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第1章 绪论1

生态学系统可以小如生物个体，大如整个生物圈2

生态学家从不同的透视角度研究自然5

植物、动物和微生物在生态学系统中起不同的作用6

栖息地定义生物在自然中的位置；生态位定义其功能地位9

一切生态学系统及其过程都有特征性的时间和空间尺度10

生态学系统服从物理学和生物学一般原理13

生态学家通过观察和实验研究自然界14

生态学家在野外一个假说的实验检验16

人类是生物圈中重要的组成部分17

人类对于自然界的影响已上升为生态学研究的焦点19

生态学实践谁、怎样和为什么21

第2章 自然环境23

水具有许多适合维持生命的特性24

所有自然水体都含有可溶性物质26

氢离子浓度深刻地影响着生态系统27

生物的能量转换与碳和氧密切相关28

无机养分的可利用性影响着生命的丰度31

光是生物圈能量的主要来源32

热环境为热的获得和丧失提供了几种途径35

生态学家在野外在热带岛屿上保持凉爽37

生物必须应付极端温度38

生物通过许多物理刺激来感觉环境39

生态学实践未来的自然环境43

第3章 对水和陆地环境的适应45

水的可利用性取决于土壤的物理结构46

植物通过根细胞的渗透势从土壤中得到水47

蒸腾作用促进水从根移动到叶48

控制叶子水分散失是对干旱环境的适应48

植物从土壤水中获得矿物营养50

光合作用随光照水平而改变51

生态学家在野外斑块状分布的土壤营养物对植物生长的影响51

植物利用高水压调节光合作用52

盐平衡与水平衡紧密相伴54

动物以小有机分子形式排出多余的氮58

水保存机制在热环境中是重要的58

生物保持稳定的内环境59

大型动物通过循环系统输送氧到组织中60

逆流循环增加了流体间热和物质的传递62

每个生物体在有限条件范围下功能最佳63

生态学实践适应与保护65

第4章 自然环境的变化67

太阳辐射能确定了全球的温度和降雨模式68

洋流重新分配热和湿气72

气候的季节变化由太阳顶点的运动造成72

温度和风驱使温带湖泊中形成季节性周期75

气候维持不规律的波动76

地形和地质特征引起气候的局部变异80

生态学家在野外50万年的气候记录80

气候和地下岩床决定了土壤的多样性81

土壤或森林，谁第一个出现？86

生态学实践空间和时间的变化88

第5章 生物群落：生物群系的概念91

气候是决定植物分布的主要因素93

地形和土壤的变化影响着当地植物的分布94

形态和功能的适应与环境吻合95

气候确定了陆地生物群系的边界96

Walter气候图区分出主要的陆地生物群系98

温带气候带的年均温度在5～20℃之间101

北方气候带和极地气候带的年均温度低于5℃105

赤道气候带和热带气候带的年均温在20℃以上107

水生生态系统的生物群系概念需修正109

生态学实践变动的生物群系边界113

第6章 生态系统中的能量115

Alfred J.Lotka发展了生态系统的第一热力学概念116

初级生产借助光合作用同化能量和生产有机物118

生态学家在野外初级生产量可用气体交换法或植物生长量测定118

营养级间的能量传递效率只有5％～20％121

能量以不同的速率通过生态系统124

生态系统能量学是对生态系统中能量传递的概括126

生态学实践食物链有多长？128

第7章 生态系统中元素的循环途径130

能量转换和元素循环密不可分131

生态系统可模型化为一系列相联结的分室131

水为生态系统中的元素循环提供了一个物理模型132

碳循环与生物圈的能流紧密相连134

生态学家在野外泥盆纪大气CO2浓度急剧下降的原因是什么？137

氮在生态系统中循环时呈现多种氧化态138

磷循环在化学上不复杂141

硫存在多种氧化和还原形式142

微生物在元素循环中起多种作用143

生态学实践甲烷生成145

第8章 陆地生态系统和水域生态系统的养分更新147

陆地生态系统的养分更新主要发生于土壤148

植物碎屑的质量影响养分更新速率149

菌根是真菌和植物根系的共生体150

气候影响养分更新速率151

生态学家在野外全球变暖将会加快北方林土壤中有机物的分解吗？154

在水域生态系统中，养分在深水层和沉积物中缓慢更新155

水域生态系统中温度分层阻止垂直混合157

铁能限制海洋生产力吗？158

养分经常制约着海洋的生产量158

氧耗促进深水区某些养分的更新159

磷浓度控制着湖泊的营养状况160

外部和内部的高养分输入使河口湾和沼泽具高生产力161

生态学实践深海火山口附近的养分和生产力162

第9章 适应在变化的环境中生活164

适应是影响进化适合度特性的自然选择的结果166

表型是生物个体在形态和功能上的基因型表现167

每类生物有一个受环境条件限制的活动空间167

生物能够选择微栖息地168

生态学家在野外棕曲嘴鹪鹩对温度和小栖息地的选择169

驯化是响应环境变化在结构上作出的可逆性变化170

发育反应是响应环境中持久稳定改变而产生的不可逆变化171

迁移、贮存和休眠能使生物在极端环境中生存172

动物搜索食物在一定程度上扩大其适合度175

欧椋鸟的最佳摄食176

风险-敏感摄食实验177

生态学实践可变环境的耐受179

第10章 生活史和进化适合度181

资源分配中的权衡为了解生活史提供了基础183

表型可塑性使个体能够适应环境的变化184

生态学家在野外一个相互移植实验186

生活史沿着慢-快连续谱变化188

欧洲红隼亲体投入的花费189

生活史代表生物体各种矛盾需求的最好解决189

生活史平衡当前生殖与未来生殖之间的权衡190

单次生殖的生物只繁殖一次然后死亡193

衰老是生理机能随年龄增加而下降的表现194

生态学实践生活史令人惊奇197

第11章 性与进化199

有性生殖是两个个体遗传物质的混合201

有性生殖是昂贵的202

产生遗传多变后裔的优势使性被保护下来202

生态学家在野外淡水蜗牛的寄生物与性204

个体可能有雌性功能、雄性功能，或两者兼具206

后裔性比受进化所修饰，并使个体适合度最大207

交配制度描述种群内雌雄配对的格局209

性选择导致雄-雄格斗和雄性精细华丽的妆饰211

生态学实践雌性两性异体：百里香215

第12章 家庭、社会和进化217

领域和优势等级构成了种群内的社会相互作用218

集群生活使个体获益和受损220

自然选择平衡了社会行为的花费与收益220

亲缘选择促使利他行为利于亲缘个体221

生态学家在野外合作行为常是利他行为吗？223

扩展家庭内个体间合作意味着亲缘选择的作用223

对策论分析证明无关系个体之间的合作的困难225

亲代与子代可能在亲代投入水平上发生冲突226

真昆虫社会起源于同胞间利他行为和亲代优势227

生态学实践愤怒的蚂蚁229

第13章 种群结构232

种群的地理分布决定于生态上适宜的栖息地233

种群内部个体的散布反映栖息地的异质性和社会相互作用234

种群存在于异质性景观中236

生态学家在野外珊瑚多度的变化尺度和大堡礁的恢复238

一个实验种群的理想自由分布240

可用几种方法种群大小进行估算241

个体移动可保持种群的空间连接242

生态学实践繁殖体与气（水）流244

第14章 种群增长和调节246

种群增长依靠倍增而不是加成247

种群增长速度取决于年龄结构250

生命表是对特定年龄存活和生育力的概括253

生态学家在野外组建自然种群生命表254

生命表能够估算内禀增长率256

种群大小受密度制约因素调节261

白尾鹿种群的密度制约263

生态学实践负密度制约265

第15章 种群的时空动态268

波动是自然种群的常规269

种群周期是由种群对自身密度的反应时滞引起的272

时间变化影响种群年龄结构272

生态学家在野外丽蝇种群的时滞和波动275

集合种群是由个体的移动联系在一起的离散亚种群276

莱茵河沿岸草原斑块中的集合种群277

偶然事件可能使小种群走向灭绝279

生态学实践种群和自然保护区设计281

第16章 种群遗传与进化283

突变与重组是遗传变异之源284

哈迪-温伯格法则决定大种群平衡时等位基因和基因型的频率286

全部个体的基因型构成种群的基因库286

多数自然种群都会偏离哈迪-温伯格法则287

生态学家在野外植物的近交衰退和选择性败育289

自然选择可以是稳定选择、定向选择或分裂选择292

等位基因频率的进化改变已在自然种群中得到证实295

选择与黑化蛾的频率变化295

生态学家可以从种群遗传学研究中得出有用的结论297

生态学实践种群遗传学和进化速度297

第17章 捕食和植食299

捕食者有利用其猎物的适应性301

生态学家在野外哺乳动物捕食者及其猎物的相对大小302

猎物具有逃避其捕食者的适应性304

青蛙蝌蚪对捕食者的回避与生长304

寄生物具有确保其在寄主间散布的适应性307

寄生物-寄主系统的特征是具有致病性和抗性的适应309

植物具有防御植食动物的形态和化学适应309

植食动物可以有效控制一些植物种群311

生态学实践防御的代价313

第18章 捕食动态315

消费者可以限制资源种群316

捕食者和猎物种群常常表现为有规律的周期性增长或下降318

生态学家在野外Huffaker关于螨种群的实验319

捕食者-猎物的相互作用可以用简单的周期动态模型进行模拟321

检验Lotka-Volterra模型的预测323

Lotka-Volterra模型的改进型能体现更复杂的捕食者-猎物关系324

几种因素常可减小捕食者-猎物模型中的波动327

捕食者-猎物系统可以有一个以上稳定状态328

生态学实践把捕食者-猎物模型应用于野生生物管理330

第19章 竞争333

消费者的资源竞争335

生态学家在野外受一种以上资源的限制336

在实验条件下物种不能共存导出竞争排除原理337

竞争和共存理论是逻辑斯谛增长模型的扩展338

野外研究表明竞争在自然界普遍存在339

森林阔叶草本植物竞争的实验研究339

植物竞争在富养生境和贫养生境有所不同340

通过利用共占资源或直接干扰而引起竞争341

藤壶竞争空间342

竞争结果可能受捕食者影响344

无尾两栖类群落中的捕食和竞争345

生态学实践不对称竞争346

第20章 协同进化和互惠共生348

颉颃物是在彼此反应中形成的350

生态学家在野外拟寄生物-寄主系统进化的研究350

植物-病原物系统的协同进化揭示了基因型与基因型的相互作用351

消费者和资源可以达到进化平衡353

竞争能力显示出遗传变异和对选择的反应354

关于竞争优势进化的研究355

竞争种群的特性通过性状替换而发生趋异356

互惠共生生物具有互补功能356

协同进化是种群之间的相互进化反应358

植食动物和植物的化学防御359

生态学实践蚂蚁和植物362

第21章 群落结构365

生态学家持有不同的群落概念366

生态学家使用若干方法测度群落结构366

“群落”一词被赋予多种含义367

群落是生态组织的一个自然单位吗368

生态学家在野外物种如何沿生态梯度分布？371

食物关系将群落组织成食物网372

岩石潮间带的食物网复杂性373

营养级受上一级捕食者和下一级生产量的影响375

生物群落内物种相对多度的变化377

养分增加如何影响水生生态系统营养级？377

物种数目随取样面积的增加而增加379

多样性指数以相对多度来衡量物种丰富度381

生态学实践植物上的植物383

第22章 群落发育385

演替系列的概念包含演替变化的所有阶段386

生态学家在野外断层大小如何影响海洋硬基质上的演替？390

演替发生的部分原因是定居者造成的环境改变392

北卡罗来纳州Piedmont地区的撂荒地演替393

早期和晚期的演替种具有不同的适应性395

某些顶极群落由极端环境条件维持396

多变环境及不稳定的演替顺序导致暂时性顶极和循环顶极398

生态学实践演替发挥作用400

第23章 生物多样性403

大尺度的多样性格局能反映纬度、栖息地异质性和生产力404

多样性兼有区域和局域组分406

局部群落是区域物种库的一个子集407

生态学家在野外湿地植物群落中的物种拣选407

生态释放为局部相互作用提供证据408

多样性可理解为生态位关系409

多样性的平衡理论均衡着迁入和迁出物种的因素413

岛屿动物区系的实验操控414

热带地区树种高度多样性的解释着重于森林动态416

生态学实践土壤病原体对幼苗死亡率的影响418

第24章 历史与生物地理学420

生物进化史可用地质年代度量423

大陆漂移改变了大陆板块的位置423

生物地理区反映着大区域的长期进化隔离426

气候变迁改变动植物分布427

灾变引起进化方向的重大改变428

相似环境中的生物在形态和功能上趋同430

相似环境中的群落常包括不同的物种数431

生态学家在野外温带落叶林的物种多样性432

多种尺度的变化过程调节着生物多样性434

生态学实践北美洲植食哺乳类多样性的历史436

第25章 灭绝和保护438

生物多样性的描述和编目是不完全的439

生态学家在野外识别生物多样性的关键地区440

生物多样性的价值从社会、经济和生态方面产生441

灭绝是自然的，但当前的灭绝速率不是自然的444

人类通过几种机制引起灭绝446

对于个别物种的保护计划必须包括供种群自我维持的足够栖息地450

某些关键濒危物种已从灭绝边缘拯救出来453

生态学实践通过它的道路454

第26章 经济发展与全球生态学457

生态过程是环境政策的关键458

人类活动威胁局域生态过程458

毒素已经在环境中积累464

大气污染在全球尺度上威胁环境466

人类生态学是最后的挑战467

生态学家在野外评估地球的人类容纳量468

生态学实践臭氧减少的影响469

图表致谢472

术语表473

索引487