生态学是研究生物与环境之间相互关系及作用机理的科学，在世界走向可持续发展的今天正发挥着越来越重要的作用。本书是经典的生态学教材与科普图书，共分7个单元：第1单元概述生物体及其环境，包括自然环境、生物圈、环境因子等内容；第2单元讲述进化生态学，包括进化与生态、生活史、行为生态学等；第3单元介绍种群，包括种群分布和丰度、种群动态、种群增长与调节等；第4单元简介物种相互作用，包括捕食、寄生、竞争、互利共生等；第5单元介绍群落，阐述群落的性质与动态、多样性等内容；第6单元介绍生态系统，包括物质生产、能量流动及食物网等；第7单元介绍应用和宏观生态学，讲述保护生物学、全球生态学。本书内容翔实、图文并茂、案例丰富，既具有专业书籍的严谨性，又具有科普书籍的可读性，对生态保护教学、研究和决策等具有重要参考价值，可作为生态学、环境科学等相关专业学生的导论性教材，也可作为生态学工作者和爱好者的参考资料，还可作为中小学生拓展知识面的科普书籍。

William D. Bowman（威廉？D.鲍曼），美国杜克大学博士，美国科罗拉多大学博尔德分校教授，主讲生态学导论、植物生态学、植物土壤相互作用和生态系统生态学课程，指导本科生暑期实地课程和研究项目。研究方向是生理生态学、群落动力学和生态系统功能。Sally D. Hacker（萨莉？D.哈克），美国俄勒冈州立大学科瓦利斯分校教授，主讲生态学导论、群落生态学和海洋生物学课程。研究方向为在物种相互作用和全球变化的不同背景下，自然和管理生态系统的结构、功能和服务。
王世岩，中国科学院东北地理与农业生态研究所博士，正高级工程师，研究领域涉及流域水生态环境保护与修复、生态流量保障、水生态功能分区、水工程生态环境评价、湿地生态演变、3S技术水生态环境应用等。近年来承担并参与了多项国家和省部级重大研究项目，包括国家水体污染与治理重大专项、国家自然科学基金、科技部科技支撑计划、水利部重大研究项目等。

第1章 生命之网1
1.1 引言2
1.2 自然界中的联系2
1.2.1 早期观察表明寄生虫导致了两栖动物畸形2
1.2.2 实验室实验检验了寄生虫的作用3
1.2.3 野外实验表明多种因素会影响青蛙畸形4
1.2.4 自然界中的联系可能会导致意想不到的影响6
1.3 什么是生态学7
1.3.1 公众和专业人士对生态的看法往往不同7
1.3.2 生态研究的尺度影响对事物的认识8
1.3.3 生态学的研究范围广泛8
1.3.4 有助于研究自然界中的联系的一些关键术语10
1.4 回答生态问题12
1.4.1 生态学家使用实验、观察和模型来回答生态问题13
1.4.2 以一致的方式设计和分析实验14
1.4.3 我们对生态学的了解一直在不断深入15
1.5 复习题17
第1单元 生物体及其环境
第2章 自然环境20
2.1 引言21
2.2 气候21
2.2.1 气候控制生物体的生存位置和方式22
2.2.2 全球能量平衡驱动气候系统23
2.2.3 大气环流和海洋环流24
2.2.4 大气环流圈是以规则的纬度模式建立的24
2.2.5 大气环流单元产生不同类型的地表风26
2.3 洋流由表面风驱动28
2.4 全球气候模式30
2.4.1 海洋环流及大陆的分布和地形影响全球温度30
2.4.2 气压和地形的模式影响降水31
2.5 区域气候影响32
2.5.1 靠近海洋会影响区域气候32
2.5.2 山脉影响风向以及温度和降水的梯度33
2.5.3 植被通过地表能量交换影响气候34
2.6 气候随时间的变化36
2.6.1 地轴倾斜导致季节变化36
2.6.2 水生环境的季节变化与水温和密度的变化有关38
2.6.3 气压单元变化导致数年或数十年的气候变化38
2.7 化学环境39
2.7.1 所有的水中都含有溶解的盐40
2.7.2 生物对其环境的酸度敏感41
2.7.3 含氧量随海拔高度、扩散和消耗变化41
2.8 复习题43
第3章 生物圈44
3.1 引言45
3.2 陆地生物群落45
3.2.1 陆地生物群落反映全球降水和温度模式46
3.2.2 陆地生物群落的潜在分布与实际分布存在差异47
3.2.3 热带季节性森林和稀树草原50
3.2.4 山区的生物群落按海拔带分布60
3.3 淡水生物区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异62
3.3.2 湖泊中的生物群落随水深和透光度的不同而变化63
3.4 海洋生物区64
3.4.1 近岸带反映潮汐和基质稳定性的影响64
3.4.2 开阔海洋和底栖带取决于透光区和接近底部的程度68
3.4.3 海洋生物区受到人类活动的影响69
3.5 复习题70
第4章 应对环境变化：温度和水71
4.1 引言72
4.2 对环境变化的反应72
4.2.1 物种分布反映环境对能量获取和生理耐受性的影响72
4.2.2 个体通过适应来应对环境变化74
4.2.3 种群通过适应对环境变化做出反应74
4.3 温度变化75
4.3.1 温度控制生理活动75
4.3.2 生物体通过改变能量平衡来影响其温度77
4.4 水资源可用性的变化84
4.4.1 水沿能量梯度流动84
4.4.2 必须补偿水损失和溶质损失84
4.5 复习题91
第5章 应对环境变化：能量92
5.1 引言93
5.2 能量来源93
5.3 自养95
5.4 光合作用途径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损失100
5.5 异养105
5.6 复习题110
第2单元 进化生态学
第6章 进化与生态112
6.1 引言113
6.2 什么是进化113
6.2.1 进化是等位基因频率变化113
6.2.2 进化是经过改变的继承114
6.2.3 种群进化，个体不进化115
6.3 进化机制115
6.3.1 突变为进化提供原料116
6.3.2 自然选择增加有利等位基因的频率，降低有害等位基因的频率116
6.3.3 随机事件导致的遗传漂变118
6.3.4 基因流动是种群之间等位基因的转移120
6.4 适应性进化120
6.4.1 适应是自然选择的结果121
6.4.2 适应性进化可迅速发生122
6.4.3 基因流动促进或限制当地的适应性124
6.4.4 适应性并非完美无缺124
6.5 生命进化史125
6.5.1 随着时间的推移，种群的遗传分化导致物种形成125
6.5.2 生命的多样性反映了物种形成和灭绝速率126
6.5.3 大规模灭绝和适应性辐射塑造了长期的进化模式127
6.6 生态和进化的联合效应129
6.6.1 生态相互作用导致进化130
6.6.2 进化可以改变生态相互作用130
6.6.3 生态?进化反馈可以在短时间内发生130
6.7 复习题132
第7章 生活史133
7.1 引言134
7.2 生活史的多样性134
7.2.1 生活史特征的个体差异无处不在134
7.2.2 繁殖方式是一种基本的生活史特征137
7.2.3 生命周期通常很复杂139
7.3 权衡140
7.3.1 后代数量和大小之间的权衡141
7.3.2 当前繁殖和其他生活史特征之间存在权衡142
7.4 生命周期演化144
7.4.1 体形小有好处也有坏处144
7.4.2 复杂的生命周期可能源于特定阶段的选择压力146
7.5 生活史的连续性147
7.5.1 有些生物繁殖一次，有些生物繁殖多次147
7.5.2 是快生快死还是慢而稳健148
7.5.3 植物生活史可以根据栖息地的特征分类149
7.5.4 生活史可以独立于体形和时间分类150
7.6 复习题152
第8章 行为生态学153
8.1 引言154
8.2 行为的进化方法154
8.2.1 自然选择随时间塑造动物行为154
8.2.2 行为由基因和环境条件决定155
8.3 觅食行为156
8.3.1 最佳觅食理论强调提高能量收益率的行为选择156
8.3.2 捕食者出现时个体通常改变觅食决策159
8.3.3 猎物表现出防止被捕食者发现或威慑捕食者的行为161
8.4 交配行为162
8.4.1 雄性和雌性之间的差异可能是性选择的结果163
8.4.2 配子大小、亲代抚育和生态因素影响交配行为165
8.5 群居166
8.5.1 群体生活的好处包括获得配偶、免受捕食者伤害和提高觅食成功率167
8.5.2 集体生活的成本包括更多的能量消耗、更多的食物竞争和更高的疾病风险167
8.5.3 群体规模反映群体生活成本与收益之间的平衡168
8.6 复习题169
第3单元 种群
第9章 种群分布和丰度172
9.1 引言173
9.2 种群和个体173
9.2.1 什么是个体173
9.2.2 生态学家通过基于面积的计数法、距离法和标记-重捕法来估算丰度174
9.3 分布和丰度模式177
9.3.1 物种的地理范围大小不一177
9.3.2 物种的地理范围错落有致178
9.3.3 物种分布模型可用于预测物种地理范围179
9.4 分布和丰度的重要过程180
9.4.1 栖息地适宜性决定分布和丰度180
9.4.2 分布和丰度反映进化和地质历史183
9.4.3 扩散是在整个景观中分布生物体的过程183
9.5 集合种群185
9.5.1 集合种群的特点是反复灭绝和殖民185
9.5.2 即使适宜栖息地仍然存在，集合种群也可能灭绝186
9.5.3 灭绝率和殖民率通常因地块而异186
9.6 复习题190
第10章 种群动态191
10.1 引言192
10.2 种群增长模式193
10.2.1 条件有利时发生指数增长193
10.2.2 在逻辑斯蒂增长中，种群接近平衡状态194
10.2.3 所有种群规模都在波动194
10.2.4 一些物种表现出种群周期196
10.3 延迟密度依赖197
10.3.1 种群密度的影响往往随着时间的推移而延迟197
10.3.2 延迟密度依赖使得丽蝇种群发生周期性变化198
10.4 种群灭绝199
10.4.1 种群规模波动增加灭绝的风险199
10.4.2 小规模种群与大规模种群相比面临更大的灭绝风险199
10.5 复习题205
第11章 种群增长与调节206
11.1 引言207
11.2 几何增长和指数增长207
11.2.1 当繁殖以固定的时间间隔进行时，种群规模几何增长207
11.2.2 当繁殖持续进行时，种群规模指数增长208
11.2.3 种群规模可以快速增长，因为它是按乘法增加的209
11.2.4 种群规模增长是有限的210
11.3 密度的影响211
11.3.1 密度无关因素决定种群规模211
11.3.2 在许多种群中观察到密度有关因素213
11.4 逻辑斯蒂增长214
11.4.1 逻辑斯蒂方程模拟密度有关的种群增长214
11.4.2 逻辑斯蒂增长能否预测美国人口的环境承载能力215
11.5 生命表216
11.5.1 年龄或体形结构影响种群增长的速度216
11.5.2 三类存活曲线217
11.5.3 生命表可以基于年龄、大小或生命周期阶段219
11.5.4 人类有大量的生命表数据220
11.6 复习题223
第4单元 物种相互作用
第12章 捕食226
12.1 引言227
12.2 食肉动物和食草动物的饮食偏好229
12.2.1 许多食肉动物的饮食范围很广229
12.2.2 大多数食草动物的饮食范围相对狭窄230
12.3 捕食的重要机制231
12.3.1 一些食肉动物主动搜索和捕获猎物，而其他食肉动物则选择守株待兔231
12.3.2 逃离食肉动物：物理防御、毒素、拟态和行为232
12.3.3 植物与食草动物的相互作用232
12.3.4 进化影响植物与食草动物的相互作用235
12.4 捕食者-猎物种群周期236
12.4.1 捕食者-猎物种群周期可用数学模型建模236
12.4.2 捕食者-猎物周期可在实验室条件下重现238
12.5 捕食对群落的影响239
12.5.1 食草动物能以惊人的方式改变群落241
12.6 复习题245
第13章 寄生246
13.1 引言247
13.2 寄生虫自然史248
13.2.1 体外寄生虫生活在宿主的体表249
13.2.2 体内寄生虫生活在宿主的体内250