本文最初發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
這篇文章最初寫於2006年，並被多次重新發布，包括在2010年。
您可能知道，我一直在成人教育專案中為非傳統學生教授BIO101（以及BIO102實驗室課程）大約十二年了。我不時在部落格上公開思考這個問題（參見這裡，這裡，這裡，這裡，這裡，這裡和這裡，瞭解一些關於它的各個方面的簡短文章 - 從影片的使用，到課堂部落格的使用，到開放獲取對於學生閱讀原始文獻的重要性）。多年來，這個專案的學生質量穩步上升，但我仍然受到時間的極大限制：我在八週內與學生進行八次4小時的會議。在這段時間裡，我必須教給他們所有非科學專業所需的生物學知識，還要留出足夠的時間讓每個學生進行演示（關於他們最喜歡的植物和動物的科學），以及進行兩次考試。因此，我必須將講座精簡到最基本的內容，並希望這些基本內容是非科學專業真正需要知道的：概念而不是事實，與他們生活的其餘部分的關係，而不是與其他科學的關係。因此，我在講座之後會播放影片和課堂討論，他們的家庭作業包括找到很酷的生物學影片或文章，並將連結釋出到課堂部落格上供所有人檢視。我曾幾次使用瘧疾作為連線所有主題的線索 - 從細胞生物學到生態學再到生理學再到進化。我認為效果不錯，但很難做到。他們還要寫一篇關於生理學某些方面的期末論文。
另一個新的發展是，管理部門意識到大多數教員都在學校工作多年了。我們經驗豐富，顯然我們知道自己在做什麼。因此，他們最近給了我們更多的自由來設計我們自己的教學大綱，而不是遵循預先定義的大綱，只要課程的最終目標保持不變即可。我不完全確定我什麼時候再次教授BIO101講座（秋季晚期，春季？），但我想盡早開始重新思考我的課程。我也擔心，由於我沒有積極地在實驗室進行研究，因此沒有密切關注文獻，所以我教的一些東西現在已經過時了。並不是說有人可以跟上生物學所有領域的進步，生物學是如此龐大，但至少影響入門課程教學的重大更新是我需要知道的。
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我需要趕上進度並更新我的講義。還有什麼比眾包更好的方法呢！因此，在接下來的幾周裡，我將重新發布我的舊講義（請注意，它們只是介紹 - 課堂上會進行討論和影片等），並請您幫我進行事實核查。如果我弄錯了什麼或者有什麼過時了，請告訴我（但如果問題尚未解決，請不要只推您自己喜歡的假設 - 請給我完整的爭議解釋）。如果有什麼明顯遺漏，請告訴我。如果有什麼可以用更友好的語言表達 - 請編輯我的句子。如果您知道可以用來解釋這些基本概念的很酷的影像、文章、部落格文章、影片、播客、視覺化、動畫、遊戲等，請告訴我。最後，一旦我們對所有講座都這樣做完，讓我們討論一下總體教學大綱 - 是否有更好的方法來組織如此快節奏的課程的所有這些材料。
生態學
生態學是研究生物與其自身以及環境之間關係的學科。生物被組織成種群、群落、生態系統、生物群落和生物圈。
生物種群是指在同一時間生活在同一區域的單個物種的所有個體的總和。
種群中的個體可以佔據三種基本空間模式：叢集分佈、隨機分佈和均勻分佈。
元種群是在更大的地理區域內分佈的同一物種的種群集合。種群之間存在一些遷徙（即基因流）。較大的種群是元種群內個體的來源，而較小的種群是匯。
種群大小由四個一般因素決定：出生率、死亡率、遷入和遷出。
出生率取決於許多因素：種群中處於生殖年齡的比例（相對於生殖前和生殖後），達到生殖成熟的個體中能夠繁殖的比例，生殖個體的性別比例，交配系統，個體的生育力（有時受寄生蟲影響），繁殖力（每隻雌性後代的數量），成熟率（個體達到性成熟所需的時間量）以及壽命（個體繁殖後可以存活的時間量）。
死亡率受惡劣天氣、捕食、寄生和傳染病的影響。它取決於生殖前階段（從卵和胚胎，到幼蟲和幼體）的死亡率、生殖階段的死亡率以及生殖後階段的死亡率（通常來自疾病或衰老）。
從理論上講，種群可以無限期地呈指數增長。然而，在現實世界中，增長受到空間、食物（能量）和捕食者的限制。因此，種群大小通常穩定在一個最佳數量 - 該種群的承載能力。
一些生物產生大量後代，其中大多數無法成熟。這就是r-策略。這種物種的種群大小通常在繁榮和衰退模式中波動。
另一些生物產生的後代數量很少，並且對撫養和保護每個後代進行了大量投資。這就是K-策略。這種物種的種群大小增長較慢，並且傾向於穩定在承載能力附近。
所有種群都顯示出種群大小圍繞最佳數量的年度小幅波動。然而，某些物種的種群大小表現出有規律的振盪。這種振盪通常涉及兩個不同物種的種群，通常是捕食者和它的獵物，最著名的例子是雪兔和猞猁。
正確預測種群規模的未來變化對於評估種群的生存能力和保護至關重要。
生物群落是指特定區域內所有物種的所有個體的集合。這些物種以各種方式相互作用，並且進化出適應彼此存在的生命。
生態位是一個描述生活角色或工作描述或一個物種在群落中位置的術語。一個例子可能是一個大型食草動物、一種夜間穴居的食種子動物、一種季節性食果動物等等。
在一個群落內，任何特定的生態位只能由一個物種佔據。如果兩個物種共享它們的某些生態位，它們就會相互競爭。如果兩個物種佔據相同的生態位，它們就無法共存 - 其中一個物種將被迫遷出或滅絕。
如果兩個物種競爭相同的資源（食物、領地等），一個物種將比另一個物種更好地利用該資源。競爭排斥是一個物種將另一個物種驅逐出群落的過程。
完全排斥並非不可避免。兩個物種之間的競爭可以透過自然選擇來減少，即其中一個物種將被迫承擔略有不同的生態位。例如，兩個物種可以地理分隔領地，例如，一個物種生活在同一山坡上比另一個物種更高的海拔高度。兩個物種也可以時間分隔生態位，例如，一個物種在夜間保持活躍，而另一個物種在白天變得活躍。
捕食是群落中物種之間最重要的相互作用之一。捕食通常會導致捕食者和獵物之間的進化軍備競賽。例如，透過殺死最慢的斑馬，獅子選擇了斑馬更快的速度。斑馬更快的速度選擇了獅子更快的速度。
敵人對之間進化軍備競賽最有趣的例子是獵物對捕食者來說是危險的，通常是因為有毒或有毒液。例如，西海岸的束帶蛇和虎蠑螈就參與了這樣一場軍備競賽。獵物 - 蠑螈 - 從其皮膚分泌河豚毒素。這種毒素會使蛇麻痺。在區域性地區，一些蛇已經進化出耐受這種毒素的能力，但這種進化的副作用是這些蛇行動緩慢遲緩 - 它們本身更容易受到鳥類捕食。
西部沙漠的土撥鼠（獵物）已經進化出對響尾蛇毒液的免疫力，因此響尾蛇（捕食者）變得更有毒。同樣，在同一地區，沙漠小鼠也進化出對它們的獵物 - 蠍子的毒素的免疫力，導致該地區蠍子毒液的毒性增加（但在這兩個物種不重疊的地區則不然）。一隻鬼臉天蛾從蜂巢中偷蜂蜜，並進化出對蜜蜂毒液的部分免疫力。
許多植物已經進化出刺或有毒化學物質來抵禦它們的敵人 - 食草動物。帝王蝶能夠在馬利筋上進食，儘管這種植物含有毒素。此外，帝王蝶儲存了它們從馬利筋中提取的有害化學物質，這種化學物質使蝴蝶對它們自己的捕食者來說令人厭惡。
獵物的形狀和顏色通常會進化以保護免受捕食。警戒色，通常是非常鮮豔的顏色，告知捕食者獵物是危險的。警戒色是一種常見的警戒色 - 許多蜜蜂和黃蜂身體上的黑色和黃色條紋幾乎是危險的有毒刺痛的通用程式碼。
另一方面，隱蔽色或偽裝，使動物能夠融入周圍環境。許多昆蟲看起來像樹枝、樹葉或花朵，有效地將它們藏匿起來，躲避捕食者的眼睛。一些動物已經進化出行為變色，例如，變色龍，一些種類的墨魚和鰈魚。
貝茨擬態是一種無毒物種進化為類似於有毒物種的現象。因此，一些蝴蝶看起來與帝王蝶非常相似，一些無防禦能力的蒼蠅和螞蟻具有警戒色。
穆勒擬態是一種兩個或多個危險物種進化為看起來相似的現象。這是一種“數量上的安全”策略，因為嘗過並吐出其中一種的捕食者，將來會學會避開所有這些物種。
共同進化不僅僅發生在敵人之間。它也可能發生在彼此產生積極影響的物種之間。最好的例子是花卉和昆蟲傳粉者的共同進化。
共生是生物之間非直接敵對關係（例如，捕食者和獵物）的關係。偏利共生、互利共生和寄生是共生的形式。
在偏利共生中，一個夥伴受益，而另一個夥伴根本不受影響。例如，在樹上築巢的鳥類不會以任何方式影響樹木的適應性。
互利共生使雙方夥伴都受益。最著名的例子是地衣、菌根和豆科植物。清潔鱷魚、河馬或犀牛皮膚或牙齒的鳥類受到其宿主的保護。
寄生對其中一個夥伴有害。過於危險的寄生蟲，即那些殺死宿主的寄生蟲，不會成功，因為它們也會在沒有留下後代的情況下死亡。因此，寄生蟲進化為對宿主的危害最小。同樣的邏輯也適用於傳染性病原體 - 疾病應有助於傳播微生物（例如，透過引起打噴嚏、腹瀉等），而不會殺死宿主。
構成生態系統的生物體會隨著生態系統的物理和生物結構的變化而隨時間變化。目前，全球變暖的影響之一是一些物種遷徙，而另一些物種則不遷徙。因此，舊的生態系統崩潰，新的生態系統形成。生態系統正處於重塑過程中。在這個過程中，預計許多物種將滅絕。
當生態系統受到一定程度的破壞，但沒有完全根除時，隨後的重塑過程稱為初生演替。
當生態系統完全被摧毀時（例如，島嶼上的火山爆發），就會發生次生演替，物種可以以可預測的順序重新定殖該空間。一個物種為下一個物種準備地面（字面意思）。這個過程可能從細菌、地衣和黴菌開始，繼續發展到苔蘚、真菌、蕨類植物和一些昆蟲等，最終以樹木、鳥類和大型哺乳動物結束。生態系統的最終結構在一段時間內非常穩定 - 這是一個成熟的生態系統。
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