基础生态学（第二版）

基础生态学作为普通高等学校生态学相关专业的入门课程，其配套教材应在基础理论基础上，紧跟时代、社会和教育的发展需求，不断更新、完善，结合和反映现代生态学研究的前沿进展，为生态学相关教育教学奠定有力的理论和基础保障。
近几十年来，现代生态学的研究对象更进一步向微观与宏观两个方面发展，如分子生态学、景观生态学和全球生态学，而且迅速发展的一个非常重要的特征是应用生态学的发展。随着人们对人口、环境、资源等问题的普遍关注，生态学知识已经不仅仅见于传统的书本，电视、电影、各种VCD和DVD等视频影像材料为生态学教学提供了极为丰富的素材。同时，和谐的自然与和谐的社会建设的需求也促使人类重新审视自身与自然之间的关系。生态学的教学内容由原来偏重于研究生物与环境之间的关系，转向注意研究人类活动与生物、环境的关系上，成为众所瞩目并具有远大前景的前沿学科。人类迫切需要掌握生态学理论来调整人与自然、资源以及环境的关系，协调社会经济发展和生态环境的关系，促进可持续发展。然而，与一些欧美发达国家的全方位生态学教学方法相比，目前国内高校的生态教育，无论是内容、形式，还是手段、方法，以及最终的教育目标，都显得十分薄弱。
本团队编写的第一版 《基础生态学》 （2007年，化学工业出版社出版）结合农业院校生态学专业对基础生态学课程的需求，以生态系统作为主线，围绕生态系统的组成、结构、功能、调控等知识点逐步展开介绍，突出生态系统的整体观、协调观和调控途径，介绍不同层次生命系统与环境系统的相互作用原理和生态进化规律。该书此次修订结合现代生态学教学需求和研究领域前沿进展，主要内容如下：
（1）落实立德树人根本任务，把 “生态文明”“人与自然和谐发展”等理念融入教材中，并在每章最后总结思政知识点，向学生渗透社会主义核心价值观，引导和教育学生自觉增强社会责任感，树立人与自然和谐相处的观念，引发学生的知识共鸣、情感共鸣、价值共鸣，并以实际行动投身到 “两个一百年” 奋斗目标中，报效祖国，服务社会。
（2）适当调整教学重点，改变原有的知识体系，从以 “种群生态”为中心改变为以 “生态系统”为中心，从以 “生态结构与功能”为知识框架转变为以 “生态过程和调控”为知识框架，并增补生态学领域的最新知识点（包括地上地下反馈、分子进化、全球变化、理论生态学以及人与自然和谐共生等知识点），体现教学与科研无缝对接，理论与实践紧密结合的特色。
（3）改变传统的单一且抽象讲解知识点的方式，采用知识点与经典或科研前沿案例相结合、图文并茂的方式进行讲解和呈现，使得教学内容更加形象、易懂，提高学生的理解力、掌握度和应用力，并在每章最后总结知识点和重要术语，强化学生对知识点的把握和巩固。同时，在每章最后增加了 “讨论与自主实验设计”，培养和提升学生灵活运用理论知识的能力。
本版教材的修订工作主要由王冲、孙宝茹和赵磊完成；同时，中国农业大学李梦雅、王庆刚和张炜平，河南农业大学张雯雯，内蒙古农业大学王赟博，杭州师范大学袁霞以及东北师范大学常青也参与了本书部分内容的编写，在此表示感谢！
尽管本教材的编者一直从事生态学教学与研究工作，鉴于编者阅读文献和知识以及写作水平的局限性，教材中难免有不足和疏漏之处，敬请使用本教材的教师、学生和科学工作者提出宝贵的修改意见，以帮助我们不断完善和改进。

编者
2023年6月

本教材以生态系统为主线，主要介绍了生态系统的组成、结构、功能，重点介绍了生态过程及其调控，同时介绍了现代分子生态学和理论生态学方法与技术的发展及应用，旨在讲解生态学理论知识和方法技术的同时，培养和树立学生正确的社会主义核心价值观，促进生态文明建设和人与自然和谐发展。本教材具有紧跟现代生态学发展前沿、注重学生应用创新能力和社会主义现代化建设情感与使命的培养、突出重点且形象地讲解知识点、满足农林科研院所生态学专业对基础生态学课程需求等特色，可作为高等学校生态学及相关专业本科生和研究生的教材，也可作为生态环境领域科研人员和管理人员的参考书。

王冲，中国农业大学教授，在教学方面，自2005年一直为生态学本科生讲授《基础生态学》课程（2008年获得校级精品课程，2017年列入中国农业大学本科核心课程建设计划，2021年列入中国农业大学“大国三农”一 流本科课程建设项目），主编和参编教材3部，获得北京市教学成果二等奖（排名第四）1项，中国农业大学教学成果特等奖（2012排名第四，2021排名第三）、一等奖（2008排名二，2021排名第六）、二等奖（2012排名第三，2021排名第5）共6项。同时，主讲研究生课程《生态学seminar》和《土壤生态学进展》，并积极参与研究生教育教学改革，参加的《资源利用与植物保护技术进展》课程于2021年入选课程思政示范课程，参加的科技小院研究生人才培养模式于2020年获得校级研究生教育成果特等奖（排名第三），2021年获得全国农业专业学位研究生实践教学成果特等奖（排名第三）。 在科研实践方面，主要研究方向为土壤生态学，在国内外学术刊物上发表论文92篇（合作发表nature一篇）。其中，以一作者或者通讯作者发表论文65篇，先后主持十四五、十三五国家重点研发计划课题2项，国家自然基金2项，及其他项目6项；参加国家自然基金重点项目、863计划、重大培育项目、农业部公益性行业计划、十一五、十二五科技支撑项目等8项。获得山东省科技进步二等奖（排名三）、神农科技进步二等奖（排名二）、北京市科技进步三等奖（排名二）、大北农科技进步一等奖（排名八）等省部级奖励共4项。获得发明专利1项，参编著作2部。

第1章　绪论 001
1.1　生态学的定义 001
1.2　生态学形成及发展 002
1.2.1　生态学萌芽期 003
1.2.2　生态学形成期 003
1.2.3　现代生态学发展期 004
1.3　生态学的研究对象和分支学科 009
1.3.1　生态学的研究对象 009
1.3.2　生态学的分支学科 011
1.4　生态学的方法论 012
1.4.1　树立生态学的基本观念 012
1.4.2　掌握基本的研究方法 013
1.4.3　学会理论联系实际 015
知识点 015
重要术语 016
思考题 016
参考文献 016

第2章　个体生态学 017
2.1　有机体与环境 017
2.1.1　有机体的概念和内涵 017
2.1.2　大环境和小环境 018
2.1.3　生态因子及其作用规律 018
2.1.4　生物与环境的相互作用 026
2.2　光的生态作用与生物的适应 032
2.2.1　地球上光的分布 032
2.2.2　光质的生态作用与生物的适应 033
2.2.3　光强及其生态效应 035
2.2.4　光照长度与生物的光周期现象 038
2.3　温度的生态作用与生物的适应 041
2.3.1　地球上温度的分布 041
2.3.2　温度节律对生物的影响 045
2.3.3　温度与生物的地理分布 046
2.3.4　温度对生物生长、发育与繁殖的影响 047
2.3.5　极端温度对生物的影响 050
2.3.6　生物对极端温度的适应 051
2.4　水的生态作用与生物的适应 057
2.4.1　陆地上水的分布 057
2.4.2　水因子的性质和生态作用 058
2.4.3　水的理化性质对水生生物的影响 060
2.4.4　植物与水的关系 063
2.4.5　动物与水的关系 066
2.5　土壤因素及其生态效应 075
2.5.1　土壤的物理性质对生物的影响 075
2.5.2　土壤的化学性质及其对生物的影响 078
2.5.3　土壤生物及其生态功能 079
2.5.4　植物对土壤的适应 082
思政知识点 083
知识点 083
重要术语 083
思考题 085
讨论与自主实验设计 085
参考文献 086

第3章　种群生态学 087
3.1　生物种的形成及其进化 087
3.1.1　物种的概念 087
3.1.2　物种的形成 088
3.1.3　种群的遗传变异与进化 093
3.1.4　物种多样性及其变化规律 100
3.2　种群及其基本特征 103
3.2.1　种群的概念 103
3.2.2　种群的特征 104
3.2.3　种群的动态 108
3.2.4　种群调节 119
3.2.5　生态位 121
3.2.6　集合种群 122
3.3　种内关系 125
3.3.1　密度效应 125
3.3.2　生殖行为 126
3.3.3　领域行为 127
3.3.4　社群等级 127
3.3.5　通信行为 129
3.3.6　利他行为 130
3.3.7　化感作用 131
3.3.8　集群生活 132
3.4　种间关系 134
3.4.1　种间竞争和促进作用 134
3.4.2　捕食作用 140
3.4.3　寄生作用 144
3.4.4　共生作用 146
3.5　生活史对策 147
3.5.1　能量分配与权衡 147
3.5.2　生物的体型效应 149
3.5.3　生殖对策 150
3.5.4　滞育和休眠 153
3.5.5　迁移 154
3.5.6　衰老 155
思政知识点 156
知识点 156
重要术语 156
思考题 157
讨论与自主实验设计 158
参考文献 158

第4章　群落生态学 162
4.1　群落组成 162
4.1.1　生物群落和群落生态学的概念 162
4.1.2　生物群落的基本特征 163
4.1.3　群落的性质 164
4.1.4　群落的种类组成 166
4.1.5　群落分布规律 176
4.2　群落结构 178
4.2.1　群落的外貌 178
4.2.2　群落的结构单元 179
4.2.3　群落的水平结构 180
4.2.4　群落的垂直结构 181
4.2.5　群落的时间结构 182
4.2.6　群落交错区和边缘效应 183
4.2.7　群落组成和结构的影响因素 183
4.2.8　平衡说和非平衡说 190
4.3　群落的动态 191
4.3.1　生物群落的内部动态 192
4.3.2　生物群落的演替 192
4.4　群落的分类与排序 201
4.4.1　群落的分类 201
4.4.2　群落的排序 205
思政知识点 209
知识点 209
重要术语 209
思考题 210
讨论与自主实验设计 211
参考文献 211

第5章　生态系统生态学 213
5.1　生态系统概述 213
5.1.1　生态系统的基本概念与特征 213
5.1.2　生态系统的组成和结构（ 食物链和食物网）  214
5.1.3　生态金字塔 223
5.1.4　生态系统反馈调节 224
5.1.5　生态平衡 229
5.1.6　生态系统服务 232
5.2　生态系统的能量流动 234
5.2.1　营养级和生态效率 234
5.2.2　生态系统的初级生产 236
5.2.3　生态系统的次级生产 243
5.2.4　生态系统的分解过程 247
5.2.5　生态系统的能量流动特征 254
5.2.6　生态系统的能流分析 256
5.3　生态系统的物质循环 263
5.3.1　物质循环的基本概念及特征 264
5.3.2　全球水循环 264
5.3.3　碳循环 266
5.3.4　氮循环 268
5.3.5　磷循环 269
5.3.6　硫循环 270
5.3.7　有毒物质的循环 271
5.3.8　元素循环的相互作用 273
5.4　地球上生态系统的主要类型及其分布 275
5.4.1　陆地生态系统的主要类型及其分布 275
5.4.2　湿地生态系统 280
5.4.3　水域生态系统 282
思政知识点 284
知识点 284
重要术语 285
思考题 286
讨论与自主实验设计 286
参考文献 286

第6章　分子生态学 288
6.1　分子生态学的基本概念 288
6.1.1　分子生态学的定义 288
6.1.2　分子生态学的起源与发展 288
6.2　分子适应 291
6.2.1　分子适应的定义 291
6.2.2　产生分子适应的变异 292
6.2.3　用于研究适应性状的分子方法 295
6.3　分子进化与系统发育 297
6.3.1　生物进化 297
6.3.2　分子进化 300
6.3.3　研究分子进化的理论基础 303
6.3.4　分子系统发育分析 304
思政知识点 309
知识点 309
重要术语 309
思考题 309
讨论与自主实验设计 310
参考文献 310

第7章　理论生态学 311
7.1　理论生态学的基本概念 311
7.1.1　种群模型及数值模拟 311
7.1.2　功能反应 314
7.1.3　种间互作网络 315
7.2　单一物种与双物种的种群动力学 317
7.2.1　Logistic 模型与混沌 317
7.2.2　Lotka-Volterra 竞争模型 318
7.2.3　Lotka-Volterra 捕食模型 320
7.3　Levins 集合种群空间动力学 322
7.3.1　单物种的集合种群模型 323
7.3.2　竞争物种的集合种群模型 323
7.3.3　捕食者-猎物的集合种群模型 324
7.3.4　互利共生的集合种群模型 325
7.3.5　集合种群模型的应用 325
7.4　生态动力学模型 327
7.4.1　恒化器模型 328
7.4.2　群落竞争动力学模型 330
7.4.3　食物网动力学模型 330
7.4.4　复杂网络与群落稳健性 335
思政知识点 337
知识点 337
重要术语 337
思考题 338
讨论与自主实验设计 338
参考文献 339

第8章　全球生态学 341
8.1　全球生态学概论 341
8.1.1　全球生态学的发展史 341
8.1.2　全球生态学的研究意义 342
8.1.3　全球生态学的研究方法 342
8.2　全球生态学的研究内容 343
8.2.1　全球变化的表现 343
8.2.2　全球变化的驱动力 345
8.3　全球变化产生的影响 349
8.3.1　全球气候变化 350
8.3.2　臭氧层破坏和损耗 355
8.3.3　水资源短缺 357
8.3.4　酸雨 360
8.3.5　生物多样性减少 362
8.3.6　土地荒漠化 364
思政知识点 367
知识点 367
重要术语 367
思考题 368
讨论与自主实验设计 368
参考文献 368

第9章　人与自然和谐共生 370
9.1　人与自然的关系 370
9.1.1　人与自然关系的发展史 370
9.1.2　人与自然和谐共生的哲学意义 371
9.1.3　人与自然和谐共生的生态学价值 373
9.2　人类活动对生态环境的影响 374
9.2.1　环境污染 374
9.2.2　生态破坏 385
9.2.3　生态保护与可持续发展 390
9.3　生态文明建设 395
9.3.1　生态文明建设的概念与内涵 395
9.3.2　我国生态文明建设的背景和意义 395
9.3.3　我国生态文明建设的实践 397
思政知识点 403
知识点 403
重要术语 403
思考题 404
讨论与自主实验设计 404
参考文献 404

本教材以生态系统为主线，主要介绍了生态系统的组成、结构、功能，重点介绍了生态过程及其调控，同时介绍了现代分子生态学和理论生态学方法与技术的发展及应用，旨在讲解生态学理论知识和方法技术的同时，培养和树立学生正确的社会主义核心价值观，促进生态文明建设和人与自然和谐发展。本教材具有紧跟现代生态学发展前沿、注重学生应用创新能力和社会主义现代化建设情感与使命的培养、突出重点且形象地讲解知识点、满足农林科研院所生态学专业对基础生态学课程需求等特色，可作为高等学校生态学及相关专业本科生和研究生的教材，也可作为生态环境领域科研人员和管理人员的参考书。

王冲，中国农业大学教授，在教学方面，自2005年一直为生态学本科生讲授《基础生态学》课程（2008年获得校级精品课程，2017年列入中国农业大学本科核心课程建设计划，2021年列入中国农业大学“大国三农”一 流本科课程建设项目），主编和参编教材3部，获得北京市教学成果二等奖（排名第四）1项，中国农业大学教学成果特等奖（2012排名第四，2021排名第三）、一等奖（2008排名二，2021排名第六）、二等奖（2012排名第三，2021排名第5）共6项。同时，主讲研究生课程《生态学seminar》和《土壤生态学进展》，并积极参与研究生教育教学改革，参加的《资源利用与植物保护技术进展》课程于2021年入选课程思政示范课程，参加的科技小院研究生人才培养模式于2020年获得校级研究生教育成果特等奖（排名第三），2021年获得全国农业专业学位研究生实践教学成果特等奖（排名第三）。 在科研实践方面，主要研究方向为土壤生态学，在国内外学术刊物上发表论文92篇（合作发表nature一篇）。其中，以一作者或者通讯作者发表论文65篇，先后主持十四五、十三五国家重点研发计划课题2项，国家自然基金2项，及其他项目6项；参加国家自然基金重点项目、863计划、重大培育项目、农业部公益性行业计划、十一五、十二五科技支撑项目等8项。获得山东省科技进步二等奖（排名三）、神农科技进步二等奖（排名二）、北京市科技进步三等奖（排名二）、大北农科技进步一等奖（排名八）等省部级奖励共4项。获得发明专利1项，参编著作2部。