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1、第一章生态学概论基础 第一节 生态学的概念、起源与发展 一、生态学的概念 赫克尔:研究有机体及其环境之间相互关 系的科学。 总之:生态学是研究生物之间、生物与环 境之间相互关系的科学。 二、生态学的起源及分类 (一)生态学的起源 生态学来源于生物学。生物学是研究 生物的结构、功能、发生和发展规律的科 学,包括动物学、植物学、微生物学、古 生物学等。 景观生态学、城市生态学、生态经济学等 。 (二)生态学的分类 一般而言,依据研究的不同等级单元,可分为个体、种群 、群落、生态系统等。 .个体生态学 .种群生态学:种群是指一定时间、一定区域内同种个 体的组合。 .群落生态学:群落是指多种植物、动物
2、、微生物种群 聚集在一个特定的区域内,相互联系、相互依存而组成的 一个统一整体。 .生态系统生态学:生态系统是指生物生物群落与生活 环境间由于相互作用而形成的一种稳定的自然系统。 三、生态学的发展 (一)生态学的萌芽阶段:世纪以前 (二)生态学的初创阶段:一些相关专著 的出版。 (三)生态学的形成阶段:世纪前半 叶 (四)生态学的发展阶段:世纪后半 叶以后的生态学,是Odum生态学基础 以后的生态学。见P 第二节生物生存环境 物理环境与生物环境 一、生物的能量环境 (一)光:光照强度、光质、光照长度 (二)温度: u纬度每增加度,年平均大约降低.。 u海拔每升米,相当于纬度向北推移度,也就是年
3、 平均温度降低. u春、夏、秋、冬( 、 、 ) u纬度高、海拔高以及离海洋远,昼夜温差也大。 二、生物的物质环境 大气圈、水圈、岩石圈及土壤圈 (一)大气圈 .大气的组成:恒定的、可变的和不定的。 .大气的分层:对流层、平流层、中间层、热层。 (二)水圈 海水占97%, 淡水占2.53%,其中3/4在南、北 极的冰盖和冰川中,人类能够利用的淡水占全部 淡水的20%,其中只有0.5%的淡水能直接取用于 河湖。 (三)岩石圈和土壤圈 1.岩石圈:地球表面30-40KM厚的坚硬地壳. 是大气圈、水圈、土壤圈以及生物圈存在 的牢固基础,也是土壤形成的物质基础。 2.土壤圈 三生物圈 生物圈:是由大气
4、圈、水圈、岩石圈、土壤 圈这几个圈 层的交接的界面所组成的。(有 生命活动) 第三节生态因子及其作用 一、生态因子概念及其分类 生境:是指在一定时间内对生命有机体生 活、生长发育、繁殖以及对有机体存活数 量有影响的空间条件及其他条件的总和。 组成生境的因子称为生态因子。 生态因子的分类:如P13表11 二生态因子作用的分析 (一)生态因子作用的一般特征 .综合作用:彼此联系、相互促进、相互制约。 如温度的高低不仅影响空气的温度和湿度,同时 也会影响土壤的温度和湿度。 .主导作用:对生物起决定作用的生态因子,如 以生物为主导因子,可分为植食动物、肉食动物 、腐食动物、杂食动物等。 .直接作用和间
5、接作用:如地形起伏、海拔高度 工、经纬度等。 (一)生态因子作用的一般特征 .生态因子作用的阶段性 如:大马哈鱼生活在海洋,生殖季节就 洄游到淡水中产卵;鳗鲡在淡水中生活, 洄游到海洋中去生殖。 .生态因子的不可代替性和补偿作用 生态因子对生物的作用各不相同。 植物进行光合作用为例,如光照不足, 可以增加二氧化碳的量来补足。 (二)生态因子作用的方式 .拮抗作用 各个因子在一起联合时,一种因子能抑 制或影响另一种因子起作用。 .协同、增强和叠加作用 .净化作用: 净化作用是指部分生态因子具有以物理 、化学和生物的方式消除水、气、土中的污 染物。 (三)生态因子作用的规律 .限制因子规律 限制因
6、子:在诸多生态因子中使生物的耐受性接 近或达到极限时,生物的生长发育、活动以及分 布等直接受到限制、甚至死亡的因子。 .最小因子定律 “水桶原理” .耐受性定律 生态幅:每种生物对一种环境因子都有一 个生态上的适应范围的大小。 第四节种群 一、种群的基本概念及特征 (一)种群的概念 种群是指在一定时空中同种个体的总和。 (二)种群的基本特征 .空间特征 东北虎km2;水中浮游生物空间很小。 .数量特征 种群密度:单位面积或单位空间内的个体数目。生物量 .遗传特征 共性:组成种群的个体,在形态特征、生理特征上有共性 差异:是进化的起点,每个个体不可能贮存种群所有信息 二、种群数量动态参数 (一)
7、出生率和死亡率 最大出生率(理想条件下的最大数量)、实际出 生率或生态出生率 最低死亡率(最适环境条件下)、实际死亡率(生 态死亡率) (二)迁入和迁出 迁入和迁出是一种扩散行为,扩散有助于防止 近亲繁殖,是地方种群之间进行基因交流有生态 过程。 种子植物借助风、昆虫、水及动物等因子,传 播种子和花粉,进行基因交流、防止近亲繁殖。 (三)年龄结构和性别比 .年龄比:一个种群的所有个体一般具有不同的年龄 ,各个龄级的个体数目与种群个体总体的比例,叫年 龄比例。 增长型种群、稳定型种群、下降型种群 .性别比 性别比是反映种群中雄性个体与雌性个体比例的 参数。 (四)种群内禀增长率 内禀增长率:指当
8、环境是无限的(空间、食物和其他 有机体等都没有限制性的影响),在该理想条件下, 稳定年龄结构的种群所能达到的恒定的、最大的增长 率。 三、种群增长的基本模式 (一)在无限环境中的指数增长 种群不受任何 食物、空间等条件 的限制,则种群就 能发挥其内禀增长 能力,数量迅速增 长。 (二)在有限环境中的逻辑斯谛增长 由于空间资源与其他生活条件的限制 ,种群不可能一直按几何级数增长。因此 受环境阻力的影响,种群增长呈S型曲线, 最终接近于K。 四种间关系 (一)种间关系的形式 有利、有害或无利无害。如P21表 (二)种间竞争关系 种间竞争关系是指两个或更多物种的种 群对同一对象的争夺,如空间、食物或
9、营 养物质、光线等等。 生态位:一个物种所处的环境以及其本身 生活习性的总称。 (三)种间捕食与寄生作用 捕食:一个物种对另一个物种的取食现象。 从进化论角度来看,对于缺乏自我调节的种群反 而有利。 寄生:指两个有机体或物种之间的一种密切关系 。其中一个从另一个中获得食物,前者是寄生者 ,后者是宿主。 (四)种间合作与互利共生关系 共生:固氮 寄生兰:它们吸收寄主植物树干上的水分、营养 物质,同是制造有机物供给“寄主”. 第五节群落 一、群落的基本概念及特征 (一)群落的基本概念 群落:是指一定时间内居住在一定空间范围内的生物群落 的集合。 (二)群落的特征 1.群落中的优势种 优势种:因其在
10、大小、数量或活动上起着主要的影响和控 制作用成为优势种。 2.群落和物种多样性 丰富度 相对密度 3.群落的种间关联性:正关联 负关联 4.群落的交错区和连缘效应 群落交错区:不同群落的交界区域,或两类环境相接触部 分,即通常所说的结合部位。或称生态环境脆弱带。 两种群落边缘的类型:断裂状边缘、镶嵌状边缘 边缘效应:在群落交错区内单位面积内的生物种类和种群 密度较之相邻群落有所增加,这种现象称为边缘效应。 5.群落的稳定性 群落稳定性是指群落在一段时间过程 中维持物种互相结合 及各物种数量关系的能力,以及在受到扰动的情况下恢复 到原来平衡状态的能力。 多数生态学家认为,群落多样性是群落稳定性的
11、一个重要 尺度。 May提出了与多数人看法相反的观点,认为热带雨林这一 复杂系统比温带森林更易受人类的干扰而不稳定。 大多数人认为,高度多样性是稳定自然系统的特征之一。 二群落与环境 (一)群落与生境 生境:群落具体生长的环境。 地球上的植被带与气候带的分布基本上的吻合的。 (二)群落对环境的指示作用 1.植物群落对环境的指示作用 如热带雨林、稀树草原用作气候主要类型的指示。 用植物群落来指示盐渍化和沼泽化的程度。 2生物群落对环境的指示作用 水体富营养化后藻类大量繁殖,因此可用藻类的现 存量作为富营养化的指标进行评价。 第六节生态系统 一、生态系统的概念 生态系统:是一定空间内生物和非生物成
12、分通过 物质的循环、能量的流动和信息的交换而相互作 用、相互依存所构成的一个生态学功能单位。 生态系统大至生物圈、整个海洋、整个大陆,小 到一片森林、一片草地、一个小池塘。 二、生态系统的组成成分、功能及相互关系 (一)生态系统的组成成分 生态系统由两大部分、四个基本成分组成。 两大部分就是生物和非生物环境。 四个基本成分是指生产者、消费者、还原者 和非生物环境。 (二)生态系统组成成分的功能 1.生产者:2.消费者:3.还原者 4 .非生物环境 ,包括气候因子、无机物质和有机物质 (三)生态系统组成成分的关系 生物与非生物环境对于生态系统是缺一不可。 生物没有环境就无法生存;有环境无生物就谈
13、不 上生态系统。 消费者既是生态系统的重要组成,又是生产者进 行生产活动的内在动力。 马克思:“没有消费,也就没有生产” 生态系统的还原者也极为重要,正是它们的分解 作用,物质循环才得以进行。 三、生态系统的结构 (一)空 间结构 垂直结构和水平结构 (二)物种结构 是指生态系统中各类物种在数量方面的分布特征。 (三)营养结构 指食物网及其相互关系。 1.食物链:如图18 食物链的突出特性就是生物富集作用,如表19 2.食物网:如图110 四、生态系统的基本特征及类型 (一)生态系统的基本特征 1.生态系统的动态功能系统 2.生态系统具有一定的区域特征 3.生态系统是开放的“自持系统: 4.生态系统具有自我调节的功能 (二)生态系统的类型 1.按生态系统的空间环境性质 淡水生态系统、海洋生态系统、陆地生态系统,如 图111。 2.按人类对生态系统的影响程度 自然生态系统、人工生态系统 五生态系统的基本功能 (一)生物生产 (二)能量流动 (三)物质循环 (四)信息传递 六生态平衡 (一)生态平衡的概念 曲格平对生态平衡的解释P41 (二)破坏生态平衡的因素 1.自然因素 2.人为因素 (三)生态平衡失调的标志 1.生态平衡失调的结构标志 2.生态平衡失调的功能标志 (四)生态平衡的调节机制 1.反馈机制 2.抵抗力 3.恢复力