第一章-環(huán)境生態(tài)學-20159

環(huán)境生態(tài)學主講:朱仁斌聯(lián)系電話：0551－63606010(O)電子信箱：zhurb@2/4/2023《環(huán)境生態(tài)學》參考書ChapinFC,etal.,PrinciplesofTerrestrialEcosystemEcology.Springer,2011;RobertE.Ricklefs著；孫儒泳等譯.《生態(tài)學》.高等教育出版社,2004.孫儒泳等.《基礎生態(tài)學》.高等教育出版社,2003.金嵐主編.《環(huán)境生態(tài)學》.高等教育出版社,1992.Mackenzie,A.,A.S.Ball,S.R.Virde.《Ecology》.BiosScientificPublishersLimited,1999;(Mackenzie,A.,A.S.Ball,S.R.Virde著,孫儒泳,李慶芬,牛翠娟,婁安如譯.《生態(tài)學》.科學出版社BiosScientificPublishers,2000).2/4/2023孫儒泳.《動物生態(tài)學原理》(第三版).北京師范大學出版社,2001.曲仲湘,吳玉樹,王煥校,姜漢橋,唐廷貴編.《植物生態(tài)學》(第二版).高等教育出版社,1983.蔡曉明編著.《生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學》.科學出版社,2000.尚玉昌,蔡曉明編.《普通生態(tài)學》.北京大學出版社,1992.李博主編.

《生態(tài)學》.高等教育出版社,2000.Molles,M.C.

生態(tài)學:概念與應用Ecology:ConceptsandApplications.科學出版社,2000.Chapman,J.L.,M.J.Reiss.《生態(tài)學：原理與應用Ecology:principlesandapplications》.清華大學出版社，CambridgeUniversityPress,2001.李振基,陳小麟,鄭海雷,連玉武.《生態(tài)學》.科學出版社,2001．張金屯,李素清《應用生態(tài)學》.科學出版社,2003.羅勃.德賽爾,本內德.謝爾沃特.《生態(tài)與進化研究中的分子方法》.科學出版社,2001.(何田華譯,何田華,葛頌校)RichardB.Primack.《保護生物學概論》湖南科學技術出版社,1996(祁承經譯).其它參考書2/4/2023《生態(tài)學》期刊《Ecology》[EcologicalSocietyofAmerica,1920]《JournalofEcology》[1913]《EcologyMonorgraphs》[1931]《JournalofAnimalEcology》[1932]《GlobalChangeBiology》《GlobalBiogeochemicalCycles》《AMBIO--人類環(huán)境雜志》[瑞典皇家科學院，1972]《生態(tài)學報》[中國生態(tài)學會，1982]《生態(tài)雜志》[中國生態(tài)學會，1982]《應用生態(tài)學報》[中國生態(tài)學會，1990]《生物多樣性》[中國科學院瀕危物種委員會，1993]《植物生態(tài)學報》[中國植物學會，中國科學院植物研究所，1955]2/4/2023全球性三大生態(tài)環(huán)境問題+人類面臨的五大危機:2/4/20231.臭氧層破壞2/4/20231.臭氧在大氣環(huán)境中的作用2/4/20232.大氣中臭氧的空間分布垂直分布2/4/2023/csd/assessments/水平空間分布2/4/20232/4/20232/4/2023HalleyBay,AntarcticaThegraphtotheleftshowsthemeasuredtotalozoneabovetheHalleyBaystationinAntarctica.EachpointrepresentstheaveragetotalozoneforthemonthofOctober.Notethesuddenchangeinthecurveafterabout1975.By1994,thetotalozoneinOctoberwaslessthanhalfitsvalueduringthe1970s,20yearsprevious.Thisdramaticfallinozonewascausedbytheuseofman-madechemicalsknownas'halocarbons'whichincludethewell-knownCFCscommonlyusedinfridgesandsoon.OzonedepletionismostmarkedintheAntarcticSpring,aroundOctober.2/4/2023臭氧洞為何僅在南極形成？-78℃2/4/2023含Cl的氣體含Br的氣體2/4/20232/4/20232/4/20232/4/20232/4/20232/4/2023WhatIsBeingDone?ThefirstglobalagreementtorestrictCFCscamewiththesigningoftheMontrealProtocolin1987ultimatelyaimingtoreducethembyhalfbytheyear2000.Tworevisionsofthisagreementhavebeenmadeinthelightofadvancesinscientificunderstanding,thelatestbeingin1992.Agreementhasbeenreachedonthecontrolofindustrialproductionofmanyhalocarbonsuntiltheyear2030.ThemainCFCswillnotbeproducedbyanyofthesignatoriesaftertheendof1995,exceptforalimitedamountforessentialuses,suchasformedicalsprays.2/4/2023南極臭氧洞會消失嗎？2/4/20232.溫室效應2/4/2023歷史時期地球大氣中CO2濃度-冰芯記錄地球大氣的碳2/4/20232/4/2023碳循環(huán)工業(yè)革命后2/4/20232/4/2023GlobalCarbonCycle(BillionMetricTonsCarbon)Concentrationsofcarbondioxideintheatmospherearenaturallyregulatedbynumerousprocessescollectivelyknownasthe“carboncycle”.Themovement(“flux”)ofcarbonbetweentheatmosphereandthelandandoceansisdominatedbynaturalprocesses,suchasplantphotosynthesis.Whilethesenaturalprocessescanabsorbsomeofthenet3.2billionmetrictonsofanthropogeniccarbondioxideemissionsproducedeachyear(measuredincarbonequivalentterms),anestimated3.1billionmetrictonsisaddedtotheatmosphereannually.TheEarth’spositiveimbalancebetweenemissionsandabsorptionresultsinthecontinuinggrowthingreenhousegasesintheatmosphere.大氣CO2濃度通過碳循環(huán)來調控.2/4/20233.酸雨問題2/4/2023Processesinvolvedinaciddeposition(notethatonlySO2andNOxplayasignificantroleinacidrain).TreeskilledbyacidrainEffectofacidrainonstatues中國的酸雨問題：日本酸雨問題：東南亞酸雨問題：2/4/20232/4/2023Sweeterrain.Thankstocontrols,precipitationinmuchoftheeastislessacid,asseeninthepercentchangefrom1983to1994.SOURCE:JAMESA.LYNCH/PENNSTATEUNIVERSITYScience6November1998:

Vol.282.no.5391,p.1024

DOI:10.1126/science.282.5391.1024NewsFocusENVIRONMENT:

AcidRainControl:SuccessontheCheapRichardA.KerrDistributionofrainfallpHintheeasternUnitedStates2/4/2023第一章緒論2/4/20231.生態(tài)學（Ecology）定義Ecology源希臘詞“Oikos”和“l(fā)ogos”，前者表示住所和棲息地，后者表示學科，原意是研究生物棲息環(huán)境的科學.OikosisajournalissuedbytheNordicEcologicalSocietyandisoneoftheleadingpeer-reviewedjournalsinecology.Oikospublishesoriginalandinnovativeresearchonallaspectsofecology,definedasorganism-environmentinteractions.Paperscancontributetonewdevelopmentsinecologybyreportingnoveltheoryorcriticalempiricalresults.WepublishstandardpapersandshortpapersintheForumsectionthataimtostimulatediscussionbypromotingideasandsynthesisofhighnovelty.Forumpapersshouldstrivefornovelty.ImpactFactor:3.3932/4/2023著名生態(tài)學家的定義：(1)研究生物(organism)與環(huán)境(environment)間相互關系的科學（E.Haeckel,1866）。德國動物學家首次提出定義.(2)研究科學的自然歷史（C.Elton,1927）。(3)研究生物形態(tài)、生理和行為上的適應（Кашкаров（克什卡洛夫）,1954）。(4)研究有機體的分布和多度的科學（Andrewartha,1954）。研究有機體與生活之地相互關系的科學（環(huán)境生物學:EnvironmentalBiology）（Smith,1966）(5)研究決定有機體的分布與多度相互作用的科學(Krebs,1972,1978,1985)。(6)研究生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能的科學（E.P.Odum,1956）；綜合研究有機體、物理環(huán)境與人類社會的科學（E.P.Odum,1997）。(7)研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用規(guī)律及其機理的科學（馬世駿，1980）。2/4/2023(8)生態(tài)學是研究生物和人與環(huán)境之間的相互關系,研究自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能的一門科學.2/4/2023生物圈景觀種群群落生態(tài)系統(tǒng)個體系統(tǒng)組織器官分子細胞生態(tài)科學生物科學生命科學經典生態(tài)學2.生態(tài)學層次與分支2/4/2023生態(tài)學研究的最高組織層次.2/4/2023生態(tài)學的研究對象及分支學科分子（molecular）個體（individual）種群（population）群落（community）生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）景觀（landscape）生物圈（biosphere）經典生態(tài)學研究的內容近代生態(tài)學研究的內容近代生態(tài)學研究的內容2/4/2023經典的生態(tài)學按組織層次（levelsoforganization）劃分：個體生態(tài)學(Individualecology):研究重點是個體對生物和非生物環(huán)境的適應（adaptation）；種群生態(tài)學(Populationecology):豐度(abundance)和種群動態(tài)（populationdynamics）；群落生態(tài)學(Communityecology):決定群落組成和結構的生態(tài)過程（ecologicalprocesses）；生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(Ecosystemecology):能流（energyflow）、食物網（foodweb）和營養(yǎng)循環(huán)（nutrientcycling）。景觀生態(tài)學:景觀層次全球生態(tài)學:生物圈2/4/2023按應用領域劃分：農業(yè)生態(tài)學城市生態(tài)學資源生態(tài)學環(huán)境生態(tài)學保護生態(tài)學恢復生態(tài)學旅游生態(tài)學污染生態(tài)學等等按生物棲息環(huán)境劃分：水生生態(tài)學淡水生態(tài)學河口生態(tài)學海洋生態(tài)學陸地生態(tài)學濕地生態(tài)學等等按生物類群劃分：動物生態(tài)學植物生態(tài)學微生物生態(tài)學人類生態(tài)學昆蟲生態(tài)學魚類生態(tài)學鳥類生態(tài)學等等2/4/20233.生態(tài)學的發(fā)展史生態(tài)學的萌芽時期（公元16世紀以前）生態(tài)學的建立時期（公元17世紀至19世紀）生態(tài)學的鞏固時期（20世紀初至20世紀50年代）現(xiàn)代生態(tài)學時期（20世紀60年代至今）2/4/2023生態(tài)學的萌芽時期（公元16世紀以前）（1）人類為了衣食住行、狩獵、捕魚等各項活動，必須熟悉生物的活動規(guī)律和它們與環(huán)境的關系；（2）四五千年前，我國的神農氏；（3）希臘最早的醫(yī)藥學家Hipporates(公元前460~377年)：《空氣、水和草地》，指出必須研究植物與季節(jié)變化之間的關系；（4）Aristotle(公元前384~322)在《自然史》一書中，曾描述了生物與環(huán)境之間的相互關系以及生物之間的競爭；他的學生Theophrastus(公元前370~285)在《PlantCommunity》一書中，研究了陸地及水域中植物群落及植物類型與環(huán)境的關系，被后人認為是最早的一位生態(tài)學家．蒙城尉遲寺遺址的生態(tài)考察.2/4/2023生態(tài)學的建立時期（公元17世紀至19世紀）歐洲文藝復興時期開始，崇尚科學調查與科學實驗．一些生態(tài)學的理論開始形成．Boyle，1670年低氣壓效應實驗；Reaumur(1683~1757):寫了6卷的《昆蟲自然史》：廣泛涉及到昆蟲生態(tài)學知識，他也是研究昆蟲積溫現(xiàn)象的先驅；Buffon(1707~1788)在44卷《生命律》中，主要描繪了生物與環(huán)境的關系，他認為動物的習性與對環(huán)境的適應有關；2/4/2023Humboldt(1764~1859)于1799~1804年出版了26卷巨著《植物地理學》Malthus于1803年出版了《人口論》(EssayonPopulation)Darwin(1809-1882)于1859年出版了他的名著《物種起源》，該書對生態(tài)學和進化論做出了巨大貢獻．1866年Heackel提出Ecology一詞，并首次明確生態(tài)學的定義.2/4/2023生態(tài)學的鞏固時期（20世紀初至20世紀50年代）這一時期是生態(tài)學理論形成、生物種群和群落由定性向定量描述、生態(tài)學實驗方法發(fā)展的輝煌時期。形成幾個著名的生態(tài)學派（四大學派）。北歐學派：由瑞典烏普薩拉（Uppsala）大學的R.Sernauder創(chuàng)建。以注重群落分析為特點。法瑞學派：代表人為J.Braun-Blanquet.把植物群落生態(tài)學稱為“植物社會學”，用特征種和區(qū)別種劃分群落類型，建立嚴密的植被等級分類系統(tǒng)。常被稱為植被區(qū)系學派。1953年后，與北歐學派合流，被稱為西歐學派或大陸學派。英美學派：代表人為F.E.Clements和A.G.Tansley,以研究植物群落演替和創(chuàng)建頂極群落著名。前蘇聯(lián)學派：注重建群種和優(yōu)勢種，重視植被生態(tài)、植被地理與植被制圖工作。2/4/2023現(xiàn)代生態(tài)學時期（1）研究層次上向宏觀和微觀兩極發(fā)展：生態(tài)學的研究層次已囊括了分子、基因、個體直到整個生物圈。（2）研究手段的更新：同位素示蹤、穩(wěn)定性同位素、“3S”（全球定位系統(tǒng)GPS、遙感RS與地理信息系統(tǒng)GIS)、生態(tài)建模，系統(tǒng)論引入生態(tài)學。（3）研究范圍的拓展：結合人類活動對生態(tài)過程的影響,從純自然現(xiàn)象研究擴展到自然-經濟-社會復合系統(tǒng)的研究.（4）多種分支學科的產生與劃分．2/4/20232/4/2023執(zhí)行期間:六十年代初到七十年代中期，是生態(tài)系統(tǒng)研究一個十分重要的發(fā)展階段。由國際科學聯(lián)合會(ICSU)組織，70多個國家參加。許多國家都組織了以生態(tài)系統(tǒng)為研究對象的大型綜合研究計劃:英國的Meathop森林計劃(TheEnglishMeathopWoodProject)、美國的生物群落研究(BiomeStudies)計劃及瑞典的針葉林計劃(SwedishConiferousProject)等。針對世界上一些生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和生物生產力開展了許多觀測和實驗工作，并大量地建立模型，用系統(tǒng)分析的手段進行了生態(tài)系統(tǒng)功能過程的研究。這些計劃對生態(tài)系統(tǒng)的研究起到了非常重要的推動作用;將生態(tài)學的發(fā)展推向了以