生態(tài)學研究方法

前言

　　國內(nèi)生態(tài)學研究方法方面的書籍一直匱乏。20世紀80年代，科學出版社出版了Southwood著的《生態(tài)學研究方法》（羅河清等譯，1984）和Wratten、Fry編寫的《生態(tài)學野外及實驗室手冊》（吳千紅等譯，1986），國內(nèi)學者關于生態(tài)學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——原理、方法和應用》一書的方法篇，由復旦大學出版社出版。國內(nèi)高校講授生態(tài)學時涉及生態(tài)學研究方法部分或編寫課程講義時大多引用或參考上述幾本書。近年來，人們對生態(tài)環(huán)境問題的日益重視和新的技術方法·的層出不窮，促進了生態(tài)學研究方法的飛速發(fā)展。尤其是景觀生態(tài)研究技術、生態(tài)模型和“3S”技術的發(fā)展，極大地促進了宏觀生態(tài)學的發(fā)展。2007年化學工業(yè)出版社和中山大學出版社分別出版了章家恩等編寫的《生態(tài)學常用實驗研究方法與技術》和張文軍編著的《生態(tài)學研究方法》，收錄了一些國內(nèi)外的生態(tài)學研究的新方法和技術?！　≈袊r(nóng)業(yè)大學和東北農(nóng)業(yè)大學自2002年以來一直為本科生或研究生開設生態(tài)學研究方法課程，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、環(huán)境工程甚至傳統(tǒng)的農(nóng)學和生物學科及經(jīng)濟管理等專業(yè)的教學中，需要一本完整系統(tǒng)反映生態(tài)學研究方法的教科書，使之能夠作為相關專業(yè)學生教材和科研人員參考書。本書就是基于這一目的，總結多年的教學和科研經(jīng)驗，結合目前新近出版的相關教材編著而成?！　”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)境評價的各種研究方法。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)學研究所必須掌握的?！　”緯芍袊r(nóng)業(yè)大學孫振鈞和東北農(nóng)業(yè)大學周東興合編，并得到了所在單位同事和同學們的幫助。同時作者在編寫過程中，收錄了大量相關的著作和論文中的內(nèi)容和圖表，在此向有關文獻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、環(huán)境科學、資源環(huán)境等專業(yè)的主要教科書，同時也可作為其他非農(nóng)業(yè)院校、研究機構的參考書。由于編者知識有限、編寫時間倉促，盡管在編著過程中努力追求完善，但書中難免出現(xiàn)不當和疏漏之處，歡迎廣大讀者提出批評和改進意見。

內(nèi)容概要

生態(tài)學研究方法已經(jīng)成為目前生態(tài)學領域探討的熱點之一。本書介紹了生態(tài)學研究中的各種方法和技術，概括了從取樣技術、種群及群落結構、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)學研究和生態(tài)環(huán)境影響評價等內(nèi)容。　　本書知識性、系統(tǒng)性和實用性很強，可作為從事生態(tài)學、環(huán)境科學研究和大專院校生態(tài)學、環(huán)境科學、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)學研究概述 　第一節(jié)　生態(tài)學研究的基本思想 　　一、層次觀 　　二、整體論 　　三、系統(tǒng)學說 　　四、協(xié)同進化 　第二節(jié)　現(xiàn)代生態(tài)學研究的特點與熱點 　　一、現(xiàn)代生態(tài)學研究的特點與內(nèi)容 　　二、現(xiàn)代生態(tài)學研究的熱點問題 　第三節(jié)　生態(tài)學研究的基本方法 　　一、原地觀測 　　二、受控實驗 　　三、生態(tài)學研究的綜合方法 　　思考題 第二章　生態(tài)取樣技術 　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)　標記重捕技術 　　一、標記技術 　　二、Lincoln指數(shù)法 　　三、Jolly-Seber隨機法 　第五節(jié)　種群相對數(shù)量的估計 　　一、估計方法 　　二、影響相對數(shù)量估計的因素 　第六節(jié)　去除取樣法 　　一、回歸分析法 　　二、三點法 　　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)學特有變量 　　四、通用方法與經(jīng)驗方法 　　思考題 第三章　種群結構與過程研究 　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 　第二節(jié)　生命表技術 　　一、特定時間生命表 　　二、特定年齡生命表 　　三、生命表組建方法 　第三節(jié)　數(shù)學生態(tài)模型 　　一、生態(tài)學模型的概念； 　　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、隨機模型 　　六、生態(tài)位的測度方法 　　一、種群的數(shù)量動態(tài) 　　二、種群的空間動態(tài) 　　三、種群數(shù)量調(diào)節(jié)　 　　四、種群數(shù)量估計 　　思考題 第四章　群落結構與生物多樣性研究 　第一節(jié)　群落結構分析 　　一、生物群落的概念 　　二、地球上群落的主要類型 　　三、群落結構分析 　　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)　群落動態(tài)分析 　　一、生物群落的季節(jié)　動態(tài) 　　二、生物群落的年變化 　　三、經(jīng)驗模型 　　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 　　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 　　一、能量流動遵循的規(guī)律 　　二、生態(tài)系統(tǒng)中能量的主要來源 　　三、能量流動遵循的基本熱力學定律 　　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 　　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)力的測定 　　一、初級生產(chǎn)中的能流分析 　　二、次級生產(chǎn)中的能量流動 　　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 　第二節(jié)　景觀生態(tài)分類與評價方法 　　一、景觀生態(tài)分類 　　二、生態(tài)系統(tǒng)健康評價 　　三、生態(tài)系統(tǒng)綜合評價 　第三節(jié)　景觀研究方法 　　一3S技術 　　二、景觀模型 　第四節(jié)　地統(tǒng)計學方法在景觀研究的應用 　　思考題 第七章　微生物生態(tài)學研究方法 　第一節(jié)　微生物生態(tài)學研究的傳統(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、活菌計數(shù)法 　第二節(jié)　微生物生態(tài)學研究的分子生物學方法 　　一、核酸探針雜交技術 　　二、PCR特異性擴增技術 　　三、rRNA基因同源性分析方法 　　四、變性梯度凝膠電泳技術 　第三節(jié)　微生物生態(tài)模型 　　一、實驗模型 　　二、數(shù)學模型 　　三、競爭方程式 　　四、共生方程式 　　五、捕食方程式 　　六、生物群落的數(shù)學模型 　　七、組建數(shù)學模型的常用方法 　　思考題 第八章　生態(tài)環(huán)境影響評價方法 　第一節(jié)　生態(tài)環(huán)境影響調(diào)查與監(jiān)測 　　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)查項目 　第二節(jié)　生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀估計與評價 　　一、物種評價 　　二、群落評價 　　三、棲息地評價 　　四、生態(tài)系統(tǒng)完整性評價 　　五、生態(tài)環(huán)境保護目標及其界定 　第三節(jié)　生態(tài)環(huán)境影響預測與評價 　　思考題 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在科學自身發(fā)展和社會需求的背景下，當前生態(tài)學呈現(xiàn)出一系列新的特點，突出表現(xiàn)在：生態(tài)學研究內(nèi)容的重新定位和研究對象的不斷拓寬；學科之問相互融匯與新分支學科的不斷產(chǎn)生；從研究結構發(fā)展到研究功能和過程；從局部孤立的研究向整體網(wǎng)絡化研究發(fā)展；研究方法的現(xiàn)代化、定量化和信息化。　　當今的生態(tài)學已經(jīng)發(fā)展成一個研究內(nèi)容廣泛、分支學科眾多、綜合性很強的學科；從研究方法而言，也同樣在不斷地更新?！　。?）從描述性科學走向?qū)嶒灴茖W。生態(tài)學長期以來被認為是描述性的，只有個體生態(tài)學能對有機體與非生物因子關系的研究進行室內(nèi)外的定量實驗，而群體生態(tài)學難以用實驗方法進行研究?？茖W技術發(fā)展，使生態(tài)學工作者能開辟新的領域，對群體生態(tài)學也進行科學實驗。例如，受控生態(tài)系統(tǒng)；微宇宙、人工模擬實驗室等；利用電子儀器和生物遙控技術；在不破壞天然動植物種群的情況下，對它們?nèi)雍蜏y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，并判斷其時間和范圍。　?。?）生態(tài)學的研究重點從個體水平轉(zhuǎn)移到種群和群落，進而發(fā)展到以生態(tài)系統(tǒng)研究為中心。早期的生態(tài)學在達爾文生存競爭學說的影響下，主要發(fā)展的是自然歷史或博物學；而20世紀初到五六十年代，動物生態(tài)學是以種群數(shù)量為中心，而植物生態(tài)學則著重發(fā)展了群落的結構、演替和經(jīng)典的植被分析等。而近代生態(tài)學，在迫切要求解決實踐問題的影響下，多學科的綜合性研究迅速發(fā)展，在整體觀和系統(tǒng)觀等思想的指導下，宏觀的生態(tài)系統(tǒng)結構、功能和調(diào)控的研究有了突出的發(fā)展?！　。?）生態(tài)學原理與人類社會實踐的許多領域緊密結合。過去的生態(tài)學，人類更多地站在第三者的位置上，研究生物與環(huán)境的相互關系；近代生態(tài)學，人類將自己放到了生態(tài)系統(tǒng)中進行研究。生態(tài)學原理為許多應用領域工作者所接受，出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生態(tài)學、污染生態(tài)學、環(huán)境生態(tài)學、生態(tài)工程與生態(tài)農(nóng)業(yè)、資源生態(tài)學、人口生態(tài)學、經(jīng)濟生態(tài)學、城市生態(tài)學和景觀生態(tài)學等。生態(tài)學還滲透到城市規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃，甚至許多水利工程、露天開礦、工業(yè)設施建設均提出要與生態(tài)學和社會科學聯(lián)合，以及利用現(xiàn)代信息技術、近代理論物理方法論的觀點進行分析和評價?！　。?）數(shù)學模型在生態(tài)學中得到廣泛的應用。由于生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能比較復雜，傳統(tǒng)的數(shù)學方法已不能滿足需要，系統(tǒng)分析與生態(tài)學相結合的系統(tǒng)生態(tài)學應運而生。隨著系統(tǒng)分析與生態(tài)學的結合以及計算機技術的廣泛應用，群落生態(tài)學由描述群落結構發(fā)展到定量分類、排序并進而探討群落結構形成的機制。生態(tài)系統(tǒng)研究由過程描述發(fā)展到過程計算機模擬。系統(tǒng)分析在生態(tài)學中的應用，主要有兩個途徑：一類是建立系統(tǒng)的模擬模型，用計算機來模擬生態(tài)系統(tǒng)的行為，進行參數(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)和動態(tài)，靜態(tài)的有線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃，動態(tài)的則有最優(yōu)控制理論?！　　?/pre>








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