生態系統生態學
A. 生態學主要研究什麼內容
生態學研究對象和內容可從以下幾個方面來理解:
(一)生態學是研究生物與環境、生物與生物之間相互關系的一門生物學分支學科,
1.如按現代生物學的組織層次來劃分,生態學的研究對象為:基因、細胞、器官、有機體、種群、群落、生態系統等,研究它們與環境之間的相互關系。
2.如按生物類群來劃分,生態學的研究對象為:植物、微生物、昆蟲、魚類、鳥類、獸類等單一的生物類群,研究它們與環境之間的相互關系。
(二)生態學盡管向宏觀和微觀兩個方向發展,但其研究中心為種群、群落和生態系統,屬宏觀生物學范疇。
(三)生態學研究的重點在於生態系統和生物圈中各組分之間的相互作用。
(1)生態系統生態學擴展閱讀:
基本內容與分類
1、按所研究的生物類別分
有微生物生態學、植物生態學、動物生態學、人類生態學等。
2、生物系統的結構層次分
有:個體生態學、種群生態學、群落生態學、生態系統生態學等。
3、生物棲居的環境類別分
有陸地生態學和水域生態學;前者又可分為森林生態學、草原生態學、荒漠生態學、土壤生態學等,後者可分為海洋生態學、湖沼生態學、流域生態學等;還有更細的劃分,如:植物根際生態學、腸道生態學等。
生態學與非生命科學相結合的,有數學生態學、化學生態學、物理生態學、地理生態學、經濟生態學、生態經濟學、森林生態會計等;與生命科學其他分支相結合的有生理生態學、行為生態學、遺傳生態學、進化生態學、分子生態學、古生態學等。
應用性分支學科有:農業生態學、醫學生態學、工業資源生態學、環境保護生態學、環境生態學、生態保育、生態信息學、城市生態學、生態系統服務、景觀生態學等。
B. 一道《生態系統生態學》論述題
1 富營養化的概況
富營養化一般分為天然富營養化和人為富營養化兩種,就是指氮、磷等無機營養物質大量進入湖泊、海灣等相對封閉、水流緩慢的水體,引起藻類和其他浮游植物大量繁殖,水體溶解氧含量下降,水質惡化,魚類及其他水生生物大量死亡的現象。富營養化雖然是一個自然過程,但人類的活動可能會加速這一過程,這種情況下的富營養化稱為人為富營養化。目前,大多數水體的富營養化主要是由於人類活動產生的大量含氮、磷的生活污水、工業廢水以及農田排水進入水體中,致使水體中營養物質嚴重高於自然狀態,促使自養性生物(浮游藻類)旺盛生長所引起的。
富營養化過程簡單地說,就是自養性生物在水體中建立優勢的過程。藻類和一些光合細菌能利用無機鹽類製造有機質,在適宜的光照、溫度、pH和充足營養物質的條件下,天然水體中的藻類可通過光合作用合成自身的原生質。根據對藻類化學成分進行的分析研究,得到藻類的經驗分子式為C104H263O176N16P,可見碳、氮、磷是藻類繁殖所需的重要營養元素。藻類可以利用水中溶解的二氧化碳和有機物分解產生的二氧化碳作為自身生長所需要的碳源,而氮和磷則是藻類生長的限制性因素。一般認為磷是限制藻類增殖的最重要因子,水體中磷的含量通常被作為富營養化的標志。
2 富營養化的污染效應
富營養化是湖泊等天然水體面臨的最為嚴重的環境問題,它通過促使水生生態系統中藻類以及其他水生生物的異常繁殖,經一系列物理、化學和生物作用,最終導致水質惡化、水生生物生理受阻、水生生物群落結構改變、水生生態系統結構破壞和功能受損等一系列連鎖效應,從而影響水資源的利用,給飲用、工農業供水、水產養殖、旅遊以及水上運輸等帶來巨大損失,並對人體健康構成危害。
2.1 對水質的影響
(1)使水體散發臭味。在富營養狀態的水體中,一些藻類能夠散發出腥味異臭,給人以不舒適的感覺,也大大降低了水質質量。
(2)增加水體的色度。在富營養狀態的水體中,生長著以藍藻、綠藻為優勢種類的大量水藻。這些水藻浮在湖水表面,使水質變得渾濁,色度增加,透明度明顯降低。
(3)水體的溶解氧含量降低。在富營養水體的表層,藻類可以獲得充足的陽光,從空氣中獲得足夠的二氧化碳進行光合作用而放出氧氣,因此,表層水體有充足的溶解氧。然而,在富營養水體深層,情況就不同。首先,表層的密集藻類使陽光難以射入水體深層,使深層水體的光合作用明顯受到限制而減弱,使溶解氧來源減少。其次,藻類死亡後不斷向水體底部沉積,不斷地腐爛分解,也會消耗深層水體大量的溶解氧,使得需氧生物難以生存。如果一旦出現溶解氧為零,會引起一系列嚴重後果。例如,有機物無機化不完全,產生甲烷氣體;硫酸鹽還原形成硫化氫氣體;底泥中鐵、錳溶出,在底泥附近形成硫化鐵等,從而影響湖泊水質。
(4)向水體釋放有毒物質。富營養化對水質的另一個影響是某些藻類能夠分泌、釋放有毒性的物質,如藍藻能釋放藍藻毒素,主要包括作用於肝臟的肝毒素、作用於神經系統的神經毒素等。研究表明,世界各地25%~70%的藍藻水華可產生毒素。這些有毒物質進入水體後,可以使魚類等水生動物中毒、病變和死亡,使漁業生產受到影響。同時這些有毒物質也將嚴重危害飲用水源的水質,使人類健康受到嚴重威脅。
2.2 對水生生物生理的影響
富營養化所帶來的一系列水質問題將嚴重影響水生生物的正常生理活動,使它們的生長受到限制,甚至停止生長並大量死亡。
2.2.1 對水生植物的影響
富營養化能促使水中表層浮游藻類的生長繁殖,由於瘋長的藻類覆蓋於水體表面,使得陽光難以穿透水層,從而影響深層水體中高等水生植物的光合作用。此外,在富營養水體中,浮游藻類的生產力提高,除了遮光作用外,附生藻類還可在高等水生植物表面形成一個高O2、高pH、低CO2的環境,也不利於沉水植物的光合作用,使其生長受到限制。同時,也使得水體中養分循環加快,水體沉積物穩定性下降,不利於沉水植物紮根。富營養水體中的厭氧菌及化能合成菌的代謝產物對水草根系有毒害作用,也不利於沉水植物的種子萌芽。
2.2.2 對水生動物的影響
首先,在富營養水體中,深層水體中的溶解氧不斷地被大量死亡藻類的分解所消耗,又由於光合作用微弱無法產生新的溶解氧作為補充,因而導致深層極低的溶氧水平,有時甚至出現厭氧狀態。生活於深層水體的水生動物,如魚類等,由於得不到適量的氧而使呼吸作用受到抑制,無法進行正常的代謝活動,最終導致死亡。
其次,富營養水體中的一些藻類能分泌和釋放毒素,引起水體中水生動物中毒死亡。研究發現,微囊藻毒素和節球藻毒素能導致肝細胞收縮分離,大量血液進入肝組織,肝充血腫大,致使動物失血休克或死亡。
2.3 對水生生物群落結構的影響
在水體富營養化過程中,水生生物群落包括水生植物群落和水生動物群落都會發生演替,使原有群落結構發生改變。
2.3.1 對水生植物群落結構的影響
富營養化過程可以看作是水體中水生植物群落由大型水生植物占優勢向浮游植物占優勢轉變的過程。隨著水體富營養化的發生和發展,耐污能力強的物種得到大發展,取代了原有的優勢物種形成單優勢群落,群落結構不斷簡化。與此同時,浮游藻類的個體數量迅速增加,但種類逐漸減少,藻類的暴發性繁殖最終導致「水華」的發生。
以滇池為例,20世紀70年代中期以後,隨著人為活動的加劇,滇池湖水日益富營養化,湖泊水質惡化,導致水生植物群落結構簡化和退化,原來的優勢物種如海菜花、輪藻等已絕跡,范草、馬來眼子菜、苦草等已到瀕臨消失的邊緣,耐污種如鳳眼蓮、喜旱蓮子草和龍須眼子菜等大發展形成單優勢群落。水生植物物種多樣性也大幅度下降,由原來的100餘種減少到20餘種,而藍藻「水華」也時有發生。
2.3.2 對水生動物群落結構的影響
在淡水生態系統中,水生動物主要有浮游動物、底棲動物以及魚類等。目前研究最多的是水體富營養化過程中浮游動物群落和底棲動物群落的變化情況。
研究表明,水體營養狀況與浮游動物生物量呈顯著正相關,且隨著富營養化的發生,群落優勢種類逐漸由清水型向耐污性和寡污性種類轉變。以武漢東湖為例,原生動物群落優勢種也隨水體富營養化而發生演替。在低營養水體中,優勢種為球砂殼蟲;在中營養水體中,優勢種既有耐污性種類點鍾蟲,也有寡污性種類透明麻鈴蟲;在富營養水體中,耐污性的單環櫛毛蟲和喇叭蟲已演替成為特有的優勢種。
大型底棲動物的物種多樣性與水體營養水平呈相反趨勢,富營養化導致多樣性明顯降低,而耐污種群急增。以武漢東湖為例,在水體富營養化嚴重時,常發現大量的霍甫水絲蚓個體,這主要歸因於該種類能耐受由於有機物大量分解而造成的低氧甚至缺氧環境,而其他底棲動物在這種環境下往往受到抑制甚至死亡。
2.4 對水生生態系統功能的影響
在一般正常的情況下,水生生態系統中各種生物都處於相對平衡的狀態,但是,水體一旦受到污染而呈現富營養狀態時,正常的生態平衡就會被擾亂,而使水生生態系統的結構和功能受到破壞。
在營養水平較高時,水體中產生表面積/體積比低的浮游動物不能攝食的大型藻類,且水體渾濁不利於靠視覺定位的兇猛性魚類捕食,從而減輕了對攝食浮游動物和底棲生物的魚類的捕食壓力,導致濾食效率較高的大型浮游動物(如枝角類)的種群減小,減少了其對藻類的濾食。此外,沉水大型植物消失後,為大型浮游動物、螺類和魚類等提供附著基質、隱蔽所和產卵場所的功能隨之消失,引起附植生物和著生動物的減少,最終致使水生態系統的生物多樣性下降。而生物多樣性的降低必將導致水生生態系統穩定性下降,從而破壞水生生態系統的生態平衡。
3 結語
總之,湖泊富營養化問題不是一個簡單的水體污染問題,而是生態系統失調問題,是生態系統的結構功能在人類活動的干預下發生了重大變化之後出現的一種災害。以上綜述了現有研究中有關富營養化的概況、生態效應方面的內容,但湖泊富營養化中有很多基礎研究問題還沒有解決,現有研究對生態效應的發生機理,如生物群落結構與生態系統功能特徵的關系研究還不夠深入,有待進一步探討。富營養化作為影響水生生態系統的重要原因,已引起人們的普遍關注,我國已將「湖泊富營養化過程與藍藻水華暴發機理研究」列入《國家重點基礎研究發展規劃》中,預期將在理論上揭示湖泊富營養化過程和藍藻水華暴發的機制,方法上建立我國湖泊生態系統服務價值理論的基礎、湖泊生態系統健康管理的指導原則、評價方法和指標體系,技術原理上探索通過生態系統穩態轉換整治湖泊富營養化的新途徑,進而為我國湖泊的可持續發展做出貢獻。
C. 生態學原理和生態學工程原理分別是什麼_
生態學原理,包括生物與環境關系基本原理、種群生態學、群落生態學與生態系統版生態學等,通過權這些不同層次的研究內容,深入淺出地講述生態學的基本原理及其發展。第十一章涉及當前生態學的熱點領域,從不同側面揭示生態學作為極富活力和發展動力的學科所肩負的協調人地關系、實現可持續發展的重大使命,體現生態學的前瞻性及應用性。第十二章為不同性質生態系統解析,從將全球生態系統作為統一整體的角度出發,探討各類系統的貢獻與作用,揭示不同性質生態系統間的內在聯系,注重生態學理淪在全球生態系統管理中的應用,集中體現生態學研究的綜合性、整體性、系統性與應用性。
生態工程原理,是指應用生態系統中物質循環原理,結合系統工程的最優化方法設計的分層多級利用物質的生產工藝系統,其目的是將生物群落內不同物種共生、物質與能量多級利用、環境自凈和物質循環再生等原理與系統工程的優化方法相結合,達到資源多層次和循環利用的目的。如利用多層結構的森林生態系統增大吸收光能的面積、利用植物吸附和富集某些微量重金屬以及利用余熱繁殖水生生物等。
D. 群落生態學的定義
群落生態學不是以一種生物作為對象,而是把群落作為研究對象。由斯科羅特和克爾茨納(C.Schroter.& O.Kirchner,1902)提出。
1.群落的定義
群落(生物群落,biotic community)指特定時間內,由分布在同一區域的許多同種生物個體自然組成的生物系統。居住在一定空間范圍內的生物種群的集合。它包括植物、動物和微生物等各個物種的種群,共同組成生態系統中有生命的部分。
生物群落=植物群落+動物群落+ 微生物群落
生物群落上述的三個部分,從目前來看,植物群落學研究得最多,也最深入,群落學的一些基本原理多半是在植物群落學研究中獲得的。植物群落學(phytocoenology)也叫地植物學(geobotany)、植物社會學(phytosociology)或植被生態學(ecology of vegetation),它主要研究植物群落的結構、功能、形成、發展以及與所處環境的相互關系。已形成比較完整的理論體系。
動物群落學的研究較植物群落困難,起步也相對較晚,但對近代群落生態學作出重要貢獻的一些原理,如中度干擾說對形成群落結構的意義,競爭壓力對物種多樣性的影響,形成群落結構和功能基礎的物種之間的相互關系等許多重要生態學原理,多數是由動物學家研究開始,並與動物群落學的進展分不開。最有效的群落生態學研究,應該是動物、植物和微生物群落的有機結合。
2.群落的性質
關於群落的性質,長期以來一直存在著兩種對立的觀點。爭論的焦點在於群落到底是一個有組織的系統,還是一個純自然的個體集合。
①「有機體」學派認為:沿著環境梯度或連續環境的群落組成了一種不連續的變化,因此生物群落是間斷分開的。法國的Braun-Blanquet、美國的Clements和英國的Tansley等支持上述觀點。
②「個體」學派則認為:在連續環境下的群落組成是逐漸變化的,因而不同群落類型只能是任意認定的。前蘇聯的Ramensky、美國Gleason的和法國的Lenoble等支持上述觀點。
雖然現代生態學的研究,群落存既在著連續性的一面,也有間斷性的一面。如果採取生境梯度的分析的方法,即排序的方法來研究連續群變化,雖然在不少情況下,表明群落並不是分離的、有明顯邊界的實體,而是在空間和時間上連續的一個系列。但事實上,如果排序的結果構成若干點集的話,則可達到群落分類的目的;如果分類允許重疊的話,則又可反映群落的連續性。這一事實反映了群落的連續性和間斷性之間並不一定要相互排斥,關鍵在於研究者從什麼角度和尺度看待這個問題。
3.群落與生態系統
群落和生態系統究竟是生態學中兩個不同層次的研究對象,還是同一層次的研究對象。這個問題,還存在著不同的看法,大多者認為應該把兩者分開來討論,如Om(1983)和Smith(1980)等人,但也有不少學者把它們作為同一個問題來討論,如Kreb(1985)和Whittaker(1970)等。
但我們認為,群落和生態系統這兩個概念是有明顯區別的,各具獨立含義。群落是指多種生物種群有機結合的整體,而生態系統的概念是包括群落和無機環境。生態系統強調的是功能,即物質循環和能量流動。但談到群落生態學和生態系統生態學時,確實是很難區分。群落生態學的研究內容是生物群落和環境相互關系及其規律,這恰恰也是生態系統生態學所要研究的內容。隨著生態學的發展,群落生態學與生態系統生態學必將有機的結合,成為一個比較完整的,統一的生態學分支。
4.群落結構的鬆散性和邊界的模糊性
同一群落類型之間或同一群落的不同地點,群落的物種組成、分布狀況和層次的劃分都有很大的差異,這種差異通常只能進行定性描述,在量的方面很難找到一個統一的規律,人們視這種情況為群落結構的鬆散性。
在自然條件下,群落的邊界有的明顯,如水生群落與陸生群落之間的邊界,可以清楚的加以區分;有的邊界則不明顯,而處在連續的變化中,如草甸草原和典型草原的過渡帶,典型草原和荒漠草原的過渡帶等。多數情況下,不同群落之間存在著過渡帶,被稱為群落交錯區(ecotone)。
5.群落的命名
對於群落的分類和命名,常見的有以下一些方法:
1. 根據群落中的優勢種來命名:如馬尾松林群落,木荷林群落。
2. 根據群落所佔的自然生境來命名:如岩壁植被。
3. 根據優勢種的主要生活型來命名:如亞熱帶常綠闊葉林群落,草甸沼澤群落。
4. 根據群落中的特徵種來命名:如木荷群叢
5. 根據群落動態來進行分類和命名。
E. 生態學分哪幾個層次 分別講什麼
研究生物的層次有11個,而生態學是其中一個分支包括:全球生態系統(即生物圈)、區域生態系統、生態系統生態學、群落生態學、種群生態學、分子生態學。
全球生態系統:是地球上凡是出現並感受到生命活動影響的地區。是地表有機體包括微生物及其自下而上環境的總稱,是行星地球特有的圈層。它也是人類誕生和生存的空間。生物圈的范圍是:大氣層的底部、水圈大部、岩石表面。生物圈是地球上最大的生態系統。
生物圈是一個復雜的、全球性的開放系統,是一個生命物質與非生命物質的自我調節系統。它的形成是生物界與水圈、大氣圈及岩石圈(土圈)長期相互作用的結果,生物圈存在的基本條件是:
第一,可以獲得來自太陽的充足光能。因一切生命活動都需要能量,而其基本來源是太陽能,綠色植物吸收太陽能合成有機物而進入生物循環。
第二,要存在可被生物利用的大量液態水。幾乎所有的生物全都含有大量水分,沒有水就沒有生命。
第三,生物圈內要有適宜生命活動的溫度條件,在此溫度變化范圍內的物質存在氣態、液態和固態三種變化。
第四,提供生命物質所需的各種營養元素,包括氧氣 二氧化碳 氮 碳元素 鉀元素 鈣元素 鐵元素 硫元素等,它們是生命物質的組成或中介。
總之,地球上有生命存在的地方均屬生物圈。生物的生命活動促進了能量流動和物質循環,並引起生物的生命活動發生變化。生物要從環境中取得必需的能量和物質,就得適應環境,環境發生了變化,又反過來推動生物的適應性,這種反作用促進了整個生物界持續不斷的變化。
F. 生態學實質內容的核心是什麼
一)生態學是研究生物與環境、生物與生物之間相互關系的一門生物學分支學科,
1.如按現代生物學的組織層次來劃分,生態學的研究對象為:基因、細胞、器官、有機體、種群、群落、生態系統等,研究它們與環境之間的相互關系。
2.如按生物類群來劃分,生態學的研究對象為:植物、微生物、昆蟲、魚類、鳥類、獸類等單一的生物類群,研究它們與環境之間的相互關系。
(二)生態學盡管向宏觀和微觀兩個方向發展,但其研究中心為種群、群落和生態系統,屬宏觀生物學范疇。
(三)生態學研究的重點在於生態系統和生物圈中各組分之間的相互作用
1、按所研究的生物類別分
有微生物生態學、植物生態學、動物生態學、人類生態學等。
2、生物系統的結構層次分
有:個體生態學、種群生態學、群落生態學、生態系統生態學等。
3、生物棲居的環境類別分
有陸地生態學和水域生態學;前者又可分為森林生態學、草原生態學、荒漠生態學、土壤生態學等,後者可分為海洋生態學、湖沼生態學、流域生態學等;還有更細的劃分,如:植物根際生態學、腸道生態學等。
生態學與非生命科學相結合的,有數學生態學、化學生態學、物理生態學、地理生態學、經濟生態學、生態經濟學、森林生態會計等;與生命科學其他分支相結合的有生理生態學、行為生態學、遺傳生態學、進化生態學、分子生態學、古生態學等。
應用性分支學科有:農業生態學、醫學生態學、工業資源生態學、環境保護生態學、環境生態學、生態保育、生態信息學、城市生態學、生態系統服務、景觀生態學等。
G. 生態學專業都學什麼
我是中南林業科技大學生態學專業的在讀學生,希望我的回答能對大家有所幫助。
首先從生態學的概念和分支、研究方法上來解釋一下。生態學是研究「生活所在地」的生物,即研究生物和它所在地關系的一門學科;而學科分支主要有個體生態學(對個體生物或某一物種的生活史以及它們對其環境的反應進行研究的學科)、種群生態學(對單物種種群的多度、分布、生產力或動態進行研究的學科)、群落生態學(對由不同生物種形成的某一自然集合的某些方面進行定性或定量分析的有關學科)、生態系統生態學(同時研究生物群落及其非生物環境的有關學科);從研究方法上來看,主要方法如有:野外觀察和定位站、實驗方法、數學模型和數量分析方法。以上表明生態學其實是相當龐大的一個學科。
H. 生態系統生態學的學科分支
自然生態系統的保護和利用。 2.生態系統調控機制的研究。
3.生態系統退化的機制、恢復及其修復研究。
4.全球性生態問題的研究。
5.生態系統可持續發展的研究。 過去以破壞環境為代價來發展經濟的道路使人類社會走進了死胡同,人類要擺脫這種困境,必須從根本上改變人與自然的關系,把經濟發展和環境保護協調一致,建立可持續發展的生態系統。研究的重點是:生態系統資源的分類、配置、替代及其自我維持模型;發展生態工程和高新技術的農業工廠化;探索自然資源的利用途徑,不斷增加全球物質的現存量;研究生態系統科學管理的原理和方法,把生態設計和生態規劃結合起來;加強生態系統管理(ecosystem management)、保持生態系統健康(ecosystem health)和維持生態系統服務功能(ecosystem service)。
I. 高中生物中,生態學原理是什麼
生態學原理就是生物在其存在的各個水平上的相互關系及其與環境的平衡與均衡關系。
《生態學原理》是2011年科學出版社出版的圖書,作者是張雪萍 。《生態學原理》共12章,前10章是生態學基礎部分,包括生物與環境關系基本原理、種群生態學、群落生態學與生態系統生態學等,通過這些不同層次的研究內容,深入淺出地講述生態學的基本原理及其發展。第十一章涉及當前生態學的熱點領域,從不同側面揭示生態學作為極富活力和發展動力的學科所肩負的協調人地關系、實現可持續發展的重大使命,體現生態學的前瞻性及應用性。第十二章為不同性質生態系統解析,從將全球生態系統作為統一整體的角度出發,探討各類系統的貢獻與作用,揭示不同性質生態系統間的內在聯系,注重生態學理淪在全球生態系統管理中的應用,集中體現生態學研究的綜合性、整體性、系統性與應用性。