第1章 生命之網(wǎng)1
1.1 引言2
1.2 自然界中的聯(lián)系2
1.2.1 早期觀察表明寄生蟲(chóng)導(dǎo)致了兩棲動(dòng)物畸形2
1.2.2 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了寄生蟲(chóng)的作用3
1.2.3 野外實(shí)驗(yàn)表明多種因素會(huì)影響青蛙畸形4
1.2.4 自然界中的聯(lián)系可能會(huì)導(dǎo)致意想不到的影響6
1.3 什么是生態(tài)學(xué)7
1.3.1 公眾和專業(yè)人士對(duì)生態(tài)的看法往往不同7
1.3.2 生態(tài)研究的尺度影響對(duì)事物的認(rèn)識(shí)8
1.3.3 生態(tài)學(xué)的研究范圍廣泛8
1.3.4 有助于研究自然界中的聯(lián)系的一些關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)10
1.4 回答生態(tài)問(wèn)題12
1.4.1 生態(tài)學(xué)家使用實(shí)驗(yàn)、觀察和模型來(lái)回答生態(tài)問(wèn)題13
1.4.2 以一致的方式設(shè)計(jì)和分析實(shí)驗(yàn)14
1.4.3 我們對(duì)生態(tài)學(xué)的了解一直在不斷深入15
1.5 復(fù)習(xí)題17
第1單元 生物體及其環(huán)境
第2章 自然環(huán)境20
2.1 引言21
2.2 氣候21
2.2.1 氣候控制生物體的生存位置和方式22
2.2.2 全球能量平衡驅(qū)動(dòng)氣候系統(tǒng)23
2.2.3 大氣環(huán)流和海洋環(huán)流24
2.2.4 大氣環(huán)流圈是以規(guī)則的緯度模式建立的24
2.2.5 大氣環(huán)流單元產(chǎn)生不同類(lèi)型的地表風(fēng)26
2.3 洋流由表面風(fēng)驅(qū)動(dòng)28
2.4 全球氣候模式30
2.4.1 海洋環(huán)流及大陸的分布和地形影響全球溫度30
2.4.2 氣壓和地形的模式影響降水31
2.5 區(qū)域氣候影響32
2.5.1 靠近海洋會(huì)影響區(qū)域氣候32
2.5.2 山脈影響風(fēng)向以及溫度和降水的梯度33
2.5.3 植被通過(guò)地表能量交換影響氣候34
2.6 氣候隨時(shí)間的變化36
2.6.1 地軸傾斜導(dǎo)致季節(jié)變化36
2.6.2 水生環(huán)境的季節(jié)變化與水溫和密度的變化有關(guān)38
2.6.3 氣壓?jiǎn)卧�變化�?dǎo)致數(shù)年或數(shù)十年的氣候變化38
2.7 化學(xué)環(huán)境39
2.7.1 所有的水中都含有溶解的鹽40
2.7.2 生物對(duì)其環(huán)境的酸度敏感41
2.7.3 含氧量隨海拔高度、擴(kuò)散和消耗變化41
2.8 復(fù)習(xí)題43
第3章 生物圈44
3.1 引言45
3.2 陸地生物群落45
3.2.1 陸地生物群落反映全球降水和溫度模式46
3.2.2 陸地生物群落的潛在分布與實(shí)際分布存在差異47
3.2.3 熱帶季節(jié)性森林和稀樹(shù)草原50
3.2.4 山區(qū)的生物群落按海拔帶分布60
3.3 淡水生物區(qū)62
3.3.1 江河中的生物群落因溪流大小及其在河道中的位置而異62
3.3.2 湖泊中的生物群落隨水深和透光度的不同而變化63
3.4 海洋生物區(qū)64
3.4.1 近岸帶反映潮汐和基質(zhì)穩(wěn)定性的影響64
3.4.2 開(kāi)闊海洋和底棲帶取決于透光區(qū)和接近底部的程度68
3.4.3 海洋生物區(qū)受到人類(lèi)活動(dòng)的影響69
3.5 復(fù)習(xí)題70
第4章 應(yīng)對(duì)環(huán)境變化：溫度和水71
4.1 引言72
4.2 對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)72
4.2.1 物種分布反映環(huán)境對(duì)能量獲取和生理耐受性的影響72
4.2.2 個(gè)體通過(guò)適應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境變化74
4.2.3 種群通過(guò)適應(yīng)對(duì)環(huán)境變化做出反應(yīng)74
4.3 溫度變化75
4.3.1 溫度控制生理活動(dòng)75
4.3.2 生物體通過(guò)改變能量平衡來(lái)影響其溫度77
4.4 水資源可用性的變化84
4.4.1 水沿能量梯度流動(dòng)84
4.4.2 必須補(bǔ)償水損失和溶質(zhì)損失84
4.5 復(fù)習(xí)題91
第5章 應(yīng)對(duì)環(huán)境變化：能量92
5.1 引言93
5.2 能量來(lái)源93
5.3 自養(yǎng)95
5.4 光合作用途徑99
5.4.1 光呼吸降低光合作用的效率99
5.4.2 C4光合作用降低光呼吸能量損失100
5.5 異養(yǎng)105
5.6 復(fù)習(xí)題110
第2單元 進(jìn)化生態(tài)學(xué)
第6章 進(jìn)化與生態(tài)112
6.1 引言113
6.2 什么是進(jìn)化113
6.2.1 進(jìn)化是等位基因頻率變化113
6.2.2 進(jìn)化是經(jīng)過(guò)改變的繼承114
6.2.3 種群進(jìn)化，個(gè)體不進(jìn)化115
6.3 進(jìn)化機(jī)制115
6.3.1 突變?yōu)檫M(jìn)化提供原料116
6.3.2 自然選擇增加有利等位基因的頻率，降低有害等位基因的頻率116
6.3.3 隨機(jī)事件導(dǎo)致的遺傳漂變118
6.3.4 基因流動(dòng)是種群之間等位基因的轉(zhuǎn)移120
6.4 適應(yīng)性進(jìn)化120
6.4.1 適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果121
6.4.2 適應(yīng)性進(jìn)化可迅速發(fā)生122
6.4.3 基因流動(dòng)促進(jìn)或限制當(dāng)?shù)氐倪m應(yīng)性124
6.4.4 適應(yīng)性并非完美無(wú)缺124
6.5 生命進(jìn)化史125
6.5.1 隨著時(shí)間的推移，種群的遺傳分化導(dǎo)致物種形成125
6.5.2 生命的多樣性反映了物種形成和滅絕速率126
6.5.3 大規(guī)模滅絕和適應(yīng)性輻射塑造了長(zhǎng)期的進(jìn)化模式127
6.6 生態(tài)和進(jìn)化的聯(lián)合效應(yīng)129
6.6.1 生態(tài)相互作用導(dǎo)致進(jìn)化130
6.6.2 進(jìn)化可以改變生態(tài)相互作用130
6.6.3 生態(tài)?進(jìn)化反饋可以在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生130
6.7 復(fù)習(xí)題132
第7章 生活史133
7.1 引言134
7.2 生活史的多樣性134
7.2.1 生活史特征的個(gè)體差異無(wú)處不在134
7.2.2 繁殖方式是一種基本的生活史特征137
7.2.3 生命周期通常很復(fù)雜139
7.3 權(quán)衡140
7.3.1 后代數(shù)量和大小之間的權(quán)衡141
7.3.2 當(dāng)前繁殖和其他生活史特征之間存在權(quán)衡142
7.4 生命周期演化144
7.4.1 體形小有好處也有壞處144
7.4.2 復(fù)雜的生命周期可能源于特定階段的選擇壓力146
7.5 生活史的連續(xù)性147
7.5.1 有些生物繁殖一次，有些生物繁殖多次147
7.5.2 是快生快死還是慢而穩(wěn)健148
7.5.3 植物生活史可以根據(jù)棲息地的特征分類(lèi)149
7.5.4 生活史可以獨(dú)立于體形和時(shí)間分類(lèi)150
7.6 復(fù)習(xí)題152
第8章 行為生態(tài)學(xué)153
8.1 引言154
8.2 行為的進(jìn)化方法154
8.2.1 自然選擇隨時(shí)間塑造動(dòng)物行為154
8.2.2 行為由基因和環(huán)境條件決定155
8.3 覓食行為156
8.3.1 最佳覓食理論強(qiáng)調(diào)提高能量收益率的行為選擇156
8.3.2 捕食者出現(xiàn)時(shí)個(gè)體通常改變覓食決策159
8.3.3 獵物表現(xiàn)出防止被捕食者發(fā)現(xiàn)或威懾捕食者的行為161
8.4 交配行為162
8.4.1 雄性和雌性之間的差異可能是性選擇的結(jié)果163
8.4.2 配子大小、親代撫育和生態(tài)因素影響交配行為165
8.5 群居166
8.5.1 群體生活的好處包括獲得配偶、免受捕食者傷害和提高覓食成功率167
8.5.2 集體生活的成本包括更多的能量消耗、更多的食物競(jìng)爭(zhēng)和更高的疾病風(fēng)險(xiǎn)167
8.5.3 群體規(guī)模反映群體生活成本與收益之間的平衡168
8.6 復(fù)習(xí)題169
第3單元 種群
第9章 種群分布和豐度172
9.1 引言173
9.2 種群和個(gè)體173
9.2.1 什么是個(gè)體173
9.2.2 生態(tài)學(xué)家通過(guò)基于面積的計(jì)數(shù)法、距離法和標(biāo)記-重捕法來(lái)估算豐度174
9.3 分布和豐度模式177
9.3.1 物種的地理范圍大小不一177
9.3.2 物種的地理范圍錯(cuò)落有致178
9.3.3 物種分布模型可用于預(yù)測(cè)物種地理范圍179
9.4 分布和豐度的重要過(guò)程180
9.4.1 棲息地適宜性決定分布和豐度180
9.4.2 分布和豐度反映進(jìn)化和地質(zhì)歷史183
9.4.3 擴(kuò)散是在整個(gè)景觀中分布生物體的過(guò)程183
9.5 集合種群185
9.5.1 集合種群的特點(diǎn)是反復(fù)滅絕和殖民185
9.5.2 即使適宜棲息地仍然存在，集合種群也可能滅絕186
9.5.3 滅絕率和殖民率通常因地塊而異186
9.6 復(fù)習(xí)題190
第10章 種群動(dòng)態(tài)191
10.1 引言192
10.2 種群增長(zhǎng)模式193
10.2.1 條件有利時(shí)發(fā)生指數(shù)增長(zhǎng)193
10.2.2 在邏輯斯蒂增長(zhǎng)中，種群接近平衡狀態(tài)194
10.2.3 所有種群規(guī)模都在波動(dòng)194
10.2.4 一些物種表現(xiàn)出種群周期196
10.3 延遲密度依賴197
10.3.1 種群密度的影響往往隨著時(shí)間的推移而延遲197
10.3.2 延遲密度依賴使得麗蠅種群發(fā)生周期性變化198
10.4 種群滅絕199
10.4.1 種群規(guī)模波動(dòng)增加滅絕的風(fēng)險(xiǎn)199
10.4.2 小規(guī)模種群與大規(guī)模種群相比面臨更大的滅絕風(fēng)險(xiǎn)199
10.5 復(fù)習(xí)題205
第11章 種群增長(zhǎng)與調(diào)節(jié)206
11.1 引言207
11.2 幾何增長(zhǎng)和指數(shù)增長(zhǎng)207
11.2.1 當(dāng)繁殖以固定的時(shí)間間隔進(jìn)行時(shí)，種群規(guī)模幾何增長(zhǎng)207
11.2.2 當(dāng)繁殖持續(xù)進(jìn)行時(shí)，種群規(guī)模指數(shù)增長(zhǎng)208
11.2.3 種群規(guī)模可以快速增長(zhǎng)，因?yàn)樗�是按乘法增加�?09
11.2.4 種群規(guī)模增長(zhǎng)是有限的210
11.3 密度的影響211
11.3.1 密度無(wú)關(guān)因素決定種群規(guī)模211
11.3.2 在許多種群中觀察到密度有關(guān)因素213
11.4 邏輯斯蒂增長(zhǎng)214
11.4.1 邏輯斯蒂方程模擬密度有關(guān)的種群增長(zhǎng)214
11.4.2 邏輯斯蒂增長(zhǎng)能否預(yù)測(cè)美國(guó)人口的環(huán)境承載能力215
11.5 生命表216
11.5.1 年齡或體形結(jié)構(gòu)影響種群增長(zhǎng)的速度216
11.5.2 三類(lèi)存活曲線217
11.5.3 生命表可以基于年齡、大小或生命周期階段219
11.5.4 人類(lèi)有大量的生命表數(shù)據(jù)220
11.6 復(fù)習(xí)題223
第4單元 物種相互作用
第12章 捕食226
12.1 引言227
12.2 食肉動(dòng)物和食草動(dòng)物的飲食偏好229
12.2.1 許多食肉動(dòng)物的飲食范圍很廣229
12.2.2 大多數(shù)食草動(dòng)物的飲食范圍相對(duì)狹窄230
12.3 捕食的重要機(jī)制231
12.3.1 一些食肉動(dòng)物主動(dòng)搜索和捕獲獵物，而其他食肉動(dòng)物則選擇守株待兔231
12.3.2 逃離食肉動(dòng)物：物理防御、毒素、擬態(tài)和行為232
12.3.3 植物與食草動(dòng)物的相互作用232
12.3.4 進(jìn)化影響植物與食草動(dòng)物的相互作用235
12.4 捕食者-獵物種群周期236
12.4.1 捕食者-獵物種群周期可用數(shù)學(xué)模型建模236
12.4.2 捕食者-獵物周期可在實(shí)驗(yàn)室條件下重現(xiàn)238
12.5 捕食對(duì)群落的影響239
12.5.1 食草動(dòng)物能以驚人的方式改變?nèi)郝?41
12.6 復(fù)習(xí)題245
第13章 寄生246
13.1 引言247
13.2 寄生蟲(chóng)自然史248
13.2.1 體外寄生蟲(chóng)生活在宿主的體表249
13.2.2 體內(nèi)寄生蟲(chóng)生活在宿主的體內(nèi)250