生态学__生物与环境

《生态学__生物与环境》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生态学__生物与环境（202页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章 生物与环境,生物与环境相互作用,相互依存,第一节 生物种的概念,一、物种（species）的概念 1 林奈：物种是由形态相似的个体组成，同种个体可以自由交配，并产生可育的后代。其 认为物种是不变的、独立的、种间没有亲缘关系。 2 近代物种概念：生物种是由一些具有一定形态相似性和遗传相似性的物种构成，承认了种内有共性，种间有差异，但界限模糊。 3 Mayer：物种是由许多群体组成的生殖单元（与其他单元生殖隔离）它们在自然界中占有一定空间。,1 物种是真实存在的，由生殖、遗传、生态、行为、相互识别系统等联系起来的个体集合，不是按任意特征划分的类。,二、生物种的特点,2 随时间可以进化改变的

2、个体集合。,3 是生态系统中的功能单位。,第二节 环境的概念及其类型,环境（environment）：指某一特定生物或群体以外的空间，及直接、间接影响生物体或群体生存的一切事物的总和。环境是一个相对概念，有大小之分。,一、环境的概念,生物环境一般分为大环境和小环境。 大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境。 地区环境（regional environment）：占有某一特定地或空间的自然环境。 地球环境（global environment）：四大圈层组成的环境 宇宙环境（space environment）：大气层外的宇宙环境 小环境：指对生物有直接影响的邻接环境，即指小范围内的特定栖息地。

3、 生境（habitat）：生物个体、种群和群落，在其生长、发育和分布的具体地段上各种具体环境因子的综合作用。 微环境（micro-environment）：区域环境的异质性形成 内环境（inner-environment）：生物体内组织或细胞内的环境,二、环境类型,八齿小蠹在倒伏树上的生活,Orchid 兰花, 淡紫色 Bromeliad 凤梨科植物 Epiphyte 附生植物, 真菌,Isopod 等脚类的动物 Crevice (墙壁, 岩石等的)裂缝,三、环境还可以分为,自然环境：包括大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈等。人工环境：包括所有的植物栽培、引种驯化、人为管理和人工控制下的环境。,第三

4、节 生态因子作用分析,一 生态因子概念 1 生态因子（ecological factor）：环境中对生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。如：光照、温度、水分、O2、CO2 、食物和其他生物。 生存条件：生物生存不能缺少的生态因子。 生态环境：所有生态因子构成的环境。,2 生态因子的分类,（1）按其性质划分： 气候因子： 如光、温度、湿度、降水、风、气压和雷电等。 土壤因子： 包括土壤结构、土壤有机和无机成分的理化性质及土壤生物等。,地形因子： 如地面的起伏，坡度和坡向、经纬度和海拔高度等。 生物因子： 包括生物之间的各种相互关系，如捕食、寄生、竞争和互惠共生等。 人为

5、因子： 人类对生物的改造、利用，引种驯化和破坏作用，以及环境污染。,（2）按有无生命的特征划分：生物因子非生物因子 （3）按生态因子对动物种群数量变动的作用划分：密度制约因子非密度制约因子,1 综合作用,生态环境是由许多生态因子组合起来的综合体，对生物起着综合作用。 各个单因子之间互相联系、互相促进、互相制约，任何一个单因子的变化必然在不同程度上引起其它因子的变化。 如光强变化温度改变湿度改变蒸发、蒸腾改变。,二、生态因子作用的一般特征,2 主导因子作用,组成环境的所有生态因子不是等价的，在一定条件下，其中必然有一个或两个是起着主导作用的，这种起主导作用的因子就称为主导因子。,主导因子的含义有

6、二种：从因子本身来说，当所有因子的质和量相等时，其中某个因子的变化，能引起生物全部生态关系发生变化。如静风暴风。由于某类因子的存在与否和数量变化，从而使生物的生长发育发生明显的改变。如植物春化阶段的低温因子，光周期中的日照长度等。,3 阶段性作用,生物在生长发育的不同阶段，往往需要不同的生态因子，也即生物对生态因子的需要是分阶段的。如水对水稻不同生长发育期有不同作用。许多动物幼体和成体生活在完全不同的环境中，对生态因子的要求就差异很大。,4 不可替代性和补偿性作用,生态因子虽然不是等价的，但是不可缺少，而是同等重要的。某个因子的缺少，就会引起生物的正常生活失调，生长受阻，甚至死亡。而任何一个因

7、子都不能由另一个因子来代替。,在一定情况下，某一因子在量上的不足，可以由其它因子的加强而得到暂时性的调剂和补偿。如光强减弱所引起的光合作用下降，可通过CO2浓度的增加而得到补偿。,5 直接作用和间接作用,在对植物的生长发育状况及其分布的分析研究中，必须区别生态因子的直接作用和间接作用。许多地形因子，如地形起伏、坡向、坡度、海拔、经纬度等，都可以起间接作用。如四川二郎山的“焚风”现象。,（一）限制因子(limiting factors) 1 概念：生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，任何一种只要接近或超过生物的极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的生态因子就是所谓的限制因子。,三、生态因

8、子的限制性作用,2 Blachman（1905）提出的限制因子定律 生态因子低于最低状态时，生理现象几乎全部停止； 生态因子处于最适状态时，生理现象达到最大观测值； 生态因子处于最大状态时，生理现象几乎全部停止；,3 意义：找出可解决生产中增长过快或过慢的问题，如冬天的鹿瘦的原因,三、生态因子的限制性作用,1 基本内容：1840年德国有机化学家J. Liebig（李比希）发现。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。,2 E. P. Odum对Liebig定律的补充,（1）Liebig定律只在极严格的稳定条件下才能应用。如果一个生态系统中，物质和能量的输入输

9、出不是处于平衡状态时，就不能应用。 （2）要考虑各因子之间有相互作用。,（二）利比希最小因子定律,三、生态因子的限制性作用,（三）耐受性定律1 基本内容：1913年美国生态学家V. E. Shelford 认为：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生存。,2 对耐受性定律的补充,生物在不同发育期，对生态因子耐受限度不同； 不同的生物种对同一生态因子的耐受性不同； 生物对某一生态因子处于非最适状态下时；对其他因子的耐受限度也下降。 耐受范围是可变的； 自然耐受限度的实际范围比潜在范围要小； 生活在最适环境中的生物很少；,3 意义

10、：找到影响生物生存和发展的关键因子，集中力量研究它，确定某一因子与生物生长发育的定量关系。,（四） 生态幅 1 概念：每种生物对每种环境因素都有一个耐受范围，即有一个上限和一个下限，上限和下限之间的范围称为生态幅（ecological amplitude）或生态价（ecological valence）。 2 生态可塑性：各种生物对周围环境各种变化的适应程度，称为种的生态可塑性。生态可塑性可分为“广生态型”和“狭生态型”。 3 特点： 遗传性 可用宽（广）和狭（窄）度量 受狭控制 不同发育期不同 生理最适点和生态最适点分离,（五）内稳态机制,1 概念： 生物控制自身体内环境，使其保持相对稳定的

11、一种机制。是进化过程中所形成的，能使生物或多或少地减少对外界环境的依赖性，提高生物对生态因子的耐受范围。,身体姿势：植物运动（合欢、向日葵），动物（蜥蜴）； 往返运动：动物（桉蚊在一天中的不同时间生活不同的林层；） 追寻栖息地（洞穴和巢穴） 调节身体渗透压 休眠（植物种子和动物冬、夏眠和滞育）,2 生物保持内稳态的行为机制,3 负反馈调节,内稳态生物 恒温动物：控制体温的方法主要是靠控制体内产热生理过程。,非稳态生物 变温动物： 控制体温的方法则主要靠减少热量散失或利用环境热源使身体增温。,4 内稳态和非内稳态生物,注意：内稳态调节仅仅扩大了生物的生态幅育与适应范围，并不能完全摆脱环境的限制。

12、,（六）耐受限度的调整生物对环境因子的耐受范围并不是固定不变的，通过驯化可改变生物的耐受范围，使适宜生存范围的上下限发生移动，形成一个新的最适度，去适合环境的变化。 耐受限度调整的方法 驯化：生物借助于驯化过程可以稍稍调整它们对某个生态因子或某些生态因子的耐受范围。 休眠：是动植物抵御暂时不利环境的一种非常有效的生理机制。 昼夜节律和其他周期性的补偿变化。,生物耐受性限度的调整,作业： 名词解释： 生态因子；限制因子；最小因子定律； 耐性定律；生态幅；内稳态 2 问答 （1）生态因子之间相互作用有什么特点？ （2）种的生态幅及其制约因子有哪些主要规律？,谢谢,第四节 生态因子的生态作用 及生物

13、的适应,能量环境,第四节 生态因子的生态作用及生物的适应,一、光的生态作用及生物适应,（一）光的性质,红外光,以红外线的能量最多，约占50-70%，可见光比例其次，约占46-30%，紫外线最少，只占4-0.1%。这三部分太阳辐射对作物生长发育有影晌作用。,波长范围：150-4000nm；可 见 光：380-760nm 紫 外 光： 760nm,1 光照强度：太阳辐射强度，垂直于太阳光的单位面积、单位时间的黑体上所获得的太阳总能量，单位calcm-2min-1。有时可以用照度表示，单位米烛光或lux, 1calcm-2min-1=7万米烛光。,2 影响地球表面太阳辐射能的因素,（二） 地球上光的

14、分布,大气圈内的各种成分 太阳高度角 地球公转时轴心的位置 海拔高度、坡向和坡度,（三）光质变化及其对生物的影响,（3）水体中上部红、蓝光多，下部绿光多。,（1） 短波光随纬度增加而减少，随海拔高度的升高而增加。,（2）冬季、早晚长波光增多，夏季、中午短波光增加。,1 光质变化,2 光质对生物的影响,（1）光质与植物紫外光抑制了植物茎的伸长；蓝光引起叶绿体运动；紫光引起植物向性生长，红光有利于种子萌发，红橙光有利于叶绿素的形成。,（2）光质与动物动物生殖；体色变化；迁徙；毛羽更换；生长；发育；色觉。如黑光灯捕虫，皮肤癌等。,（3）光质与微生物 杀菌（200-300nm）；菌类停止生命活动（24

15、0-340nm）,天山雪莲,(四)光照强度的变化,（1）光照强度随纬度的增加而减弱，随海拔高度的增加而增强。 （2）夏季最大，冬季最小，中午大，早晚小。 （3）对山坡来说，南坡大，北坡小。 （4）植物群落中，上层大，下层小。 （5）随水深度增加而减弱。,1光照强度的变化,2 光强对生物生长、发育和形态建成的作用 1）光强与动物的生长发育 2）黄化现象：影响叶绿素的形成。 3）促进植物细胞的增长与分化,3 生物对光照强度的适应性,1）阳地植物：在强光照下才能正常生长发育的植物。如松、杉、柳、桦、槐等。,（1）植物对光照强度的适应性,2）阴地植物：在弱光照下比在强光照下生长良好的植物。如云杉、冷杉

16、、细辛等。,3）耐阴植物：在全日照下生长最好，也能忍受适度的荫蔽，或在生长发育期间需要轻度的遮阴。如玉竹、青冈属、党参、黄精等。,玉竹,党参,黄精,4）水体中光照强度的变化,光在水体中的穿透能力限制着植物的分布，植物只有在透光带内才能正常生长，它的光合作用量才大于呼吸量。 在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗量相平衡之处，就是所谓的补偿点。 如果植物长期处于补偿点之下，植物就会死亡。,（2）动物对光照强度的适应有些动物适应于白天的强光照下活动，称为昼行性动物。因其能忍受的光照范围较广，故又称为广光性动物。,有些动物适应于在夜晚或晨昏的弱光下活动，则称为夜行性动物或晨昏性动物。因其只适应于在狭小的光照范围内活动，所以又称为狭光性动物。,(五) 光照时间,日照长度： 是指白昼的持续时数或太阳的可照时数，即昼长。,1 生物的昼夜节律,动物的昼夜节律性 植物的昼夜节律性 外源性周期 内源性周期,2 生物的光周期现象,植物的开花结果、落叶及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等，是对日照长短的规律性变化的反应，称为光周期现象（photoperiodism 或photoperiodicity）。,