生态学(中文简洁版)

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1、A1什么是生态学生态学的定义生态学是研究有机体与其环境相互作用的科学。“环境”是物理环境（温度、可利用水等）和生物环境（对有机体的、 来自其他有机体的任何影响）的结合体。个休、种群、群落和生态系统生态学所研究的有4个可辨别尺度的亚部分：探讨个体对其环境的反应；（ii）研究单个物种的种群对于环境的反应, 和探讨诸如多度（abundance）及其波动等的过程；（iii）群落（出现在确定面积中的种群集合）的组成和结构；（iv）生态 系统（群落与环境的非生物成分的结合）内的各种过程，例如能流、食物网和营养物的循环等。B1适 应适合度适合度是个体生产能存活后代、并能对未来世代有贡献的能力的指标。个体的相

2、对适合度是有变化的，这种变化部 分决定于个体的遗传区别，部分决定于环境的影响。自然选择种中具有最高适合度的个体将会对未来世代作出特别高的贡献。如果适合度的差别含有遗传的成分，则后代的遗传 组成会有改变。这个过程称为自然选择或“最适者生存”。适应有机体所具有的有助于生存和生殖的任何可遗传特征都是适应。适应性特征可以是生理的或行为的。适应是自然选 择的结果。基因型和表型基因型是个体的遗传组成。表型是各个有机体，它是基因型与环境的相互作用的产物。由于环境对基因型的影响， 表型发生变化的能力叫做表型可塑性（如人的晒黑、风造形的植物、蝗虫的单生或群居型）。相关主题生态学的10个规律（A2）物种形成（02

3、）遗传变异（01）B2应付环境变异条件引起有机体对其反应的、可变的环境因子是条件（conditions）,例如温度、酸度和盐度。条件是不可能被减少的 它不能被有机体用掉或消耗掉。资源有机体消耗的任何东西，对该有机体而言，就是资源。例如，蜜是蜜蜂的资源，光是一切绿色植物的资源。环境变异大多数有机体都必须应付在一定时间尺度范围内不断变化着的外界环境。某些环境因子的变化以秒或分计（如当有 云块时的阳光强度），另一些因子的变化以日或季计，甚至更长更长的时期（如冰河周期）。内调节生物细胞不可能在剧烈的变动环境中运行，因此，有机体要采取行动以限制其内环境的变异性。稳态有机体在可变动的外部环境中维持一个相对

4、恒定的内部环境，称为稳态（homeostasis）。一切有机体都采取一定程度 的稳态控制，但是一般地说，大型有机体比小型的更易从其外部环境中退耦（decouple）。负反馈大多数生物的稳态机制以大致一样的方式起作用：如果一个因子的内部水平（如温度或渗透性）太高，该机制将减 少它；如果水平太低，就提高它。这个过程叫做负反馈。负反馈反应的方向与信号的相反。耐受性有机体能够应付其外部环境的变化（虽然不同物质表现很不相同）。种的成员能够生存的环境条件上限和下限是种的 耐受限度。在此极端条件下通常不出现生长，但在条件更狭窄的范围内能生长，而适合度最大只能出现在更窄的最 适范围内。相关主题植物与水（见D2

5、）对温度的响应（见E2）动物与水（见D3） 太阳辐射与植物（见F1）B3生态位生态位有机体的生态位（niche ）是它在它的环境中所处的位置，包括它发现的各种条件、所利用的资源和在那里的时间。栖息地有机体的栖息地（habitat，或译生境）是它所处的物理环境，例如，温带阔叶林。每一个栖息地提供许多生态位。多维生态位空间定义有机体生态位的每一个条件和资源，对于有机体能出现的空间提供一个维度。一起考虑所有维度，全面确定的 有机体的生态位，是多维生态位空间，或“ n-维超体积”基础生态位在没竞争和捕食条件下，有机体的生态位空间叫做基础生态位（fundamental niche）。实际生态位当有竞争和

6、捕食出现时，有机体所占有的生态位空间是实际生态位（realized niche），实际生态位始终是基础生态位 的一个子集。相关主题竞争的性质（见I1）资源分配（见I3）种内竞争（见I2）C1太阳辐射与气候太阳辐射太阳能使地球上的气候产生变化。太阳的能量到达地球上时，高能量的光波被地球吸收，并以热辐射的形式再释放 出来。被加热的空气上升，与此同时膨胀。此膨胀吸收了空气中的能量，导致空气温度下降，这个过程称为绝热冷 却。地球的风型地球上主要的风系是由环绕赤道的热空气的上升运动而引起的，从南北而来的较冷空气替代了热空气，形成了信风。 科里奥利（coriolus）效应（由地球的自转引起）使移动的空气在

7、北半球向右偏转，在南半球向左偏转。南北两半球 的信风恰好在赤道北部于热带辐合区（ITCZ）相遇。在南北纬40地区的高层大气中，发生从西而来的“急流”风。 地球两极的冰群增加了地球表面的反射系数和（或反照率），降低了空气的升温，产生了一些密集的冷空气带。洋 流风搅动着地球上的海洋，信风将海水掀起海浪冲向大陆，造成海平面的不平衡。例如，北美洲的海平面在大西洋一 侧比太平洋一侧高一两米，这种差异形成了洋流。因此，如在加勒比海堆聚的温暖海水，沿着美洲海岸向北移动， 即墨西哥湾流，然后转向欧洲北部，对欧洲具有显著的增温作用。降 雨潮湿的空气遇冷形成降雨。温暖的空气比冷空气携带更多的水，所以冷即使热空气凝

8、结成小水滴，并以雨的形式降 落。例如，如果空气在海上流过，然后沿山上升，这空气将以绝热温度递减率冷却，即每上升1000m温度下降610C, 这还取决于空气中的含水量，并将导致降雨。空气翻越过山后，将下降并被压缩变暖，导致在山的背风面形成雨影。 灾 害热带海洋的静止状态可导致风暴。在数天内，温暖海水上方空气的极微小运动，可能被突然升起的一些暖空气柱扰 乱，引起海水表面的风卷进不断升起的空气柱中。上升的空气饱含了水分，在上升过程中，空气膨胀并冷却。水蒸 汽转变为水滴，释放凝结热，并提供能量进一步推动此过程，这就可能发展成飓风。相关主题生态系统格局（S1）微气候（C2）D3动物与水鱼类的水平衡两栖类

9、的水平衡两栖类的肾功能很像淡水鱼的肾功能。然而在陆地上，脱水对渗透调节是最重要的问题，蛙保存体液是通过膀胱上 皮细胞的重吸收水。E1温度与代谢恒温动物和变温动物按照有机体的体温调节过程有可能对有机体进行分类。一种可能的划分是恒温动物和变温动物。当环境温度升高时, 恒温动物保持着大致恒定的体温，而变温动物的体温随环境温度而改变。这种分类的一个问题是，即使是典型的恒 温动物也经历了降低体温的时期。在有机体之间，可供选择的另一种划分描述如下。外温动物和内温动物像爬行动物等有机体属外温动物，它们很大程度地依赖于外来的热来提高自己的体温。内温动物是能够在体内产热 以升高体温的有机体。鸟和哺乳动物属于这一

10、类。热中性区（thermoneutral zone）是环境的温度范围，在这个温度 范围内，内温动物仅使用一个最小的代谢率以维持恒定的体温。环境温度离热中性区越远，内温动物维持恒定体温 消耗的能量越多。相关主题太阳辐射与气候（C1）对温度的响应（E2）植物与水（D2）温度与物种分布（E3）动物与水（D3）生态系统格局（S1）生态系统格局（S1）E3温度与物种分布物种分布与温度地球上主要生物群系的分布反应了主要的温度带。然而当考虑物种分布的时候，很难归结于温度的作用。在某些情 况下，一个物种的分布界限能够归结于阻止物种生存的致死温度。然而，种的分布限与等温线间相一致，是一种更 广泛分布的相关类型。

11、等温线是在地图上把具有相同平均温度的地方连结起来的线。总的说来，一个有机体的分布 界限不是由致死温度所决定，而是由造成竞争强弱条件所决定。对温度的进化反应温度对个体的影响被进化的变异减弱。阿伦法则（Allen s rule）陈述了来自冷气候中的内温动物与来自温暖气候的 内温动物相比，趋向于具有更短的末端（耳朵和四肢）；因此降低了它们的表面积对体积的比率。这个规律有很广的 适用性。贝格曼规律（Bergmann s rule）讲述了寒冷地区的哺乳动物比温暖地区的哺乳动物个体趋向于更大，也减 低了它们的表面积与体积的比率。这个规律没有广泛的种间的适用性，是由于在测定体重中牵涉到其它的重要因子， 但是

12、在种内经常是真实的。相关主题温度与代谢（E1）竞争的性质（I1）对温度的响应（E2）生态系统格局（S1）F1太阳辐射与植物辐射能和光合作用绿色植物能够利用的惟一能源是辐射能。当叶子截获辐射能时，它能被吸收、反射或者透射。吸收的部分能量到达 叶绿体，引发了光合作用，在这个过程中，辐射能被用于转化水和二氧化碳成为糖。太阳辐射包含了不同波长的光 谱。然而，仅有一个有限的光谱带对光合作用是有效的。这就是光合活性辐射（PAR）带，对绿化植物是位于380nm 到700nm之间。辐射能转换效率计算光合作用效率是有可能的。作为生物化学过程，光合作用是高效率的；进入反应部位的可用辐射能的35%转化 为潜在能量。

13、在植物水平上的真实效率在0.5%和3%之间变化，取决于植物和环境。光合作用的测量光合作用速率是总速率的测量，即植物捕获的辐射能，并把它固定到碳的化合物中。光合作用净同化是同化量的呼 吸的丢失量之差。因此，净同化在黑暗中是负值，并随PRA增加而增长。在光合作用的同化量等于呼吸消耗量时的 PRA 强度，称为补偿点（compensation point）相关主题太阳辐射与气候（C1） 对温度的响应（E2）植物与水（D2）温度与物种分布（E3）温度与代谢（E1）生态系统格局（S1）G2植物与消费者群落中物质的命运生命物质的主要基本组成分是碳。当通过光合作用固定CO2，利用太阳能把CO2和水合成糖时，使

14、碳进入群落的 营养结构中。这样碳成了净初级生产力（NPP）这就是在光合作用中每单位时间植物积累的总能量。当储存碳的高 能量分子最终用于提供工作能量时，碳就以CO2的形式释放到大气中。生产者自养生物一一大多数陆地生态系统的主要生产者，利用太阳能或无机物质氧化作用的能量，使无机分子成为有机分 子。在陆地系统中植物是主要的生产者，而浮游植物在开放海洋中最重要。在深水域中，光合产物只在上层部分（透 光区）产生，因为光能透入这部分。在更深水域中，光不能透入，故这无光区没有光合作用发生。消费者植物被初级消费者所食，如草食哺乳动物和昆虫。海洋里，浮游动物以浮游植物为食。这些初级消费者依次又被次 级消费者一一

15、肉食动物所食，如哺乳动物和蜘蛛。在海洋中，很多鱼类以浮游动物为食时成为次级消费者。分解者在生态系统中组成生命有机体的有机物质，最终经分解以可被植物利用的形式回到生物环境中被重新利用。分解者 以无生命的有机物质为食，是这个再循环中的有机体。最重要的分解者是细菌和真菌。相关主题资源与循环（G1）食物链（P3）初级和次级生产力（P2）H1种群和种群结构种 群种群是一定区域内同种生物个体的集合。种群间的边界可以是任意的。种群可以根据组成种群的生物是单体生物还 是构件生物进行分类。在单体生物种群中，每一受精卵发育成一单个个体。在构件生物种群中，受精卵发育成一个 结构单位，这一结构单位再形成更多的构件和分支结构。然后这些结构可能分裂，形成许多无性系分株。种群大小对于单体生物和种群如哺乳类，其种群大小就是一定区域内个体的数量，非常简单。对于构件生物，如植物和珊瑚, 情况就较复杂。对于这些种群，“断片”（无性系分株）或枝条（构件）的数目比不同个体的数量更有意义代表多度。 年龄和时期结构种群的年龄结构是每一年龄阶段个体数目的比率，通常以年龄金字塔图来表示。既不增长也不下降的种群有稳定的 年龄分布。增长型的种群有更多的年轻个体，而在下降型种群中年老的个体占优势。当种群经历离散和发育时期（如 昆虫的龄期）时，每一时期个体的数