生物地理与宏系统生态学  071300M02005H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:石培礼,孙志刚,李胜功
授课时间: 星期三,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼323
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 071300M02005H 课时: 45 学分: 3.00
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:石培礼,孙志刚,李胜功 助教:陈智
英文名称: Biogeography and Macrosystem ecology 召集人:

教学目的、要求

本课程主要讲授生物的地理空间分布格局、规律及其驱动机制,同时介绍宏系统生态学的理论、方法和发展趋势。课程通过介绍区域尺度、大陆尺度和全球尺度生态系统内生物和生物之间、生物与环境之间的相互作用关系、过程和原理,从多尺度认识生物与环境、结构与功能相统一的生物地理学和宏系统生态学原理,探讨大尺度上生物系统和生态系统的时空变化规律,以及大尺度上生态系统对环境变化的响应与反馈,培养学生对大尺度生态学的总体认识,深入理解生物与环境的互作关系,掌握大尺度生态学的基本分析方法。

预修课程

教 材

主要内容

第一讲 绪论;第二讲 生物分布及多样性格局;第三讲 生物区系与历史重建;第四讲 岛屿生物地理学与生态保护;第五讲 基于功能性状的生物地理学和学科发展趋势;第六讲 生物功能属性的生物地理学格局;第七讲 大陆及全球尺度生物功能属性的生物地理学格局;第八讲 根系及菌根真菌功能属性的生物地理学格局及驱动机制;第九讲 碳固持和碳分配功能属性的生物地理格局与机制;第十讲 宏系统生态学理论篇-‘Big Ecology’第一部分;第十一讲 宏系统生态学理论篇-‘Big Ecology’第二部分;第十二讲 宏系统生态学方法篇-‘Big Data’第一部分;第十三讲 宏系统生态学方法篇-‘Big Data’第二部分;第十四讲 宏系统生态学实践篇;第十五讲 总结考试;
第一讲  绪论 (石培礼)
1.1 生物地理学及宏系统生态学的定义、历史、现状概述
?	大尺度生态学的发展简史
?	全球变化背景下大尺度生态学和地理学的重要价值
1.2 生物地理学及宏系统生态学在区域生态系统管理中的作用
?	大区域生态系统管理面临的挑战
?	生物地理学和宏系统生态学在区域生态系统管理中的应用
第二讲  生物分布及多样性格局 (石培礼)
2.1 生物分布及格局
?	物种分布的限制 
?	地理隔离—物种分化、特有现象
?	环境梯度与物种替代—趋同与趋异适应 
?	C3和C4植物进化 
2.2 群落、生态系统及生物群区
?	物种相互作用与群落构建 
?	生态位与生物多样性 
?	群落、生态系统及生物群区 
?	生活型与功能型
?	气候与生物群区分布 
2.3生物多样性格局
?	全球生物多样性及地带性分布 
?	生物多样性的热点地区 
?	Rapoport定律及山地中域效应 
?	全球变化及起对生物地理分布影响 
第三讲 生物区系与历史重建 (石培礼)
3.1 生命进化与历史格局
?	大陆漂移与地球板块理论 
?	物种散布和隔离分化的生物地理过程 
?	泛生物地理学的理论 
?	生物地理学、分支分替生物地理学 
3.2  植物和动物的生物地理区系
?	动物地理分布和动物区系 
?	植物地理分布和动物区系 
3.3 气候、植被及土壤特征的大尺度格局
?	全球气候类型分类、植被分类及土壤分类概述
?	气候、植被、土壤特征在大尺度上的耦合关系
3.4 生物类群与区系的历史重建
?	系统学与生物区系历史重建
?	谱系地理分析方法
第四讲 岛屿生物地理学与生态保护 (石培礼)
4. 1岛屿生物地理学
?	物种生存面积 
?	岛屿生物地理学 
?	岛屿生物地理学在物种保护的启示 
?	岛屿生物地理学的局限性
4. 2 生境破碎化与Meta种群理论
?	Meta种群理论 
?	物种保护从岛屿生物地理向Meta种群理论的变迁 
4.3 自然保护区理论与生态保护
?	栖息地与栖息地破碎化 
?	自然保护区理论
?	保护区与廊道 
?	生态系统管理与景观保护 
第五讲 基于功能性状的生物地理学和学科发展趋势 (石培礼)
5.1 基于功能性状的生物地理格局分析
?	生物地理学与生态系统功能属性
?	植被功能型与生态系统功能属性关系
?	植物功能性状与生态系统功能属性的关系
?	基于生态系统功能属性的生态系统功能格局分析
5.2 生物地理学的新进展与讨论
?	生物地理学与生态学的融合
?	物种为基础的生态学向性状为基础的功能生物地理学发展
第六讲 生物功能属性的生物地理学格局(李胜功)
6.1	叶片和木材功能属性的种间变异格局及其影响机制
6.2	叶片和木材功能属性的演化及其大尺度生物地理格局
6.3 生态系统功能属性及其大尺度生物地理格局
?	植被功能属性及其大尺度生物地理格局
?	土壤(微生物)功能属性及其大尺度生物地理格局
第七讲 大陆及全球尺度生物功能属性的生物地理学格局(李胜功)
7.1	大陆和全球尺度生物功能属性与生物多样性格局的关系
7.2	大陆和全球尺度生物功能属性的联网观测和预测
?	中国大尺度联网观测体系
?	国际大尺度联网观测和预测体系的现状及发展趋势
第八讲 根系及菌根真菌功能属性的生物地理学格局及驱动机制(付晓莉)
8.1 吸收根及菌根真菌在不同植物功能群间的变异格局
8.2 吸收根及菌根真菌在不同生物群区间的变异格局?  
8.3根和菌根真菌功能属性的生物地理格局及机制
第九讲  碳固持和碳分配功能属性的生物地理格局与机制 (陈智)
9.1 碳固持功能属性的生物地理学格局及驱动机制
?	植被和生态系统碳固持功能
?	碳固持功能的生物地理格局及驱动机制
9.2 碳分配功能属性的生物地理学格局及驱动机制
?	植被和生态系统碳分配功能属性
?	不同尺度上碳素利用率的生物地理格局及驱动机制
第二部分 宏系统生态学专题
第十讲  宏系统生态学理论篇—“Big Ecology”第一部分         (孙志刚)
10.1 基本概念和学科发展历程 
?	定义及基本概念
?	学科的发展历程
?	学科的现实意义
10.2 尺度、格局和过程
?	尺度?—区域、洲、大陆
?	格局—特征描述
?	过程—机理解释
第十一讲  宏系统生态学理论篇—“Big Ecology”第二部分     (孙志刚)
11.1 研究动态
?	当前研究前沿
?	当前热点问题解析
11.2 研究发展趋势
?	学科发展趋势探讨
?	典型案例解析
第十二讲  宏系统生态学方法篇—“Big Data”第一部分     (孙志刚)
12.1 数据来源
?	大科学计划与联网观测
?	对地观测与遥感
?	传感器网络及其它新技术
12.2 数据分析方法
?	常见数据分析方法概述
?	典型数据分析方法
第十三讲  宏系统生态学方法篇—“Big Data”第二部分     (孙志刚)
13.1常见商业数据分析工具
?	MS Excel,Matlab, ENVI/IDL等
13.2 常见开源数据分析工具
?	Python,R等
第十四讲  宏系统生态学实践篇     (孙志刚)
14.1 宏系统生态学案例分析、分组讨论
14.2 数据分析方法案例分析、分组讨论
第十五次   总结考试   (石培礼)

参考文献

Huggett, R. J. 2005. Fundamentals of Biogeography (Second ed.). London: Routledge, Taylor and Francis Group.
Brown JM. Macroecoloy. Chicago: Chicago University Press, 1995.
Gaston KJ. Pattern and Process in Macroecology. Cambridge: Wiley-Blackwell, 2000.
Coleman, D.C. 2010. Big Ecology: The Emergence of Ecosystem Science. London: University of California Press.
期刊:
1.	Journal of Biogeography 
(http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/(ISSN)1365-2699)
2.	Global Ecology and Biogeography (http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/(ISSN)1466-8238)
3.	Frontiers in Ecology and the Environment
( http://www.esajournals.org/loi/fron )
4.	Landscape Ecology
(http://www.springer.com/life+sciences/ecology/journal/10980)