本文最初发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
这篇文章最初写于2006年，并被多次重新发布，包括在2010年。
您可能知道，我一直在成人教育项目中为非传统学生教授BIO101（以及BIO102实验室课程）大约十二年了。我不时在博客上公开思考这个问题（参见这里，这里，这里，这里，这里，这里和这里，了解一些关于它的各个方面的简短文章 - 从视频的使用，到课堂博客的使用，到开放获取对于学生阅读原始文献的重要性）。多年来，这个项目的学生质量稳步上升，但我仍然受到时间的极大限制：我在八周内与学生进行八次4小时的会议。在这段时间里，我必须教给他们所有非科学专业所需的生物学知识，还要留出足够的时间让每个学生进行演示（关于他们最喜欢的植物和动物的科学），以及进行两次考试。因此，我必须将讲座精简到最基本的内容，并希望这些基本内容是非科学专业真正需要知道的：概念而不是事实，与他们生活的其余部分的关系，而不是与其他科学的关系。因此，我在讲座之后会播放视频和课堂讨论，他们的家庭作业包括找到很酷的生物学视频或文章，并将链接发布到课堂博客上供所有人查看。我曾几次使用疟疾作为连接所有主题的线索 - 从细胞生物学到生态学再到生理学再到进化。我认为效果不错，但很难做到。他们还要写一篇关于生理学某些方面的期末论文。
另一个新的发展是，管理部门意识到大多数教员都在学校工作多年了。我们经验丰富，显然我们知道自己在做什么。因此，他们最近给了我们更多的自由来设计我们自己的教学大纲，而不是遵循预先定义的大纲，只要课程的最终目标保持不变即可。我不完全确定我什么时候再次教授BIO101讲座（秋季晚期，春季？），但我想尽早开始重新思考我的课程。我也担心，由于我没有积极地在实验室进行研究，因此没有密切关注文献，所以我教的一些东西现在已经过时了。并不是说有人可以跟上生物学所有领域的进步，生物学是如此庞大，但至少影响入门课程教学的重大更新是我需要知道的。
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我需要赶上进度并更新我的讲义。还有什么比众包更好的方法呢！因此，在接下来的几周里，我将重新发布我的旧讲义（请注意，它们只是介绍 - 课堂上会进行讨论和视频等），并请您帮我进行事实核查。如果我弄错了什么或者有什么过时了，请告诉我（但如果问题尚未解决，请不要只推您自己喜欢的假设 - 请给我完整的争议解释）。如果有什么明显遗漏，请告诉我。如果有什么可以用更友好的语言表达 - 请编辑我的句子。如果您知道可以用来解释这些基本概念的很酷的图像、文章、博客文章、视频、播客、可视化、动画、游戏等，请告诉我。最后，一旦我们对所有讲座都这样做完，让我们讨论一下总体教学大纲 - 是否有更好的方法来组织如此快节奏的课程的所有这些材料。
生态学
生态学是研究生物与其自身以及环境之间关系的学科。生物被组织成种群、群落、生态系统、生物群落和生物圈。
生物种群是指在同一时间生活在同一区域的单个物种的所有个体的总和。
种群中的个体可以占据三种基本空间模式：集群分布、随机分布和均匀分布。
元种群是在更大的地理区域内分布的同一物种的种群集合。种群之间存在一些迁徙（即基因流）。较大的种群是元种群内个体的来源，而较小的种群是汇。
种群大小由四个一般因素决定：出生率、死亡率、迁入和迁出。
出生率取决于许多因素：种群中处于生殖年龄的比例（相对于生殖前和生殖后），达到生殖成熟的个体中能够繁殖的比例，生殖个体的性别比例，交配系统，个体的生育力（有时受寄生虫影响），繁殖力（每只雌性后代的数量），成熟率（个体达到性成熟所需的时间量）以及寿命（个体繁殖后可以存活的时间量）。
死亡率受恶劣天气、捕食、寄生和传染病的影响。它取决于生殖前阶段（从卵和胚胎，到幼虫和幼体）的死亡率、生殖阶段的死亡率以及生殖后阶段的死亡率（通常来自疾病或衰老）。
从理论上讲，种群可以无限期地呈指数增长。然而，在现实世界中，增长受到空间、食物（能量）和捕食者的限制。因此，种群大小通常稳定在一个最佳数量 - 该种群的承载能力。
一些生物产生大量后代，其中大多数无法成熟。这就是r-策略。这种物种的种群大小通常在繁荣和衰退模式中波动。
另一些生物产生的后代数量很少，并且对抚养和保护每个后代进行了大量投资。这就是K-策略。这种物种的种群大小增长较慢，并且倾向于稳定在承载能力附近。
所有种群都显示出种群大小围绕最佳数量的年度小幅波动。然而，某些物种的种群大小表现出有规律的振荡。这种振荡通常涉及两个不同物种的种群，通常是捕食者和它的猎物，最著名的例子是雪兔和猞猁。
正确预测种群规模的未来变化对于评估种群的生存能力和保护至关重要。
生物群落是指特定区域内所有物种的所有个体的集合。这些物种以各种方式相互作用，并且进化出适应彼此存在的生命。
生态位是一个描述生活角色或工作描述或一个物种在群落中位置的术语。一个例子可能是一个大型食草动物、一种夜间穴居的食种子动物、一种季节性食果动物等等。
在一个群落内，任何特定的生态位只能由一个物种占据。如果两个物种共享它们的某些生态位，它们就会相互竞争。如果两个物种占据相同的生态位，它们就无法共存 - 其中一个物种将被迫迁出或灭绝。
如果两个物种竞争相同的资源（食物、领地等），一个物种将比另一个物种更好地利用该资源。竞争排斥是一个物种将另一个物种驱逐出群落的过程。
完全排斥并非不可避免。两个物种之间的竞争可以通过自然选择来减少，即其中一个物种将被迫承担略有不同的生态位。例如，两个物种可以地理分隔领地，例如，一个物种生活在同一山坡上比另一个物种更高的海拔高度。两个物种也可以时间分隔生态位，例如，一个物种在夜间保持活跃，而另一个物种在白天变得活跃。
捕食是群落中物种之间最重要的相互作用之一。捕食通常会导致捕食者和猎物之间的进化军备竞赛。例如，通过杀死最慢的斑马，狮子选择了斑马更快的速度。斑马更快的速度选择了狮子更快的速度。
敌人对之间进化军备竞赛最有趣的例子是猎物对捕食者来说是危险的，通常是因为有毒或有毒液。例如，西海岸的束带蛇和虎蝾螈就参与了这样一场军备竞赛。猎物 - 蝾螈 - 从其皮肤分泌河豚毒素。这种毒素会使蛇麻痹。在局部地区，一些蛇已经进化出耐受这种毒素的能力，但这种进化的副作用是这些蛇行动缓慢迟缓 - 它们本身更容易受到鸟类捕食。
西部沙漠的土拨鼠（猎物）已经进化出对响尾蛇毒液的免疫力，因此响尾蛇（捕食者）变得更有毒。同样，在同一地区，沙漠小鼠也进化出对它们的猎物 - 蝎子的毒素的免疫力，导致该地区蝎子毒液的毒性增加（但在这两个物种不重叠的地区则不然）。一只鬼脸天蛾从蜂巢中偷蜂蜜，并进化出对蜜蜂毒液的部分免疫力。
许多植物已经进化出刺或有毒化学物质来抵御它们的敌人 - 食草动物。帝王蝶能够在马利筋上进食，尽管这种植物含有毒素。此外，帝王蝶储存了它们从马利筋中提取的有害化学物质，这种化学物质使蝴蝶对它们自己的捕食者来说令人厌恶。
猎物的形状和颜色通常会进化以保护免受捕食。警戒色，通常是非常鲜艳的颜色，告知捕食者猎物是危险的。警戒色是一种常见的警戒色 - 许多蜜蜂和黄蜂身体上的黑色和黄色条纹几乎是危险的有毒刺痛的通用代码。
另一方面，隐蔽色或伪装，使动物能够融入周围环境。许多昆虫看起来像树枝、树叶或花朵，有效地将它们藏匿起来，躲避捕食者的眼睛。一些动物已经进化出行为变色，例如，变色龙，一些种类的墨鱼和鲽鱼。
贝茨拟态是一种无毒物种进化为类似于有毒物种的现象。因此，一些蝴蝶看起来与帝王蝶非常相似，一些无防御能力的苍蝇和蚂蚁具有警戒色。
穆勒拟态是一种两个或多个危险物种进化为看起来相似的现象。这是一种“数量上的安全”策略，因为尝过并吐出其中一种的捕食者，将来会学会避开所有这些物种。
共同进化不仅仅发生在敌人之间。它也可能发生在彼此产生积极影响的物种之间。最好的例子是花卉和昆虫传粉者的共同进化。
共生是生物之间非直接敌对关系（例如，捕食者和猎物）的关系。偏利共生、互利共生和寄生是共生的形式。
在偏利共生中，一个伙伴受益，而另一个伙伴根本不受影响。例如，在树上筑巢的鸟类不会以任何方式影响树木的适应性。
互利共生使双方伙伴都受益。最著名的例子是地衣、菌根和豆科植物。清洁鳄鱼、河马或犀牛皮肤或牙齿的鸟类受到其宿主的保护。
寄生对其中一个伙伴有害。过于危险的寄生虫，即那些杀死宿主的寄生虫，不会成功，因为它们也会在没有留下后代的情况下死亡。因此，寄生虫进化为对宿主的危害最小。同样的逻辑也适用于传染性病原体 - 疾病应有助于传播微生物（例如，通过引起打喷嚏、腹泻等），而不会杀死宿主。
构成生态系统的生物体会随着生态系统的物理和生物结构的变化而随时间变化。目前，全球变暖的影响之一是一些物种迁徙，而另一些物种则不迁徙。因此，旧的生态系统崩溃，新的生态系统形成。生态系统正处于重塑过程中。在这个过程中，预计许多物种将灭绝。
当生态系统受到一定程度的破坏，但没有完全根除时，随后的重塑过程称为初生演替。
当生态系统完全被摧毁时（例如，岛屿上的火山爆发），就会发生次生演替，物种可以以可预测的顺序重新定殖该空间。一个物种为下一个物种准备地面（字面意思）。这个过程可能从细菌、地衣和霉菌开始，继续发展到苔藓、真菌、蕨类植物和一些昆虫等，最终以树木、鸟类和大型哺乳动物结束。生态系统的最终结构在一段时间内非常稳定 - 这是一个成熟的生态系统。
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