张大勇

张大勇，教授、博士生导师，十二届全国人大代表。1990年于兰州大学获得理学博士学位，现任北京师范大学生命科学学院生态学研究所所长、生物多样性与生态工程教育部重点实验室主任，1999－2004曾任教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，国家杰出青年基金获得者，入选国家人事部“百千万”人才工程；中国生态学会理事，《科学通报》、《植物学报》、《植物生态学报》、《生态学报》、《生物多样性》、《应用生态学报》、《生态学杂志》、《生态科学》编委。

姓名：张大勇

性别：男

出生年月：1964-12

出生地：吉林四平

学位：理学博士

职称：教授

职务：所长

1、工作经历

1986.6-1990.6.兰州大学生物系，未定职，在职攻读博士学位

1990.6-1993.8.兰州大学生物系，讲师

1993.8-1995.12兰州大学生物系，副教授，生态学教研室主任

1996.1-1999.3兰州大学生物系干旱农业生态国家重点实验室，教授

1999.3-现今北京师范大学生命科学学院生态学研究所，所长，教授

2、教学经历

从86年硕士毕业留校工作以来，为生态学和生物学专业本科生开课四门，包括《植物群落学》《生态系统》《种群生态学》《普通生态学》

曾为生态学硕士研究生开课三门，包括《理论生态学》、《进化生态学》、《数学生态学》。目前为生态学专业博士和硕士研究生主讲《理论生态学》、《进化生态学》。

3、社会兼职

生物多样性与生态工程教育部重点实验室（北师大、复旦大学），主任

《科学通报》，特约编辑

《生态学报》，编委

《植物生态学报》、《生物多样性》，常务编委

中国生态学会，理事

中国植物学会植物生态学专业委员会，委员

4、国外进修与合作研究

1990.10.29-1990.11.20.Thirdautumncourseonmathematicalecology.

意大利国际理论物理中心

1991.07.01-1991.08.29.Metapopulationdynamicsandcompetitiontheory.

芬兰赫尔辛基大学生态学专业

1992.08.20-1992.10.22.Metapopulationdynamicsandcompetitiontheory.

芬兰赫尔辛基大学生态学专业

1993.09.12-1993.11.20.Individualbehaviorandcompetitivecoexistence.

芬兰赫尔辛基大学生态学专业

1994.10.22-1994.11.12.Fourthautumncourseonmathematicalecology.

意大利国际理论物理中心

1997.08.22-1997.10.22.Individualbehaviorandcompetitivecoexistence.

芬兰赫尔辛基大学生态学专业

1999.08.26-1999.10.26.Plantpopulationdynamics.

美国威斯康辛大学LaCrosse分校环境研究中心

5、科研项目

代表性科研项目

1生物多样性与生态系统功能。国家重点基础研究规划项目（973）第二课题：（2000-2005；435万；本人支配40万），合作主持。

2个体大小变异对雌雄同体植物资源分配对策的影响。国家自然科学基金面上项目：（2001-2003，17万），主持。

3植物进化稳定繁殖对策研究。国家自然科学基金杰出青年基金项目：（2002-2005；80万），主持。

4克隆植物资源分配、生长构型与交配系统相互关系的研究。国家自然科学基金重点项目：　（2005-2008;130万），主持。

5入侵植物的生活史对策及适应性进化。教育部重大（培育）项目（704005）：（2005-2007；40万），主持。

6以生态位和中性理论为基础构建生物多样性的格局和理论。国家自然科学基金委海外青年学者合作研究基金项目(30628005)：（2007-2009；40万），（国内合作主持）。

7重要物种的综合生态适应对策。国家重点基础研究规划项目（973）课题(2007CB106802）：（2007/05-2012/05；400万），主持

6、研究成果

（一）有性繁殖生物生活史进化稳定对策：在有性生物种群的遗传和进化稳定繁殖对策方面,已在国际核心刊物AnnalsofBotany,AmericanNaturalist和JournalofTheoreticalBiology上发表学术论文8篇。据SCI检索统计，近年来这些工作被他人引用30余次，并得到了国际学术界的关注；例如，美国进化生物学会执行理事长KentHolsinger(1996)教授在其综述内这样评价，"将来理论工作的一个重要任务就是追随Zhang&Wang(1994)的先导，确定什么时候联合效应可以忽略、什么时候不可以忽略"。2001年出版的国际权威生态学教科书《IntroductiontoPlantPopulationBiology》亦收录了我们的工作。

有性生物的繁殖对策问题是生态学和进化生物学中普遍认为重要但又很难进行研究的一个命题。因此在现代生活史进化理论中，人们经常对复杂问题采取简单化处理的办法，即集中研究繁殖对策中的某一侧面，而忽略其它方面的相关变化；例如人们在研究繁殖分配时往往就不考虑繁殖资源在雌性功能（如胚珠和种子生产）和雄性功能（如花粉生产）之间需要进一步分配问题；同样在研究性别资源分配时又往往假定总的繁殖资源量恒定不变。这样处理在初期不失为一种可行有效的研究途径，但是也存在着明显的局限性。综合研究有性生物的繁殖对策不仅可以使现有的繁殖生态学知识更加完整和准确，而且还能够使人们确定独立研究生活史对策各个侧面在什么条件下是可以的、什么情况下是不可以的；这样我们可以找出现有生活史理论适用的范围。

因此，我们对繁殖分配、性别资源分配、植物种子大小与数量平衡、亲代与子代遗传冲突、同胞冲突等进行了综合系统化研究，就有性生物的进化稳定繁殖对策得出了一系列结论。例如，首次揭示了雌雄同体和雌雄异株多年生植物繁殖分配、性别资源分配和种子大小/数量进化分别独立进行研究所需要的前提条件，从理论上澄清了生态学界内对于有性繁殖生物的进化最优原则认识上的一些混乱；对于花粉制约和密度依赖条件下的植物种群进行研究后发现，如果雌性适合度收益随着资源投入的增加而线性上升，那么花粉限制和密度制约本身对植物在生长与繁殖之间、雌性功能与雄性功能之间的资源分配比例没有明显影响，而且繁殖分配不依赖于性别分配比例；对于种子成熟过程中的亲代/子代冲突和同胞冲突首次进行的综合分析表明，遗传利益冲突可导致母株对每个后代资源投入量（种子大小）增加，但是植物结实的种子数量将减少，并因而造成植物总的繁殖分配比例有所下降；这是以往生活史理论中从未得出的重要结论，纠正了文献中认为"当子代决定母体资源投入量时母体的繁殖分配比例总是增加"的错误观点。需要说明，文献中的观点是根据对每次生育一个后代的高等动物进行研究后而得出的，并不能无条件地应用于每次生育众多后代的高等植物。

对自交率和资源分配的综合研究表明，自交率增加可以导致繁殖分配比例上升和雄性资源分配比例的下降。交配系统的变化甚至能够导致植物生活史发生重大改变。这些理论预测都可以通过野外植物种群的实测数据加以检验。

（二）竞争共存机制、集合种群动态与生物多样性保育：在种间竞争共存、集合种群动态和生物多样性保育的理论和实验研究方面，申请者已在JournalofTheoreticalBiology,Oikos,Oecologia,EcologicalModelling等国际生态学刊物上共发表论文9篇，出版专著一部。据SCI检索统计，近年来被他人引用40余次。由于在该领域内取得的成果，申请者被国际核心生态学刊物"AmericanNaturalist"、"Oikos"聘为通讯申稿人；部分内容获得了1998年度教育部科技进步三等奖。

竞争排除法则是现代群落生态学理论的基石。虽然生态学家对它的重要性一直存在着不同看法，但都未能从根本上动摇竞争排除法则在生态学中的地位。从研究有性生物繁殖对策的经历中，我们逐步认识到对于有性繁殖的生物个体水平上的自然选择与种群水平上的种间竞争能力优化往往并不一致。这种不一致对物种竞争共存有深远的影响。在一定条件下，它能促使相似物种实现持久共存。这在以往的生态学研究中并未引起足够重视。我们提出，种群个体数量的减少经常可以缓解自然选择的压力或者某种程度上改变了选择方向，并因此而导致稀有物种竞争能力提高和种群个体数量增加。这种共存机制可以通过"遗传漂变"、"局域配偶竞争"和"性别冲突"等过程来实现，并不需要物种之间在生态位上产生分化，因而对生态学经典理论"竞争排除法则"发出了挑战。如果能够在实验上被证实，那么生态学理论将发生革命性变化。例如，我们在否定竞争排除法则基础上提出了一个新的群落结构组建假说，特别强调了区域生物地理过程、历史因素在决定群落物种多样性水平上的作用。

Hubbell根据其对热带雨林研究而提出的群落漂变模型认为，群落内生态学上足够相似的物种产生竞争排斥需要的时间很长，使得物种分化过程能够补偿竞争排斥所造成的物种多样性丧失。这是一个非常有影响的观点；它也认为现实世界中物种在群落中的共同出现不需要生态位分化。但是，我们对群落漂变模型扩展研究后发现，Hubbell的共存机制非常脆弱：只要种间竞争能力参数稍有改变，物种共存的时间即急剧下降。而且，Hubbell的理论只能说明物种多样性丧失非常缓慢，但不能解释物种多样性是怎样建立的，因为Hubbell所想象的中性稳定共存机制不能保证物种分化出现。而我们提出的多样性维持机制则不存在这个问题；物种在我们的机制中是真正的稳定共存，即任何一个物种如果变成稀有物种时其种群数量都可以恢复"反弹"。我们的观点在2000年出版的Ann.Rev.Ecol.Syst.中（p.358）得到了著名理论生态学家Chesson的肯定。Hubbell在2001年出版的专著中全文引用了我们的工作。

对Tilman的资源竞争理论进行了更进一步的研究，把它扩展到了多资源限制的情形。理论分析后发现，种间竞争结局取决于初始种群密度，或者说偶然历史因素将在群落构成中起重要作用；群落将表现出多稳定态，而且每一稳定态都有一组独特的资源限制因子起制约作用。我们通过淡水藻类竞争实验证实了这个理论预测。与国际著名集合种群生态学家I.Hanski教授一道研究了破碎生境中集合种群空间动态和逃命竞争共存机制，发现扩散迁移率增加有时对弱竞争能力物种的生存是有害的，而且当拯救效应存在时区域内集合种群可能有两个稳定的平衡态，其中一个对应着区域灭绝；这个结果对评价生境丧失效应和濒危物种保护实践都有重要的参考价值。

（三）半干旱区作物根系生长冗余的理论与实验证明：应用ESS理论具体分析了水分亏缺条件下作物个体生长和群体产量优化之间的关系，并提出了"旱农区作物根系生长不是不足而是过于庞大"的观点。如果这个观点成立，那么我们可以预期随着作物品种更新换代其竞争能力将不断下降而且根系大小（以及胚根中*大导管直径等）也将不断减小。我们以黄土高原中部旱农区春小麦为例通过大田和室内实验初步证明了上述观点的正确性。如能进一步被证实，它将是人类对付干旱胁迫所取得的思路上的重大突破，将为干旱区农业生产带来一个全新观念。在该领域内申请者已经发表论文8篇，其中包括国际核心农学刊物FieldCropResearch1篇，国内一级学报6篇。FieldCropResearch主编在给我们的信中这样评价，"这是一个非同寻常的、令人感兴趣的工作"；美国加州大学DAVIS分校农业长期研究定位站长Dennis教授专门致函称赞这个工作，表示完全同意我们的观点，并同时邀请申请者在适当时机赴美讲学。Sadras等人2000年也在FieldCropsResearch上发表评论，认为生长冗余理论"巧妙地把进化稳定对策和理想株型概念融合在一起"，"今后的挑战是把Zhang等人的模型推广到种内竞争和生物胁迫互作的情形"。

干旱是一个全球性的问题。作物抗旱性问题也一直受到人们广泛关注但又没有得到特别深入进展。部分原因是由于农学家和生物学家未能充分认识到作物生产（单位面积上籽实收获量）是一个种群过程而不是孤立的个体行为。作物种群内个体之间为了获取有限的资源必然存在着相互竞争，所以仅孤立地考虑单个个体的产量表现不能代表整个群体的优化。个体表现与群体产量之间存在着一种微妙的对立统一关系。根据进化生态学原理（主要是进化稳定对策概念）正确理解二者之间的辨证关系是非常重要的。

作物首先是自然选择的产物。达尔文学说认为，选择作用于个体水平，其结果导致个体优化而不是群体产量最优。在长期的自然选择作用下，个体竞争能力的优化是进化稳定的对策。众所周知，植物竞争能力是由它们的资源获取器官（如光限制下的地上茎叶生物量、水分限制下的地下根系生物量等）的生长量所决定的。生活史进化理论中的权衡思想认为光合产物向某一功能分配的增加必然是以减少对其他功能的分配为代价的。或者说，个体竞争能力的提高将降低作物个体的繁殖分配比例（收获指数）及群体产量。由于自然选择优化的是个体竞争能力，所以作物的资源分配模式必然表现为过多的资源投入到了营养器官而没有用于种子生产。这就是为什么作物存在有生长冗余的根本原因。我们这种对生长冗余的解释与人们通常的看法有很大区别；以前人们多强调环境条件的随机波动，而我们则强调个体与群体之间既对立又统一的关系。我们提出的生长冗余理论与澳大利亚农业生物学家Donald提出的理想株型（ideotype）概念在本质上是相通的，并已成为新的交叉学科--达尔文农学的重要组成部分。

7、论著目录

1.Zhou,S.R.&Zhang,D.Y.(2007).Anearlyneutralmodelofbiodiversity.Ecology,inpress.

2.Xiong,S.,Zhang,Q.G.,Zhang,D.Y.&OlssonR.(2007).InfluenceofharvesttimeonfuelcharacteristicsoffivepotentialenergycropsinnorthernChina.BioresourceTechnology,99,479-485.

3Liao,W.J.,Yuan,Y.M.&Zhang,D.Y.(2007).BiogeographyandevolutionofflowercolorinVeratrum(Melanthiaceae)throughinferenceofaphylogenybasedonmultipleDNAmarkers.PlantSystematicsandEvolution,267:177-190.

4ZhangQ.G.&ZhangD.Y.(2007).Consequencesofindividualspecieslossinbiodiversityexperiments:anessentialityindex.ActaOecologica,32:236-242.

5ZhangQ.G.&ZhangD.Y.(2007).ColonizationsequenceinfluencesselectionandcomplementarityeffectsonbiomAssproductioninexperimentalalgalmicrocosms.Oikos,116:1748-1758.

6Zhang,D.Y.&Jiang,X.H.(2006)Interactiveeffectsofhabitatproductivityandherbivorepressureontheevolutionofanti-herbivoredefenseininvasiveplantpopulations.JournalofTheoreticalBiology,242:935-940.

7Luo,Y.Q.,Fu,C.,Zhang,D.Y.andLin,K.(2006).Overlappinggenesasraregenomicmarkers:theγ-Proteobacteriaphylogenyasacasestudy.TrendsinGenetics,22(11):593-596.

8Lin,K.,Zhu,L.andZhang,D.Y.(2006).Aninitialstrategyforcomparingproteinsatthedomainarchitecturelevel.Bioinformatics,22:2081-2086.

9Zhou,S.R.&Zhang,D.Y.*(2006)Alleeeffectsandtheneutraltheoryofbiodiversity.FunctionalEcology,20:509-513.

10Wu,X.M,Zhu,L,Guo,J,Zhang,D.Y.andLin,K.*(2006).Predictionofyeastprotein–proteininteractionnetwork:insightsfromtheGeneOntologyandannotations.NucleicAcidsResearch34:2137-2150.

11Zhang,Q.G.&Zhang,D.Y.(2006)Resourceavailabilityandbiodiversityeffectsontheproductivity,temporalvariabilityandresistanceofexperimentalalgalcommunities.Oikos,114:385-396.

12Zhang,Q.G.&Zhang,D.Y.(2006)Speciesrichnessdestabilizesecosystemfunctioninginexperimentalaquaticmicrocosms.Oikos,112:218-226

13LinK.&Zhang,D.Y.(2005)Theexcessof5'intronsineukaryoticgenomes.NucleicAcidsResearch,33:6522-6527.

14Wang,Z.L.,Zhang,D.Y.&Wang,G.(2005)Doesspatialstructurefacilitatecoexistenceofidenticalcompetitors.EcologicalModelling,181:17-23.

15Zhang,D.Y.,LinK.&I.Hanski.(2004)Coexistenceofcrypticspecies.Ecol.Lett.7:165-169.

8、专著

1张大勇、陈小勇等译(2006)萎缩的世界——生境丧失的生态学后果（原作者IlkkaHanski），高等教育出版社，北京.

2张大勇主编，（2004）植物生活史进化与繁殖生态学。科学出版社，北京。

3张大勇等，（2000）理论生态学研究。高等教育出版社/施普林格出版社，北京。

4王刚、张大勇，（1996）生物竞争理论。陕西科学技术出版社，西安。