普通生物学生物与环境

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1、第六章 生物与环境 第一节 环境因素及其对生物的影响一、生物圈（biosphere）生物圈指地球上的全部生命和一切适合于生物生存的场所，它由大气圈下层、水圈、土壤岩石圈及活动于其中的生物组成。人与生物圈计划 (Man and Biosphere，简称MAB)长白山 卧龙 鼎湖山二，生物与无机环境（一）光 1光对植物的影响是绿色植物进行光合作用的能量来源；光同时影 响植物 的形态建成和地理分布 （1）植物与光照度的关系。阳性植物、阴性植物和耐阴植物 （2）植物对光周期的反应长日照植物、短日照植物和中间型植物 （3）光对植物形态建成的影响 通常将光控制植物生长、发育、分化的过程称 为光形态 建成

2、肉桂 人参 2光对动物的影响（1）光对动物繁殖的影响。 光（光周期）是启动动物复杂繁殖生理机制的“触发器”（trigger），通过眼和脑影响到脑下垂体的机能，刺激其前叶分泌促性腺激素，而使生殖功能活跃起来 长日照动物：鼬和许多鸟类等。 短日照动物：山羊、绵羊和鹿类等。 鼬鹿（2）光对动物迁徙（ migration）的影响。 （3）光对动物换羽、换毛 的影响。 （4）光对昆虫滞育的影响 。临界光周期（critical photoperiod） （5）光对动物昼夜节律的 影响。日出性(趋光性)和夜出性 (避光性)角马 雷鸟（二）温度 1最适温度2极端温度对生物的 影响 （1）低温对生物的影 响。

3、（2）高温对生物的影 响 3温度对生物发育的 影响 生物在整个生长发育 期或某一 发育阶段内，高于一 定温度度 数以上的昼夜温度总和 ，称为某 生物或某发育阶段的积 温。K=(xxo)Y 4温度对生物分布的 影响南极鳕（三）水 1水与植物的关系 （1）水生植物。是指植物体或多或少沉没于水中的植物 。沉水植物：例如眼子菜(Potamogeton distinctus)、苦草(Vallisneria spiralis)等 。浮水植物：例如浮萍(Lemna)、满江红(Azolla) 等。挺水植物：例如睡莲(Nymphaea)、芦苇 (Phragmites communis) 等。（2）陆生植物。包括

4、湿生、中生和旱生植物三种类型。 苦草满江红2水与动物的关系 （1）陆生动物。对生长发育和生殖力的影响：对分布的影响： （2）水生动物。水对水生动物的影响主要体现在以下三个方面：溶解于水中的气体对水生动物的影响：溶解盐类对水生动物的影响：pH对水生动物的影响：鱼感鱼 （四）空气 1空气的化学成 分 空气主要由N2 (78)、O2(21) 和C02(0.032)及 其他气体所组成。 2空气运动。空 气运动产生风。风 对生物的作用，益 害参半。 （1）风对植物的 影响。 （2）风对动物的 影响。旗形树亚洲飞蝗 （五）土壤 1土壤质地和结构对生物的影响 土壤由固 体、液体和气体组成，土壤的质地和结构直

5、接 影响土壤的水分、温度、空气和养分状况，因 而间接地影响动、植物的生活。根据其质地和 结构可分为沙土、壤土和粘土三大类。（1）沙土。（2）壤土。具团粒结构，通气透水性能好 ，保肥能力强，为植物生命活动提供了良好的 生活条件，适合于绝大多数植物生活。（3）粘土。只适于浅根性植物生长。土壤的质地和结构影响土壤动物的运动 形式。2土壤酸碱度对生物的影响 pH67的微酸性土壤最有利于植物 的生长。 酸性土植物、碱性土植物和中性土植物 。土壤的酸碱度对于土栖动物及其分 布有很 大影响。此外，土壤还是微生物生活最适宜 的场 所，土壤里微生物的数量最大，类型最 多， 是人类利用微生物资源的主要来源。沙拐枣

6、碱蓬蜗牛（六）火 （七）地形地形对生物的影响通常是与其他因子一起发生作用的，地形的综合 作用对生物分布的影响是极其显著的。因为地表形态及海拔高度的变化 ，常常引起光、温度、水、土壤等相应地发生变化。三、生物与有机环境 （一）种内关系 1.种内斗争(intraspecific competition) 2.种内协作(intraspecific cooperation)。争夺配偶 种内协作（二）种间关系 1中性作用（neutralism）。 2竞争(competition)。 3偏害作用（amensalism）。例如异种抑制作用或他 感作用（allelopathy）、抗生作用等。 4捕食作用（pr

7、edation）。 5寄生作用（parasitism）。 例如人体内的绦虫， 植物中的菟丝子。 6偏利作用（sommensalism）。也称共栖 (commensalism)，即对一个种有利，对另一个种无影响 。例如绿毛龟是丝状绿藻与乌龟共栖的结果。 7互利共生(mutualism)。即相互作用对两种都有利 。例如地衣第二节 种群生态 一、种群概念*种群(poulation)是指在一定时间内占据一定空间的同一物种(或有机体)的集合体，即种群由同种个体组成，它占有一定的领域空间，它是同种个体通过种内关系有机地组成的一个统一体或系统（system）二、种群的基本特征* （一）数量特征 1出生率（n

8、atality） 为单位时间内种 群新出生的个体数。 2死亡率（motality） 为单位时间内 种群死亡的个体数。 3迁入和迁出 种群迁移率就是指一定 时间内种群迁出数量与迁入数量之差占 总体的百分率。（二）空间特征1随机型分布(random distribution)2均匀型分布(uniform distribution) 3成群型分布(aggregated distribution)种群的空间分布 A随机型分布；B成群随机型分布；C均匀型分布；D成群均匀型分布 （自Whittaker）（三）遗传特征遗传特征是指种群具有一定的基因组成，是一个基因库。 （四）系统特征种群由同种个体通过种内关

9、系有机地组成的一个系统，它以特定的生物种群为中心，以作用于该种群的全部环境因子为空间边界。三、种群年龄结构(age structure, age distribution）是指种群各年龄级个体生物数目在种群个体总数中所占的比例。四、性别比例(sex ratio) (sexual structure)性别比例是指种群中雄性和雌性个体数目的比例。种群年龄结构的三种基本类型 A增长型种群；B稳定型种群；C衰退型种群五、存活曲线(survival curve) 表示种群存活率随时间变化的过程，是以生物的相对年龄（由绝对年龄除以平均寿命而得到）为横坐标，再以各年龄的存活率为纵坐标所画的曲线。I型：几乎所

10、有的个体都能达到生理寿命； 型：表示各年龄期的死亡率是相等的。型：表示幼体的死亡率很高，只有极少数的个体能活到生理寿命。 第三节 生物群落(biotic community)生物群落是指在特定时间聚集在一定地域 或生 境中所有生物种群的集合。根据物种的属性， 生物群 落可以分为植物群落、动物群落和微生物群落 。 一、生物群落基本特征* （一）物种多样性(species diversity) （二）群落中的各个成员在决定群落的结构和生态功 能上作用 不同。优势种的变化将直接导致群落发生变化。物种在群落中的地位，以及它与食物和天敌的关系 称为生 态位（niche）。（三）群落与其环境的不可分割性（

11、四）群落的时间、空间格局(spatial and temporal patterns)分层现象，昼夜相和季节相等。（五）群落结构的松散性和边界的模糊性群落的结构一般指群落的分层结构和物种组成，随环境变化而变化，不是致密的实体，也不具有清晰的边界，而表 现出结构的松散性和 边界的模糊性。（六）群落的演替(succession)特征指群落的组成结构会随着时间的变化而发生变化。二、群落的组成与结构 （一）群落的组成群落的组成是指群落由哪些生物种 类所构成。群落的不同组成成分，在决 定整个群落的性质和功能上并不具有相 同. 1优势种(dominant species) 一般来 说，群落中常有一个或几个

12、生物种群大 量控制能流，其数量、大小以及在食物 链中的地位，强烈影响着其他生物种类 的栖息环境，这样的生物种称为群落的 优势种。2从属种(subordinate) 群落中除优势种外的其他物种称为从 属种。 3关键种(key-stone species) 一些珍稀、特有、庞大的对其他物 种具有与生物量不成比例影响的物种， 它们在维护生物多样性和生态系统稳定 方面起着重要的作用。如果它们消失或 消弱，整个生态系统就可能要发生根本 性的变化，这样的物种称为关键种。（二）群落的结构群落的结构指生物在环境中分布及其 与周围环境之间相互作用形成的结构，又称为 群落的格局(pattern)。1群落的外貌和生

13、长型 群落的形态与结构一般称为群落的外 貌(physiognomy) ；生长型(growth form)反 映了植物生活的环境条件2空间结构（1）垂直结构。 （2）水平结构。 3时间结构（1）周期变化 日节律： 季节节律： （2）演替，即群落在长期历史发展过程中，由一种群落类型转变为另一种群落类型的过程。 垂直结构水平结构4营养结构（1）食物链 (food chain)。 食物链指群落中不同生物种群通过取食与被取食的关系而形成的营养链锁结构食草食物链(grazing food chain)：是以绿色植物为起始环节，经植食动物、肉食动物等取食关系组成的食物链；残渣食物链(detritus foo

14、d chain)：是以死的有机体(植物的枯枝落叶、动物尸体和排泄物)为起始环节，经过腐生动物或微生物逐级分解所构成的食物链。（2）食物网(food web)。食物网指群落中的食物链，通过营养联系，相互交叉，形成的错综复杂 的网状结构。（3）生态金字塔(ecological pyramid) 依据物种在食物网中所处的营养等级的不同，可将生物种分为生产者、初 级消费者、次级消费者、三级消费者等 。5群落交错区和边缘效应 群落交错区(ecotone)是指两个或多个不同群落的交界区域，它是一个过渡地带，例如在森林和草原之间出现互相镶嵌的过渡地带。由于群落交错区有两个相邻生物群落的渗透，因而在群落交错区

15、中既可有相隔群落的生物种类，又可有交错区特有的生物种类。在群落交错区中生物种类和密度增加的现象，叫做边缘效应(edge effect)。 边缘效应（三）物种多样性群落结构的简单或复杂，还决定于组成群落生物种类 的多少、数量是否均匀、各个物种的重要性等。物种多样 性有多种表示方法。 1物种丰富性（species richness） 物种丰富性是指群落 中物种的数目。 2多度（abundance） 多度是指群落中生物个体数目的 多少，是一个数量上的比例。 3密度(density) 密度指单位面积上的个体数，用公式表 示为：D=N/SRD=N/N 式中：D为密度；N为样地内某种物种的个体数目；S为样

16、 地面积；RD为相对密度；N为全部物种的个体数目。4重要值(importance value) 重要值是用来表示某种植物在群落中作用和地位 大小，重 要值越大的种在群落结构中越重要。用公式表示：重要值=（相对密度+相对频率+相对基部盖度） /300其中，频率指群落中某种植物出现的样方的百分 率；基部 盖度指植物基部茎的横截面积。s 5Shannon-Wiener指数 H=PilnPi。式中：S为 物种数；Pi为第i种的个体比例。 i=1 6均匀度指数 EH/lnS。式中：H为多样性指数 ；S为物种数。三、生物群落的演替（community succession）群落演替又称生态演替（ecological succession），是指群落随时间和空间而