生态学研究方法topic1

null生态学研究方法 （硕士生学位课）生态学研究方法 （硕士生学位课） 陈 欣 浙江大学生命科学学院农业生态研究所 联系电话：6971154（O) 7997840 (H)课程简介（Introduction)课程简介（Introduction)1 课程安排 课程以课堂讲述和实验操作两种形式进行 课堂：以专题的形式讲述（30学时） 实验：学生独立完成实验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、实验过程和实验结果分 析，并写出 实验报告 化学实验报告单总流体力学实验报告观察种子结构实验报告观察种子结构实验报告单观察种子的结构实验报告单 ,（24学时） 考核形式：闭卷考试（50%）和实验操作（50%）相结合 教学手段：多媒体教学 上课时间：周一下午，共同商量后定 要 求： 做课堂笔记、看资料null2 讲课内容 第一讲 生态学研究方法概述（3学时） 第二讲 野外调查方法（3学时） 第三讲 种群结构与过程研究方法（3学时） 第四讲 群落结构与物种多样性的研究方法（3学时） 第五讲 生态系统能流与物流的研究方法（3学时） 第六讲 生态系统生产力的研究方法（3学时） 第七讲 模型与系统 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 （3学时） 第八讲 生态评价（3学时） 第九讲 生态学方法的发展（3学时） 第十讲 生态学文献分析（3学时）null3 实验内容（24学时） （1）取样技术 （2） Logistc 增长观测与模型建立 （3）植物群落生物多样性调查种群 （4）生态系统能量流动与物质循环分析 （5）生态系统生产力测定 （6）模拟模型 第一讲 生态学研究方法概述第一讲 生态学研究方法概述一、生态学发展概况 （一）生态学含义 (二）生态学研究对象、范畴与发展历程 （三）现代生态学发展趋向 （四）现代生态学思想 二、生态学研究方法概述 （一）基本方法 （二）生态学研究方法的发展 三、参考文献null一、生态学发展概况 （一）生态学含义 生态学：是研究生物与环境的相互关系的科学。 生物1 生物2 环境 null (二）生态学研究对象、范畴与发展历程 1886年 1935年 60年代 1.个体生态和种群生态发展时期 2.群落生态与生态系统生态发展时期 3.现代生态学发展时期null 个体生态学（Autecology）： 主要以生物个体为研究对象，研究它与自然环境之间的相互关系，探讨环境因子对生物个体的影响以及它们对环境所产生的反应。 null 种群生态学(Population Ecology)： 种群是指一定的时间、一定区域内同种个体的组合。种群生态学主要研究种群密度、出生率、死亡率、存在率和种群的增长规律及其调节。 null 群落生态学（Community Ecology）： 群落是一定空间范围内的生物种群（包括植物、动物、微生物等各种物种的种群）的集合。群落生态学是研究群落与环境间的关系，揭示群落中各种群的关系，群落的自我调节和演替等。 null 特点：（1）以个体为对象研究生物与环境的相互关系；（2）研究植物、动物种群动态和群落的分布、演替等。 1735年法国昆虫学家Reaumur发现温度与昆虫发育规律； 1840年Liebig 提出最小因子定律； Peral（1920）和Read（1920）对logistic方程的再发现，这个方程是描述种群数量变化的最基本方程；Lotka(1925)和Volterra(1926)分别提出了描述两个种群间相互作用Lotka-Volterra方程； C.Elton(1927)在《动物生态学》一书中提出了食物链、数量金字塔、生态位等非常有意义的概念； 在这段时期里，一些研究学会和研究中心相继出现，如1913年英国生态学会成立，并创立了Journal of Ecology期刊，1916年，美国创立美国生态学会。创立了Ecology 期刊。null 在这段时期里的研究方法以观测实验和定性分析为主。与生态学研究方法有关的著作： 《植物的演替：植被的发展分析》（Clements,1916） ,《动物生态学研究指南》（Adams,1913）,《实验室及野外生态学》（Shelford, 1929）,《生物群落的理论分析》（Lotka, 1934）. null 生态系统生态学(Ecosystem Ecology)： 生态系统是指一定空间内生物与环境之间、生物生物之间相互联系，进行着物质循环、能量流动、信息传递的一个整体。生态系统生态学以生态系统为研究对象，着重研究生态系统过程（物质循环、能量流动、信息传递）、生态系统功能及生态系统结构。 null特点：自然生态系统是研究的对象 1935年年英国植物生态学家坦斯利（Tansley A.G.）第一次提出了生态系统（ecosystem）的概念，美国科学家林德曼（Lindeman R.L.）用自己的科学试验巩固和发展了生态系统生态学，于1941年提出了食物链、营养级、金字塔状营养结构的概念，揭示了生态系统中生物量、能量与物质流动在不同营养级之间的定量关系。null 自二十世纪50年代以来，奥德姆（Odum E.P.）对遗弃农田的次生演替及生态系统内的能量流、物质流进行了研究，他总结了各方面的研究成果，于1952年写成了《生态学基础》一书，以生态系统生态学得以确立。 null 在这段时期里的研究方法以仍然野外观测、实验分析，定性和定量相结合。 与生态学研究方法有关的著作：《动物的数量与分布》（Andrewarth and Birch, 1952）,《生态学：分布和数量的实验分析》（Kerbs）,《 生态学及野外生物学》（Smith） null1、生态系统生态学研究是生态学发展的主流 IBP(国际生物学计划）：全球主要生态系统（包括陆地、淡水、海洋）的结构、功能与生物生产力 MAB（人与生物圈）:重点研究人类与生物圈关系 ECG（生态系统保持协作组）:中心任务是研究生态平衡及自然环境保护，以及维持改进生态系统的生物生产力（三）现代生态学发展趋向null2、生态学的研究由定性走向定量 随着系统分析与生态学的结合以及计算机技术的广泛应用，群落生态学由描述群落结构、发展到定量分类、排序并进而探讨群落结构形成的机理。生态系统研究由过程描述发展到过程计算机模拟。 3、现代生态学向宏观和微观两极发展 宏观层次的研究方向主要有景观生态和全球生态，主要解决全球性的环境变化问题；微观层次上的发展方向主要有分子生态学、生态毒理学、化学生态学等，主要解决生态进化的机理和生态、污染过程的机理问题。 null 4、应用生态学迅速发展 生态学理论与应用科学密切结合：产生了农业生态学、森林生态学、草原生态学、资源生态学、环境生态学、城市生态学和人口生态学等。 其它学科发生广泛的交叉：形成了数学生态学、化学生态学、经济生态学、社会生态学等边缘科学。 生态学与环境问题研究相结合：是70年代后期应用生态学最重要的研究领域，这不仅是污染生态学的发展，还促进保护生态学、生态毒理学、生物监测、生态系统的恢复与重建、生物多样性的保护等方向。null 此时期出现了许多定量研究生态学的研究方法著作： 《生态学模型》（Smith J. M., 1975）,《植物生态学的数量分类方法》（阳含熙等，1983），null （四）现代生态学思想 1、层次观 2、整体观 3、系统观 4、协同进化观null生物大分子(DNA) | 细胞(cell) | 组织(organ) | 个体(individual) | 种群(population) | 群落(community) | 生态系统(ecosystem) | 生物圈(biosphere) null 整体观 每一高级层次都具有其下级层次所不具有的某些整体特性。这些特性不是低级层次单元特性的简单选加，而是在低层次单元以特定方式组建在一起时产生的新特性。所以，由若干低层次单元所组成的高层次单元实际上就是高一级的新的“整体”。如个体有出生、死亡、寿命、性别、年龄等特性，在种群层次，虽有出生率、死亡率、平均寿命、性比、平均年龄等似乎与个体水平相类似的特性，实际上，这些特性在不同层次上有本质的区别，后一类是在整体上的特性，有数量动态的含义 null系统观 系统是指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素（element）所构成的一个整体。 系统分析的方法既区分出系统的各要素（或称组分，常是较低的层次单元），研究它们的相互关系和动态变化，同时又综合各组分的行为，探讨系统的整体表现。系统研究，，还必须探讨各组分间作用与反馈的调控，以指导实际系统的科学管理。null协同进化观 各种生命层次及各层次的整体特性和系统功能都是生物与环境长期协同进化的产物。 协同进化是普遍存在的现象。例如：捕食者-被食者之间的对抗性特性与行为的协同发展；寄生-共生转化的协同适应；生物-环境，植物、高等动物被动与主动的对环境的改造。null 协同进化的观点应是生态学研究中由设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 到解释结果的全过程的指导原则。如今就是更多的人提议，把协同进化的因素加入到种群动态模型之中。null（一）基本方法 1、原地观测 原地观测是指在自然界原生境对生物与环境关系的考察。原地观测包括野外考察，定位观测和原地实验等不同方法。 2、受控实验 受控实验是在模拟自然生态系统的受控生态实验系统中研究单项或多项因子相互作用，及其对种群或群落影响的方法技术。二、 生态学研究方法概述null3.实验室分析 许多生态学过程中的研究需要用到化学、物理学、尤其是分析化学、仪器分析、物理仪器、放射性同位素等方法，这些均需要在实验室进行。 4.生态学的综合方法 (1)资料的归纳和分析; (2)生态学的数值分类和排序; (3)生态模型与模拟null 表1 目前生态学研究使用的方法 方法 Methods 频率 Frequency 实验 Experiment 40.5 野外观察 Field observation 24.4 模型 Modol 6.1 综述 Review 3.5 野外观察和实验 obwervation and experiment 16.8 实验和模型 Experiment and model 2.1 野外观察和综述observation and review 1.0 其他组合other combination 0.4 野外观察和模型 observation and model 2.4 综述和模型 Reviow and model 1.7 实验和综述experiment and review 0.9null1、计算机辅助的方法和技术 当今计算机的迅速发展和广泛应用使人的信息存储和信息处理能力大为提高。基于这种能力，模拟模型，数据库与数据分析软件及以迅速发展和广泛应用。模型已为各个分支学科的生态学家普遍使用。最流行的数据库是地理信息系统。（二）生态学研究方法的发展null2、3S技术 RS(Remote Sensing, 遥感): 遥感能够采集大量空间位量信息和频谱信息。在计算机模型和地理信息系统的辅助下，遥感成为观测许多生态学系统特别是宏观系统的状态和过程的有效手段。计算机和遥感技术的结合，使生态学家对空间过程的认识、特别是对不同时空尺度上的生态学空间过程的认识大为增加。 nullGIS（Geographic Information Systems,地理信息系统）: 是借助于计算机存储、分析和展示数字化的地理信息的计算机硬件和软件系统。地理信息系统既是一个地理数据库，其数据具有空间定位的待征；地理信息系统又是一个分析系统，可以对其中的地理数据进行各种处理、分析、统计、模拟；地理信息系统还是一个计算机制图系统，其贮存的数据，分析的结果，都可以输出成各种地图及辅助说明文件。nullGPS（Global Positioning System,全球定位系统): 全球定位系统（GPS）技术可为研究区域准确定位，遥感技术（RS）为区域资源研究提供大量、详细、及时、有规律的信息，而地理信息系统（GIS）则为自然资源研究提供了一个信息容量大、分析灵活多样、运行速度快、结果输出 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化的研究手段，三者结合将为宏观生态学的研究提供有力的手段。 nullnull 3、分子生物学技术 分子生物学技术的飞速发展大大改进了基因的分离、定位、增殖和DNA定序的能力。分子生物学技术在生态学的应用使生态学家能够测量遗传进化同生态学过程的相互关系，使人们可以从总体上研究有机体在不同时空尺度上同环境的相互作用，有力地促进了进化生态学的发展和提高了进化思想在生态学研究中的位置。null 4.物理和化学技术 例如，稳定性同位素技术在生态学的应用，使全球变化，元素地球化学生物大循环的研究更加准确，大大提高了人们监测化学物质在生态学系统中的流动、大至质量成分的变化动等的能力。此外，利用物理化学技术，可研究全球变化导致的生物学效应。 5.统计学方法 生态学过程中，不确定性无所不在。不确定性须由统计学方法来描述。在计算机的辅助，空间分析、时间序列分析和样重组等方法迅速发展。这使 生态学家可以对确定性较清楚地理解和描述。null 6、定位观测实验的网络化 生态学由定性走向定量，由静态走向动态，由微观走向宏观，需要建立观测实验定位站并将其组成网络，形成综合体研究。定位观测实验网络化已成为当代有关全球研究计划的重要组成部分，如在MAB计划在世界范围内建立了由261个定位站组成的生物圈保护网，IGBP计划在全球建立了17条陆地、大气和水体间的观测大断面。null 一些国家也正在建立自己的生态研究网络，如美国的长期生态学研究网络(LTER)由11个站组成，英国的环境变化网络(ECN)由8个站组成。此外，德国的陆地生态系统研究网络(TERN)也较有名。null 中国的生态系统研究网络（CERN),目前由 29个观测站，覆盖全国不同的自然和人工生态系统类型。其主要研究领域是区域代表类型生态系统优化管理和示范，重要生态过程和人类生产活动影响长期实验及调控技术，环境变迁和生态系统演替的长期观测。7、全球生态学研究方法7、全球生态学研究方法 全球变化（包括大气CO2升高、大气氮沉降、气候变暖、土地利用和覆盖变化、生物多样性、生物入侵）对陆地生态系统影响的研究，已从单一植物或动物个体的反应转移到整个生态系统的反应。同时，上述一些新的研究手段，如遥感、地理信息系统、计算机模型、稳定性同位素示踪等在全球变化研究中的应用，促进了全球变化的研究。null目前，进行全球生态学研究主要手段有： 模拟实验：以CO2为例，模拟实验构建有： （1）控制环境实验（controlled environment, CE） （2）开顶式同化箱（open-top chambers, OTC） （3）自由CO2气体施肥实验（free-air CO2 enrichment, FACE） （4）移地实验（transposing of surface soil with vegetation, TSSV）null定位观测和台站网络 样带研究： 样带一般穿越在地理空间上具有连续的环境梯度，如水分梯度、温度梯度。样带要求有一定的长度和宽度，宽度上必须满足遥感幅度宽的要求，同时保证在全球尺度模型中包含若干个像元。IGBP计划和我国的一些样带IGBP计划和我国的一些样带IGBP计划提出的陆地样带： I: 湿润热带，亚马逊河--中部非洲--东南亚 II：半干旱热带，热带稀树草原西非--南部非洲--澳大利亚 III：中纬度，美国--阿根廷--中国东部 IV：高纬度，阿拉斯加--加拿大--西伯利亚nullnull我国目前在研究的样带： 1）中国东北森林-草原样带，从吉林长白山--内蒙的二连浩特，经度范围为112°-130°30′E，纬度为42°-46°N长度为1600km宽度为30km,是一条受降水驱动的水分梯度样带。 2）中国东部森林生态系统样带，由大兴安岭--小兴安岭--长白山--华北平原--江淮平原---江南丘陵---南岭--海南岛nullnull模型模拟 预测陆地生态系统对全球变化的模型很多，从模型的空间尺度上看可以分为林窗模型、经验模型和过渡模型。 1）林窗模型：主要用于模拟全球变化对森林物种组成、森林第一生产力等的影响。 2）经验模型：主要对生物群区的推移进行预测。 3）过渡模型：参考文献参考文献 1. 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