基础生态学笔记

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1、基础生态学第一部分 有机体与环境(一) 绪论+生物与环境 名词解释生态学(ecology):是研究有机体及其周围环境相互关系的科学。生物圈(biosphere):是指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石 圈的上层、全部水圈和大气圈的下层。尺度(scale):指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。生态学分 为空间尺度，时间尺度，组织尺度。环境(environment):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(ecological factor):是指环境要素中对生物起作用的因子，如光照、温

2、度、水分、 氧气、二氧化碳、食物和其他生物等。密度制约因子(density dependent factor):对种群的影响强度随种群密度而变化的生物 因子，如食物、天敌等。非密度制约因子(density independent factor):对种群的影响强度不随种群密度而变化 的生物因子，如温度、降水等。限制因子(limiting factor):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，这个因素被称为限制因子。生态幅(ecological amplitude):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。在最低点和最

3、高点(或称耐受性的下限和上限)之间的范 围，称为生态幅。李比希最小因子定律(Liebigs law of minimum):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。限制因子定律(law of limiting factors :最小因子+最大因子，都具有限制影响。因子处于最小量时,可以成为生物的限制因子,同样因子过量时,也可以成为生物的限制因子。对最 小因子定律的发展。谢尔福德耐受性定律(law of tolerance):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。驯化(人为驯化accl

4、imation;自然驯化acclimatization):如果一个种长期生活在最适范围的一侧，将逐渐导致该种耐性限度的改变，适宜生存的上下限会发生移动，并形成一个新 的最适点，这一过程叫做驯化。内稳态(homeostasis):生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制，能减少生物对外界 条件的依赖性，从而大大提高生物对外界环境的适应能力。休眠(dormancy):当环境条件超出了生物的适宜范围(但不致死)，生物常常进入休眠 (不活动的状态)状态，来抵御暂时的不利环境。这时生物对环境条件的耐受范围要比正 常活动状态宽得多。适应组合(adaptive suits):生物对特定环境条件所表现出的一整套

5、协同的适应特征。生境(habitat):所有生态因子构成生物的生态环境，特定的生物体或群体的栖息地生态 因子的总和称为生境。思考题一、生态因子的作用特征有哪些？(5条)1、综合作用：环境中的每个生态因子不是孤立的、单独的存在，总是与其他因子相互 联系和影响。任何一个因子的变化，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，例如生物能够生长发育，是依赖于气候、地形、土壤和生物等多种因素的综 合作用。2、主导因子作用：对生物起作用的众多因子并非等价的，其中有一个是起决定性作用 的，它的改变会引起其它生态因子发生改变，使生物的生长发育发生改变。如植物的春化。3、阶段性作用：由于生态因子

6、规律性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或生态因子的不同强度。例如低温在植物的春化阶段是必 不可少的，但在其后生长阶段则是有害的。4、不可替代性和补偿性作用： 对生物起作用的诸多生态因子，一个都不能少，不能 替代，但在一定条件下，当某一因子数量不足，可依靠相近生态因子的加强得以补偿。如 光照强度减弱时，植物光合作用下降可依靠CO2浓度增加得到补偿。5、直接作用和间接作用： 生态因子对生物的行为、生长、生殖和分布的作用可以是 直接的，也可以是间接的，有时需经历几个中间因子。二、生物可以通过哪些方式调节耐受范围？自然驯化和人为驯化三、生物对非生物因子的生理耐受

7、范围与其分布有何关系？ 每种生物的分布区域是由它的生态幅及其环境相互作用所决定的。四、何种生态因子对其分布起最主要的限定作用？ 生物对其适应范围较狭窄的生态因子。五、何为驯化？有哪些实际应用？定义见名词解释 自然驯化：随着冬季向夏季转变，水温逐渐升高，鱼可能由这种季节的驯化而对温度 的耐受限度升高。人为驯化：实验室中为控制实验生物性质相同，试验前需先进性驯化。六、生态学的主要研究对象生态学的主要对象为个体(individual)、种群(population)、群落(community)、生态 系统(ecosystem)四个组织层次。1、个体层次，个体生态学研究有机个体与环境的相互关系。物理环境

8、如温度、湿度、 光等通过影响有机体的基础生理过程而影响其生存、生长、繁殖和分布。生物为了成功的 把基因传递下去，在形态、生殖、行为等各种性状上形成了对环境的适应。2、种群层次，种群是由个体组成的群体，并在群体水平上出现了一系列群体的特征。 例如种群有出生率、死亡率 、增长率，有年龄结构和性比，有种内关系和空间分布格局等 多度与其波动的决定因素是生态学家最感兴趣的问题。3、群落层次，群落是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物组成的集合，当种群组 成了群落这一新的层次结构时，产生了一些新的群体特征，如群落的结构、演替、多样性、 稳定性等。多研究决定群落组成和结构的过程。4、生态系统层次，生态系统是

9、一定空间中生物群落和非生物环境的集合，生态学家最 感兴趣的是能量流动与物质循环过程。七、生态学的研究方法1、野外的(field approach),野外的研究方法是首先的，并且是第一性的。2、实验的(experimental approach),实验研究是分析因果关系的一种有用的补充手 段，优点是条件控制严格，对结果分析比较可靠，重复性强，缺点是实验条件与自然条件 有区别。3、理论的(theoretical approach)，利用数学模型进行模拟是理论研究最常用的方法。 模型研究的预测，必须通过现实来检验其预测结果是否正确。八、耐受定律及其发展。 耐受定律的内容为：任何一个生态因子在数量上或

10、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。之后许多学者对其进行了发展：1、每一种生物对不同的生态因子的耐受范围存在差异。对很对生态因子耐受范围都 很宽的生物，其分布区一般很广。2、生物在整个个体发育过程中，对环境因子的耐受限度是不同的。在动物的繁殖期、 卵、胚胎期和幼体、种子的萌发期，其耐受性限度比较低。3、不同的生物种，对同一生态因子的耐受性不同。4、生物对某一生态因子处于非最适度状态下，对其他生态因子的耐受限度也下降。(二) 能量环境光名词解释光合有效辐射(photosynthetically active radiation):光合作用系统只能

11、利用太阳光谱的 一个有限带，即 380710nm 波长的辐射能。 640660nm 波长的红光对糖的合成有利， 430450nm波长的蓝紫光有利于蛋白质的合成。黄化现象(etiolation phenomenon): 一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能形成胡萝 卜素，导致叶子发黄的现象。思考题一、生物对光照会产生哪些适应？(1) 光照强度1、植物 植物叶片的每日运动反映了光照强度和光方向的日变化； 温带落叶树叶子脱落反映了光照强度的年周期变化； 对光强的适应，植物物种出现叶子生理上的和植物形态上的进化差异：阳地植物的 叶子经常排列为多层的冠状，阴地植物通常以水平方向和单层排列； 单株植物叶冠

12、内不同结构的 “阳叶”和“阴叶”的产生，是植物对自身存在的光环境的 回应。阳叶更小更厚，含有更多叶绿体；阴叶更大，干重轻，光合能力仅为阳叶的1/5。2、动物 眼睛大小：夜行性大，地下很小 活动行为：当光照强度达到某一水平时，动物才开始活动。昼行性、夜行性、晨昏 性。不同季节，日出日落时间有差异，动物开始活动的时间也发生改变。(2) 光照周期光周期现象(photoperiodism或photoperiodicity):生物对日照长短的规律性变化的 反应，是一种光形态建成反应，是在自然选择和进化过程中形成的。如植物的开花结果、 落叶及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等。昼夜节律(daily

13、rhythm)1、植物植物开花：长日照植物、短日照植物、中日照植物(day intermediate plant)(昼夜长度 接近时才开花的植物)、日中性植物(day neutral plant)(开花不受日照长度影响的植物)2、动物 繁殖：长日照动物，秋季交配，孕期较长；短日照动物，春季交配，孕期较短。春夏 产子。 昆虫滞育(diapause):在生命周期的正常活动中插入一个休眠期，耐受秋冬严寒。 换毛换羽：更好适应环境的温度变化。 迁徙：生物适应节律变化而进化出的方向性。(补充：扩散是生物为了逃避种内竞 争，避免近亲繁殖，离开出生地或繁殖地的无方向性运动。)二、在众多的生态因子中，为什么光

14、周期会成为生命活动的定时器和启动器？因为日照长短的变化与其他生态因子(温度、湿度)的变化相比，是地球上最稳定和 规律的变化，通过长期的进化，生物最终选择了光周期作为生物节律的信号。(二) 能量环境温度名词解释外温动物(ectotherm):体温依赖外部热源的动物。内温动物(endotherm):通过自己体内氧化代谢产热来调节体温的动物。异温动物(heterothermy):产生冬眠的内温动物。适应性低体温(adaptive hypothermia):当环境温度过低时，内温动物会自发地从冬眠 中醒来恢复到正常状态，而不致冻死，这种受调节的低体温现象又称适应性体温。(是内温 动物冬眠与外温动物冬眠

15、的根本区别)热中性区(Thermoneutral Zone):在某一环境温度范围内，动物代谢率最低，耗氧量不随 环境温度而改变，这个最低代谢区的环境温度称热中性区。局部异温性(heterothermy):局部异温性允许有机体局部体温降低，以减少热量散失。 冷害(chilling injury):温度在冰点以上，但低于喜温生物对温度的耐受下限而使生物受 害或死亡。冻害(freeze injury):冰点以下低温使生物体内形成冰晶，蛋白质失活变性造成生物受害 或死亡。超冷现象(supercooling):是指动物(昆虫)体液温度下降到冰点以下而不结冰的现象。 耐受冻结(freezing tolerance):是指少数动物能够耐受一定程度的身体冻结，而避免冻害 的现象。发育阈温度(developmental threshold temperature)或生物学零度(biological zero): 生长发育是在一定的温度范围上才开始，低于这个温度，生物不发育，这个温度称为发育 阈温度或生物学零度。有效积温法则(Law of effective accumulated temperature):变温动物(植物、昆虫)在 生长发育过程中，须从外界摄取一定的热量才能完成其某一阶段的发育，而且，植物各个 发育阶段所需要的总热量是一个常数。