共同构成环境系统。相互关系－相互作用有机体与非生物环境间的相互作用有机体间的相互作用:捕食、互惠等2020/2/2511资源环境与城乡规划管理172、生态学的研究对象2020/2/2511资源环境与城乡规划管理18根据生态学研究对象的不同方面对其进行划分研究对象的组织水平；研究对象的类群；研究对象的生境；研究对象的研究性质从研究对象的组织水平划分分子生态学；个体生态学或生理生态学；种群生态学；群落生态学；生态系统生态学；景观生态学；全球生态学；进化生态学2020/2/2511资源环境与城乡规划管理19从研究对象的类群划分植物生态学；动物生态学；微生物生态学；陆地植物生态学；哺乳动物生态学；昆虫生态学；地衣生态学；以及各个主要物种的生态学。从研究对象的生境划分陆地生态学；海洋生态学；淡水生态学；岛屿生态学等等2020/2/2511资源环境与城乡规划管理20从研究对象的研究性质划分理论生态学：涉及生态学进程、生态关系的数学推理及生态学建模。应用生态学：应用于各类农业资源的管理：农业生态学、森林生态学、草地生态学、家畜生态学、自然资源生态学等；应用于城市建设：城市生态学应用于环境保护与受损资源的恢复：保育生态学、恢复生态学、生态工程学等应用于人类社会：人类生态学、生态伦理学等还有学科间相互渗透而产生的边缘学科，例如：数量生态学、化学生态学、物理生态学、经济生态学等。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理21二、生态学的形成与发展生态学的萌芽时期（16世纪以前）生态学的建立时期（17世纪至19世纪末）生态学的巩固时期（20世纪初至50年代）现代生态学时期（20世纪60年代至今）2020/2/2511资源环境与城乡规划管理221、萌芽时期（16世纪以前）→为生存，认识自然现象早在公元前1200年，我国《尔雅》一书中就有草、木两章，记载了176种木本植物和50多种草本植物的形态与生态环境。公元前200年《管子》“地员篇”专门论及水土和植物，记述了植物沿水分梯度的带状分布以及土地的合理利用。公元前100年前后，我国已经确立了24节气，反映了作物、昆虫等生物现象与气候之间的关系。鸟类生态的《禽经》，记述了不少动物行为。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理23公元前384-322年，亚里士多德（Aristotle）按栖息地把动物分为陆栖、水栖等大类，还按食性分为肉食、草食、杂食及特殊食性4类。公元前370-285年，古希腊著名学者提奥弗拉斯图斯（Theophrastus）根据植物与环境的关系来区分不同树木类型，并注意到动物色泽变化是对环境的适应。但上述古籍中没有生态学这一名词，那时也不可能使生态学发展成为独立的科学。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理242、建立时期（17-19世纪末）→生态学作为一门科学开始成长著名化学家鲍尔在1670年发表的低气压对动物效应的试验，标志着动物生理生态学的开端；1735年法国昆虫学家雷莫尔发现，就一物种而言，发育期间的气温总和对任一物候期都是一个常数，被认为是研究积温与昆虫发育生理的先驱；1798年马尔萨斯的《人口论》的发表，促进了达尔文“生存斗争”及“物种形成”理论的形成，并促进了“人口统计学”及“种群生态学”的发展。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理251859年达尔文的《物种起源》，促进了生物与环境关系的研究，使不少生物学家开展了环境诱导生态变异的实验生态学工作。1866年恩斯特·海克尔提出ecology一词，并首次提出了生态学定义。丹麦植物学家E.瓦尔明于1895年发表了他的划时代著作《以植物生态地理为基础的植物分布学》，1909年用英文出版，改名《植物生态学》(ecologyofplants)。1898年波恩大学教授A.F.W.希姆帕尔出版《以生理为基础的植物地理学》，这两本书标志着生态学作为一门生物学的分支科学的诞生。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理263、巩固时期（20世纪初至50年代）→动、植物生态学并行发展→生理生态学、动物行为学、动物群落学有较大发展四个著名的生态学派：①北欧学派（乌普萨拉学派）：由瑞典乌普萨拉大学的R．Sernauder所创建，继承人为G.E.DuRietz。以注重群落分析为特点。②法瑞学派：他们把植物群落生态学称为“植物社会学”，并用特征种和区别种划分群落类型，建立了严密的植被等级分类系统。常被称为植物区系学派。代表人物为布兰克特。1935年后，北欧学派与本学派合流，被称为西欧学派或大陆学派。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理27③英美学派：代表人物是美国的克列门茨与英国的坦斯利，以研究植物群落的演替和创建顶极学说而著名，有人称之为动态学派。④苏联学派：以B.H.Cyкaчёв为代表，他们注重建群种与优势种，建立了一个植被等级分类系统，并重视植被生态、植被地理与植被制图工作。他们的工作以植物群落和植被为主，统称为“地植物学”。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理284、现代生态学时期(20世纪60年代至今)研究层次研究手段研究范围2020/2/2511资源环境与城乡规划管理29※研究层次上向宏观与微观两极发展美国景观生态学家R.J.T.福尔曼（1995）出版了《土地镶嵌体—景观与区域生态学》一书，对景观生态学的形成与发展做了概括。1996年C.H.Southwick出版了《人类前景中的全球生态学》，对于全球变化、生物多样性、臭氧层空洞等进行研究，研究范围从区域扩展到整个生物圈。在微观方向上也取得了不少进展，近年来还出现了分子生态学等新的分支学科。生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到整个生物圈与全球。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理30※研究手段的更新在现代生态学研究中已广泛使用野外自计电子仪器、同位素示踪、稳定性同位素、遥感与地理信息系统、生态建模等技术。特别值得提出的是，在生态系统整体研究中，系统理论与系统分析是研究生态系统的有效工具，并产生了系统生态学。近20年来，电子计算机的迅速发展与应用，解决了上述困难，从而促进了生态系统建模与系统生态学的发展。2020/2/2511资源环境与城乡规划管理31经典生态学以研究自然现象为主，很少涉及人类社会。现代生态学则结合人类活动对生态过程的影响，从纯自然现象研究扩展到自然-经济-社会复合系统的研究。研究人类活动下生态过程的变化已成为现代生态学的重要内容。为此，德国生态学家H.利思等人称生态学为人类生存的科学，E.P.奥德姆新出版的生态学（1997）一书以“自然与社会的桥梁”为副标题※研究范围的扩展2020/2/2511资源环境与城乡规划管理32总结学习本章需要大家重点掌握以下内容一、名词解释生物圈生态学二、简答题生态学的分类有哪几种？现代生态学的发展趋势如何？