个体生态学(1-2).

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1、第二篇 个体生态学 （生物与环境） 1 环境与生态因子； 生物与环境关系的基本原理； 生物与气候、光、温度、水、 土壤、营养物、及其它生物之 间的关系。 2 第一章 环境与生态因子 一、环境 二、生态因子 3 一、环境 1、概念： 某一特定生物体或生物群体以外的 空间及直接、间接影响该生物体或 生物群体生存的一切事物的总和。 4 小环境：对生物有着直接影响的邻接 环境，如接近植物个体表面的大气环 境，土壤环境和动物洞穴内的小气候 等。 大环境：指地区环境、地球环境和宇 宙环境及相应的大气候。 2、分类： 5 大/小环境大/小气候 大环境： 地区环境、地球环境、宇宙环境 如西双版纳的环境，昆明黑

2、龙潭环境等 小环境： 直接影响生物生命活动的近邻环境 如洞穴环境，树荫下环境等 环境中的气候 大气候：地区以上范围即大环境的气候条件 小气候：小环境的气候条件 n 6 二、生态因子 生态因子：环境中对生物的生长、发育、生 殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境 要素如温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳 和其他相关生物等，即环境中对生物起作用 的因子。 环境因子：生物体外部的全部环境要素。 2、生态因子的分类 不同的分类依据有不同的分类 1、概念 7 生态因子分类之 1 依生物种类分类 （1）生物因子（biotic factor) 同种或异种生物是所研究生物的生物因子 ，它们可能影响所研究生物的生

3、命活动。 （2 ）非生物因子(abiotic factor) 环境中的各种物质或物质的属性都可能成 为影响所研究生物的非生物因子。如温度、 湿度、风、土壤中的各种物质和营养元素， 所在环境的纬度、高度等等。 8 生态因子分类之2 依性质分类 (1)气候因子 温度、湿度、光、降水、风、气 压、雷电等 （2）土壤因子 土壤结构、土壤有机/无机质、理 化性质和土壤生物 9 （3）地形因子 地面起伏，山的阴/阳坡等 （4）生物因子：和按生物种类分类一样 （5）人为因子 人类活动对生物发生巨大影响，表 现多方面，如污染等。 生态因子分类之2 依性质分类 10 生态因子分类之3 依因子的稳定程度分类 （1

4、）稳定因子 终年恒定的因子，如太阳辐射、地磁等，主 要决定生物的分布 （2）变动因子 周期性变动的因子：周期性变化的因素，如 潮汐，季节性气候变化，昼夜变化等 非周期性变动的因子：风、捕食、寄生等因 素 这些因子主要影响生物的数量变化11 3、生态因子作用的特点 （1）综合性 共同作用，相互影响 （2）非等价性 存在主导因子 （3）不可替代性和互补性 不可缺少，不可被替代，但能被调剂和补偿 （4）限定性 不同阶段需要不同的生态因子或生态因子的 不同强度 12 第二章 生物与环境关系的基本原理 生物与环境之间是相互作用的。环境 对生物的作用多是明显的，而生物对环 境的作用一般不很明显，有时也是明

5、显 的，特别是人类作为生物对环境的作用 是极其巨大的。 n环境因子中污染物会对生物遗传产生 影响。如曼彻斯特蛾类的种群基因频 率变化。 13 1.最小因子法则（Liebig Law ） 2.Shelford 耐受性法则（Law of tolerance ） 3.限制因子法则（Law of limiting factors ） 4.生态幅（ecological amplitude） 5.耐受限度的调整 6.生物的内稳态机制 7.生物的适应性 14 1.Liebig law利必希法则 在稳定条件下，处于最小量的营养元素 将影响植物的生命活动，即低于某种生 物所需要的最小量的任何特定因子，是 决定该

6、种生物生存和分布的根本因素。 a. 稳定条件下； 如果在不稳定条件下情况如何？ b.各因子的相互影响； c.是否可以将此规律扩大应用范 围是有争论的。 最小因子法则（LAW OF THE MINIMUM) 15 2.希尔福德法则（Shelford law） n生物在任何环境因子随梯度变化时都有各自 的最适梯度范围、亚适应范围，和不适应范 围，并有耐受的高、低两个梯度极限，在此 限度之外，生物不能生存。即耐受性法则 生物对适应范围的表现： 1）群体数量变化 2）生命活动的能力变化：存活与否、正常 生活与否、能够繁殖与否等等。 3）极限梯度检验：半数死亡率 16 生物耐受性的复杂性： 1）相同生物

7、对同一环境因子的耐受性受 其他因素的影响 请举例？ 2）同种生物对不同环境因子耐受性存在 差异 3）不同生物对同一环境因子耐受性存在 差异 4）生物生活史的不同时期对各环境因子 的耐受性存在差异 17 3.限制因子法则（Law of limiting factors） n（1）限制因子 当环境因子在沿梯度变化时接近或达 到生物的耐受极限而阻碍生物的生命 活动时就成为限制因子。 在诸多环境因子作用于生物时，其中 在抑制生物的生命活动中起主要作用 的环境因子为限制因子。 18 a.环境温度在达到一定程度时植物种子才能 萌发 如果温度适宜，水份可能成为限制种子 萌发的限制因子 b.陆地淡水水域和海洋

8、成为水生动物分布的 天然屏障 含盐量/动物渗透压调节能力与此有关 c.O2是厌氧、喜氧微生物生存的限制因子 d.食物匮乏导致生物种群数量下降 19 实例：与分布的关系,对生存的限制，对 昆虫的作用等。 生态因子低于最低状态时，生理现象 全部停止； 在最适状态下，显示了生理现象的最 大观测值； 在最大状态之上，生理现象又停止。 限制因子和限制作用 20 4.生态幅或生态价 ecological amplitude, 每种生物对每种生态因子都有可耐受的最 低和最高点，二者之间的范围就是这种生 物对这种生态因子的生态幅度，或生态价 。 不同生物对相同生态因子的耐受有广狭之 分，我们相应的把该种生物称

9、为该种生态 因子的广适应性生物或狭适应性生物。 21 生态幅度 广光性 广温性 广湿性 广盐性 广食性 广栖性 狭光性 喜/厌光性 狭温性 喜/厌温性 狭湿性 喜/厌湿性 狭盐性 喜/厌盐性 狭食性 极端：单食性 狭栖性 你能够举出相应生物的例子吗？试试看! 22 23 广生态幅度 狭生态幅度 生命活动或数量 环境因子变化梯度 生态幅度的宽狭比较 23 24 广温性 生物 狭温喜 热生物 生命活动或数量 温度变化梯度 低高 生物对温度的耐受 狭温喜冷生物 24 5.耐受限度的调整 1）驯化：人工的定向诱导或长期的环境 影响可以导致生物的耐受限度的变化。 两种驯化说明 层次：生理变化，遗传变化

10、驯化可能：生理特性差异，诱导条件 差异 生物学意义：适应环境变化能力 25 2）休眠：冬眠、夏眠、冬睡等 指生物以降低新陈代谢率使身体处 于不活动状态度过不良条件的生理 状态。 表现：新陈代谢降低，呼吸降低， 心率降低等 3）节律性变化或补偿 昼夜节律、季节性节律 26 6.生物的内稳态机制 生物控制自身的体内环境使其保持相对 稳定的机制，它或多或少能够减少生物 对外界条件的依赖性。 例：控制体温 恒温动物主要靠控制体内产热的生理过 程；变温动物主要靠减少热量散失或利 用环境热源使身体增温如沙漠蜥蜴；高 等植物一般靠某个结构的形态或位置变 化如向日葵。 27 7.生物的适应性 1）沙漠植物的适

11、应组合 抗旱、节水、储水，例仙人掌 2）沙漠动物的适应组合 抗旱、节水、储水、储能，例骆驼 生物所表现的对特定环境条件在形态结构、 生理、生化特征及行为上的相互协调的一 整套适应称为适应组合（adaptive suites)。 28 仙人掌、骆驼有哪些适应性组合特点呢？ 29 骆驼对沙漠干热环境的适应组合： 1）形态适应：体大、隔热性能极好的毛 皮 2）生理适应：利用代谢水，体温过热节 水，高尿液，体液浓度比 3）行为适应：可大量饮水，选择含水充 分的食物，选择适宜的活动时间 仙人掌有哪些适应 组合呢？ 作业： 第三章30 一根腐木上的小环境分布格局 （Schimitschek, 1931）

12、下屏 适 合 八齿小蠹 31 蜂鸟巢上方的树枝减少了孵卵雌鸟 的热量损失（Calder,1973 ） 返回 32 33 广温性 生物 狭温喜 热生物 生命活动或数量 温度变化梯度 低高 狭温喜冷生物 上屏 返回 生物对温度的耐受 33 胡椒蛾 下屏 黑化胡椒蛾个体 34 35 随污染的降低，黑化蛾在群体中的频率逐渐下降 100 80 60 300 200 100 Winter smoke, ug/m3 Percent frequency of melanic peppered moths 1960 1970 1980 实测值 变化趋势 返回 35 返回 南北较高纬度的 低温是阻止非洲 蜂进一步

13、向高纬 度范围扩散的限 制因子。 36 限制因子：对生物生存的限制 n 限制作用表现在对生物的生存上： 北美鲭鱼 生长阶段 所用时间每日死亡率 孵化10mm 40日 14% 10mm幼鱼后期 数日 30% 幼鱼后期50mm 40日 10% 结果：产卵106个，到50mm长, 仅余约4尾。 原因：天敌、食物、严酷的自然条件，浪击、 温度等返回 37 38 最适范围 亚适范围 亚适范围 不适范围 不适范围 不能生存 因子梯度 渐增 生命活动或数量 生物对环境因子的耐受曲线 Shelford 定律 下屏 38 最适范围 不适范围 不能生存 因子梯度 渐增 生物对环境因子耐受曲线的实际表现 Shelf

14、ord 定律 亚适范围 亚适范围 不适范围 返回 生命活动强度或数量 亚适范围 39 最适范围 不适范围 不能生存 因子梯度 渐增 生命活动强度或数量 生物对环境因子耐受曲线的实际表现 Shelford 定律 亚适范围 亚适范围 不适范围 下屏 40 生物 环境因子 同种生物不同生物 同种因子受生物年龄 季节栖息地 等影响 存在差异 不同因子存在差异 存在差异 生物耐受性表现特点 返回 41 42 种群死亡率变化 密度制约因子与非密度制约性因子比较 种群密度梯度 密度制约 非密度制约 逆密度制约 导致种群死亡率变化 的环境因子作用于种 群的强度随种群密度 梯度变化而改变 下屏 42 43 种群

15、出生率变化 密度制约因子与非密度制约性因子比较 种群密度梯度 密度制约 非密度制约 逆密度制约 导致种群出生率变化的 环境因子作用于种群的 强度随种群密度梯度变 化而改变； 具有调节种群密度作用 返回 43 一根腐木上 的小环境分 布格局（ Schimitschek, 1931） 蜂鸟巢小气候黎明 前时的温度， 巢上 方的树枝减少了孵 卵雌鸟的热量损失 （Calder,1973） 返回 44 45 种群死亡率变化 密度制约因子与非密度制约性因子比较 种群密度梯度 密度制约 非密度制约 逆密度制约 导致种群死亡率变化的 环境因子作用于种群的 强度随种群密度梯度变 化而改变的环境因子 下屏 45 46 种群出生率变化 密度制约因子与非密度制约性因子比较 种群密度梯度 密度制约 非密度制约 逆密度制约 导致种群出生率变化的 环境因子作用于种群的 强度随种群密度梯度变 化而改变的环境因子； 具有调节种群密度作用 返回 46 蝗虫大发生原因 马世俊曾研究中国历史上蝗灾发生与 气候因子的关系得出结论 干旱 温度