第三讲 生态学基本原理
生态学( Ecology )：
生态学这个词 1868年由德国生物学家 Ernst Haeckel 提出，但正式定义生态学是 后MIT化学家Elien Swallow。生态学这个词来源于希腊语
100年以
oikos,房屋(house)或者 生活的
地方(place to live)，和logos,的研究”意思是对有机体与其他有机体和他们的非生物环境 (包括阳光、 温度、水分和必需养分 )之间相互作用的研究。 这个定义的关键词是 “相互作用， 相互关系 (interact) 。”
级秩理论 (hierarchy theory) ： 强调生态系统的层次性结构研究。 生物圈是最大的生态系统, 是多
层次的独立体系。 级 秩系统按照系统的组成要素的类型和性质、 联系方式、功能共性、 尺度大小和能量活动范围 等特性划分的分层体系。一般将地球生物圈划分为 12层”即地球(biosphere，生物圈)、区 域(region)，生物群系 (biome)、景观(landscape)、生态系统(ecosystem卜群落(community)、 种群
(population)、个体(organism)、器官(organ)、组织(tissue卜细胞(cell)、基因(gene)、分子 (molecule) 。
级秩系统 (hierarchy system) ： 级秩系统可以区分为宏观 (个体以上水平 )和微观(以下)两个水平,
也可以区分为考虑社 会经济属性的区域, 和以生物为主体的生态系统。 级秩系统具有结构和功能双重性。 横向 结构如食物链、 食物网。 纵向垂直结构则成为一个立体交叉的组织系统。 垂直级秩系统有包 含型
(nested hierarchy)，每一层的成分都被上一层所包含，
低一级级秩结构则是高一级结构的基础。
和非包含型(non-nested hierarchy)。
前者如种群和群落的关系, 后者如食物网。 一般认为, 高一层级秩结构对低一级结构具有重 大制约作用,而
级秩与生态系统行为：
级秩系统中不同水平的系统运动和功能特点存在明显差别, 长短、复杂性、分辨率和过程速率等。
生态系统是由若干个有秩序的级秩系统构成, 生物圈是最大的生态系统, 包含了地球及 其周围空间,是一个多层的级秩系统。
主要表现在空间范围、 时间
A. 复杂性。 根据级秩系统理论,生态系统具有非平衡性、兼容性 (incorporation) ,也就是 低层系统的
过程能够被高层系统所包含, 反过来, 高层系统能够分解成为相对离散的低层系 统结构或者功能单元： 小尺度上的非均衡性或者空间和时间上的异质性可以转化为大尺度上 的平衡性和均质性。这种转换过程中,系统得复杂性增加。
B. 精度(precision)和过程速率(process rate)。从等级向高等级，系统的行为过程的速率依 次放慢：
反映迅速、 频率高是低层级秩系统的特点,而反应缓慢, 频率低是高层级秩系统的 特点。精度也成类似的变化趋势。
C. 尺度(scale)o 一般而言，级秩系统等级越高，空间范围越大。生态系统研究要注意核 心尺度(focal scale)，也要关心邻里尺度。
级秩系统的结构与功能：
级秩系统的每一个等级都有其自身的时空尺度, 并表现出不同的功能。 系统的结构与其 所处的级秩系统的等级密切相关, 每一等级的要素之间存在内在联系, 并形成内部结构, 而 不同等级之间形成外部结构。 这一性质决定了不同区域的生态系统的简单组合不能够提供对 整个生物圈生态过程的认识。
级秩系统的分析方法——层次分析法：
层次分析法（Analytic Hierarchy Process简称AHP）是将决策总是有关的元素分解成目标、 准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。
尺度（ Scale ）：
尺度是一个许多学科常用的概念， 通常的理解是考察事物 （或现象） 特征与变化的时间 和空间范围； 定义尺度：客体（被考察对象）、主体（考察者，通常指人）、时空维。 自 然现象的发生都有其固有的尺度范围。
景观生态学 （生态学的一个分支） 研究中，尺度有两方面的含义： 一是粒度（ Grain size） 或空间分辨率（Spatial resolution ），表示测量的最小单位；二是范围（ 区域的大小。 生态学研究的尺度还有时间概念。
Extent），表示研究
种群 （population） ：
指在一定时空中同种个体的总和。 也就是种群在特定的时间和一定的空间中生活和繁殖 的同种个体所组成的群体。
种群的基本特征：
i. 空间特性
种群都要占据一定的分布区， 组成种群的每个有机体都需要有一定的空间进行繁殖和生 长。因此， 在此空间中要有生物有机体所需要的食物及各种营养物质， 交换。
并能与环境进行物质
ii. 数量特征
种群的数量特征是以占有一定面积或空间的个体数量，
即种群密度来表示的， 它是指单
位面积或单位空间内的个体数目。 另一种表示种群密度的方法是生物量， 它是指单位面积或 空间内所有个体的鲜物质或干物质的重量。
种群密度可分为绝对密度和相对密度， 前者指单位面积或空间上的个体数目， 后者是表 示个体数量多少的相对指标。
iii. 遗传特征
组成种群的个体， 总体上在形态特征、 生理特征方面具有共性， 但在某些形态特征或生 理特征方面具有差异。 种群内的这种变异和个体遗传有关。 一个种群中的生物具有一个共同 基因库， 以区别于其它物种， 但并非每个个体都具有种群中贮存的所有信息。 种群的个体在 遗传上不一致，种群内的变异性是进化的起点，而进化则使生存者更适应变化的环境。
种群数量动态参数：
A. 出生率和死亡率 B. 迁入迁出
C. 年龄结构和性别比 D. 种群内禀增长率
内禀增长率 （intrinsic growth rate） ：
在没有任何环境因素 （食物、领地和其他生物 ）限制的条件下，由种群内在因素决定的稳
定的最大增殖速度称为种群的内禀增长率。
种群增长的基本模式：
当一个物种迁入到一个新生态系统中后
,其数量会发生变化 .假设该物种的起始数量小于
环境的最大容纳量 ,则数量会增长。增长方式有以下两种：
(理想环境),
增长函数为： N(t)=n(p^t)。其中，N(t)为第t年的种群数量，t为时间，p为每年的增长率(大于 1)。图象形
A. J型增长：若该物种在此生态系统中无天敌，且食物、空间等资源充足
似J形。
B. S型增长：若该物种在此生态系统中有天敌 ，食物空间等资源也不充足(非理想环境)， 则增长函
数满足逻辑斯谛方程。图象形似 S形。增长函数为：dN/dt=rN(K-N)/K。式中N为种 群个体总数，t为时间，r为种群增长潜力指数， K为环境最大容纳量。
种间关系：
A:种间关系形式：主要包括两个方面：(1)相互动态(co-dynamics)，两个或者 多个物种在种群
动态上相互影响；( 2)协同进化，彼此在进化过程和方向上的相互作用。
B:种间竞争关系：指两个或者多个物种共同利用同一资源而产生的相互竞争作用。
C:种间捕食与寄生作用： 捕食是指一个物种对另外一个物种的取食现象。此现象对捕食者有
利，对捕食者不利， 但不一定造成捕食者的死亡。
寄生指两个有机体或物种之间的一种密切关系，一个称为寄生者，一个称为寄主。
D:种间合作与互利共生的关系： 生态位( ecological niche )：
生态位是生物全部生活条件和关系的总和， 每一个生物物种都占据特定的生态位， 没有 两种占据相同生态位的物种会生活在一起。
生态位是生态学中的一个重要概念， 既表示生存空间的特性， 也包括生活在其中的生物 的特性，如能量来源、活动时间、行为以及种间关系等。
基础生态位：物种所占据的理论上的最大空间叫基础生态位。 实际生态位：物种实际占据的生态位叫实际生态位。
生态位宽度：在现有的资源谱中，一个生态元所能利用的各种资源总和的幅度。
竞争排斥原理：
在环境资源上需求接近的两个种类是不能在同一地区生活的。
如果在同一地区生活， 往
往在栖息地、食性、 活动时间等方面有种不同。若两个物种生态位完全重叠，必然是一个物 种死亡，若使两个物种同时生存，则要使生态位有差异，使生态位分化。
生物群落 (biocoenosis) ：
简称群落 (community) ，是指一定空间范围内的生物种群的集合。它包括植物、动物和 微生物等各个物种的种群，共同组成生态系统中有生命的部分。
群落中的优势种：
群落中所有的物种， 并非具有相等的重要性。 在群落成百上千的物种中， 往往只有少数 几种， 因其在大小、 数量或活动上起着主要的影响和控制作用成为优势种， 如陆地生物群落 通常以植物为主体，在针叶林、阔叶林或针阔混交林中，往往都有几种植物处于优势地位， 它们不仅决定了群落的外貌与结构，而且还在能量代谢上起重要作用。
科学名词及解释—第三讲生态学基本原理
