生态学课件第一章绪论1[1]PPT文档格式.ppt

1、l种群的基本特征和增长模型、种群数量的时空动态与调节机制、生活史对策以及种内、种间关系。l生态系统的基本特征、能量流动与物质循环的基本规律，生态系统的发展与调节，以及地球上主要生态系统类型的特征。l景观生态学的基本概念、研究内容以及景观结构、功能、动态以及它们之间的相互作用关系。l全球环境问题与环境保护的生态学基础，生物多样性与自然资源的保护、合理利用及可持续发展关系及对策，包括自然保护区设计的基本原理、生态规划的一般原则及生态恢复和生物多样性保护的一般方法。通过本课程的学习，要求学生具体掌握和了解如下内容：课程编号：01435050l学分/学时：4/64l课程层次：专业基础课 修读类型：必修

2、 l开课学期：二年级第2学期l适用专业：生物科学l预修课程：普通生物学、自然地理学、生物统计学l考核方式：平时成绩（30%，包括作业、课堂讨论、到课率）期末考试：闭卷（70%）l什么是生态学?通过本课程的学习，请学生回答的问题：l学习生态学需要哪些基础知识?l如何学习生态学?l经典生态学与现代生态学有何特点？阅读资料登陆：生命科学学院 精品课内大网络教学平台：注册，学号,密码C 绪论绪论第一节第一节 地球上的生命地球上的生命第二节第二节 生态学定义、研究对象生态学定义、研究对象第三节第三节 生态学发展简史与分支学科生态学发展简史与分支学科第四节第四节 生态学与人类环境生态学与人类环境教学目的和

3、要求教学目的和要求l掌握生态学的基本概念、研究对象、内容、范围、方法以及生态学形成与发展过程的几个主要阶段的特点。l了解生态学的最新发展和趋势、国内外的研究中心及重要学术刊物。l了解在环境科学的发展过程中，生态学是一门必不可少的基础学科。l难点：通过了解地球上生命起源、发展、进化伴随着的大气环境改变的过程，从生物圈尺度来理解生态学的涵义：即生物与地球环境是如何相互作用？第一节第一节 地球上的生命地球上的生命 一、什么是生命 二、生命的起源 三、生物的多样性 四、生物圈 第二节第二节 地球上的生命地球上的生命 一、什么是生命李博院士在生态学一书（2000年，内蒙古大学）中指出：随着生命科学的进展

4、，逐步认识到：生命是高度组织化的物质结构，其分子基础是具具有自我复制和具负载遗传信息功能有自我复制和具负载遗传信息功能的核酸等的核酸等生物大分子生物大分子，其通过生物膜生物膜实现内部及内外的分隔，形成形形色色的细胞、组织与生物体，并借助外界能量的输入借助外界能量的输入，通过一系列相互关联的生物化学过程而实现内外物质交换和自身的复制。恩格斯在自然辩证法中指出：“生命是蛋生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于它白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于它和周围外部自然界的不断和周围外部自然界的不断新陈代谢新陈代谢”。南京大学的康育义教授在编著的生命起源与进化一书中指出：生命是那些具有新

5、陈代谢和遗传复生命是那些具有新陈代谢和遗传复制能力的体系制能力的体系。这个体系从最简单的单细胞生命体到最复杂的人体，都是具有以上两个基本功能的。辞海中指出：生命是由高分子核酸、蛋白体和其他物质组成的生物体所具有的特有现象。与非生物不同，生物能利用外界的物质形成自己的身体和繁殖后代，按照遗传的特点生长、发育、运动，在环境变化时常表现出适应环境的能力。对生命理解的要点对生命理解的要点：1.生命是高度组织化的物质结构，是具有具有自我复制和负载遗传信息功能自我复制和负载遗传信息功能的核酸等生物大分子。2.通过生物膜实现内部及内外的分隔，形成形形色色的细胞、组织与生物体。3.借助外界能量的输入，通过一系

6、列相互关联的生物化学过程而实现内外物质交换和自身的复制。2 2生命的重要属性生命的重要属性:1）化学成分的同一性：生物在化学成分上存在着高度的同一性。l 主要元素有：C、H、O、N、P、S、Ca等。l分子：以多种无机化合物和蛋白质、核酸、脂、糖、纤维素等多种有机大分子为主。l生物大分子的单体相同：蛋白质：由20多种氨基酸组成；核酸：核甘酸，8种 （DNA和RNA的结构单体是核甘酸）核糖或脱氧核糖分子到磷酸分子 到碱基.l生物的贮能分子：高能化合物三磷酸腺苷，即ATP。2）严整有序的结构：l 生物大分子无论如何复杂，只有当大分子组成一 定的结构体系，或形成细胞一样的有序系统，才 能体现出生命。失

7、去有序性，生命也就完结了。l 生物界是一个多层次的有序结构，如细胞、组 织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系 统、景观、生物圈等层次。l 每个层次的结构单元都有其特定的功能，它们的 协调活动构成了复杂的生命系统。3）新陈代谢：l组成作用（anabolism）：即从外界摄取物质和能量，将它们转化成生命本身的物质和储存在化学键中的化学能。l分解作用（catabolism）：即分解生命物质将能量释放出来，供生命活动之用。4）应激性和运动：生命能接受外界刺激而发生反应，反映的结果使生物“趋吉避凶”。l应激性是生物的普遍特性。动物的感觉器官和神经系统是应激性高度发展的产物。5）稳态（homeosta

8、sis）：指尽管外界环境波动很大，生物依靠某些机制使体内环境的性质维持不变的作用，称为稳态或内稳态。6）生长发育：生长指生物体重量或体积的增加。发育是指在生活史中生物体构造和功能从简单到 复杂的变化过程。7）繁殖和遗传：繁殖指生物能产生（复制）新的一代。遗传：指亲代和子代共有的特性。变异：指亲代和子代所具有的不同特性。8）适应：生物的结构都适合于一定的功能；生物的结构和功能适合于该生物在特定环 境条件下的生存和延续。适应是生物界普遍存在的现象。二、生命的起源 1.关于生命起源的几种学说：1）神创论：人类对生命起源问题的思考，可能始于人类出现不久-图腾 2）从自然发生说到生源论 自然发生说的代表

9、人物：古希腊的哲学家 自然科学家亚里士多德（Aristotle,公 元前384前322）。有三个重要的实验否定了自然发生说。用实验证明腐肉不能生蛆，蛆是苍蝇在肉上产的卵。此后人们才逐渐相信较大的动物如蝇、鼠等不能自然发生。Francesco.RediFrancesco.Redi的实验的实验 开口瓶内置腐肉+苍蝇肉上生蛆，封口瓶内置腐肉（无苍蝇）肉上无蛆；l意大利生物学家L.Spakkanzani（17291799年）的实验证明小生物也不是自然发生的 l肉汤煮沸（容器开口）冷却静置数日密生微生物。l肉汤煮沸（容器密封）冷却静置数日无微生物。l结论肉汤中的微生物来自空气，不是自然发生的。l巴斯德巴

10、斯德（Louis Pasteur，法国微生物学家，18221895）巴斯德作了一系列实验，证明微生物只能来自微生物，而不能来自无生命的物质，最后否定了自然发生说。他做的一个最令人信服、然而却十分简单的实验是“鹅颈瓶实验”。结论（1864年）：微生物不是从营养液中自然发生的，而是来自空气中原已存在的微生物（孢子）。问题：巴斯德的工作虽然证明了在现在的条件下，生命不可能自然发生，但是却不能解答这样的问题：既然生命来自生命，那末最早的生命来自哪里呢？空气中的微生物被阻而沉积于 曲径管打断，外界空气未经 弯管底部，液体中的微生物经 “沉淀处理”，空气中的微生物直接煮沸全部杀死。进入营养液而繁殖。巴斯德

11、的“鹅颈瓶实验”3）3）天外起源说或称宇生说天外起源说或称宇生说（Cosmozoa theory）（Cosmozoa theory）这一学说认为地球上的生命来自宇宙间其他星球,某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球,从而使地球有了初始生命.4 4）细胞论和机体演化论细胞论和机体演化论 细胞学说于18381839年由施莱登和施旺正式确立.因此细胞学成为生物学的基础,也成为生命科学的研究热点和前沿.达尔文关于物种起源的进化论观点，概括起来就是生物的发展源于变异和选择（自然选择-即适者生存，那些对环境变化不适应者将被淘汰而死亡、性选择和人工选择），生存斗争、机体变异、选择积累，由渐变到突变

12、而产生新种。最早的生命来自哪里呢？2 2、生命起源的、生命起源的现代现代理论理论化学进化论化学进化论l恩格斯的预言：英国哲学家l真正回答生命起源问题的是?恩格斯。l1878年在反杜林论中指出：“直到现在除了由生物繁殖，自然科学还不能制造出生物，甚至还不能从化学元素制造出简单的原生质或其他蛋白质。l因此，有关生命的起源，自然科学到目前为止所能肯定的只是：生命的起源必然是通过化学的途径实现。”2 2、生命起源的现代理论、生命起源的现代理论化学进化论化学进化论 生命发生的最早阶段是化学进化，即从无机小分子进化到原始生命阶段。化学进化的全过程又可分为4个连续的阶段。地球年龄和生物进化（10亿年）1 1

13、）从无机分子生成有机分子）从无机分子生成有机分子 在实验室中，人们早已成功地用无机物合成了有机物。l1828年F.Wholer首先用氧化铅和氨合成了尿素l奥巴林和霍尔丹早在20世纪20年代就分别推测在地球早期的还原性大气中可能发生这样的过程。l第一个用实验证明在原始地球环境条件下，无机物可能转化为有机分子的是美国芝加哥大学的S.Miller。1 1）从无机分子生成有机分子）从无机分子生成有机分子 Miller模拟实验装置 结论：构成蛋白质基本成分的氨基酸在缺氧的还原条件下，通过各种能源聚合而成。而早期地球原始大气是符合这些条件的。因此，地球原始缺氧环境是产生大量氨基酸的阶段，而氨基酸的普遍存在

14、则为化学进化最终导致生命起源创造了极为有利的条件。2 2）从有机小分子生成生物大分子）从有机小分子生成生物大分子l生命物质的最主要的两个基石是蛋白质与核酸。有机小分子如何形成蛋白质及核酸等生物大分子，人们有一些实验与推测。l一般认为氨基酸、核苷酸等在海水中经过长期积累浓缩，在适当条件下（如吸附在无机矿物黏土上），氨基酸与核苷酸即可分别通过聚合作用而形成原始的蛋白质与核酸。l根据实验推测，聚合作用是通过两种方式实 现的：A：溶液聚合，在黏土表面吸附作用下发生聚合。黏土的细粒带有电荷，可以使氨基酸等单体吸附其上，大量聚集，有利于聚合。B：浓缩聚合：在海岸或湖泊样的小水体中，由于长期蒸发水中氨基酸等分子含量很高，这样的溶液在较高温度条件下可以直接产生“类蛋白质（proteinoids）”样的多肽。类似于蛋白质和核酸的物质，在人工模拟原始 地球条件下，都已能制造出来。但和现代生命 的蛋白质和核酸相比还有一定距离。3）多分子体系的形成和原始生命的出现：l多种生物大分子单独存在时，不表现生命现象，还不是原始的生命。