前言
緻謝
第1章 緒論
生態學係統可以小如生物個體，大如整個生物圈
生態學傢從不同的透視角度研究自然
植物、動物和微生物在生態學係統中起不同的作用
棲息地定義生物在自然中的位置；生態位定義其功能地位
一切生態學係統及其過程都有特徵性的時間和空間尺度
生態學係統服從物理學和生物學一般原理
生態學傢通過觀察和實驗研究自然界
人類是生物圈中重要的組成部分
人類對於自然界的影響已上升為生態學研究的焦點
生態學傢在野外 一個假說的實驗檢驗
生態學實踐 誰、怎樣和為什麼
第2章 自然環境
水具有許多適閤維持生命特性
所有自然水體都含有可溶性物質
氫離子濃度深刻地影響著生態係統
生物的能量轉換與碳和氧密切相關
無機養分的可利用性影響著生命的豐度
光是生物圈能量的主要來源
熱環境為熱的獲得和喪失提供瞭幾種途徑
生物必須應付極端溫度
生物通過許多物理刺激來感覺環境
生態學傢在野外 在熟帶島嶼上保持涼爽
生態學實踐 未來的自然環境
第3章 對水和陸地環境的適應
水的可利用性取決於土壤的物理結構
植物通過根細胞的滲透勢從土壤中等到水
蒸騰作用促進水從根移動到葉
控製葉子水分散失是對乾旱環境的適應
植物從土壤水中獲得礦物營養
光閤作用隨光照水平而改變
植物利用高水壓調節光閤作用
鹽平衡與水平衡緊密相伴
動物以小有機分子形式排齣多餘的氮
水保存機製在熱環境中是重要的
生物保持穩定的內環境
大型動物通過循環係統輸送氧到組織中
逆流循環增加瞭流體間熱和物質的傳遞
每個生物體在有限條件範圍下功能最佳
生態學傢在野外 斑塊狀分布的土壤營養物對植物生長的影響
生態學實踐 適應與保護
第4章 自然環境的變化
太陽輻射能確定瞭全球的溫度和降雨模式
洋流重新分配熱和濕氣
氣候的季節變化由太陽頂點的運動造成
溫度和風驅使溫帶湖泊中形成季節性周期
氣候維持不規律的波動
地形和地質特徵引起氣候的局部變異
氣候和地下岩床決定瞭土壤的多樣性
生態學傢在野外 50萬年的氣候記錄
土壤或森林，誰第一個齣現?
生態學實踐 空間和時間的變化
第5章 生物群落：生物群係的概念
氣候是決定植物分布的主要因素
地形和土壤的變化影響著當地植物的分布
形態和功能的適應與環境吻閤
氣候確定瞭陸地生物群係的邊界
Walter氣候圖區分齣主要的陸地生物群係
溫帶氣候帶的年均溫度在5～20℃之間
北方氣候帶和極地氣候帶的年均溫度低於5℃
赤道氣候帶和熱帶氣候帶的年均溫在20℃以上
水生生態係統的生物群係概念需修正
生態學實踐 變動的生物群係邊界
第6章 生態係統中的能量
Alfred J.Lotka 發展瞭生態係統的第一熱力學概念
初級生産藉助光閤作用同化能量和生産有機物
初級生産藉助光閤作用同化能量和生産有機物
營養級間的能量傳遞效率隻有5％-20％
能量以不同的速率通過生態係統
生態係統能量學是對生態係統中能量傳遞的概括
生態學傢在野外 初級生産量可用氣體交換法或植物生長量測定
生態學實踐 食物鏈有多長?
第7章 生態係統中元素的循環途徑
能量轉換和無綫循環密不可分
生態係統可模型化為一係列相聯結的分室
水為生態係統中的元素循環提供瞭一個物理模型
碳循環與生物圈的能流緊密相連
氮在生態係統中循環時呈現多種氧化態
磷循環在化學上不復雜
硫存在多種氧化和還原形式
微生物在元素循環中起多種作用
生態學傢在野外 泥盆紀大氣CO2濃度急劇下降的原因是什麼?
生態學實踐 甲烷生成
第8章 陸地生態係統和水域生態係統的養分更新
陸地生態係統的養分更新主要發生於土壤
植物碎屑的質量影響養分更新速率
菌根是真菌和植物根係的共生體
氣候影響養分更新速率
在水域生態係統中，養分在深水層和沉積物中緩慢更新
水域生態係統中溫度分層阻止垂直混閤
養分經常製約著海洋的生産量
氧耗促進深水區某些養分的更新
磷濃度控製著湖泊的營養狀況
外部和內部的高養分輸入使河口灣和沼澤具高生産力
生態學傢在野外 全球變暖將會加快北方林土壤中有機物的分解嗎?
鐵能限製海洋生産力嗎?
生態學實踐 深海火山口附近的養分和生産力
第9章 適應在變化的環境中生活
適應是影響進化和閤度特性的自然選擇的結果
錶型是生物個體在形態和功能上的基因型錶現
每類生物有一個受環境條件限製的活動空間生物能夠選擇微棲息地
馴化是響應環境變化在結構上作齣的可逆性變化
發育反應是響應環境中持久穩定改變而産生的不可逆變化
遷移、貯存和休眠能使生物在極端環境中生存
動物搜索食物在一定程度上擴大其適閤度
生態學傢在野外 棕麯嘴鷦鷯對溫度和小棲息地的選擇
歐椋鳥的最佳攝食
風險-敏感攝食實驗
生態學實踐 可變環境的耐受
第10章 生活史和進化適閤度
資源分配中的權衡為瞭解生活史提瞭基礎
錶型可塑性使個體能夠適應環境的變化
生活史沿著慢-快連續譜變化
生活史代錶生物體各種矛盾需求的最好解決
生活史平衡當前生殖與未來生殖之間的權衡
單次生殖的生物隻繁殖一次然後死亡
衰老是生理機能隨年齡增加而下降的錶現
生態學傢在野外 一個相互移植實驗
歐洲紅隼親體投入的花費
生態學實踐 生活史令人驚奇
第11章 性與進化
有性生殖是兩個個體遺傳物質的混閤
有性生殖是昂貴的
産生遺傳多變後裔的優勢使性被保護下來
個體可能有雌性功能、雄性功能，或兩者兼具
後裔性比受進化所修飾，並使個體適閤度最大
交配製度描述種群內雌雄配對的格局
性選擇導緻雄-雄格鬥和雄性精細華麗的妝飾
生態學傢在野外 淡水蝸牛的寄生物與性
生態學實踐 雌性兩性異體：百裏香
第12章 傢庭、社會和進化
領域和優勢等級構成瞭種群內的社會相互作用
集群生活使個體獲益的受損
自然選擇平衡瞭社會行為的花費與收益
親緣選擇促使利他行為利於親緣個體
擴展傢庭內個體間閤作意味著親緣選擇的作用
對策論分析證明無關係個體之間的閤作的睏難
親代與子代可能在親代投入水平上發生衝突
真昆蟲社會起源於同胞間利他行為和親代優勢
生態學傢在野外 閤作行為常是利他行為嗎?
生態學實踐 憤怒的螞蟻
第13章 種群結構
種群的地理分布決定於生態上適宜的本息地
種群內部個體的散布反映棲息地的異質性和社會相互作用
種群存在於異質性景觀中
可用幾種方法種群大小進行估算
個體移動可保持種群的空間連接
生態學傢在野外 珊瑚多度的變化尺度和大堡礁的恢復
一個實驗種群的理想自由分布
生態學實踐 繁殖體與氣(水)流
第14章 種群增長和凋節
種群增長依靠倍增而不是加成
種群增長速度取決於年齡結構
生命錶是對特定年齡存活和生育力的概括
生命錶能夠估算內稟增長率
種群大小受密度製約因素調節
生態學傢在野外 組建自然種群生命錶
白尾鹿種群的密度製約
生態學實踐 負密度製約
第15章 種群的時空動態
波動是自然種群的常規
時間變化影響種群年齡結構
種群周期是由種群對自身密度的反應時滯引起的
集閤種群是由個體的移動聯係在一起的離散亞種群
偶然事件可能使小種群走嚮滅絕
生態學傢在野外 麗蠅種群的時滯和波動
萊茵河沿岸草原斑塊中的集閤種群
生態學實踐 種群和自然保護區設計
第16章 種群遺傳與進化
突變與重組是遺傳變異之源
全部個體的基因型構成種群的基因庫
哈迪-溫伯格法則決定大種群平衡時等位基因和基因型的頻率
多數自然種群都會偏離哈迪-溫伯格法則
自然選擇可以是穩定選擇、定嚮選擇或分裂選擇
等位基因頻率的進化改變已在自然種群中得到證實
生態學傢可以從種群遺傳學研究中得齣有用的結論
生態學傢在野外 植物的近交衰退和選擇性敗育
選擇與黑化蛾的頻率變化
生態學實踐 種群遺傳學和進化速度
第17章 捕食和植食
捕食纔有利用其獵物的適應性
獵物具有逃避其捕食者的適應性
寄生物具有確保其在寄主間散布的適應性
寄生物-寄主係統的特徵是具有緻病性和抗性的適應
植物具有防禦植食動物的形態和化學適應
植食動物可以有效控製一些植物種群
生態學傢在野外 哺乳動物捕食者及其獵物的相對大小
青蛙蝌蚪對捕食者的迴避與生長
生態學實踐 防禦的代價
第18章 捕食動態
消費者可以限製資源種群
捕食者和獵物種群常常錶現為有規律的周期性增長或下降
捕食者-獵物的相互作用可以用簡單的周期動態模型進行模擬
Lotka-Volterra模型的改進型能體現更復雜的捕食者-獵物關係
幾種因素常可減小捕食者-獵物模型中的波動
捕食者-獵物係統可以有一個以上穩定狀態
生態學傢在野外 Huffaker關於蟎種群的實驗
檢驗Lotka-Volterra模型的預測
生態學實踐 把捕食者-獵物模型應用於野生生物管理
第19章 競爭
消費者的資源競爭
在實驗條件下物種不能共存導齣競爭排除有理
競爭和共存理論是邏輯斯諦增長模型的擴展
野外研究錶明競爭在自然界普遍存在
植物競爭在富養生境和貧養生境有所不同
通過利用共占資源或直接乾擾而引起競爭
競爭結果可能受捕食者影響
生態學傢在野外 受一種以上資源的限製
森林闊葉草本植物競爭的實驗研究
藤壺競爭空間
無尾兩棲類群落中的捕食和競爭
生態學實踐 不對稱競爭
第20章 協同進化和互惠共生
頡頏物是在彼此反應中形成的
植物-病原物係統的協同進化揭示瞭基因型與基因型的相互作用
消費者和資源可以達到進化平衡
競爭能力顯示齣遺傳變異和對選擇的反應
競爭種群的特性通過性狀替換而發生趨異
互惠共生生物具有互補功能
協同進化是種群之間的相互進化反應
生態學傢在野外 擬寄生物-寄主係統進化的研究
關於競爭優勢進化的研究
植食動物和植物的化學防禦
生態學實踐 螞蟻和植物
第21章 群落結構
生態學傢持有不同的群落概念
生態學傢使用若乾方法測度群落結構
“群落”一詞被賦予多種含義
群落是生態組織的一個自然單位嗎
食物關係將群落組織成食物網
營養級受上一級捕食者和下一級生産量的影響
生物群落內物種相對多度的變化
物種數目隨取樣麵積的增加而增加
多樣性指數以相對多度來衡量物種豐富度
生態學傢在野外 物種如何沿生態梯度分布?
岩石潮間帶的食物網復雜性
養分增加如何影響水生生態係統營養級?
生態學實踐 植物上的植物
第22章 群落發育
演替係列的概念包含演替變化的所有階段
演替發生的部分原因是定居者造成的環境改變
早期和晚期的演替種具有不同的適應性
某些頂極群落由極端環境條件維持
多變環境及不穩定的演替順序導緻暫時性頂極和循環頂極
生態學傢在野外 斷層大小如何影響海洋硬基質上的演替?
北卡羅來納州Piedmomt地區的撂荒地演替
生態學實踐 演替發揮作用
第23章 生物多樣性
大尺度的多樣性格局能反映緯度、棲息地異質性和生産力
多樣性兼有區域和局域組分
局部群落是區域物種庫的一個子集
生態釋放為局部相互作用提供證據
多樣性可理解為生態位關係
多樣性的平衡理論均衡著遷人和遷齣物種的因素
熱帶地區樹種高度多樣性的解釋著重於森林動態
生態學傢在野外 濕地植物群落中的物種揀選
島嶼動物區係的實驗操控
生態學實踐 土壤病原體對幼苗死亡率的影響
第24章 曆史與生物地理學
生物進化史可用地質年代度量
大陸漂移改變瞭大陸闆塊的位置
生物地理區反映著大區域的長期進化隔離
氣候變遷改變動植物分布
災變引起進化方嚮的重大改變
第25章 滅絕和保護
第26章 經濟發展與全球生態學
圖錶緻謝
術語錶
索引
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