《生态学纲要》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生态学纲要（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生态学一、生物与环境的关系（一）生态因素对生物生存有影响的条件因素（光、温度、空气、水、土壤和生物）。各种生态因素相互依赖，相互作用，共同影响生物，彼此不可相互替代。生态因素中有对生物生存、代谢直接作用的因素和间接作用的因素（如地形因素中的坡向）。各种生态因素中有对生物生存和生态特征起决定作用的主导因素。（二）光的生态作用光是地球上一切生物的能量源泉，光对生物的生态作用主要表现在光强、光质、日长等对生物的生态作用。如光能促进某些植物（如烟草）种子的萌发、某些真菌（如蘑菇）孢子囊开裂和孢子散布。1 光强与生物的适应光强影响动物的生长发育。如鸡蛋、蛙卵和鲑鱼卵在有光条件下孵化发育快，而贻贝和海洋深
2、处的浮游生物在无光下生长快。光强影响动物的生活方式。如弱光下的夜行性动物（猫头鹰）和强光下的昼行性动物（大多数鸟类）以及强光和弱光下的昼夜性动物（蚂蚁）。光影响植物生长发育，如花的发育、果实的成熟和果实的品质。根据植物对光强的适应性，可划分为三种生态类型 ：阳性植物是指只有在足够光照条件下才能正常生长的植物，如森林的上层乔木，草原和沙漠植物、落叶果树及大多数农作物。它们的光补偿点（植物光合作用和呼吸作用相等时的光照强度）高，叶排列稀疏，角质层发达，单位面积气孔较多，机械组织发达，叶绿素a与叶绿素b比值大。阴性植物是指在较弱光照下生长良好的植物，多生长在密林内、沼泽群落下部潮湿、背阴的生境中。它
3、们光补偿点低，枝叶茂盛，无角质层或很薄，气孔与叶绿体较少，叶绿素a/b值小。耐阴性植物对光照具有较广的适应能力，对光的需求介于以上两类植物之间。如麦冬、玉竹。2 日长的生态作用植物对日照长短周期性变化的反应称为光周期现象。根据植物的开花对光周期反应的不同，可划分四种类型：长日照植物是指在14小时以上的较长光照条件下，促进开花的植物，光照短于12小时不能开花，光照越长，开花越早。如冬小麦、大麦、菠菜、萝卜、甜菜、甘蓝等。短日照植物是指在短日照条件下（8小时或至多10小时）开花的植物，在一定范围内，日照越短，开花越早。如水稻、棉花、玉米、大豆、烟草和向日葵等。中日照植物是指只有当昼夜长短比例近于相
4、等时才能开花的植物。如甘蔗的某些品种只有在接近于12小时的日照下才能开花。中间型植物是指开花对日照长短无严格要求的植物。如蕃茄、黄瓜、四季豆等。（三）温度的生态作用温度对生物体的生理活动、生化反应、酶的活性、生长发育的影响很大，也影响生物的分布和数量。温度升高，生理生化反应加快，生长发育加速；温度降低，生理生化反应变慢，生长发育迟缓。当温度达到最高点和最低点时，生命活动逐渐趋向停顿甚至死亡。温度影响植物的分布。随着纬度的升高，海拔的增加，温度逐渐降低，所以植被将从常绿阔叶林依次过渡到落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林和苔原荒漠。同类恒温动物在寒冷地区的个体要比温带、热带地区的个体大，而肢体（尾、耳
5、、嘴和四肢等）则趋于缩短、变小，实质是保持稳定体温。（四）水的生态作用水是生命活动的基础。植物通过吸水、输导、蒸腾，相互协调保持体内水分的动态平衡。根据对水分的依赖程度不同，植物可划分为：1 水生植物包括沉水植物（金鱼藻、黑藻）、浮水植物（浮萍、睡莲）和挺水植物（芦苇、香蒲）。环境特点是多水、弱光、缺氧。水生植物与之相适应的特征是：大的细胞间隙形成发达的通气组织以保证各器官组织对氧气的需要；叶片常分裂成带状、线状或很薄以增加对光、无机盐和二氧化碳的吸收面积；保护组织，吸收组织和机械组织不发达或退化以适应多水。2 陆生植物包括湿生、中生和旱生植物。湿生植物生活在潮湿的环境中，抗旱力最小。如水稻等
6、阳性湿生植物的根系浅；分枝和根毛少，体内常有通气组织。中生植物生活在水分、湿度条件适宜的环境中，抗旱力较大。如大多数的农作物、果树。它们的根系和输导组织比湿生植物发达，叶表皮常有角质层，叶片内有细胞间隙，但未形成完整的通气系统。旱生植物生活于水分不足的干旱环境中，抗旱力最大。如骆驼刺、仙人掌、景天等。它们一方面通过叶面积缩小、角质层加厚、气孔凹陷以减少蒸腾，通过发达的根系及机械组织和输导组织以增加吸水；另一方面根、茎、叶逐渐变成贮水组织以增加储水。（五）生物间的相互关系包括种内关系和种间关系。1 种内关系包括种内互助和种内竞争。2 种间关系据种间关系的性质，可分为三种类型：一是正相互作用，结果
7、一方面得利或双方得利；二是负相互作用，结果至少一方受害；三是中性作用，结果双方无明显影响。分别用“”表示有利，“”表示有害，“”表示无利也无害，相互关系如下表。关系类型 物种 关系一般特征 实例A B 1中性作用 彼此互不影响 2直接干涉型竞争 彼此直接相互抑制 红翅鸫与黄头鸫3资源利用型竞争 资源缺乏时间接抑制 啮齿动物和鸟类4偏害作用（偏害共栖） 对种群A有害，对种群B不影响 胡桃树分泌胡桃醌抑制其他植物生长5偏利作用（偏利共栖） 对种群A有利，对种群B不影响 苔藓附在树的表面6原始合作 彼此有利，但无依赖关系 寄居蟹与海葵7互利共生 彼此有利，彼此依赖 地衣、根瘤、菌根8寄生 寄生种群A
8、得利，寄主种群B有害 蛔虫与人9捕食 种群A得利，种群B有害 食草动物取食植物根、茎、叶（六）因子作用规律1 最小因子定律是指生物和生长取决于数量最不足的生态因子。2 耐性定律是指生物对生态因子具有一定的耐性范围。（七）生物对环境的适应1 形态适应如光、温度、水等因子的生态作用中提到的动物和植物的各种形态适应外，还有保护色、拟态和警戒色等典型的形态适应，它们的关系见下表。类型 特征 作用 实例保护色 色同（与背景） 避免发现 雷鸟拟态 形色似（与背景中某一物） 避免发现 竹节虫警戒色 色异（与背景）、有毒 警告 黄蜂2 生理适应生物以不同的代谢方式或代谢强度的强弱与其生境相协调，如C3、C4植
9、物适应特殊生境而形成的特有代谢特征。3 生态适应（1）生态对策是指一个物种或一个种群在生存斗争中对环境条件采取的适应行为，包括r-对策和k-对策。r-对策者能量主要用于繁殖以适应多变的环境，k-对策者能量主要用于生存生长，以适应稳定的环境，两者关系如下表。项目 r-对策 k-对策气候 多变，难以预测和不确定 稳定，可预测，较稳定死亡率 灾难性，无规律，非密度制约 有规律性，密度制约种群大小 常低于K值 稳定，密度在K值附近竞争 不紧张 常处于紧张状态寿命 短，常小于1年 长，常大于1年体型 小 大生殖 一次生殖 多次生殖发育 快 慢Rm值 高 低（2）生活型是指不同的生物由于长期在相同的自然生
10、态条件或人工培养条件下，发生趋同适应，并经长期的自然选择和人工选择而形成的，具有相似形态、生理和生态特性的物种类群。高等植物的生活型主要有高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物、地下芽植物和一年生植物。(3)生态型是指同种生物的不同个体群，长期生活在不同的自然生态条件或人为培养条件下，发生趋异适应，并经自然选择而分化形成的生态、形态和生理特性不同的基因型类群。植物的生态型主要有气候生态型、土壤生态型和生物生态型。二、种群（一）概念种群是指在一定时空内，具有相似的形态、生理和生态习性，并能互相交配繁殖后代的同一个种的一群个体。（二）基本特征种群的基本特征有种群密度、出生率、死亡率、迁入、迁出、年龄结
11、构、性比、空间分布、生命表、存活曲线和数量动态等。1、种群密度一个种群个体数目多少叫种群大小，如果单位面积或单位容积内个体数目表示种群大小，即是种群密度。出生率和迁入是使种群增加的因素，死亡率和迁出是使种群减少的因素。年龄结构和性比可预测种群密度变化趋势。年龄结构可分为三种类型，如图画5-1A所示。蜜蜂的年龄结构具有明显季节波动（图5-1B）2、生命表是记录任一龄级的种群从出生到年龄t至t+1间的个体数目比例的一览表，是描述种群死亡过程的有用工具。生命表可分为动态生命和静态生命表，前者是根据观察一群同时出生的生物之死亡或存活动态过程所获取的数据编制而成，后者是根据某个种群在特定时间内的年龄结构
12、而编制的，它们之间的关系可用图5-2表示。3、存活曲线是一条反映种群个体在各年龄级的存活状况的曲线（图5-3）。可分为三类：（1）型存活曲线呈凹型，该型的种群早期死亡率高，以后死亡率低而稳定，如许多海产鱼类、海产无脊椎动物、寄生虫及一些多次结实的多年生植物；（2）型存活曲线呈对角线，表示各年龄的死亡率相等，如水螅、小型哺乳动物、许多鸟类及一次结实的多年生植物；（3）型存活曲线呈凸型，该型的种群绝大多数个体均能活到该物种的生理年龄，早期死亡率极低，但当达到一定生理年龄时，短期内几乎全部死亡，如人类、许多高等动物及一年生植物。4、空间分布格局是指种内个体在其生存环境空间的配置方式。通常可分为三类（
13、图5-4）：均匀型，种群内个体在空间的分布呈等距离，人工栽培种群多属此类；随机型，即种群内个体在空间的分布是随机的，只有在生境条件对于很多种的作用差不多，或某一主导因子呈随机分布时才能形成；集群型，种群内各个体在空间上的分布极不均匀，常成群、成簇或呈斑点状密集分布，各群的大小，群间距离及群内个体的密度都不相等，是一种广泛分布格局。（三）种群增长1、自然条件下，单位时间内出生率与死亡率之差为增长率r，最适条件下（如最适的温湿度组合、充足和高质量的食物、无限的空间、最佳种群密度并排除其他生物和有害作用等）种群内部潜在的最大增长率为内禀增长率rm，rm-r为环境阻力，它是防碍生物潜能实现的环境限制因
14、子的总和。瞬时出生率和瞬时死亡率之差为瞬量增长率r。一定时期内（如1年、1个月或其他的一个时间单位）的增长率称周期增长率。2、种群的指数增长 假定在无限的环境中，种群增长是无限的，不受资源、空间等条件的限制；种群就发挥其内禀增长能力，种群增长呈指数式增长格局，这种增长规律，称种群的指数式增长。可分为以下两类：（1）世代不相重叠种群的离散增长假定：种群在无限环境中生长，不受资源、空间条件的限制，增长是无界的；世代不相重叠（如寿命只有一年，一年只有一个繁殖季）其增长是不连续的；种群无迁入和迁出；种群无年龄结构。则Nt=(t)N0方程中N0表示初始种群数量，表示周限增长率，t表示时间（t个时间单位）
15、，Nt表示t个时间单位后种群数量。这一方程表明种群呈指数式或几何级增长。当1，种群上升；当=1，种群稳定；当01,种群下降；当=0，种群无繁殖，且在一代中灭亡。（2）世代重叠种群的连续增长假定：世代重叠（生物一生有多个繁殖季），增长是连续的，其他假定同（1）。则对于无限环境中瞬时增长率r恒定的种群，则种群仍表现为指数增长，即dN/dt=rN其积分式为Nt= N0e(rt)式中N0、Nt、t定义同前，e为自然对数底（=2.718），dN/dt为种群瞬时数量变化。其中Nt= N0e(rt)类似于Nt=(t)N0，只是e(r)取代了。当r值较大时，若以种群Nt对时间t作图，种群增长曲线呈“J”型，若
16、以lg Nt对时间t作图，则成为直线型。3、种群的逻辑斯谛增长（阻滞增长）自然种群不可能长期按几何级数增长。在有限环境中，随种群密度的增加，对有限空间资源及其生活必需条件的种内竞争增加，且影响出生率和死亡率，从而降低种群的实际增长率，一直到停止增长，甚至使种群下降。假设：环境条件允许种群有一个最大量即环境容量K，当种群大小达到K值时，种群则不再增长；种群增长率降低的影响是最简单的，即其影响随着密度上升而逐渐地、按比例地增长，若种群中的N个个体就利用N/K的空间，而可供利用的剩余空间就只有（1-N/K）。种群中密度的增长对其增长率的降低作用是立即发生的，种群无年龄结构及无迁入迁出现象。则：（四）种群调节1、密度调节如种间竞争、捕食、种内调节等生物因素对种群密度的影响随种群密度的
