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初级生产和次级生产 全球陆地净初级生产力大约为每年120×109吨干物质,而海洋大约为50× 109吨。生产力在地球上的分布是很不均匀的。生产力最高的系统出现在沼泽、湿地、河口湾、珊瑚礁和农田。这些系统有一个共同的特点就是有大量的外来物质和能量输入 次级生产力是指异养有机体的新生物量的生产速率。异养生物的次级生产力必然依存于初级生产力。一般说来,在牧食者系统中,次级生产力是群落营养结构中依存于消费活植物生物量的那一部分,在数量级上少于植物生产力,从而形成了金字塔结构 陆地生态系统初级生产力分布图 海洋生态系统初级生产力分布图 生物量金字塔。上面两个图分别为弃耕地、英吉利海峡生态系统的情况。最下图显示了英吉利海峡有机体的生产速率。 食物网结构 食物链的长度:3~4级 什么因素限制了食物链长度?能量流、机体设计、空间大小、系统动力学因素(抗干扰) 学习生态学的10个规则 规则1:生态学是科学。科学观点和生态学的政治与社会影响不要混淆在一起 规则2:生态学只有按照进化论才可理解。有机体巨大的多样性以及其形态学、生理学和行为变异的丰富性,全都是亿万年进化的结果。这个进化历史对于每个生物都留下了不能去除的影响。我们今天发现的种种模式,只有按照进化论的观点才可能有意义 生态学的10个规则 规则3:没有什么是因为“对物种有利”而存在的。对于那些看起来对个体是有代价的有机体行为模式,认为其出现是由于“对物种有利”的这种想法是一个非常普遍的误解。自然选择只关心是否对个体(或者更确切,基因)是否有利,即使这些基因有可能导致种群大小的下降。 规则4:基因和环境都重要。环境+基因型=表现型。出现的表型是遗传编码和影响发育的环境刺激的联合产物。 生态学的10个规则 规则5:理解生态复杂性需要使用数学模型。生态学非常复杂。以数学的思想方法构造假说常常是很有用的,这样可以避免在语言模型中的含糊不清和混淆。数学模型已在生态学中广泛运用。 规则6:“讲故事”是危险的。一个经典的大错误:“北极熊所以是白色的,是因为这样在冰天雪地里可以避免被捕食”。富于想象、敢于探索是应该受到鼓励的科学素质,但常常是过了头。 生态学的10个规则 规则7:对观察现象的解释具有等级性。对任何观察都可以找到一个直接的(生理上的)原因,但光这个解释一般是不够的。我们往往需要在更深层次上的探索,直到进化上的终极原因。例如,为什么雄鸭鲜艳夺目的羽毛?直接的解释是因为在春天雄鸭睾酮激素水平上升。仅这个解释不能让生态学家完全满意。更全面的解释植根于这样一个事实:羽毛黯淡的雄鸭通常交配成效低。更进一步深入的问题是:为什么暗色雄鸭失败?为什么另外一些鸟类没有这种季节性羽衣变化? 生态学的10个规则 规则8:有机体存在多重限制。尽管生物的形态、功能、环境适应力的多样性令人震撼,但它们仅是在很窄的约束范围中工作的。约束有两大类:物理的和进化的。因为这些约束,进化从来就没有达到“完善”过,有机体事实上是许多妥协的“杂烩”。 规则9:偶然性是重要的。随机事件在生态学中往往起关键性的作用。但是强调偶然事件重要并不等于说生态学中的模式是完全不可预测的。 生态学的10个规则 规则10:生态学的边界存在于生态学家的头脑里。作为既包含了生物又包括了它们的物理环境的这样一门科学,已经几乎没有什么可以说是和生态学无关的。当研究植物根系对营养物的吸收时,了解黏土的化学性质是必须的;当研究蜂鸟的能量学时,飞行物理学是必须的。优秀的生态学家把数学、化学、物理学和其它学科都看成是掌握生态学必不可少的工具。 理论生态学已取得的成就和当前热点 进化与行为生态学:性比 (sex ratio)、亲缘选择 (kin selection)、觅食理论 (foraging theory) 种群生态学:种群动态与调节 (population dynamics regulation)、混沌 (chaos)、个体行为与种群相互作用 (individual behavior vs. interspecific interaction) 群落生态学:复杂性与稳定性 (ecosystem complexity and stability)、食物链长度 (food chain length) 大尺度生态学:岛屿生物地理学 (island biogeography)、集合种群 (metapopulation)、宏生态学 (macroecology) 应用生态学:传染病的传播动态与防治策略 (transmission dynamics and control of infectious diseases) 中性生态学:neutral theory 代谢生态学:metabolic ecology 生物多样性与生态系统功能 (biodiversi
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