环境生态学讲义1012

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1、第一章 绪 论 一、环境生态学定义:“研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制、规律和对人类的反映效应，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。 ”即用生态学的理论，阐明人与环境间相互作用的机制和效应以及解决环境问题的生态途径的科学。 （金岚 盛连喜等，1991）二、环境生态学的形成与发展1、产生：20 世纪 60 年代对传统行为和观念的反思2、理论发展、完善阶段：20 世纪 70 年代引起世界反响的“严肃忧虑” 3、实际应用阶段：20 世纪 80 年代人类对环境问题的挑战三、环境生态学的学科体系1、 研究内容1) 经典生态学基本理论2) 人为干扰下生态系统内在机制变化和规律研究3) 生态系

2、统受损程度及危害性的判断研究4) 各类生态系统的功能和保护措施5) 解决环境问题的生态学对策研究2、发展趋势1) 人为干扰的方式和强度2) 退化生态系统的特征判定3) 人为干扰下的生态演替规律4) 受损生态系统恢复和重建技术5) 生态系统服务功能评价6) 生态系统管理7) 生态规划和生态效应预测四、环境生态学与相关学科1、 生态学1) 定义2）研究对象： 3）分支学科2、环境科学1）研究对象： 2）特点： 3）分支学科3、其他相关学科： 第二章 生物与环境(个体生态学)一、 物种与个体生物学、 物种：指一类生物个体的集合，其中的个体之间自然条件下能相互交配产生具有生殖能力的正常个体。、 生态适

3、应：生物为了适应环境，从形态、生理及生化机制 上作出有利于生存的改变。、个体生态学:是以生物个体及栖息地为研究对象，研究栖息地环境因子对生物的影响及生物对栖息地的适应和生态适应的形态、生理及生化机制。即研究生物个体发育、系统发育及其与环境关系的生态学分支。、适者生存二、环境及生态因子、环境（Environment）广义环境，某一主体周围一切事物的总和。在生态学中，环境是指生物的栖息地，生物是环境的主体。、环境的类型按主体分类：人为主体、生物为主体按性质分类： 按范围分类： 、生态因子的概念1) 环境因子(environmental factors) ：构成环境的各要素。2) 生态因子(ecol

4、ogical factors) ：环境因子中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的因子。3) 生存因子：生态因子中生物生存不可缺少的因子。4) 生态环境（ecological environment）：所有生态因子的综合。5) 生境（habitat）：具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物影响下的次生环境的统称。、 生态因子的类型1) 气候因子(climatic factors)：光、温度、湿度、降水等2)土壤因子(edaphic factors)：土壤的深度、母质容重、孔隙度、pH、盐碱度、肥力等3)地形因子(topographic factors)：地形的起伏、海拔

5、、坡度等地貌特征4)生物因子(biotic factors)：竞争、捕食、共生、寄生等5)人为因子(anthropogenic factors)：开发利用资源2）美国生态学家 Daubenmire R F（1974）将生态因子分为三大类：气候类、土壤类、生物类。这三类分别归结于七个并列的项目：土壤、水分、温度、光照、大气、火、生物。3）第一性周期因子：是指由地球自转或公转及月相变化形成的光、温、潮汐的日、月、季节、年的周期性变化。 次生性周期因子：取决于第一性周期因子，如太阳辐射和温度周期性变化导致大气湿度、降水量周期性变化。 非周期性因子：指突发性或间断性出现的因素，如暴雨、洪水、蝗灾、火山

6、、地震等5、生态因子的变化规律和生物分布纬向递变性 经向递变性 垂直递变性 非地带性（地形变化）三、生态因子的作用规律、限制因子定律、耐受性定律：生态幅（ Ecological amplitude）：每个种对环境因子的适应范围的大小。耐受性机制： 实际耐性比潜在耐性窄 维持一定的耐性要消耗一定的代谢能 在适应极端环境时，为提高对某一因子的耐性就要牺牲对其他因子的耐性 通过内稳态可提高耐性 休眠可躲避不利因子间接提高耐性、生态因子综合作用定律：生态因子的综合作用、生态因子的交互作用、生态因子的作用的主次、直接作用和间接作用、生态因子的阶段性作用、不可替代性和补偿作用四、生态因子对生物的影响1、

7、光因子的生态作用1) 地球上所有生物得以生存和繁衍的最基本的能量源泉2) 太阳能以化学能的形式进入生态系统的唯一通路3) 食物链的起点 光强（1）光强与形态建成: 黄化现象（2）光强与光合作用光补偿点：光合作用吸收的 CO2 与呼吸作用释放的 CO2 平衡（即气体的交换量为零）时的光照强度。光饱和点：净光合作用的趋于稳定时的光照强度。（3）光强与植物的生态类型适应类型 生境 代表阳生植物 旷野、路边、森林中的上层乔木，草原及荒漠中的旱生、超旱高山植物及多数大田作物等均属此类型。如蒲公英、蓟、杨、柳、槐、桦、松、杉和栓皮栎生植物 等阴生植物 潮湿背阴或密林的下部，生长季节的生境往往较湿润苔藓类、

8、部分蕨类、铁杉、红豆杉、亚热带地区山林中的茶树等，很多药用植物如人参、三七等耐阴植物 叶菜类一些豆类植物光质：光谱成分-380nm-760nm-紫外线 可见光 红外线1% 4050% 5060%光周期：长日照植物：日照长度超过一定数值才开花的植物。如牛蒡、紫苑、凤仙花和除虫菊等；大小麦、油菜、菠菜、甜菜、萝卜等。短日照植物：日照时间短于一定数值才开花的植物。通常在早春或深秋开花。如千牛、苍耳和菊类；水稻、玉米、大豆、棉和麻等。中间性植物：只要其他条件合适，在什么日照条件下都能开花的植物。如，黄瓜、番茄、四季豆和蒲公英等。人为的调节光照时间可控制植物花期；2、 温度因子的生态作用（1）温度与生物

9、生长“ 三基点”温度：参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度； 不同生物的三基点不同； 在一定的温度范围内，生物的生长速率与温度成正比； 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，形成年轮和鳞片； 外温影响动物的生长规模。（2）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。 有效积温法则（法 Reaumur,1735）：植物在生长发育过程中，须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且某一特定植物类别各发育阶段所需的总热量是一常数，称总积温或有效积温。 有效积温法则的意义 预测生物发生的世代数； 预测生物地理分布的北界； 预测害虫来年的发生程历； 制定农业

10、气候区划，合理安排作物； 应用积温预报农时。（3）温度与生物的繁殖、分布 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。（4）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 。（5）温周期现象与物候昼夜变温形成温周

11、期现象；季节变温形成物候物候：植物适应一年中的气候条件的季节性变化，形成与之相应的生长发育规律。如：春季萌芽 秋季落叶 冬季休眠物候期：植物的器官在不同季节中从形态上显示的各种变化现象。如：萌芽 展叶 初花 盛花 末花 果熟 叶落 休眠 物候规律：枣发芽、种棉花，杏开花、快种麦，野人无历日，鸟啼知四时。 3、 水因子的生态作用（1）水的生理生态作用生物起源于水环境 水是生物体不可缺少的组成成份； 水是生物体所有代谢活动的介质； 水分保持植物的固有姿态，保持动物体水分平衡； 水为生物创造稳定的温度环境； 水能调节体温。（2）动物对水的适应形态适应 生理适应 行为适应：（3）植物对水的适应水生植物

12、：沉水植物 黑藻 金鱼藻 狸藻，浮水植物 凤眼莲 浮萍 睡莲等，挺水植物 芦苇 香蒲 陆生植物：湿生植物 水稻，中生植物 棉花 大豆，旱生植物 少浆植物 多浆植物4、 土壤因子的生态作用（1）土壤的生态学意义 为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所； 提供生物生活所必须遥矿质元素为水分； 提供植物生长所需的水热肥气； 维持丰富的土壤生物区系； 生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行。（2）土壤的物理性质及其对生物的影响土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，固体占 85以上，根据土粒的直径大小，可将土粒分为：粗砂、细砂、粉砂和粘粒，其组合百分比称土壤质地，根据土壤质地,可将土壤分为

13、：砂土、壤土和粘土。土壤质地和土壤温度影响植物生长和土壤动物的。（3）土壤的化学性质及其对生物的影响土壤酸碱度：过碱性和酸性不利于植物生长，酸性还不利于细菌生长。土壤有机质：植物重要碳源和氮源。土壤无机元素：植物生长的 13 种重要元素来源（7 种大量元素：、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁；6 种微量元素：锰、锌、铜、钼、硼、氯）、大气因子的生态作用（）大气对植物的影响CO2 时光合作用的主要原料 2 时生物生命活动所必需的SO2、HF、CH 2=CH2、 NH3、 O3、 Cl、HCl、Hg 等过量对植物造成危害（2）大气污染物对植物的影响（3）大气运动风 对生物的影响输送作用；影响动物的行为活

14、动（捕食、迁移、分布） ；风媒；破坏作用（风折、风倒、风拔）五、生物对环境的适应趋异适应与生态型 同中生物适应不同的环境产生了不同的适应称趋异适应。 趋异适应产生的同种生物的不同基因类群叫生态型。2、 趋同适应于生活型不同生物是影响同环境产生了相同的适应称趋同适应趋同适应产生的相同生态习性的不同生物类群称生活型3、生态位空间生态位 营养生态位 多维生态位第三章 种群生态学一、 生物种群及种群生态学1、生物种群（ Biotic Population）：占据特定空间的同种生物个体的集合群。自然种群三特征：空间、数量、遗传特征。2、种群生态学( Synecology)：是以生物种群及其环境为研究对象

15、，主要研究由个体之间相互作用所表现出来的集合群特征和行为，以及这些集合群的结构形成、发展和运动变化规律的生态学分支学科。目的：调控种群二、 种群的基本特征1、 种群的大小和密度种群大小（ Population Size）:一个种群全体的数目多少。种群的密度（ Density）:单位空间内某一种群的个体数目。种群密度和生物的大小及该生物所处的营养级有关。粗密度( Crude Density)是指单位空间内的个体数（或生物量） 。生态密度( Ecological Density):是指单位栖息空间（种群实际所占据的有效面积或空间）内的个体数（或生物量） 。相对密度（ Relative Density)：单位时间内遇见的生物个数；或某时段内，某一物种占据样地的百分比。影响种群密度的因素（1）环境中可利用的物质和能量的多少；（2）种群对物质和能量利用效率的高低；（3）生物种群营养级的高低；（4）种群本身的生物学特性“饱和点”和最适密度：当环境中拥有可利用的物质和能量最丰富、环境条件最适应时，某种群可以达到该环境下的最大密度，这个密度称为“饱和点” 。维持种群最佳状况的密度，称为最适密度。拥挤效应：2、种群的出生率和死亡率出生率是指种群生产新个体占总个体数的比率。不论新个体是通过生产、孵化、出芽、分裂等哪一种方式，都视为出生。生理出生率(最大出生率):在理想条件下所能达