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1、基础生态学,总复习,什么是生态学（Ecology）？,研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学,生态学的研究对象及分支学科,分子（molecular） 个体（individual） 种群（population） 群落（community） 生态系统（ecosystem） 景观（landscape） 生物圈（biosphere）,经典生态学 研究的内容,近代生态学 研究的内容,近代生态学 研究的内容,生物与环境,环境概念：环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。 环境总是针对某一特定主体或中心而言的，是一个相对的概念，离开
2、了这个主体或中心也就无所谓环境。在环境科学中，人类是主体。在生物科学中，环境是指生物的栖息地，以及直接或间接影响生物生存和发展的各种因素。,大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境。大环境中的气候被称为大气候。 小环境：是指对生物有直接影响的邻接环境，即小范围内的特定栖息地。,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。生态因子是环境中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部要素。 生态因子通常分为非生物因子和生物因子两大类 生物因子：有机体（同种和异种） 非生物因子：温度、光、湿度、pH、氧气等 有的学者将生态因子分为五类 气候因子、土壤因子、
3、地形因子、生物因子、人为因子 Begon等将非生物因子分为条件和资源两类 条件：温度、湿度、 pH等 资源：营养物质、水、辐射能等,Simith等将生态因子分成密度制约因子和非密度制约因子 密度制约因子：食物、天敌等生物因子 非密度制约因子：温度、降水、气候等因子 （蒙恰斯基）将生态因子 分为稳定因子和变动物因子 稳定因子：地心引力、地磁、太阳辐射常数等长年恒定的因子 变动因子：周期性变动：春夏秋冬、潮夕涨落；非周期性变动：风、降水、捕食,生态因子的空间分布特征,纬度地带性：从赤道到两极，整个地球表面具有过渡状的分带性规律。 垂直地带性：因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候
4、自山麓至山顶呈垂直地带分异的规律性变化。 经度地带性：地球内在因素如大地构造形成地貌和海洋分异引起经度地带性分异。如北美大陆和欧亚大陆。,生态因子作用的特点,综合性：任何一个因子的变化都会在不同程度上引起其他因子的变化，这就是生态因子的综合作用。 非等价性（主导因子作用）：生态环境中各因子地位不同，一般情况下，其中有一个或几个因子对其它因子的变化起主导作用，该因子即为主导因子。 直接性和间接性：生态因子的作用可以是直接的、也可以是间接的 限定性：某一生态因子的有益作用常常只限于生长发育的某一阶段。 生态因子的不可替代性和互补性：一个因子的缺少不能由另一个来完全替代，在一定条件下，某一因子量的不
5、足，可由其它因子的增加或增强而得到补偿,生物与环境之间的相互作用,1、环境对生物的作用：影响生物的生长、发育、繁殖和行为；影响生物生育力和死亡率，导致种群数量的变化；某些生态因子能够限制生物的分布区域。 2、生物对环境的反作用：生物对环境的影响，一般称为反作用。生物对环境的反作用表现在改变了生态因子的状况。 生物与生物之间的关系称为交互作用。这两对物种在长期的进化过程中，相互形成了一系列形态、生理和生态的适应性特征。（协同进化）,最小因子、限制因子与耐受限度,“最小因子定律” 植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子 限制因子 在众多生态因子中，任何接近或超
6、过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子 “耐受性定律” 每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上的最低点和一个生态学上的最高点，在最高点和最低点之间的范围就称为生态幅 或生态价,适应组合: 生物对非生物环境条件表现出一整套协同的适应特性，称适应组合。如骆驼和仙人掌对炎热干旱环境的适应。,能量环境,生命存在的一个基本条件是能量环境，地球上生命生存必需的能量主要来自太阳的辐射。绿色植物将太阳能转化成化学能储存于植物体内, 这一过程是生物圈与太阳能发生联系的唯一环节，也是生物圈赖以生存的基础。对于地球及其生物来说，太阳辐射具有两种不同的功能：一种是热能，另
7、一种是光能。,光质变化及其对生物的影响,光合作用的光谱范围：可见光区，其中红、橙光主要被叶绿素吸收，对叶绿素的形成有促进作用：蓝紫光也能为叶绿素和胡萝卜素吸收，这部辐射称为生理有效辐射；绿光很少被吸收利用，称为生理无效辐射。此外，长波光（红光）有促进延长生长的作用，短波光（蓝紫光、紫外线）有利于花青素的形成，并抑制茎的伸长。,光强度变化及其对生物的影响,植物光合作用率在光补偿点 附近与光强度成正比，但达光饱和点后, 不随光强增加 水生植物 水生植物在水中的分布与光照强度有关。 陆生植物 对不同光照强度的适应产生阳性植物和阴性植物和耐阴性植物。 动物 光照强度影响动物的行为，昼行性动物在白天强光
8、下活动，夜行性动物在夜晚或弱光下活动。,光对植物的形态建成和生殖器官的发育影响很大。植物的光合器官叶绿素必须在一定光强条件下才能形成，许多其他器官的形成也有赖于一定的光强。在黑暗条件下，植物就会出现“黄化现象”。在植物完成光周期诱导和花芽开始分化的基础上，光照时间越长，强度越大，形成的有机物越多，有利于花的发育。光强还有利于果实的成熟，对果实的品质也有良好作用。,生物的光周期现象,光周期现象：植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。植物光周期现象 对繁殖(开花)的影响：区分为长日照植物和短日照植物。 动物光周期现象 对鸟类等迁徙影响； 对繁殖的影响： 区分为长日照动物和短日照动物
9、。 对滞育的影响， 对换毛与换羽的影响。,生物与温度的关系,温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；不同生物的三基点不同；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替，形成年轮；外温影响动物的生长规模。 温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规律是有效积温。 温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化 ，动物繁殖的早迟。 温度与生物分布：许多物种的分布范围与温度区相关。,极端温度对生物的影响,低温对生物的影响：当温度低于临界(下限) 温度 ，生物便会因低温而寒害和冻害。冻害原因：冰
10、结晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。 高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等 。,生物对低温的适应,形态上的适应植物：芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小；动物：增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分减小（阿伦规律）。 生理上的适应植物：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低冰点，增加红外线和可见光的吸收带（高山和极地植物）；动物：超冷和耐受冻结，当环境温度偏离热中性区增加体内产热，维持体温恒定，局部异
11、温等。 行为上的适应 迁移和冬眠休眠等。,生物对高温的适应,形态上的适应植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层。 生理上的适应植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。 行为上的适应植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。,生物体的水分获得与损失途径,水分的丧失途径 植物蒸发（蒸腾作用、扩散作用）失水，分泌失水。 动物蒸发失水，排泄、分泌失水。 水分获得途径 植物根部吸收，叶面吸收
12、。 动物食物，体表吸收，代谢水。,陆生植物对水因子的适应,陆生植物的水平衡调节机制 形态适应： 发达的根系； 叶面小； 单子叶植物中一些具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲； 具发达的贮水组织； 生理适应： 水分运输的动力 原生质的渗透浓度高。 陆生植物的生态类型 湿生植物 中生植物 旱生植物,水生动物的水平衡调节机制,等渗：体内和体外的渗透压相等，水和盐以大致相等的速度在体内外之间扩散。仅排泄失水，通过食物、饮水、代谢水获得水，泌盐器官排出多余的盐分。 高渗：体内的渗透压高于体外，水由环境中向体内扩散，体内的盐分向外扩散。通过排泄作用排出多余的水，盐分通过食物和组织摄入。 低渗：体内渗透压低于体外
13、，水分向外扩散，盐分进入体内。通过食物、代谢水和饮水获得水，多种多样的泌盐组织排出多余的盐分。,陆生动物的水平衡调节机制,失水的主要途径： 皮肤蒸发、呼吸失水、排泄失水 补充水的主要途径： 食物、代谢水、饮水 保水机制 减小皮肤的透水性，如昆虫 减少身体的表面蒸发 减少呼吸失水，逆流交换 减少排泄失水，逆流交换，重吸收，排泄物质、形式 利用代谢水,土壤,土壤质地和土壤温度影响植物生长和土壤动物的水平及垂直分布。土壤水分太少引起干旱，太多又导致涝害，都对植物的生长不利。土壤水分还影响土壤内无脊椎动物的数量和分布。植物光合作用所需的CO2有一半来自土壤。但是，当土壤中CO2含量过高时（如达到10-
14、15%），根系的呼吸和吸收机能就会受阻，甚至会窒息死亡。,土壤温度对植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及吸收能力有直接影响，还通过限制养分的转化来影响根系的生长活动。一般来说，低的土温会降低根系的代谢和呼吸强度，抑制根系的生长，减弱其吸收作用；土温过高则促使根系过早成熟，根部木质化加大，从而减少根系的吸收面积。 土壤酸碱度：土壤酸碱度与土壤微生物活动、有机质的合成与分解、营养元素的转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的能力及生物生长等有密切关系。,恒温动物对高海拔低氧的适应,最明显的适应性反应表现在呼吸与血液组成方面。,二氧化碳,CO2对植物生长发育具有重要作用。 在强光照下，作物生长盛期
15、，CO2不足是光合作用效率的主要限制因素，增加CO2浓度能直接增加作物产量。,种群及其基本特征,种群与物种的概念 种群不是个体的简单叠加，是通过种内关系组成的一个有机统一体或系统。 种群是一个自我调节系统，通过系统的自动调节，使其能在生态系统内维持自身稳定性。作为系统还具有群体的信息传递、行为适应与数量反馈控制的功能。 种群不仅是自然界物种存在、物种进化、物种关系的基本单位，也是生物群落、生态系统的基本组成成份，同时，还是生物资源保护、利用和有害生物综合管理的具体对象。 一个物种，由于地理隔离，有时不只有一个种群。,单体生物和构件生物,单体生物（unitary organism） 单体生物个体
16、清楚，基本保持一致的体形，每一个体来源于一个受精卵。如鸟类、兽类等。 构件生物（modular organism） 构件生物由一个合子发育成一套构件，由这些构件组成个体。如水稻、浮萍、树等。,种群主要特征,数量特征 种群参数变化是种群动态的重要体现。 空间特征 组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，称为种群的内分布型 遗传特征 种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。 种群是物种存在的基本单位，也是物种进化的基本单位。种群还是生物群落的基本组成单位。即群落是由物种的种群所组成的。,种群的分布格局,个体可能呈随机、均匀和聚集分布等格局 均匀分布：S2m=0(S2样方个体数的方差，m为样方个体的平均数 )原因：种群内个体间的竞争。 随机分布：S2m=1-原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。 聚集分布：S2m1-原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。,种群多度的估计,物种多度与丰富度 多度(abundance):一定范围内的个体数量（种群密度）。 丰富度(richness):一定范围内的物种多寡。 种群密度的估计方法：
