第一部分有机体与环境

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1、 基础生态学第一部分 有机体与环境有机体与环境第二章 生物与环境一、有机体与环境 1、生物与环境第一节、生态因子一、 环境(environment)某一特定的生物体或生物群体周围一切 的总和，包括空间及直接或间接影响该生物 体或生物群体生存的各种因素。1.1.1 环境环境大环境小环境地区环境地球环境宇宙环境大气候离地面1.5m由大气环流、地理纬 度、距海洋距离、大 面积地形等因素决定对生物有直接影 响的邻接环境大环境直接影响小环境，对生物体也 有直接 或间接的影响。影响生物的生存与 分布，生产一定组 合特征的生物群系 。热带森林、苔原 等 为生物提供选择自身 所需要的生活条件。 近地面1.5m

2、 以内的气候大气候 ：小气候：指接近地面大气层1.5mc以内的气候。气候关 系大环境直接影响着小环境，对生物体也有直接或间 接的影响。 小气候变化大，受局部地形、植被和土壤类型的调 节，与大气候有极大的差别。小气候直接影响生物的生 活，例如植物根系接触的是土壤小环境，叶片表面接触 的是气体环境，由温度、湿度、气流的变化而形成的小 气候对树冠的影响可以产生局部生境条件变化。指离地面1.5m以上的气候，由大范围因素所决定 ，如大气环流、地理纬度、距海洋距离、大面积 地形等。小气候的变化大， 受局部地形、植被和土壤 类型的调节，与大气候有 极大的差别。小气候直接 影响生物生活，如植物根 系接触的土壤

3、小环境，叶 片表面接触的是气候小环 境，由温度、湿度、气流 的变化而形成的小气候对 树冠的影响可以产生局部 生境条件的变化。北极植物在 晴朗白天的 温度变化 二、 生态因子(ecological factor)生态因子指环境要素中对生物起 作用的因子，如光照、温度、水分、 二氧化碳、食物和其他生物等。1.1.2 生态因子所有生态因子构成生物的生态环 境，特定生物体或群体的栖息的生态 环境称为生境。1、 生态因子分类 生态因子分类 按性质：气候因子(光、温、水、风、气压等)；土壤因子(土壤结构、成分的理化性质及土壤生物等)地形因子(陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向、坡度等)生物因子(包括动物、植

4、物和微生物之间的各种相互作用)人为因子(人类活动对自然的破坏及对环境的污染作用) 按有无生命特征生物因子非生物因子 按生态因子对动物种群数量变动的作用密度制约因子(density dependent factor)如食物、天敌等生物因子，影响种群密度变化，调节种群密度。非密度制约因子(density independent factor)如温度、降水等气候因子，它影响的强度不随种群的密度变化。 按生态因子的稳定性及其特点 稳定因子地心引力、地磁、太阳常数等恒定因子，它们决定了生物的分布。 变动因子 周期性变动因子四季变化、潮汐涨落等，主要影响生物分布 。 非周期性变动因子风、降雨、捕食等，主要

5、影响生物数量。2、生态因子作用特征 综合作用 主导作用 阶段性作用 不可替代性和补偿作用 直接作用和间接作用生态因子的作用特征 综合作用环境中的每个生态因子不是孤立的、单独存在 的，总是与其他因子相互联系、相互影响、相互制 约。因此，任何一个因子变化都会不同程度地引起 其他因子的变化，导致生态因子的综合作用。例如山脉阴坡和阳坡景观的差异，是光照、温 度、湿度和风速综合作用的结果。大山的垂直植被 分布带也是光、温、水等因素的综合作用的结果。 动植物的物候变化是气候变化的综合作用的结果。 生物的生长发育是依赖于气候、土壤、生物等多种 因素的综合作用。温度与湿度可共同作用于有机体 生命周期的任何一个

6、时期，通过影响某一阶段而限 制物种分布。 主导作用对生物起作用的众多因子并非等价，其中一个 起主导作用，它的改变引起其他生态因子发生变化 ，使生物的生长发育发生变化，这个因子是主导因 子。 阶段性作用由于生态因子规律性的变化导致生物生长发育 出现阶段性，在不同发育阶段，生物需要不同的生 态因子的不同强度，因此生态因子对生物的作用也 具有阶段性。如低温在作物的春化阶段是必不可少 的，其后的生长阶段就是有害的。 不可替代性和补偿作用对生物作用的诸多生态因子虽然并非 等价，但都很重要，一个都不能缺少，不 能由另一个来替代。但在一定的条件下， 当某个因子的数量不足，可依靠相近生态 因子的加强得以补偿，

7、而获得相似的生态 效应。如光照弱时植物光合作用下降可依 靠CO2浓度的增加得到补偿。 直接作用和间接作用生态因子对生物的行为、生长、繁殖和分 布的作用可以是直接的，也可以间接的，有时 还要经过几个中间因子。直接作用于生物，如 光照、温度、水分、二氧化碳、氧等；间接作 用是通过影响直接因子而间接影响生物，如山 脉的坡向、坡度、高度通过对光照、风速及土 壤质地的影响，对生物发生作用；第二节 生物与环境的相互作用1.2 生物与环境的相互作用环境对生物的作用是多方面的，可影响 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 些生态因子能限制生物的分布区域。例如， 热带的

8、动植物不能在北半球的北方生长，主 要受低温的限制；荒漠地带物种稀少主要受 干旱的影响 。当环境温度恶劣变化时，会导 致生物死亡或停止生殖。随着自然的季节变 化，会导致动物的迁徙、脱毛脱羽，动植物 的休眠等等。1.2.1 环境对生物的作用 一、 环境对生物的作用生物对环境有适应作用，将形态、行为 等方面不断进行调整，以适应环境中的生态 因子变化，将其限制作用减小。因此不同环 境中，生物会产生不同的适应性变异。生物 还能利用某些生态因子的周期变化，作为确 定时间，调节生理节律和生活中的各种节律 的线索。如光周期的变化，植物就有落叶、 休眠、发芽、开花.人就有日出而作，日落 而息。 1、 生物对环境

9、变化适应作用沙荒荒漠与沙漠的交错带沙漠荒漠来自不同海拔高度的耆草种子种在同一茶园相同条件下生长出来的植物不同环境条件下的耆草 ，在同等条件下生长出 的植物有明显的差异二、 生物对环境的反作用生物对环境的影响，一般称为反作用。这种反 作用改变了生态因子的状况。如荒漠上培育起树木， 由树木的作用，形成了新的小气候环境；土壤中微生 物与土壤动物的活动改变了土壤的结构与理化性质等 ；草场的过度放牧导致草场的退化等等。生物与生物它们之间的相互作用更为密切，很难说谁是作用 谁是反作用。如捕食者与猎物、寄生与宿主。而是相 互作用，两者在长期进化过程中形成了一系列形态、 生理和生态的适应性特征。捕食者视觉敏锐

10、，身躯灵 活爪子锐利和有力的犬齿；而被猎物有听觉灵敏的耳 朵、善于奔跑的四肢。是自然选择，适者生存的协同 进化。1.2.2 生物对环境的反作用1.3 最小因子、限制因子现耐受限度 第三节 最小因子、限制因子与耐受限度一、 利比希最小定律植物 的生长取决于那些处于最少量的营养 元素。 物质与能量 的输入输出处于平衡时。低于 某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决 定该种生物生存和分布的根本因素。1.3.1 利比希最小定律二、 限制因子(Limiting factor)限制因子定律(Law of limiting factors):因子 处于最小量或过量时，可以成为生物的 限制因子。限制因子：生

11、物对每一种环境因素都 有一个耐受范围，只有在耐 受范围内， 生物才能存活。任何生态因子，当接近 或超过某种生物的耐受性极限而阻止其 生存、生长、繁殖或扩散时，这个因素 称之为限制因子。1.3.2 限制因子三、耐受限度与生态幅1、 耐受性定律(Law of tolerance)美国生态学家Shelford 1913年提出。任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过 多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时会使该 生物衰退或不能生存。耐受定律估计了环境因子的变化，还估计了生 物本身的耐受限度。同时，耐受性定律允许生态因子 的相互作用。1.3.3 耐受限度与生态幅在Shelford之后，对耐受定律作

12、了发展： 每一种生物对某一生态因子耐受性很宽，对另 一因子耐受性很窄，年龄、季节、栖息地 不同也有差异， 整个发育过程中，对环境因子的耐受限度不同 。在繁殖期、卵、胚胎期和幼体、种子的萌 发期，其耐受限度一般较低。 不同的生物种，对同一生态因子的耐受性是不 同的。如鲑鱼对水温的耐受范围为0-12， 最适温度为4；豹蛙的耐受范围为0-30， 最适温度为22。 生物对某一生态因子处于非适应状态下时， 对其他生态因子的耐受限度也下降。如，陆 地生物对温度耐受性往往与它们的湿度耐受 性密切相关。当生物所处的湿度很低或很高 时，所能耐受的温度范围较窄；所处湿度适 度时，耐受温度的范围比较宽。反之也一样

13、。2、生态幅每一种生物对每一种生态因子都有 一个耐受范围，即有一个生态上的最 低点和最高点。在这两点之间的范围 ，称为生态幅(ecological amplitude)。生殖生长存活耐受上限耐受下限生态状态环境条件生物的耐受限度图解广广温性 广水性 广盐性 广食性 广光性 广栖性 广土性狭狭温性 狭水性 狭盐性 狭食性 狭光性 狭栖性 狭土性生态幅最低最高最低最高最适度最适度最适度狭温性(冷狭温性)广温性狭温性(暖狭温性)温度活动力(生长)广温性生物与狭温性生物的生态幅比较生物对环境环境生态因子的耐受范围可通过自 然驯化或人为驯化改变生物的耐受范围，使适宜生存 范围的上下限发生移动，形成一个新

14、的最适度，去适 应环境的变化。 这种耐受性变化是直接与生物的、生理的、形态 的及行为的特征等相关。如，随着冬季向夏季的转变 ，水温逐渐升高，鱼可能由这种季节的驯化而对温度 受限升高。 生物通过控制体内环境(体温、糖、氧浓度、体 液等)，使其保持相对稳定(即内稳定)，减少对环境的 依赖，从而扩大生物对生态因子的耐受范围，提高了 对环境的适应能力。但并不可能完全摆脱环境的限制 。3、耐受限度的调整梯度低高耐受度耐受限度随环境温度的改变01020304080120160180温度/耗氧量/(mLg-1h-1)驯化在5和25的蛙在不同温度下的氧消耗小结生态因子，作用特征。生物 环境作用。1、概念与术语

15、环境 生态因子 生态幅 大环境 小环境 大气候 密度制约因子 非密度制约因子 限制因子 广温性 狭温性2、什么是最小因子定律？什么是耐受性定律？3、生态因子相互联系表现在哪些方面？思考题思考题解答 1、概念与术语环 境 ：指某一特定生物体或生物群体周围一切的总 和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。 生态因子：指环境要素中对生物起作用的因子。如光照、温度等 。 生 态 幅：每一生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一 个生态上的最低点和最高点。在最低点和最高点之间的 范围，称生态幅。 大环境:指地区环境、地球环境和宇宙环境。小环境:指对生物有直接影响的邻接环境，即指

16、小范围内的特定 栖息地。 大气候： 指大环境中的气候。离地面1.5m以上的气候，由大范 围因素所决定，如大气环流、地理纬度、距海洋距离 、大面积地形等。密度制约因子：对动物种群数量影响强度随其种群密度而变化， 从而调节了种群数量，如食物、天敌等生物因子 。解答 1、概念与术语非密度制约因子 ：对生物种群数量变动的作用影响强度不随其 种群密度而变化。如温度、降水等气候因子 。限制因子：任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性 极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个 因素称之为限制因子。广温性：表示某种生物对温度的适应范围(生态幅)较宽 。 狭温性 ：表示某种生物对温度的适应范围(生态幅)较狭。解答 2、什么是最小因子定律？什么是耐受性定律？最小因子定律是：低于某种生物需要的最小量的 任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因 素。耐受性定律：任何一个生态因子在数量上或质量 上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受 限度时会使该种生物衰退或不能