生態(tài)學(xué)研究方法

前言

　　國內(nèi)生態(tài)學(xué)研究方法方面的書籍一直匱乏。20世紀(jì)80年代，科學(xué)出版社出版了Southwood著的《生態(tài)學(xué)研究方法》（羅河清等譯，1984）和Wratten、Fry編寫的《生態(tài)學(xué)野外及實(shí)驗(yàn)室手冊(cè)》（吳千紅等譯，1986），國內(nèi)學(xué)者關(guān)于生態(tài)學(xué)研究方法的論述最早見于1994年鄭師章、吳千紅等撰寫的《普通生態(tài)學(xué)——原理、方法和應(yīng)用》一書的方法篇，由復(fù)旦大學(xué)出版社出版。國內(nèi)高校講授生態(tài)學(xué)時(shí)涉及生態(tài)學(xué)研究方法部分或編寫課程講義時(shí)大多引用或參考上述幾本書。近年來，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境問題的日益重視和新的技術(shù)方法·的層出不窮，促進(jìn)了生態(tài)學(xué)研究方法的飛速發(fā)展。尤其是景觀生態(tài)研究技術(shù)、生態(tài)模型和“3S”技術(shù)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了宏觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展。2007年化學(xué)工業(yè)出版社和中山大學(xué)出版社分別出版了章家恩等編寫的《生態(tài)學(xué)常用實(shí)驗(yàn)研究方法與技術(shù)》和張文軍編著的《生態(tài)學(xué)研究方法》，收錄了一些國內(nèi)外的生態(tài)學(xué)研究的新方法和技術(shù)?！　≈袊r(nóng)業(yè)大學(xué)和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)自2002年以來一直為本科生或研究生開設(shè)生態(tài)學(xué)研究方法課程，采用的是校內(nèi)自編教材，內(nèi)容大多摘引自上述著譯者的內(nèi)容。最近幾年，生態(tài)學(xué)研究方法已經(jīng)從生態(tài)專業(yè)延伸到資源環(huán)境、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程甚至傳統(tǒng)的農(nóng)學(xué)和生物學(xué)科及經(jīng)濟(jì)管理等專業(yè)的教學(xué)中，需要一本完整系統(tǒng)反映生態(tài)學(xué)研究方法的教科書，使之能夠作為相關(guān)專業(yè)學(xué)生教材和科研人員參考書。本書就是基于這一目的，總結(jié)多年的教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合目前新近出版的相關(guān)教材編著而成?！　”緯到y(tǒng)介紹了種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、生物多樣性、景觀及生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的各種研究方法。書中介紹的研究方法以定量為主，具有穩(wěn)定性和長時(shí)效性，適合作為教材或工具書，涵蓋的多數(shù)研究方法是從事生態(tài)學(xué)研究所必須掌握的?！　”緯芍袊r(nóng)業(yè)大學(xué)孫振鈞和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)周東興合編，并得到了所在單位同事和同學(xué)們的幫助。同時(shí)作者在編寫過程中，收錄了大量相關(guān)的著作和論文中的內(nèi)容和圖表，在此向有關(guān)文獻(xiàn)的作者表示誠摯的謝意！　　本書可作為高等農(nóng)業(yè)院校生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、資源環(huán)境等專業(yè)的主要教科書，同時(shí)也可作為其他非農(nóng)業(yè)院校、研究機(jī)構(gòu)的參考書。由于編者知識(shí)有限、編寫時(shí)間倉促，盡管在編著過程中努力追求完善，但書中難免出現(xiàn)不當(dāng)和疏漏之處，歡迎廣大讀者提出批評(píng)和改進(jìn)意見。

內(nèi)容概要

生態(tài)學(xué)研究方法已經(jīng)成為目前生態(tài)學(xué)領(lǐng)域探討的熱點(diǎn)之一。本書介紹了生態(tài)學(xué)研究中的各種方法和技術(shù)，概括了從取樣技術(shù)、種群及群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)及景觀的研究方法，到微生物生態(tài)學(xué)研究和生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)等內(nèi)容?！　”緯R(shí)性、系統(tǒng)性和實(shí)用性很強(qiáng)，可作為從事生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)研究和大專院校生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、資源環(huán)境等專業(yè)師生的教材與參考書。

書籍目錄

前言 第一章　生態(tài)學(xué)研究概述 　第一節(jié)　生態(tài)學(xué)研究的基本思想 　　一、層次觀 　　二、整體論 　　三、系統(tǒng)學(xué)說 　　四、協(xié)同進(jìn)化 　第二節(jié)　現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的特點(diǎn)與熱點(diǎn) 　　一、現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的特點(diǎn)與內(nèi)容 　　二、現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題 　第三節(jié)　生態(tài)學(xué)研究的基本方法 　　一、原地觀測(cè) 　　二、受控實(shí)驗(yàn) 　　三、生態(tài)學(xué)研究的綜合方法 　　思考題 第二章　生態(tài)取樣技術(shù) 　第一節(jié)　樣地制圖 　　一、陸地生境制圖 　　二、水塘與河流制圖 　第二節(jié)　簡單隨機(jī)取樣 　　一、取樣誤差 　　二、樣本平均數(shù)的置信區(qū)間 　　三、理論取樣數(shù)的確定 　　四、樣本抽取方法 　第三節(jié)　分層取樣 　　一、分層取樣的樣本平均數(shù)與樣本方差 　　二、分層取樣理論取樣數(shù)的確定 　第四節(jié)　標(biāo)記重捕技術(shù) 　　一、標(biāo)記技術(shù) 　　二、Lincoln指數(shù)法 　　三、Jolly-Seber隨機(jī)法 　第五節(jié)　種群相對(duì)數(shù)量的估計(jì) 　　一、估計(jì)方法 　　二、影響相對(duì)數(shù)量估計(jì)的因素 　第六節(jié)　去除取樣法 　　一、回歸分析法 　　二、三點(diǎn)法 　　三、極大似然法 　第七節(jié)　群落數(shù)量特征的調(diào)查方法 　　一、樣方法與種—面積曲線 　　二、樣條法 　　三、點(diǎn)樣法 　　四、無樣地法 　第八節(jié)　樣本容量的確定 　　一、連續(xù)變量 　　二、離散變量 　　三、生態(tài)學(xué)特有變量 　　四、通用方法與經(jīng)驗(yàn)方法 　　思考題 第三章　種群結(jié)構(gòu)與過程研究 　第一節(jié)　種群的基本特征 　　一、種群的空間分布 　　二、種群的數(shù)量特征 　　三、種群的遺傳特征 　　四、鄰接效應(yīng) 　第二節(jié)　生命表技術(shù) 　　一、特定時(shí)間生命表 　　二、特定年齡生命表 　　三、生命表組建方法 　第三節(jié)　數(shù)學(xué)生態(tài)模型 　　一、生態(tài)學(xué)模型的概念； 　　二、建立生態(tài)模型的一般步驟 　　三、生態(tài)模型的一般成分 　　四、生態(tài)模型的類型 　　五、建立模型的一般方法 　第四節(jié)　種群與種間關(guān)系模型 　　一、單種群模型 　　二、雙種群模型 　　三、k—種群作用模型(k≥3) 　　四、矩陣模型 　　五、隨機(jī)模型 　　六、生態(tài)位的測(cè)度方法 　　一、種群的數(shù)量動(dòng)態(tài) 　　二、種群的空間動(dòng)態(tài) 　　三、種群數(shù)量調(diào)節(jié)　 　　四、種群數(shù)量估計(jì) 　　思考題 第四章　群落結(jié)構(gòu)與生物多樣性研究 　第一節(jié)　群落結(jié)構(gòu)分析 　　一、生物群落的概念 　　二、地球上群落的主要類型 　　三、群落結(jié)構(gòu)分析 　　四、生物群落的基本特征 　　五、生物群落的種類組成及其數(shù)量特征 　第二節(jié)　群落動(dòng)態(tài)分析 　　一、生物群落的季節(jié)　動(dòng)態(tài) 　　二、生物群落的年變化 　　三、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?　　四、群落的演替 　　五、群落的演替模型 　第三節(jié)　群落分類與排序 　　一、群落分類 　　二、群落的排序 　第四節(jié)　生物多樣性研究 　　一、多樣性的定義 　　二、物種多樣性的研究方法 　　三、物種多樣性在空間上的變化規(guī)律 　　四、決定多樣性梯度的因素 　　思考題 第五章　生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)分析方法 　第一節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的基本知識(shí) 　　一、生態(tài)系統(tǒng)的概念 　　二、生態(tài)系統(tǒng)的組成 　　三、生態(tài)系統(tǒng)的基本特征 　　四、生態(tài)系統(tǒng)的完整性 　　五、生態(tài)循環(huán) 　　六、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性 　第二節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)模型 　　一、模型的組成 　　二、建模過程 　　四、靈敏度分析 　第三節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng) 　　一、能量流動(dòng)遵循的規(guī)律 　　二、生態(tài)系統(tǒng)中能量的主要來源 　　三、能量流動(dòng)遵循的基本熱力學(xué)定律 　　四、生態(tài)系統(tǒng)中的輔助能 　　五、生態(tài)系統(tǒng)的能量分析 　　六、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能流關(guān)系的方向調(diào)整 　第四節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 　　一、生態(tài)系統(tǒng)物流的一般特點(diǎn) 　　二、物質(zhì)循環(huán)的基本類型 　　三、水循環(huán) 　　四、碳循環(huán) 　　五、氮循環(huán) 　　六、磷循環(huán) 　　七、鉀循環(huán) 　　八、硫循環(huán) 　　九、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán) 　第五節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)分析 　　一、分室模型：方法和實(shí)例 　　二、湖泊富營養(yǎng)化模型 　第六節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的測(cè)定 　　一、初級(jí)生產(chǎn)中的能流分析 　　二、次級(jí)生產(chǎn)中的能量流動(dòng) 　　思考題 第六章　景觀研究方法 　第一節(jié)　景觀要素分析 　　一、斑塊 　　二、廊道 　　三、基質(zhì) 　　四、景觀異質(zhì)性 　　五、景觀空間格局 　　六、網(wǎng)絡(luò) 　第二節(jié)　景觀生態(tài)分類與評(píng)價(jià)方法 　　一、景觀生態(tài)分類 　　二、生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià) 　　三、生態(tài)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià) 　第三節(jié)　景觀研究方法 　　一3S技術(shù) 　　二、景觀模型 　第四節(jié)　地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在景觀研究的應(yīng)用 　　思考題 第七章　微生物生態(tài)學(xué)研究方法 　第一節(jié)　微生物生態(tài)學(xué)研究的傳統(tǒng)方法 　　一、樣本的采集、富集培養(yǎng)和微生物純培養(yǎng)與分離 　　二、最大或然值法 　　三、活菌計(jì)數(shù)法 　第二節(jié)　微生物生態(tài)學(xué)研究的分子生物學(xué)方法 　　一、核酸探針雜交技術(shù) 　　二、PCR特異性擴(kuò)增技術(shù) 　　三、rRNA基因同源性分析方法 　　四、變性梯度凝膠電泳技術(shù) 　第三節(jié)　微生物生態(tài)模型 　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?　　二、數(shù)學(xué)模型 　　三、競(jìng)爭方程式 　　四、共生方程式 　　五、捕食方程式 　　六、生物群落的數(shù)學(xué)模型 　　七、組建數(shù)學(xué)模型的常用方法 　　思考題 第八章　生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法 　第一節(jié)　生態(tài)環(huán)境影響調(diào)查與監(jiān)測(cè) 　　一、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查 　　二、生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查項(xiàng)目 　第二節(jié)　生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀估計(jì)與評(píng)價(jià) 　　一、物種評(píng)價(jià) 　　二、群落評(píng)價(jià) 　　三、棲息地評(píng)價(jià) 　　四、生態(tài)系統(tǒng)完整性評(píng)價(jià) 　　五、生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)及其界定 　第三節(jié)　生態(tài)環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià) 　　思考題 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　在科學(xué)自身發(fā)展和社會(huì)需求的背景下，當(dāng)前生態(tài)學(xué)呈現(xiàn)出一系列新的特點(diǎn)，突出表現(xiàn)在：生態(tài)學(xué)研究內(nèi)容的重新定位和研究對(duì)象的不斷拓寬；學(xué)科之問相互融匯與新分支學(xué)科的不斷產(chǎn)生；從研究結(jié)構(gòu)發(fā)展到研究功能和過程；從局部孤立的研究向整體網(wǎng)絡(luò)化研究發(fā)展；研究方法的現(xiàn)代化、定量化和信息化?！　‘?dāng)今的生態(tài)學(xué)已經(jīng)發(fā)展成一個(gè)研究內(nèi)容廣泛、分支學(xué)科眾多、綜合性很強(qiáng)的學(xué)科；從研究方法而言，也同樣在不斷地更新?！　。?）從描述性科學(xué)走向?qū)嶒?yàn)科學(xué)。生態(tài)學(xué)長期以來被認(rèn)為是描述性的，只有個(gè)體生態(tài)學(xué)能對(duì)有機(jī)體與非生物因子關(guān)系的研究進(jìn)行室內(nèi)外的定量實(shí)驗(yàn)，而群體生態(tài)學(xué)難以用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展，使生態(tài)學(xué)工作者能開辟新的領(lǐng)域，對(duì)群體生態(tài)學(xué)也進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如，受控生態(tài)系統(tǒng)；微宇宙、人工模擬實(shí)驗(yàn)室等；利用電子儀器和生物遙控技術(shù)；在不破壞天然動(dòng)植物種群的情況下，對(duì)它們?nèi)雍蜏y(cè)量；使用放射性核素追蹤生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移途徑，并判斷其時(shí)間和范圍?！　。?）生態(tài)學(xué)的研究重點(diǎn)從個(gè)體水平轉(zhuǎn)移到種群和群落，進(jìn)而發(fā)展到以生態(tài)系統(tǒng)研究為中心。早期的生態(tài)學(xué)在達(dá)爾文生存競(jìng)爭學(xué)說的影響下，主要發(fā)展的是自然歷史或博物學(xué)；而20世紀(jì)初到五六十年代，動(dòng)物生態(tài)學(xué)是以種群數(shù)量為中心，而植物生態(tài)學(xué)則著重發(fā)展了群落的結(jié)構(gòu)、演替和經(jīng)典的植被分析等。而近代生態(tài)學(xué)，在迫切要求解決實(shí)踐問題的影響下，多學(xué)科的綜合性研究迅速發(fā)展，在整體觀和系統(tǒng)觀等思想的指導(dǎo)下，宏觀的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)控的研究有了突出的發(fā)展?！　。?）生態(tài)學(xué)原理與人類社會(huì)實(shí)踐的許多領(lǐng)域緊密結(jié)合。過去的生態(tài)學(xué)，人類更多地站在第三者的位置上，研究生物與環(huán)境的相互關(guān)系；近代生態(tài)學(xué)，人類將自己放到了生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行研究。生態(tài)學(xué)原理為許多應(yīng)用領(lǐng)域工作者所接受，出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、生態(tài)工程與生態(tài)農(nóng)業(yè)、資源生態(tài)學(xué)、人口生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)等。生態(tài)學(xué)還滲透到城市規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃，甚至許多水利工程、露天開礦、工業(yè)設(shè)施建設(shè)均提出要與生態(tài)學(xué)和社會(huì)科學(xué)聯(lián)合，以及利用現(xiàn)代信息技術(shù)、近代理論物理方法論的觀點(diǎn)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)?！　。?）數(shù)學(xué)模型在生態(tài)學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用。由于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法已不能滿足需要，系統(tǒng)分析與生態(tài)學(xué)相結(jié)合的系統(tǒng)生態(tài)學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。隨著系統(tǒng)分析與生態(tài)學(xué)的結(jié)合以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，群落生態(tài)學(xué)由描述群落結(jié)構(gòu)發(fā)展到定量分類、排序并進(jìn)而探討群落結(jié)構(gòu)形成的機(jī)制。生態(tài)系統(tǒng)研究由過程描述發(fā)展到過程計(jì)算機(jī)模擬。系統(tǒng)分析在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用，主要有兩個(gè)途徑：一類是建立系統(tǒng)的模擬模型，用計(jì)算機(jī)來模擬生態(tài)系統(tǒng)的行為，進(jìn)行參數(shù)的靈敏度分析，再模擬各種管理措施，供決策者選擇。另一類是應(yīng)用最優(yōu)原理來控制和管理生態(tài)系統(tǒng)，它又可分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，靜態(tài)的有線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃，動(dòng)態(tài)的則有最優(yōu)控制理論。　　……

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