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第一章绪论
生态学研究的是生物间的一种相互影响以及它们和环境间的彼此影响关系。按生物学组织水平可分为个体、种群、群落及生态系统生态学。生态学研究方法包括野外观察、实验方法和数量分析方法等。生态学发展可分为经典生态学和现代生态学两个时期。森林生态学是植物生态学的重要分支学科。森林在实现可持续发展中具有重要作用。
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●1.1生态学研究对象与研究方法
现代生态学研究的范畴,按生物组织水平划分,可从分子、个体、种群、群落、生态系统、景观到全球。生态学可按研究对象或栖息地类型及研究方法等进行不同的分类。当今生态学已发展为庞大的学科体系,本节介绍了其主要及独有的研究方法。
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●1.2森林生态学的研究内容和范围
森林生态学是研究森林中乔木树种之间以及乔木树种与其他生物之间,以及与其所处的外界环境之间的相互关系的学科。概括地说,分为4个方面:首先是个体生态,其次是种群生态,此外,还有群落生态,最后就是森林生态系统。
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●1.3森林生态学发展简史
森林生态学在20世纪50年代以前,仅作为营林学的生态学原理,包含在森林学或营林学中。以后随着林业科学的发展,才把林学原理从森林学中分出,成为植物生态学的一个独立分支——森林生态学,并在这之后的几十年得到了迅速发展。
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●1.4森林在实现可持续发展中的作用
森林损坏后使生态环境恶化的事实已经使人们普遍认识到,林业的兴衰直接关系到生存环境的改善和国民经济的发展。可持续林业是对森林生态系统在确保其生产力和可更新能力以及森林生态系统的物种和生态多样性不受损害前提下的林业实践活动。本节内容将从八个方面阐述森林在实现可持续发展中的作用。
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第二章森林与环境
光因子、温度因子、水分因子、大气因子、土壤因子、地形因子和火因子等重要的非生物环境因子的时空变化规律及其生态作用是什么,以及森林的适应性和其生态类型。
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●2.1森林、环境的概念与类型
森林指的是以一个木本植物为主体,包括乔木、灌木、草本植物以及动物、微生物等其他生物,占有相当大的空间,并显著影响着周围环境的这样的一个生物群落复合体。环境是一个非常复杂的体系,至今尚未形成统一的分类系统,一般可按环境范围大小、环境主体和环境性质进行分类。
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●2.2生态因子作用分析
生态因子是环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接和间接影响的环境要素。生态因子按不同的划分方法可归纳为不同的类别,一般,生态因子主要具有5个方面的一般特征。
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●2.3光因子
光对于植物具有重要的生态作用,光的状况不同,影响植物的生长发育、森林的更新和掩体,森林群落结构特征、树种组成与分布等。光的生态作用是由光照强度、光谱成分和日照长度的对比关系构成的,它们随时空而变化。
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●2.4温度因子
任何生物都是生活在具有一定温度的外界环境中并受温度变化的影响。温度变化能引起其他生态因子的变化,进而又影响植物的生长发育、产量和质量。温度条件与光照状况密切相关,因此,温度亦随时间、空间而变化。
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●2.5水分因子
水是生物体的重要组成成分,水分在蒸散过程中对生物的热量调节和热能代谢意义重大。它影响森林的更新、分布、生长和发育以及产量。不同类型的植物对水分因子的要求各不相同,形成各种水分生态类型。降落在森林的水量与空旷地相比有显著不同,森林对降水量可进行重新分配,实现调节作用。
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●2.6大气因子
地球被一层大气所包围,大气圈中的空气在不受污染的情况下,成分组成相对稳定。然而随着工业和城市化的发展,人类活动对大气组成的影响逐步加大,甚至使局部大气质量发生改变。空气的许多成分都具有一定生态意义,本节主要介绍CO2、O2及大气流动产生的风,对森林的生态作用。
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●2.7土壤因子
土壤是生态系统中物质与能量交换的重要场所,也是生态系统中生物和无机环境相互作用的产物。本节主要讲解土壤理化性质、土壤生物对林木的影响及森林对土壤的影响。
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●2.8地形因子
地形是间接的生态因子,地形的变化引起水、肥、气、热的重新分配,进而影响森林植物。本节主要讲解地形对森林的影响,包括巨大山脉对森林分布的影响、山地地形对森林的影响(坡向、坡度、坡位、沟谷宽度)、河谷地形对植物的影响。
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●2.9火因子
火是重要的生态因子,研究林火发生发展规律及其对生态系统的影响是林业重要课题之一。本节介绍林火的发生条件、基本类型,林火的特性及其生态意义,林火对土壤、森林植物的影响及森林植物对林火的适应。
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第三章种群及其基本特征
种群不仅是构成物种的基本单位,也是构成群落的基本单位,它具有许多不同于个体的群体特征。本章主要介绍种群的基本概念、种群的数量变化特征、种群调节及生态对策,使学生在种群层次上进一步了解生物与环境的相互关系。
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●3.1种群的基本概念
本节主要介绍种群的基本概念,深化对概念的理解。
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●3.2种群的基本特征
种群虽然是由个体组成,但具有个体不具有的特征。本节介绍种群密度、空间分布结构、出生率、死亡率、年龄结构、性比、生命表等相关内容。
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●3.3种群的数量动态
本节主要介绍种群的指数增长模型、逻辑斯谛增长模型及自然种群的数量动态,包括种群增长、种群的波动、种群暴发、种群平衡及种群的衰落和死亡。
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●3.4种群的生活史对策
本节主要介绍r对策、K对策及C-S-R生活史对策。
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第四章群落种内与种间关系
生物在自然界长期发育与进化的过程中,表现了以食物、资源和空间关系为主的种内与种间关系,它们主要以竞争、捕食、寄生和共生而发生相互作用。
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●4.1竞争
同种或异种的两个或更多个体间,由于需求或多或少地超过了当时空间或共同资源供应状况,从而发生对于环境资源和空间的争夺。种内竞争既来源于密度又作用于密度,具有调节种群数量的动态趋势;种间竞争的能力取决于种的生态习性、生活型、生态幅和生态位。
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●4.2捕食作用
狭义的捕食关系主要指典型食肉动物捕食并吃掉食草动物和较小的食肉动物,而广义的捕食概念除包括植食、拟寄生和同种相残三种情况捕食者与猎物的相互关系是经过长期的协同进化逐步形成的。
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●4.3寄生与共生
寄生物以寄主的身体为定居的空间,并完全靠吸收寄主的营养而生活。互利共生是指不同物种的两个个体间的一种互惠关系,可以增加双方的适合度。互利共生还可以有偏利共生类型,也就是一个物种从互利关系中获益而另一物种不获益但也无害。
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第五章森林群落结构特征
森林群落是各种生物与其所在环境长时间相互作用的产物,不同的森林群落有着不同的群落环境,具有一些共性特征。不同的森林群落,其植物组成的种类及数目有所差异,通过掌握森林群落的调查与研究方法,明确森林群落的组成结构与影响因素。
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●5.1森林群落的概念
森林中的植物、动物和微生物所构成的复杂生物成分之间及其与环境之间存在着密切的关系。不同的环境上分布着不同的森林类型,不同的森林类型具有不同的时空结构;同时,森林群落中的生物对森林环境具有巨大的改造作用。森林群落主要具有8个共同特征。
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●5.2森林群落的组成
任何一个森林群落都是由一定树木及相关的植物种类组成。要调查森林群落种类组成,最简单的方法就是在这个群落地段上进行种类统计,通过最小面积表现出森林群落结构的主要特征;根据各植物种的生物地理群落过程和在群落中的地位及数量特征可以把森林植物种划分为几种群落成员型,并通过对物种组成进行数量分析,以明确不同种的数量关系。
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●5.3森林群落的结构和外貌
本节介绍森林群落的结构和外貌。
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●5.4影响群落组成和结构的因素
本节介绍影响群落组成和结构的因素。
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第六章森林群落演替
本章介绍森林群落演替。
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●6.1森林群落发生、发育的一般过程
本节介绍森林群落发生、发育的一般过程。
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●6.2森林群落演替的主要类型
本节介绍森林群落演替的主要类型。
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●6.3演替顶级学说
本节介绍演替顶级学说。
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●6.4森林演替实例
本节介绍森林演替实例。
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第七章森林生态系统组成与结构
生态系统是在一定时间和空间范围内的生物群落与环境的统一体。地球上有多种多样的生态系统,其中森林生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,研究其生态学规律对于森林生态系统的管理具有重大意义。本章主要介绍生态系统和森林生态系统概念、基本组成与结构,以及森林生态系统分布规律等内容。
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●7.1生态系统与森林生态系统的概述
生态系统这个概念是由英国生态学家坦斯利提出的。他认为,“更基本的概念是… …完整的系统(物理学上所谓的系统),… …”从而产生了生态系统这个术语。本节主要介绍系统与生态系统的概念、生态系统的特征,以及森林生态系统的概念。
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●7.2生态系统的基本组成与结构
生态系统是一个物种间、生物与环境间协调共生,能维持生存与相对稳定的系统,本节将从非生物环境、生产者、消费者、分解者、食物链、营养级等方面讲解生态系统的基本组成与结构。
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●7.3森林生态系统的分布规律
森林是植物与热量、水分、阳光及矿质营养等相互联系、相互作用的结果,其分布遵循一定的规律。本节主要介绍森林生态系统的地带性分布(纬度地带性、经度地带性和垂直地带性)规律和地域性分布规律。
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第八章森林生态系统的养分循环与能量流动
物质循环和能量流动是生态系统的两大基本功能,生态系统的能量来源于太阳,而生命必须的物质则是由地球提供的。能量是生态系统一切活动和过程的最终推动力,物质是构成生态系统生命和非生命的原材料,两者对任何生态系统来说都是缺一不可、相辅相成的。
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●8.1生态系统养分循环和能量流动概述
生态系统中的养分可以被反复循环利用,而能量流动则是一个单向的过程,它们是研究生态系统功能的重要内容之一,在本专题,主要介绍生态系统养分循环的概念、重要性以及养分循环的类型。
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●8.2生态系统中的地球化学循环
地球上的各种元素都处在循环运动过程中,地球化学循环的总趋势不是简单的重复,也不是完全可逆的,其中有新质产生,它是一个前进发展过程。在本节中,将通过气体型循环和沉积型循环这两方面来介绍地球化学循环的基本过程。
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●8.3植物对养分吸收的基本过程
生物地球化学循环是指生态系统内各组分之间化学元素的交换。一般来说,在此循环中绝大多数的养分可以有效地保留,积累在本系统之内,其循环遵循一定的循环路线,可以从路线中的任何一个点开始。本专题主要从植物对土壤养分的吸收这一个点来开始介绍生物地球化学循环的基本过程。
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●8.4凋落物的分解作用
森林凋落物是森林土壤食物网的重要有机质来源, 凋落物的分解是森林生态系统物质循环和能量流动的重要环节, 是维持生态系统功能的主要过程之一, 在维持森林生态系统生产力、 土壤有机质的形成、养分供应、群落演替以及系统本身得以自我发展等方面具有不可替代的作用和地位。本节主要通过对生态系统的分解作用和影响分解的因素的介绍,进一步揭示森林生态系统中养分循环的基本过程。
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●8.5生态系统的初级生产
世界上的一切生命系统无不伴随着能量的转化、利用和耗散,也伴随着能量流动的过程。生态系统中的能量流动开始于绿色植物的光合作用对于太阳能的固定,这就是生态系统中的第一次能量固定,也就是生态系统的初级生产。本专题主要介绍初级生产的基本概念和初级生产量的测定方法。
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●8.6生产系统的次级生产
在初级生产过程中,植物固定的能量有一部分被自身所消耗,剩下来的就称为净初级生产量。通常来说,净初级生产量是生产者以上各营养级所需能量的唯一来源。从理论上讲,净初级生产量可以全部被异养生物所利用,转化为次级生产量,可是生态系统中的净初级生产量会因多种原因而不能全部被转换,因此,本专题主要从次级生产的一般过程和净次级生产量的测定方面两方面来介绍生态系统的次级生产。
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第九章生物多样性原理与保护
生物多样性是人类赖以生存的物质条件,是经济社会可持续发展的基础,是生态安全和粮食安全的保障。当今生物多样性正面临着严重的威胁,保护生物多样性、保证生物资源及其永续利用,是一项全球性的战略任务。本章主要介绍生物多样性的基本概念与层次、生物多样性价值、生物多样性危机与濒危物种等级、生物多样性保护途径,以及我国生物多样性的特点等内容。
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●9.1生物多样性的概念与层次
生物多样性的内涵和意义,一直是人类共同探讨的课题。本节主要介绍生物多样性的概念,及生物多样性的三个主要层次(遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性)。
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●9.2生物多样性的价值
“人类是自然界的一部分;每种生命都是独特的,无论对人类的价值如何,都理应得到尊重… …”(1982年联合国大会第371号决议:《世界自然宪章》)。生物多样性价值学说百家争鸣,无法达到统一认识,本节主要介绍生物多样性价值观(人类中心主义价值观、非人类中心主义价值观),以及生物多样性的直接价值、间接价值、选择价值、伦理价值。
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●9.3生物多样性危机与濒危物种等级
物种的灭绝是一个自然过程,但人为的活动大大加快了物种灭绝的速率,对生物多样性造成了严重威胁。本节主要介绍生物多样性危机及其表现形式、威胁生物多样性的主要因素,以及世界自然保护联盟(IUCN)的濒危物种等级系统。
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●9.4生物多样性保护途径
生物多样性的保护和有效管理,已成为全人类共同的使命和责任。本节主要从就地保护、迁地保护和回归引种介绍生物多样性保护的途径,以及我国在就地保护方面所取得的成就。
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●9.5中国的生物多样性
中国国土辽阔,海域宽广,气候条件多样,地理环境与生态系统类型复杂,加之古老的地质历史,孕育了极其丰富动植物和微生物物种,以及纷繁多彩的生态组合,是全球“生物多样性特丰富国家”之一。中国生物多样性具有明显的六大特点。





