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扬大农学院生态学课件

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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) 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 适应(改变自己) 1859 Darwin《物种起源》:生物进化学说创立,“适者生存” 1865 勒特 1866 oikos+logos=生态学 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 word 文档 可自由复制编辑

十大公害:1.马斯河谷烟雾 2.洛杉矶光化学烟雾 3.多诺拉烟雾 4. 伦敦烟雾 5.四日市哮喘病 6.水俣病 7.富山痛痛病 8.爱知米糠油事 件 9.博帕尔毒气 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、 三、 系统论为农业生态学了方法论基础 农业生态学应用 农业的发展、社会的需求为农业生态学了广阔的空间 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  结构:水平结构 生态系统:生物+环境 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 (一) 农业的发展 定性描述 2 常规的研究、试验研究 3 系统分析法 word 文档 可自由复制编辑

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 ①两个以上的组分 ②组分之间必须是偶联的 ③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 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 (二) 与外界交流状况:开放系统 四、 研究系统的方法 黑箱法、白箱法、灰箱法 五、 系统的调控 无机—人造系统发 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 封闭系统:墒增原理,最终会崩溃 (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。

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三个条件:1.接受信息 (二) 机制:反馈机制 2.经处理 3.实现既定目标 1. 反馈:把系统的输出信息再引入输入端,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 一、 生态系统 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 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的养分和能量通 过代谢作用形成生物量。

基本结构 1.太阳辐射能(基本动力) 2.水体 3.气 三、 (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 word 文档 可自由复制编辑

(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 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。

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 … §3 一、 农业生态系统 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 word 文档 可自由复制编辑

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 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 种类少、效率高 (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) (2) (3) 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) 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 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 (二)服从规律:1.自然环境:自然规律 (三)稳定性不同 (四)结构不同:1.自然环境:丰富 (五)效应不同 2.农业系统:单一 2.农业系统:人类需求 2.农业系统:自然规律、社会经济规律 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) word 文档 可自由复制编辑

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