生态学期末考试知识总结

第一章绪论§ 1 农业生态学形成和发展一、生态学的产生和发展为农业生态学产生提供理论依据（一） 生态学的产生与发展生态 :生命体与环境所形成的一种结构以及这种结构所表达的功能1.生态学：研究生物与它的环境之间相互关系的一门学科三大关系： 1、环境对生物关系：限制（分布）、调节2、生物对环境关系：改变（往往形成对自己不利的环境）适应（改变自己）3、生物之间关系：正相互作用、负相互作用、零相互作用2.生态学的发展史（一）生态学知识的累积阶段：生态现象描述秦汉时期：二十四节气； 吕氏春秋：农业系统观；诗经：鸠占鹊巢本草纲目 、齐民要术惊蛰：冬眠性动物的活动与气候因子（温度）的关系。“ 三才思想”：夫稼者，生之者天也，养之者地也，为之者人也，“天、地、人”，第一次对农业生产进行系统描述。（二） 近代生态学的创始阶段：实物观察记载1803 Malthus 人口论：食物与人口的关系1859 Darwin物种起源：生物进化学说创立，“适者生存”1865 勒特 oikos+logos=生态学1866 Hackel定义生态学（三） 学科与学派的分化阶段：个体生态学与群落生态学阶段（1866-1935）（四） 生态系统生态学的发展阶段（1935-1962）1935 Tansley 第一次提出生态系统概念， 生态平衡的概念1941 R.L.Lindeman“ 一个老年湖泊内的食物链动态”，提出了十分之一定律。1952 E. P. Odum 生态学基础现代生态学之父（五） 社会需求推动生态学向定向、定量、控制、模拟和应用方向发展的新阶段五大危机：人口、粮食、能源、资源、污染十大公害事件： 1. 马斯河谷烟雾事件2. 洛杉矶光化学烟雾事件3. 多诺拉烟雾事件4.伦敦烟雾事件5. 四日市哮喘病事件6.水俣病事件7. 富山痛痛病事件 8. 爱知米糠油事件 9. 博帕尔毒气事件10. 切尔诺贝利核污染事故进入九十年代后，生态学的研究热点集中在生物多样性、全球变化和可持续发展方面。3.生态学的分类按研究对象分 :植物生态学、动物生态学、人类生态学按组织水平分：生态系统生态学、群落生态学、种群生态学、个体生态学、细胞生态学、基因生态学按环境特点分：淡水生态学、海洋生态学、森林生态学、草原生态学、农田生态学、城市生态学与其他的学科交叉理论：数学生态学、化学生态学、遗传生态学。应用：城市生态学、农业生态学二、系统论为农业生态学提供了方法论基础三、农业生态学应用农业的发展、社会的需求为农业生态学提供了广阔的空间农业生态学：把农业生产作为一个整体（农业生态系统）利用系统分析的方法研究这个系统的结构，功能、生产力及其控制管理以便达到最大生产力和最佳生态效果，这样的一门学科称为农业生态学。农业生态学研究对象：农业生态系统农业生态学研究基本内容：（1）生态学的基本概念和原理（2）农业生态系统的结构生态系统：生物 + 环境结构：水平结构垂直结构时间结构（3）研究农业生态系统的功能（4）农业生态系统在不同的自然条件和社会条件下所形成的类型，分布及特点（5）农业生态发展及演替规律（6）农业生态系统的调节与控制农业生态学的特点：整体性、综合性、战略性农业生态系统的研究方法1 定性描述 2 常规的调查研究、试验研究3 系统分析法（一） 农业的发展1.原始农业2.传统农业 (持续了 9000多年，自给自足，是可持续发展的) ：投入的是人力、畜力、有机肥、种子（可再生的” 生物质 ” ）、农业机械少3.现代农业：投入的是大型农业机械、化石燃料、化肥、农药、人力、种子。这些都是不可再生的。4.生态农业：把传统农业技术精华和现代农业科学技术相结合（二） 社会需求1.粮食安全：量、质2.农产品的多样化3.农民的福利第二章农业生态系统的基本概念§1 系统的概念一、定义：指若干个相互联系、相互制约的组成，部分结合而成的，并执行特定功能的有机整体。系统的三个条件两个以上的组分组分之间必须是偶联的执行特定的功能二、系统的基本性质（一）结构的有序性： 1. 确定的边界（保证系统功能的相对独立性）2. 组分之间产生分离（1）水平方向如：农村经济系统分为农、工、商、运输、建筑、服务等，其遵循平等性原则（2）垂直方向农下面分为农、林、牧 农下面又分为粮、饲 粮下面又分为稻、麦（二） 系统的整体性 1. 组分之间量比关系确定系统性质 2. 结构决定功能，功能反作用于结构（三） 功能的整合性三、系统的类型（一） 组成的物质性质：有机生态系统无机 人造系统发（二） 与外界交流状况：开放系统封闭系统：墒增原理，最终会崩溃四、研究系统的方法黑箱法、白箱法、灰箱法五、系统的调控（一） 控制：一个系统接受外界信息后，经系统处理转换达到既定目标的过程。三个条件： 1. 接受信息 2. 经处理 3. 实现既定目标（二） 机制：反馈机制1.反馈：把系统的输入信息再引入输入端，对系统进行调控的过程2.反馈机制：（ 1）正反馈：导致系统加速偏离既定目标方向运行的机制（2）负反馈：纠正由正反馈导致的系统运行的偏差，使得系统向既定目标运行的机制（3）正负反馈协调机制§ 2 生态系统一、定义指占据特定时间范围，以生物群落为核心，通过生物和生物之间，生物和环境之间相互作用而建立起来的，具有自我维持、修补和重建功能的，并能维持相对稳定的动态综合体。（其中以生物群落为核心是判断是否为生态系统的指标）二、基本组成（一）生物组分1.生产者：第一次将环境中无机能量转化为生命有机体的能量。（自养型）（初级生产者）2. 消费者：以生产者为基础营养源的所有生物类群（大型消费者）3. 分解还原者（小型消费者）（二）环境组分：具有均一性 1. 太阳辐射能（基本动力） 2. 水体 3. 气体 4. 土体两个重要的概念?初级生产 (primary production):生产者利用环境中的物质，把环境中的能量第一次以生物化学能方式固定到生态系统中。?次级生产 (secondary production): 消费者利用初级生产提供的养分和能量通过代谢作用形成生物量。三、基本结构（一）物种结构：是指生态系统是由哪些生物组成的，以及它们之间量比关系。（揭示了系统的环境特征。生态系统中环境具有异质性，任何一种生物对环境都具有选择性）（二）时空结构：生态系统中各生物种群在空间上的配置和在时间上的分布。水平结构：镶嵌性配置垂直结构：成层性配置，生存空间是有限的，生存更多的生物必须构建复杂的关系，实现稳定时间结构：漫化交替式配置（三）营养结构：生物以营养为纽带联系起来的食物链或者食物网结构（四）层次结构：即等级层次四、基本功能能量流、物质流、信息流五、基本类型自然生态系统：森林生态系统、海洋生态系统、淡水生态系统生物圈生态系统农业生态系统：介于人造和自然生态系统之间的驯化的自然生态系统人造生态系统：城市生态系统生态系统与一般系统的区别1在组成方面，它是由有生命的有机体和无生命的物质结合而成的，不仅植物，还包括与植物共同栖居的动物，微生物以及环境中作用于生物的物理、化学成分。2在空间结构方面：通常与特定的空间相联系，因而反映出一定的地区特性以及与此相联系的空间结构。3在时间变化方面，生物具有发育、繁殖（复制），生长与衰亡等特征。因而生态系统具有从简单到复杂、从低级到高级的演变规律，可分为幼年期、成长期、成熟期等阶段。4从内部功能方面，生态系统的代谢作用是通过复杂的能量、物质转化过程完成的。5具有复杂的动态平衡特征，不仅存在着种内、种间以及生物与环境之间的功能协调。6在外部关系方面，是一个开放的系统，不断从外界输入物质与能量，通过变换而输出，维持着系统的有序状态。§ 3 农业生态系统一、定义：以农业生物为主要组分、受人类调控、以农业生产为主要目标的生态系统。具有高效机制，并按照人类需求进行物质生产的有机整体性质：（ 1）以农业生物为主（2）受人类调控（ 3）以农业生产为目的二、基本组成（一）环境1.自然环境（ 1）太阳辐射（ 2）大气圈（ 3）水圈（ 4）土壤岩石圈2.人工环境（1）人工影响环境：水库、防护林、水源林（2）人工建造环境：A.无土栽培环境B.大棚温室环境C.集约化养殖环境（二）生物组分1.目的生物：农、林、牧、副、渔种类少、效率高2.伴生生物：病、虫、杂草3.人类：作为消费者和调节者三、农业生态系统结构的配置原则（一） 物种结构的配置原则：因地制宜（二） 时空结构的配置原则(1)水平和结构的配置：1. 区域范围内：因地制宜（环境异质性）2. 局域范围内：合理密度（相对均质）(2)垂直结构的配置（立体农业）：互补性原则。1.生物对资源利用互补 2. 功能上实现互补：社会、经济、生态(3)时间结构上的配置：季节性原则 1. 气候（春夏秋冬）2. 市场（三） 营养结构的配置（食物链加环）食物链、食物网是系统的物质循环、能量流动、信息传递的主要路径。四、基本功能能量、物质、信息、价值（资金）的流动五、特点（区别）（一）目标的不同：1. 自然环境：稳定 2. 农业系统：人类需求（二）服从规律：1.自然环境：自然规律 2. 农业系统：自然规律、社会经济规律（三）稳定性不同（四）结构不同：1.自然环境：丰富 2. 农业系统：单一（五）效应不同第三章农业生态系统的能量流§ 1 热力学定律及应用一、热力学第一定律（能量守恒定律） U（系统内能变化）=Q （吸热） -W （对外作功）能量可以在不同介质中传递，也可以在不同形式间转换，但在所有这些过程中能量保持恒定，既不能创生，也不会消灭。应用：制定生态系统能量收支平衡表二、热力学第二定律1.能量的转换不可能达到百分之百有效。2.自由能的提高不可能是一个自发过程。应用：提高能量的转化效率三、 熵(entropy) 1.熵(entropy):系统热量除以温度后得到的商。 S= Q/T 熵是系统无序性的量度。2.热力学第二定律（1）在一个内能不变的封闭系统中，任何自发过程均朝着熵值增加的方向进行。（2）开放系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的任何过程，均使系统与环境熵值之和增加。四、耗散结构理论1.耗散结构 (dissipative structure)：开放系统在远离平衡态的非平衡状态下，系统可能出现的一种稳定的有序结构。(Prigogine) 2.耗散结构理论：一个远离平衡态的开放系统，通过与外界进行物质与能量的不断交换，就能克服混乱状态，维持稳定状态，并且不断提高系统的有序性，使系统的熵减少。3.有机体和生态系统都是远离平衡态的开放系统，存在一种连续而有效的能量转换，因而都属于耗散结构。§ 2 能流分析一、能源（一）太阳能（基础动力）（二）辅助能 1. 定义：除太阳能以外的能源2.分类：（ 1）自然辅助能：风、水力、潮汐（2）工业辅助能：直接(煤、油、电、气 ) 间接（化肥、农药、机械、生长剂）二、能流结构（一）、食物链（food chain）和营养级（ trophic level）：1.食物链（ food chain）：来自植物的食物能转化为一连串的取食和被取食的有序状结构。2.营养级（ trophic level）：食物链上的每一个食性级。以符号T 来表示， T1表示第一营养级，T2表示第二营养级，T3Tn余此类推。一般为45级。食物链是生态系统内生物与生物之间相互联系的一种主要形式，是物质循环和能量流动的主要路径。（二）、食物链的种类（1）捕食食物链（又称草牧食物链 gazing food chain）：是由植物到草食动物，再到肉食动物，直接消耗活有机体或其部分的食物链。在陆地上起始于绿色植物，在水中起始于浮游植物。如：水稻 稻飞虱 青蛙蛇老鹰人（2）腐生食物链（又称残渣食物链 detritus food chain）：由多种微生物构成，是以死有机体为营养源，通过腐烂、分解，将有机物还原为无机物质的食物。