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導(dǎo)致了兩棲動物畸形2
1.2.2 實驗室實驗檢驗了寄生蟲的作用3
1.2.3 野外實驗表明多種因素會影響青蛙畸形4
1.2.4 自然界中的聯(lián)系可能會導(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)研究的尺度影響對事物的認(rèn)識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10
1.4 回答生態(tài)問題12
1.4.1 生態(tài)學(xué)家使用實驗、觀察和模型來回答生態(tài)問題13
1.4.2 以一致的方式設(shè)計和分析實驗14
1.4.3 我們對生態(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)生不同類型的地表風(fēng)26
2.3 洋流由表面風(fēng)驅(qū)動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 植被通過地表能量交換影響氣候34
2.6 氣候隨時間的變化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 氣壓單元變化導(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際分布存在差異47
3.2.3 熱帶季節(jié)性森林和稀樹草原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)受到人類活動的影響69
3.5 復(fù)習(xí)題70
第4章 應(yīng)對環(huán)境變化：溫度和水71
4.1 引言72
4.2 對環(huán)境變化的反應(yīng)72
4.2.1 物種分布反映環(huán)境對能量獲取和生理耐受性的影響72
4.2.2 個體通過適應(yīng)來應(yīng)對環(huán)境變化74
4.2.3 種群通過適應(yīng)對環(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75
4.3.2 生物體通過改變能量平衡來影響其溫度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)對環(huán)境變化：能量92
5.1 引言93
5.2 能量來源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)過改變的繼承114
6.2.3 種群進(jìn)化，個體不進(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)性并非完美無缺124
6.5 生命進(jìn)化史125
6.5.1 隨著時間的推移，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 生活史特征的個體差異無處不在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149
7.5.4 生活史可以獨立于體形和時間分類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 自然選擇隨時間塑造動物行為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)時個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、更多的食物競爭和更高的疾病風(fēng)險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 種群和個體173
9.2.1 什么是個體173
9.2.2 生態(tài)學(xué)家通過基于面積的計數(shù)法、距離法和標(biāo)記-重捕法來估算豐度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 物種的地理范圍錯落有致178
9.3.3 物種分布模型可用于預(yù)測物種地理范圍179
9.4 分布和豐度的重要過程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)散是在整個景觀中分布生物體的過程183
9.5 集合種群185
9.5.1 集合種群的特點是反復(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 種群動態(tài)191
10.1 引言192
10.2 種群增長模式193
10.2.1 條件有利時發(fā)生指數(shù)增長193
10.2.2 在邏輯斯蒂增長中，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)模波動增加滅絕的風(fēng)險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199
10.5 復(fù)習(xí)題205
第11章 種群增長與調(diào)節(jié)206
11.1 引言207
11.2 幾何增長和指數(shù)增長207
11.2.1 當(dāng)繁殖以固定的時間間隔進(jìn)行時，種群規(guī)模幾何增長207
11.2.2 當(dāng)繁殖持續(xù)進(jìn)行時，種群規(guī)模指數(shù)增長208
11.2.3 種群規(guī)�？梢钥焖僭鲩L，因為它是按乘法增加的209
11.2.4 種群規(guī)模增長是有限的210
11.3 密度的影響211
11.3.1 密度無關(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214
11.4.1 邏輯斯蒂方程模擬密度有關(guān)的種群增長214
11.4.2 邏輯斯蒂增長能否預(yù)測美國人口的環(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)影響種群增長的速度216
11.5.2 三類存活曲線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 食肉動物和食草動物的飲食偏好229
12.2.1 許多食肉動物的飲食范圍很廣229
12.2.2 大多數(shù)食草動物的飲食范圍相對狹窄230
12.3 捕食的重要機(jī)制231
12.3.1 一些食肉動物主動搜索和捕獲獵物，而其他食肉動物則選擇守株待兔231
12.3.2 逃離食肉動物：物理防御、毒素、擬態(tài)和行為232
12.3.3 植物與食草動物的相互作用232
12.3.4 進(jìn)化影響植物與食草動物的相互作用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-獵物周期可在實驗室條件下重現(xiàn)238
12.5 捕食對群落的影響239
12.5.1 食草動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 寄生蟲自然史248
13.2.1 體外寄生蟲生活在宿主的體表249
13.2.2 體內(nèi)寄生蟲生活在宿主的體內(nèi)250