【农学课件】农业生态学绪论_图文

第一章

绪论

生态学的定义、 §1-1 生态学的定义、形成和发 展 §1-2 农业生态学
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农业生态学: 农业生态学:把农业生产作为一个 整体(农业生态系统) 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、 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, 产力和最佳生态效果,这样的一门学 科称为农业生态学。 科称为农业生态学。 生态学是农业生态学的学科基础, 生态学是农业生态学的学科基础, 系统论是农业生态学的方法论基础。 系统论是农业生态学的方法论基础。 农业生态学产生和发展的根本原因: 农业生态学产生和发展的根本原因:

§1-1 生态学形成和发展
一、生态学的定义 二、生态学形成和发展的几个阶段

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§1-1-1 生态学定义
生态学( 是生物学的分支, 生态学 Ecology)是生物学的分支,是一门宏观 是生物学的分支 生物学。 生物学。

一、生态学的定义
生态学: 生态学:研究生物与环境之间相互关系的科学 (1)生物与环境的关系 ) (2)各种生物之间的关系 ) (3)环境各要素之间的关系 )

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二、生态学形成和发展的5个阶段 生态学形成和发展的 个阶段
(一)生态学知识的累积阶段:生态现象描述 生态学知识的累积阶段:
公元前300年,古希腊 Theophrastus 植物与自然环境 年 公元前 的关系。 的关系。 公元23~79年)将动物分为陆生、水生、飞 将动物分为陆生、 古罗马 Pliny(公元 公元 年 将动物分为陆生 水生、 翔三大生态类群。 翔三大生态类群。 公元前200年 我国古籍《管子 地员篇》水分梯度与植 地员篇》 公元前 年 我国古籍《管子.地员篇 物组成的关系——《管子,地员篇》中,有关江淮平原 物组成的关系 《管子,地员篇》 上沼泽植物种类的带状分布与水文、土质的关系。 上沼泽植物种类的带状分布与水文、土质的关系。)

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生态学知识累积阶段
国中: 国中:
二十四节气(实质是气候与生物关系的表述):立春、 雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨;立夏、小满、芒种、 夏至、小暑、大署;立秋、处暑、白露、秋分、寒露、 霜降;立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。 春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连,秋处露秋寒霜降, 冬雪雪冬小大寒。 《齐民要术》 《本草纲目》

生态学知识累积阶段
– 西方 西方:18世纪初,机械的自然观

田园主义观点:简单与和谐的生活 帝国传统:通过理性实践和艰苦的劳动 建立人对自然的统治

(二)近代生态学的创始阶段:实物观察记载 近代生态学的创始阶段:
Reaumur(1683-1757)《昆虫自然史》 《昆虫自然史》 1749 Buffon (法,1707-1788) 《生命律》 ) 生命律》 1803 Malthus 《人口论》:食物与人口的关系 人口论》 1807 Humboldt 《植物地理学》:植物分布与气候条 植物地理学》 件的规律性 1859 Darwin《物种起源》:生物进化学说创立 《物种起源》 1866 Hackel定义生态学 定义生态学 1851 Vonpost(瑞典)样方法 (瑞典)样方法——种群定量研究 种群定量研究 1863 Kerner 介绍研究群落结构和动态的方法 生态学一经诞生,立即分化为植物、 生态学一经诞生,立即分化为植物、动物和人类生态 学等,出现了生态学发展的第一次高峰。 学等,出现了生态学发展的第一次高峰。

(三)学科与学派的分化阶段
植物生态学: 丹麦)《 植物生态学:1895 Warming(丹麦 《以植物生态地理 丹麦 为基础的植物分布学》 为基础的植物分布学》; 1898Schimper《以生理学为 《 基础的植物地理学》 基础的植物地理学》。 动物生态学: 动物行为; 动物生态学 :Jennings(英)——动物行为; Adams and 英 动物行为 Shelford(美)——动物生态演替 ; Davenport(美)——动 动物生态演替; 美 动物生态演替 美 动 物群落生态(昆虫生态) 物群落生态(昆虫生态) 1930年前后 : 年前后 英美学派 以北美冰川地貌为研究对象 动态生态学 法瑞学派 阿尔卑斯山脉为研究对象 静态生态学 北欧学派 北欧森林为研究对象 分布规律 俄国学派 生物地理群落为研究对象
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个体生态学与群落生态学阶段 (1866-1935) )
1866 Haeckel(德国达尔文信徒)Oikos (ECO)—>Oecologie 国际植物学大会1893年按近代拼法改为ecology Warming(丹麦人)1895 《植物生态学》:趋同 适应、生态型、互利共生、寄生、群落分类、 生态演替过程 Tansley1913年英国生态学会成立的第一任主席, 美国1915年成立生态学会,(中国1980年成立 生态学会)

个体生态学与群落生态学阶段 (1866-1935) )
美国芝加哥大学的亨利.考克斯,从水边到陆地 的植物系列,演替关系。他的学生谢尔福德、 亚当斯都是动物生态学权威 内布拉斯加大学的弗雷德里克.克莱门茨1916年 《植物演替:植被发展的探讨》单顶极理论, 1939年与谢尔福德一起研究 《生物生态学》(1941出版) 一次世界大战结束后,小麦 价格下跌。1934年美国大尘暴

(四)生态系统生态学的发展阶段
1935 Tansley 第一次提出生态系统概念 , 生态平衡 1941 R.L.Lindeman“一个老年湖泊内的食物链动态” 一个老年湖泊内的食物链动态” 一个老年湖泊内的食物链动态 1952 E. P. Odum 《生态学基础》 生态学基础》 H.T.Odum , Hutchinson . . 按研究对象分: 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: 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: 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

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生态系统生态学阶段 (1935-1962) )
林德曼的老师是耶鲁大学的Hachinson教 授 林德曼27岁因长期患病去世,发表文章 前后 观点:能量传递在高营养级更有效,呼 吸消耗比例越高级别越大,生态演替早 期过后生产效率急剧上升(如水体富养 化)

生态系统生态学阶段 (1935-1962) )
相对论、物质的不确定性原则、量子力学出现 哈佛大学的惠勒研究群居的白蚁、蚂蚁自我克 制和利他主义的生存竞争。 层创进化理论:物质—生命—人类意识。 H.T.Odum,E.P.Odum 1953年出版《生态学原 理》,父亲是区域社会学家。 E.P.Odum 是伊 利诺斯大学谢尔福特的研究生, H.T.Odum是耶鲁大学的Hachinson教授的研究 生

( 五 ) 社会需求推动生态学向定向、定量、控制、模 社会需求推动生态学向定向、 定量、 控制、 拟和应用方向发展的新阶段 五大危机:污染、 资源、能源、粮食、 五大危机:污染、 资源、能源、粮食、人口 1962年 , 美国海洋生物学家 卡逊 ( R.Carson)《 寂静 卡逊( 年 美国海洋生物学家卡逊 ) 的春天》用通俗的文笔, 的春天 》 用通俗的文笔 , 描述了一个受到人造化学品 危害的悲惨世界。 危害的悲惨世界 。 她的书是人类生态环境意识觉醒的 标志。生态学开始被从高楼深院中请出来, 标志 。 生态学开始被从高楼深院中请出来 , 以解决社 会生活中的生态问题。 会生活中的生态问题。 联合国教科文组织:IBM(1964),MAB(1971 1964),MAB(1971) 联合国教科文组织:IBM(1964),MAB(1971) 世界环发大会: 人类环境宣言〉 斯德哥尔摩,1972) 世界环发大会:〈人类环境宣言〉(斯德哥尔摩,1972); 保护生物多样性公约〉 气候变化公约〉 〈 保护生物多样性公约 〉 、 〈 气候变化公约 〉 、 〈 关 于森林问题的申明〉 21世纪行动议程 世纪行动议程〉 于森林问题的申明 〉 、 〈21 世纪行动议程 〉 和 〈 里约 热内卢宣言〉 里约热内卢,1992) 热内卢宣言〉(里约热内卢,1992)
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生态学向调控与工程方向发展阶段 (1962- )
1997在日本京都签署的《京都协定书》,是人 类为防止全球变暖迈出的第一步,是人类有史 以来通过控制自身行为以减少对气候变化影响 的第一个国际文书,是国际社会为保护来以生 存的地球环境经过多年努力所达成的重要结果。 然而由于美国布什政府最近在《京都协定书》 上开倒车,引起了国际社会的广泛关注,

各方纷纷谴责美国这种不负责任的态度。

生态学向调控与工程方向发展阶段 (1962- )
加利福尼亚喷气推进实验室,研究金星 和火星的生命,发现生命与大气共同进 化现象。 1969拉夫洛克提出大地女神“盖亚”假 说—“一个地区的动植物及其周边环境组 成了一个能够单独地自动抵制不利生存 变化的内在平衡系统” 。生命的最基本 规则是合作与共生,而不是各自竞争。

生态学向调控与工程方向发展阶段 (1962- )
1966-1967实验性小岛,麦克阿瑟和威尔逊得 实验性小岛, 实验性小岛 岛屿理论” 到“岛屿理论” 麦克阿瑟认为提不出可以验证的预言的生态学 还不算是一门科学,“预言、预言、再预言”, 他认为IBP是失败的,认为科学总是“倾向机 械论”的。 自然界的正常状态是平衡?还是不稳定?“从 历史看,生态学家认识干扰的重要性及其产生 的异质性(镶嵌)总是太迟。” “因为主导思 想是平衡论”

生态学向调控与工程方向发展阶段 (1962- )
自然界高度组织严密、整然有条、自行 调节、状态稳定的生态系统 转到 生物圈中大多数时间和空间范围内出现 的变化都显得是内在的和必然的 合作—竞争,整体—局部,种群—生态 系统,秩序—混沌,多样性—稳定性 “混沌学”—“蝴蝶效应”初始状态的敏 感性,系统的非线性

生态学向调控与工程方向发展阶段 (1962- )
生态学在应用中产生了很多应用性分支,如农 业生态学、城市生态学、资源生态学、环境生 态学、经济生态学等。生态学还与其他学科广 泛交叉,产生如生理生态学、遗传生态学、化 学生态学等。生态立法、生态工程、生态设计 发展迅速。 我国马世骏先生于1985年就提出生态工程概 念,并于1987年主编出版《中国的农业生态 工程》。1989年Mitsch和Jorgensen出版 《生态工程》。1991年召开第一届国际生态 工 程 会 议 , 并 于 1992 年 出 版 刊 物 《 生 态 工 程》。

生态学向调控与工程方向发展阶段 (1962- )
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。 1996 年 美 国 生 态 学 会 主 席 Judy L.Meyer在美国生态学会年会上提出生 态学的5个前沿领域是生态工程、生态经 济学、生态设计、产业生态学、环境伦 理学。

§1-2 农业生态学的性质与任务
一、农业生态学及其发展过程 二、研究的对象和基本内容 三、农业生态学的特点 四、农业生态学的研究方法 五、农业生态学的任务

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§1-2-1 农业生态学及其发展过程
一、农业生态学及其发展过程
农业生态学:把农业生产作为一个整体(农业生态系统) 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 用系统分析的方法研究这个系统的结构,功能、 控制管理以便达到最大生产力和最佳生态效果, 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。 学科称为农业生态学。 Papadakis在1938年提出农业生态学:研究农田气候、土壤、 年提出农业生态学: 在 年提出农业生态学 研究农田气候、土壤、 生产力与作物特性的关系。 生产力与作物特性的关系。 1942 G.Azzi 农业生态学 1972小田桂三郎(日本)《农田生态学》 小田桂三郎( 小田桂三郎 日本) 农田生态学》 1979圣迭戈州立大学 圣迭戈州立大学G.W.Cox(美)等《农业生态学》 农业生态学》 圣迭戈州立大学 ( 1974年,国际性学术刊物《农业生态系统》创刊。 年 国际性学术刊物《农业生态系统》创刊。
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§1-2-2 研究的对象和基本内容
二、研究的对象和基本内容
1 对象:农业生态系统(argroecosystem) 对象:农业生态系统( ) 2 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 ) 生态系统:生物+环境 生态系统:生物 环境 结构: 结构:水平结构 垂直结构 时间结构

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§1-2-2 研究的对象和基本内容
(3)研究农业生态系统的功能 ) 物流:物质在生态系统循环和利用过程. 物流:物质在生态系统循环和利用过程 能流: 能流: 信息流: 信息流: 价值流: 价值流: (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, 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 )

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§1-2-3 农业生态学的特点
三、农业生态学的特点: 农业生态学的特点:
农业生态学把农业视为一个整体, (1)整体性 ) 农业生态学把农业视为一个整体,即 农业生态系统。种植业、 农业生态系统。种植业、林、牧、副、渔、禽、鸟、 微生物、各业是它的组成成分, 虫、菌、微生物、各业是它的组成成分,各组分之间 密切联系,相互依存、相互制约。 密切联系,相互依存、相互制约。 环境资源——生物群体 生物群体——人类技术 (2)综合性 ) 环境资源 生物群体 人类技术 指导农业的综合规划、 (3)战略性 ) 指导农业的综合规划、农业资源的合 理开发利用、农业生态环境的保护, 理开发利用、农业生态环境的保护,以及高效的农业 生态系统的建立和各业的协调发展等具有重大意义。 生态系统的建立和各业的协调发展等具有重大意义。

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§1-2-4 农业生态系统的研究方法
四、农业生态系统的研究方法
1 定性描述 2 常规的调查研究、试验研究 常规的调查研究、 3 系统分析法 系统分析法:指通过定量研究, 系统分析法:指通过定量研究,用数学的语言来描述 不同事物之间的各种联系和随时间变化的规律, 不同事物之间的各种联系和随时间变化的规律,建立 数学模型,进行试验,模拟农业生态系统的行为, 数学模型,进行试验,模拟农业生态系统的行为,对 农业生态系统进行预测,管理和控制, 农业生态系统进行预测,管理和控制,利用系统工程 和方法,对农业生态系统进行优化处理。 和方法,对农业生态系统进行优化处理。

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§1-2-5 农业生态学的任务
五、农业生态学的任务
总任务:研究协调生物与环境的关系,协调农业生态 总任务:研究协调生物与环境的关系, 系统内各组成要素的关系,以使实现高生产力, 系统内各组成要素的关系,以使实现高生产力,高生 产效率,经济效率和良好的生态效益。 产效率,经济效率和良好的生态效益。 当前的任务: 当前的任务:用农业生态学的原理去解决农业生产过 程中全局性问题。 程中全局性问题。 长远任务:研究中国传统农业经验,及正确分析、 长远任务:研究中国传统农业经验,及正确分析、对 待发达国家的农业, 待发达国家的农业,分析和摸索我国如何实现农业现 代化。 代化。

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