农业生态学总结.doc
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1、.农业生态学第一章 绪论第一节 生态学及其开展1、1866年,德国生物学家海克尔在其著作?有机体的普通形态学?中第一次正式提出生态学的概念,并将生态学定义为:生态学是研究生物与其环境互相关系的科学。2、1971年,奥德姆在其所著作的?生态学根底?中,认为生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。3、1866年,德国学者海克尔提出生态学定义,标志着生态学的诞生。4、1935年英国生态学家坦斯列首次提出生态系统的概念,把生物有机体与其环境看成是一个整体,提出生态系统是在特定的区域互相作用的全部生物与无机环境的综合体。5、1942年,美国生态学家林德曼提出食物链6、20世纪30年代,贝塔朗菲提出系统论
2、;40年代美国科学家香农创立信息论。7、生态工程是20世纪60年代有奥德姆和马世俊分别提出的。8、生态学按其性质一般分为理论生态学和应用生态学两大类。第二节1、1983年正式确定在农业院校开设农业生态学课,并在1986年有国家教委将农业生态学列为农学专业的主要课程,同时在局部农业院校开始试办农业生态专业。第三节1、 农业生态学的研究对象主要是农业生态学系统。2、 农业生态学的主要内容包括农业生态系统的组成、结构、功能及其调控的原理和技术途径。3、 农业生态学的特点:理论实用性、学科交叉性、研究统一性、宏观层次性第二章第一节1、 系统:有互相依赖的假设干组分结合在一起,能完成特定功能,并朝特定目
3、标开展的有机整体。2、 一个系统的组成,必须满足3个条件:第一,系统必须具备两个以上的构成要素:第二,各要素之间必须具有某种联系;第三,各要素必须以整体的形式完成特定的功能。3、 系统的特征:系统结构的有序性、系统的层次、系统的整体性、系统功能的整合性4、 生态系统:在一定的时间和空间范围内,生物与生物之间、生物与非生物环境之间密切联系、相互作用并具有一定结构及完成一定功能的综合体,或者说是由生物群落与非生物环境互相依存所组成的一个生态学功能单位。5、 1935年,英国生态学家A.G.Tansley首次提出生态系统的概念。6、 生态系统分为生物组分和非生物组分7、 生物组分分为生产者、消费者、
4、分解者8、 非生物组分为:太阳辐射、无机物质、有机物质、土壤9、 生态系统的结构系指生态系统中组成成分及其在时间、空间上的分布和各组分间的能量、物质、信息流的方式与特点。10、11、12、12生态系统的结构包括物种结构、时空结构和营养结构 生态系统具有能量流动、物质循环和信息传递3大功能 生态系统的主要类型 按环境分:海洋生态系统、森林生态系统、草原生态系统、淡水生态系统 按人类干预程度分:自然生态系统、人工生态系统、半自然生态系统第二节1、 农业生态系统:在人类的积极参与下,利用农业生物和非生物环境之间以及农业生物种群之间的相互关系,通过合理的生态结构和高效的生态机能,进行能量转化和物质循环
5、,并按照人类社会需要进行物质生产的综合体。2、 农业生态系统的组分结构系指农、林、牧、渔、副加工各业之间的量比关系,以及各业内部的物种组成及量比关系。3、 农业生态系统的空间结构常分为水平结构与垂直结构4、 农业生态系统根本功能:1能量流2物质流3信息流4价值流第三节农业生态系统与自然生态系统的比拟:1 农业生态系统生物构成不同于自然生态系统2 农业生态系统的环境条件不同于自然生态系统3 农业生态系统结构与功能不同于自然生态系统4 农业生态系统的稳定机制不同于自然生态系统5 农业生态系统的生态立特点不同于自然生态系统6 农业生态系统的开放程度高于自然生态系统7 农业生态系统能量流特征不同于自然
6、生态系统8 农业生态系统养分循环特点不同于自然生态系统9 农业生态系统服从的规律不同于自然生态系统10 农业生态系统运行的“目标不同于自然生态系统第三章 生物种群第一节 种群的概念与特征种群:在一定时间内占据特定空间的同一物种的集合体。种群是物种存在的根本形式,又是组成生物群落的根本单位种群的根本特征:指各类生物种群在正常的生长发育条件下所具有的共同的特征,即种群的共性,而个别种群在特定环境下所产生的特殊适应特征,不包括在此范围内。种群的根本特征包括:1 种群的空间分布特征均匀型 、随机型、成群型成群随机型和成群均匀型2 种群的数量特征1种群的大小和密度 粗密度和生态密度2出生率和死亡率 最大
7、出生率和实际出生率、最低死亡率和实际死亡率3种群的年龄和性别结构雌、雄、两性年龄结构分增长型、稳定型、衰退型4种群的迁入和迁出种群大小:一个种群全体数目的多少种群的密度:单位面积内某个生物的个数的总数粗密度:单位总空间内的生物个体数或生物量生态密度:单位栖息空间内某种群的个体数量或生物量3 种群的遗传特征4 邻接效应邻接效应:当种群的密度增加时,在邻接的个体之间所出现的相互影响第二节 种群的增长模型种群增长模型的典型类型:几何级数增长、指数型增长、逻辑斯谛S型增长种群的几何级数增长:种群在无限的环境中生长,不受食物、空间等条件的限制,种群的寿命只有1年,且一年中只有一个繁殖季节,同时种群无年龄
8、结构,彼此隔离的一种增长方式。种群的指数增长:在无限坏境条件下,除了种群的离散增长外,有些生物可以连续进行繁殖,没有特定的繁殖期,在这种情况下,种群的增长表现为指数形式种群的逻辑斯谛增长:在实际坏境下,由于种群数量受到食物、空间和其他资源的限制,增长是有限的。坏境对种群增长的限制作用是逐渐增加的,故增长曲线呈S型增长。逻辑斯谛曲线5个时期 :1 开始期 也称潜伏期 种群个体数量少,密度增长缓慢2 加速期 随个体数的增加,密度增长逐渐加快3 转折期 个体数到达饱和密度一半K/2时,密度增长最快4 减速期 个体数超过K/2以后,密度增长逐渐变慢5 饱和期 种群个体数到达K值而饱和逻辑斯谛方程的重要
9、意义:1) 许多相互作用的种群增长模型的根底2) 是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型3) 模型中两个参数r、K,已成为生物进化对策理论中的重要概念第三节 种群数量的波动与调节一、 种群的数量动态1 种群增长 自然种群数量变动中 J型和S型增长均可见到,J型增长可以视为是不完全的S型增长2 季节消长 自然种群数量变动存在着年内季节消长和年间的差异3 不规那么波动 波动无周期性,数量也极不稳定例子马世骏研究东亚飞蝗在我国大发生4 周期性波动 例子 旅鼠、北极狐3-4年周期美洲兔、加拿大猞猁9-10年周期5种群的爆发 具有不规那么或周期性波动的生物都可能出现种群的爆发例子 农业
10、生产中最闻名的爆发是害虫和害鼠6种群的平衡 种群较长期地维持在几乎同一个水平上7种群的衰落和死亡 种群长久处于不利条件下人类过度捕猎或栖息地被破坏,其数量会出现持久性下降,即种群衰落,甚至死亡。个体小,出生率低,生长慢,成熟晚的生物,最早出现此种情况8生态入侵 由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区,种群不断扩大,分布区逐步稳定地扩展,这种过程称生态入侵二、种群的空间动态 指组成种群的个体在空间的分布特征及其变化1种群对空间的需求 组成种群的每一个有机体都需要一定的空间2种群的空间结构 种群内个体在空间的分布格局及其位置上的变动情况迁移和扩散是种群中个体在空间上的变动情况
11、的表现迁移和扩散:指种群中的个体因某种原因从某分布区向外移动的现象迁移和扩散的原因:1 种群密度过高使随拥挤效应出现的种群压力和进攻行为加强,这是引起扩散和迁移的主要原因2 种群等级低及领域性弱的个体常被排挤,它们只好去寻找高等级个体未占据的、条件较差的栖息地3 幼体长大以后被亲代驱逐出去而引起迁移4 自然扩散也是许多种群的遗传特性和生态特征扩散的方式:迁出 、迁入、迁移三、种群对空间的利用方式 分散利用和共同利用按集群的稳定性可分为:暂时性集群、季节性集群、稳定而经常性集群集群的生态学意义:三、种群波动的原因1.非密度制约 与数量无关的因素 如温度、降水、食物来源2.密度制约 原因1种内竞争
12、食物和领地2某些特殊生物种的增长,对心理抑制使种群不能繁殖过多3捕食者与猎物者之间的反响控制作用4治病的病原菌和寄生物对种群的影响四、种群波动的调节1.密度调节 包括种间调节和食物调节2.非密度调节 气候因子 化学限制因子 、污染物3.种内自动调节 包括行为调节、生理调节和遗传调节五、种群的进化与生态对策一生态对策:生物朝不同方向进化的“对策 ,有r对策和k对策适宜r对策的生物具有个体小、寿命短、存活率低,但增值率高,具有较大扩散能力,适应与多种栖息环境,种群数量常出现大起大落的突发性波动的生态特征适宜k对策的生物具有个体大、寿命长、存活率高,适应于稳定的栖息生境,不具有较大扩散能力,但有较前
13、副的竞争能力,种群密度较稳定,常保持在k水平适宜r-k对策的生物具有生活周期短,繁殖快的特点,加速物质的循环利用,减少养分流失,增加产品产出的特点大量的农作物和家畜、家禽属于中间类型二R - C - S 生活史式样干扰型R指资源丰富的临时生境的选择威胁忍耐型S指在资源胁迫生境中的选择竞争型C 指在资源丰富的可预测生境中的选择与上述三种生活史式样相一致的可能资源分配方式,R -主要分配给生殖,C 主要分配给生长S 主要分配给维持第四节 种群间的相互关系一、种群关系的根本类型:二、正相互作用 互利共生 偏利共生 原始协作三、负相互作用 竞争 捕食与寄生 化感作用四、种群间相互关系在农业生产中的应用
14、1.建立人工混交林、林粮间作,农作物间套种2.稻田养鱼、养萍,稻鱼、稻萍混作第四章 生物群落第一节 生物群落的概念与特征一、生物群落概念生物群落:生存于特定区域或生境内的各种生物种群的集合体,也可以指各种不同大小及自然特征的有生命物体的集合二、 生物群落的根本特征三、生物群落的种类组成及其数量特征数量特征 种的个体数量指标和种的综合数量指标种的个体数量指标包括多度、密度、盖度、频度、高度、体积、重量1.种的个体数量指标 多度、密度、盖度、频度、高度、重量2.种的综合数量指标 优势度、重要值、综合优势比、物种多样性有关多样性的指数香农-威纳指数、辛普森指数第二节 生物群落的结构一、生物群落的垂直
15、结构生物群落的垂直结构:生物在空间的垂直分布上发生的成层现象陆生植物群落决定地上局部分层的环境因素,主要是光照、温度和湿度,决定地下分层的主要因素,是土壤的物理和化学性质,特别是水分和养分水生生物垂直分布的原因主要取决于阳光、温度、食物和氧浓度的质量分数群落垂直方向层的分化主要取决于植物的生活型生物群落的成层性使单位面积内能容纳更多的生物种类和数量,产生更多的生物物质,同时以复杂的营养结构维持着系统的相对稳定,为人类合理栽培作物群落提供了可贵的依据。如鱼的分层放养二、 群落的水平结构群落的水平结构:群落内由于环境因素在不同地点上的不均匀性和生物本身的差异性,而在水平方向上分化形成不同的生物小型
16、组合造成群落不同水平分布的型原因,主要是群落所处的环境,如土壤、温度、湿度、阳光及植物等方面分布的不均匀作用、物种的生殖特点、种间相互关系作用以及种的分工合作程度控制农业生物群落的水平结构有两种根本方式:1 在不同的生境中因地制宜地选择适宜的物种,宜农那么农,宜林那么林。宜牧那么牧2 在同一生境中配置最正确密度,并通过饲养、栽培手段控制密度的开展各种农作物、果树、树木的种植密度、鱼塘的养殖密度、草场的放牧量等都对群落的水平结构及产量有重要影响三、 群落的时间结构群落的时间结构:由自然环境因素的时间节律所引起群落各物种在时间结构上相应的周期变化常常把群落的时间结构称为时相或季相调节农业生物群落时
17、间结构的主要方式是复种、套种、轮作和轮养、套养四、 环境梯度与群落分布环境梯度一般包括海拔、温度、湿度、土壤、风与光等因素五、 群落的交错区和边缘效应群落交错区:是两个或多个群落或生态系统之间的过渡区域边缘效应:由于群落交错区生境条件的特殊性、抑制性和不稳定性,使得毗邻群落的生物可能聚集在这一生境重叠的交错区域中,不但增大了交错区中物种的多样性和种群密度,而且增大了某些生物种的活动强度和生产力在海洋和陆地的交接处即海岸带和三角洲地区,边缘效应应更加明显,人们利用边缘效应,适当增加森林和草原的交接处,以保护和增殖野生动物,充分利用水陆交接处的边缘效应发展滩涂养殖,生产海带、紫菜、裙带菜、石化菜和
18、各种贝类、鱼、虾等,利用城镇与农村交接处农业生产集约化程度较高的特点开展独具特色的城郊型农业。第三节 生物群落中的生态位生态位:是指生物在完成其正常生活周期是所表现出来的对环境综适宜应的特征,是一个生物在物种和生态系统中的功能与地位生态位空间生态位、营养生态位、根底生态位三、 生态位理论一 生态位宽度也称生态位广度或生态位大小,指被一个有机体单位所利用的各种各样不同资源的总和公式在P74二 生态位重叠和竞争1.竞争排斥原理:自然界对环境要求很相似的两个物种大都不能长期共存,为食物或生活资源而竞争迟早会导致竞争力弱的物种局部灭亡或取代2.生态位分异:对环境资源的不同利用使得不同的物种同时存在于同
19、一区域,这种现象称为生态位分异3.生态位重叠:生态位之间的重叠现四、 生态位理论的应用生态位理论说明:1.在同一生境中,不存在两个生态位完全相同的物种2.在一个稳定的群落中,没有任何两个物种是直接竞争者,不同或相似物种必然进行某种空间、时间、营养或年等生态位的分异和别离3.群落是一个生态位分化了的系统,物种的生态位之间通常会发生不同程度的重叠现象,只有生态位生差异较大的物种,竞争才较缓和,物种之间趋向于相互补充,而不是直接竞争生态位理论在农业生产中的应用,在水域进行立体养殖;利用林果冠层下的空间种植药材,培育食用菌第四节 群落的演替一、群落演替的概念及原因一生物群落演替:生物系统内的生物群落随
20、时间的推移,一种生物的消失,另一些物种浸入,出现生物群落及其环境向着一定方向有顺序的开展变化过程对群落演替的理解,在用3个特征定义描述:(二)群落演替的主要原因 外因和内因1.外因演替:由于外部环境的改变所引起的生物群落的演替气候性、土壤性、生物性和人为演替2.内因演替:在生物群落里,群落的成员改变着群落内部环境,而改变了的内部环境反过来又改变着群落的成员二、原生演替、次生演替、顶级群落一原生演替:指的是从未有过任何生物的裸地上开始的演替旱生演替:从裸露的岩石外表开始的原生演替1.旱生演替系列地衣群落阶段、苔藓群落阶段、草本群落阶段、木本群落阶段2.水生演替系列自由漂浮植物阶段、沉水植物阶段、
21、浮叶根生植物阶段、直立水生植物阶段、湿生草本植物阶段、木本植物阶段二次生演替:在原有生物群落破坏后的地段上进行的演替次生演替的一般特点:1.次生演替的速度 次生演替系列中的各个阶段,演替的速度一般都比拟快2.次生演替的趋向 当引起次生演替的外力作用停止后,群落一般都人趋向与恢复到受破坏前原生群落的类型,但在质量、层次结构和群落生境特征不完全一致3.次生演替所经历的阶段 完全决定于外界因素作用的方式和持续的时间次生演替的性质及特点一般决定于:1.外界因素作用的性质、方式,作用的强度和持续时间4.生物繁殖体的种类、数量、距离和来源5.所在地的气候、土壤及地形状况三顶级群落顶级:群落演替系列最后的稳
22、定阶段顶级群落:演替最终形成稳定群落顶级群落在理论上应具有以下主要特征:1.它是一个在系统内部和外部,生物与非生物环境之间已达平衡的稳定系统3.有机物的年生产量与群落的消耗量和输出量之和到达平衡,没有生产量的净积累,其现存量上下波动不大4.顶级群落如无外来干扰,可以自我延续地存在下去三、演替过程中生物群落结构及功能变化四、控制演替的集中主要因素一植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性二群落内部环境的变化三种内和种间关系的改变四外界环境条件的改变五人类的活动五、顶级群落理论在农业生产中的应用一对撂荒地植物被演替的控制二农田土壤肥力变化与作物演替的利用三模仿群落演替的人工模拟群落四建立仿自然演替群落
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