《生態學中的種群與群落》課程概述1課程目標掌握種群群落基本理論2主要內容種群特征、群落結構、相互關系學習方法第一部分：生態學基礎1理論框架生態學基本概念2研究方法觀察與實驗分析3應用領域環境保護與資源管理生態學的定義與發展1定義研究生物與環境相互關系的科學2發展歷程從博物學到現代系統科學3研究方向整合多學科的綜合研究生態學研究的層次1個體水平單個生物適應環境2種群水平同種生物群體特征3群落水平不同種群共存關系4生態系統水平生物與非生物環境整體生態學研究方法野外觀察直接記錄自然現象實驗研究控制變量分析關系數學模型預測生態過程變化遙感技術大尺度生態監測第二部分：種群生態學種群特征密度、分布、結構種群動態增長模式、波動規律種群關系種內種間互作種群的定義與特征種群概念同種生物占據特定空間的群體空間特征分布范圍、密度、分布格局時間特征年齡結構、出生死亡動態種群密度定義單位面積/體積內個體數量測量方法直接計數、間接估算影響因素資源、競爭、捕食種群密度調查方法樣方法選取代表性樣方計數1標志重捕法標記個體再捕獲估算2距離法測量個體間距離計算3年齡結構增長型幼年個體比例高穩定型各年齡段比例均衡衰退型老年個體比例高年齡結構反映種群發展趨勢性別比例比例類型特征意義偏雄性雄性多于雌性交配競爭激烈均衡型雄雌比例接近1:1種群穩定偏雌性雌性多于雄性繁殖潛力大空間分布1均勻分布個體間距相等2隨機分布位置無規律3集群分布個體聚集成團種群增長時間指數增長邏輯斯蒂增長r策略：快速繁殖，短壽命；K策略：緩慢繁殖，長壽命種群數量動態1出生率單位時間內新個體產生比例2死亡率單位時間內個體死亡比例3遷入率外部個體加入種群比例4遷出率種群個體遷往他處比例5環境容納量環境能維持的最大種群數量密度制約因子食物資源爭奪有限食物資源天敵壓力密度增高吸引更多天敵疾病傳播高密度加速疾病蔓延棲息地競爭爭奪有限領地空間非密度制約因子氣候變化溫度降水變化影響生存自然災害火災洪水突發事件人類活動棲息地破壞污染種群波動年份種群數量1周期性波動有規律循環變化2非周期性波動無規律隨機變化3爆發性增長短期內數量劇增種群調節自我調節密度依賴性增長率下降外部調節天敵疾病環境限制人工調控管理措施干預平衡種群生存對策K對策低繁殖率、高存活率、強競爭力r對策高繁殖率、低存活率、弱競爭力中間對策兼具兩種對策特點種內關系1234互利共生集群防御天敵競爭爭奪資源領地社會行為分工協作育幼同類相食極端條件下生存策略種間關系捕食關系一方以另一方為食競爭關系爭奪共同資源共生關系互利共存互惠互利寄生關系一方獲益一方受損種群遺傳學1基因頻率特定基因在種群中出現比例2遺傳多樣性種群內基因變異豐富程度3適應性進化有利基因頻率增加過程種群瀕危與保護瀕危原因棲息地喪失、過度捕獵、污染保護策略法律保護、棲息地恢復、人工繁育成功案例大熊貓、朱鹮、亞洲象保護第三部分：群落生態學1群落構成物種組成與多樣性2群落結構空間分布與層次3群落動態演替過程與穩定性群落的定義與特征群落概念特定區域內所有種群的集合基本特征物種組成、結構、功能群落邊界明顯邊界或過渡區群落的物種組成1優勢種數量最多影響力最大2常見種數量較多分布廣泛3稀有種數量極少分布局限物種多樣性α多樣性局部群落內物種豐富度β多樣性不同群落間物種差異γ多樣性區域尺度總體多樣性多樣性指數指數名稱計算重點應用特點Shannon-Wiener均勻度與豐富度受稀有種影響大Simpson優勢種比例強調常見種作用Pielou均勻度分布均勻程度反映物種分布平衡性群落結構垂直結構不同高度層次分布水平結構平面空間分布格局時間結構季節周期性變化群落的外貌季相變化隨季節周期性變化1層片結構垂直空間分層排列2生活型譜不同生活形式比例3生態位理論生態位定義物種在環境中的功能位置生態位分化減少競爭的資源分配生態位重疊多物種利用相同資源群落的相互作用1競爭爭奪共同資源2互利共生雙方獲益關系3寄生一方獲益一方受損關鍵種與功能群關鍵種概念對群落影響遠超其數量比例的物種功能群劃分具有相似生態功能的物種集合生態系統功能維持物質循環和能量流動群落穩定性1抗干擾能力抵抗外部干擾2恢復能力受擾后恢復原狀3生態韌性維持關鍵功能群落演替1演替定義群落組成結構有序變化2演替類型原生演替與次生演替3演替機制促進模型與抑制模型原生演替裸巖演替地衣→苔蘚→草本→灌木→森林沙丘演替先鋒植物→固沙植物→成熟群落湖泊演替開闊水域→沼澤→濕地→陸地次生演替林地砍伐后一年生草本→多年生草本→灌木→森林農田廢棄后雜草群落→草甸→灌叢→次生林火災后抗火植物→快速生長物種→頂級群落群落動態周期變化非周期變化周期性變化：季節更替規律變化；非周期性：隨機擾動后變化群落交錯帶交錯帶特征物種多樣性高生態功能生態緩沖與過濾管理策略保護敏感邊界區域群落分類與排序分類方法基于相似性歸類排序技術沿環境梯度排列植被圖制作可視化空間分布生物地理學物種分布格局受地理歷史氣候影響島嶼生物地理學面積與距離決定物種數生物區系獨特進化歷史形成特有類群第四部分：種群與群落的相互關系種群層次物種內部關系1群落層次物種間相互作用2系統層次生態功能整合3種群在群落中的作用物質循環參與元素循環轉化能量流動能量傳遞與轉換信息傳遞生物間信號交流群落對種群的影響資源分配決定各物種可用資源生態位分化影響物種專業化方向種間作用塑造競爭共生關系種群-群落-生態系統的聯系1信息整合系統屬性涌現2功能連接生態過程耦合3多尺度互作微觀宏觀互饋4服務價值生態系統服務生物多樣性與生態系統功能維持機制生態位互補、冗余保障功能影響提高生產力、增強穩定性保護策略保護關鍵功能群、恢復連通性第五部分：應用生態學種群調控管理物種數量生態恢復修復受損生態生態工程設計生態系統全球變化應對氣候變化種群調控害蟲控制生物防治代替化學藥劑瀕危保護人工繁育增加種群數量入侵管理防控外來入侵物種擴散生態恢復退化評估確定恢復目標與路徑關鍵干預去除脅迫、引入物種系統重建恢復生態結構與功能持續監測評估成效調整措施生態工程1生態農業混作輪作減少化肥農藥2生態城市綠色基礎設施海綿城市3景觀規劃生態廊道連接棲息地全球變化生態學物種遷移(km)物種喪失(%)氣候變暖導致物種向高緯高海拔遷移，部分物種無法適應而滅絕生態風險評估3風險等級分級管理應對措施5評估維度物種、群落、生態系統8指標體系綜合評價全面分析生態監測與預警種群監測關鍵物種數量與分布變化多樣性監測物種組成結構動態跟蹤功能監測生產力、碳循環等關鍵過程預警系統閾值判斷、風險預測保護生物學就地保護保護區、棲息地管理遷地保護動植物園、種子庫生態廊道連接破碎棲息地可持續發展1生態文明人與自然和諧共生2系統管理整體性科學管理3資本核算自然資源價值評估第六部分：研究前沿與展望1傳統研究觀察描述分析2當代進展機制探究模型預測3未來方向整合創新應用種群與群落生態學的研究熱點宏生態學