本書是為普通生態(tài)學課程編寫。注重生態(tài)學基本調(diào)查方法與現(xiàn)代技術的結合,融匯了計算機統(tǒng)計、計算機模擬、數(shù)學方法、微觀分析技術、3S技術等先進技術方法,突出生態(tài)學定量分析,使得各方法實用性、可操作性較好,同時保證了原理清晰、綜合性強。
全書精選了11個綜合、獨立實驗,其內(nèi)容側重種群動態(tài)、生物群落和生態(tài)系統(tǒng)等宏觀生物學的定量研究。
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生態(tài)學是研究生物與環(huán)境相互關系及其作用機制的科學,具有鮮明的綜合性和實踐性特征。
由于生態(tài)學的研究對象非常復雜,研究方法和涉及的相關學科較多,生態(tài)學實驗一直是制約我國高等院校生態(tài)學教育發(fā)展的難點之一。加強生態(tài)學實驗課程建設,尤其是實驗教材的編寫,對于全面提高我國生態(tài)學教育水平具有重要意義。
在多年從事生態(tài)學實驗教學實踐的基礎上,我們嘗試編寫了這本實驗教材,目的在于通過實驗,幫助學生加深對生態(tài)學基礎知識和基本理論的理解,學習如何著手研究生態(tài)學問題并掌握相關研究方法,并為學生自主學習和研究提供條件,促進學生在研究過程中獲取知識、發(fā)展技能、培養(yǎng)能力,特別是創(chuàng)新能力,同時受到科學的方法、精神和價值觀的教育。
全書共分6部分:第1部分——“緒論”,重點論述生態(tài)學的研究方法,尤其是如何進行生態(tài)學實驗研究,并給出了生態(tài)學中一些重要和經(jīng)典的實例。第2部分——“生態(tài)學實驗的統(tǒng)計學基礎”(實驗一),簡要介紹如何進行生態(tài)學抽樣調(diào)查、利用統(tǒng)計學方法設計實驗和野外調(diào)查方案,以及利用統(tǒng)計學軟件和方法進行實驗結果的初步分析。第3部分——生理生態(tài)學實驗(實驗二~實驗六),介紹了生物與水、鹽、溫度等非生物因子相互關系的定量分析。第4部分——種群生態(tài)學實驗(實驗七~實驗十五),介紹了種群數(shù)量調(diào)查、數(shù)量動態(tài)和空間格局分析、種內(nèi)和種間關系以及遺傳多樣性分析等。第5部分——群落和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學實驗(實驗十六~實驗二十五),介紹了群落野外調(diào)查、群落多樣性和空間結構分析、群落數(shù)量分類、生態(tài)位分析、生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結構檢測、生物量和生產(chǎn)力分析、生態(tài)演替分析等。第6部分——包括3個實驗(實驗二十六~實驗二十八),內(nèi)容涉及水體質(zhì)量的生態(tài)學評價和3S技術在自然資源調(diào)查和制圖中的應用。
在實驗內(nèi)容的選擇上,本書主要側重于生理生態(tài)、種群動態(tài)、生物群落和生態(tài)系統(tǒng)結構、過程和功能的定量分析,原理與方法并重,野外與實驗室研究結合,傳統(tǒng)調(diào)查方法與現(xiàn)代定量分析技術(包括現(xiàn)代數(shù)學方法、計算機統(tǒng)計技術、微觀分析技術和3S技術等)交融。同時,教學內(nèi)容具有較高的可拓展性,大多數(shù)實驗均可進一步展開,成為學生課外研究的課題,為培養(yǎng)學生的科研能力和創(chuàng)新能力提供了一個平臺。
本書系多位作者合力編寫而成,各個實驗的編寫體例可能存在一定差異,但大致框架基本相同,一般包括如下幾個部分:主要目的和要求,一般原理,實驗材料、儀器和試劑,實驗步驟,作業(yè)與思考,研究舉例,主要參考文獻。本書雖然是一本關于實驗的教材,但作者認為結合各個實驗題目為學生提供一些相關研究領域的透視材料,幫助學生了解問題的背景和進展,加深對相關生態(tài)學理論和知識的認識以及對于生態(tài)學研究方法的了解,是十分重要的。因此,一般原理部分在每個實驗中均占有比較重要的地位,一些實驗還要求學生依據(jù)一般原理來自主設計具體的實驗內(nèi)容和步驟。在實驗過程的編寫中,除給出比較詳細的實驗步驟外,對于如何利用數(shù)學方法、統(tǒng)計學方法和計算機統(tǒng)計軟件分析復雜的生態(tài)學數(shù)據(jù),也有比較詳細的介紹,并給出了種群動態(tài)的計算機模擬程序及相關生物檢索表,大大增強了教材的實用性和可操作性。此外,為了幫助學生了解實驗所學方法和原理在生態(tài)學及相關研究領域中的應用,擴大學生的研究視野,大多數(shù)實驗均設有研究舉例部分,給出了一些研究實例。一些實驗還以附錄的形式給出了進一步研究的背景資料和相關研究技術等。
本教材系由首都師范大學、四川大學、山西大學、山西師范大學和西華師范大學的多位作者合力編寫而成,具體編寫分工詳見各個實驗。最后由付必謙和張峰負責統(tǒng)稿和定稿。
本書的編寫和出版得到首都師范大學條件裝備處、教務處和生命科學學院專項經(jīng)費的資助,得到科學出版社的大力支持,得到相關院校許多老師和同學的熱情幫助,在此一并表示真摯的謝意。其中,特別需要感謝蔡民華、李春林、華振玲、王錄玲、李學東、杜桂森、楊秀萍、朱寶長和楊益民等老師,感謝宮兆寧博士和陳霄同學,感謝周輝、單冉東和劉晶編輯,沒有他們的積極參與、熱情幫助和無私的奉獻,本教材不可能得以出版。
由于參考文獻較多,在每章只列出了主要的參考文獻。
雖然作者在編寫過程中已盡心竭力,力求做到更好,但由于水平有限,書中難免存在一些不足,懇請讀者提出寶貴意見,以利改進和修改,我們將不勝感激。
前言
緒論
實驗一 生態(tài)學實驗的統(tǒng)計學基礎
實驗二 水分對植物的影響
實驗三 鹽分脅迫對植物的影響
實驗四 溫度對植物的影響
實驗五 昆蟲發(fā)育起點溫度和有效積溫常數(shù)的測定與計算
實驗六 魚類的溫度馴化及測定
實驗七 動物種群數(shù)量的調(diào)查與估算
實驗八 種群空間分布格局分析
實驗九 種群生命表的組建及分析
實驗十 種內(nèi)競爭
實驗十一 種群的logistic增長
實驗十二 種群遺傳多樣性的RAPD分析
實驗十三 植物化感作用的研究
實驗十四 種間關系數(shù)量分析
實驗十五 種群動態(tài)模型的計算機模擬
實驗十六 土壤亞系統(tǒng)無脊椎動物群落的多樣性
實驗十七 植物群落數(shù)量特征的調(diào)查
實驗十八 植物群落結構分析
實驗十九 群落排序
實驗二十 群落聚類分析
實驗二十一 生態(tài)位分析
實驗二十二 植物群落生物量測定
實驗二十三 節(jié)肢動物營養(yǎng)關系的檢測
實驗二十四 水生生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力的測定
實驗二十五 微生物群落異養(yǎng)演替過程的觀察和檢測
實驗二十六 以浮游植物評價水體質(zhì)量
實驗二十七 浮游動物和底棲動物的水質(zhì)監(jiān)測
實驗二十八 遙感和地理信息系統(tǒng)技術在自然資源調(diào)查和制圖中的應用