动物生态学1

第一章绪论第一节动物生态学的概念动物生态学是研究动物有机体与其环境相互作用的科学，是生态学的一个基本分支学科。如何相互作用是研究的关键。环境是指动物有机体周围一切的总和，它包括可以直接或间接影响动物有机体生活和发展的各种因素，又称为生态因子和环境因子。环境因子分为：非生物因子：包括温度、光、湿度、pH、氧等理化因子；生物因子：包括同种生物（种内关系）和其它生物（种间关系），种间关系包括竞争、捕食、寄生、互利共生等。第二节动物生态学的发展一、前期的建立16世纪前期二、生长期16世纪～20世纪40年代三、现代动物生态学的发展期20世纪50年代以来第三节动物生态学的分支学科一、按研究动物组织水平（层次）分：1、个体生态学2、种群生态学3、群落生态学4、生态系统生态学二、按动物栖息地划分1、淡水生态学2、海洋生态学3、河口生态学4、湿地生态学5、陆地生态学森林、荒漠、草地、湿地、热带、极地等三、按动物分类的基本类群分1、昆虫生态学2、贝类生态学3、鱼类生态学4、鸟类生态学5、兽类生态学等四、按与生物其它学科交叉分1、生理生态学2、遗传生态学3、分子生态学4、进化生态学5、行为生态学等五、按与其它学科相互渗透划分1、地理生态学2、数学生态学3、化学生态学4、物理生态学5、经济生态学六、以生态学的应用划分1、农业生态学2、工业生态学3、资源生态学4、污染生态学5、放射生态学6、野生动物生态学7、城市生态学8、渔业生态学9、毒理生态学等第二章动物与环境第一节动物与环境作用的基本原理一、环境：这里的环境是指以动物为主体，围绕其周围的一切。环境所包括的范围和因素是随所指的主体而决定的，离开了主体的环境是没有内容的，也是毫无意义的。二、生态因子组成环境的因素称为环境因子或称为生态因子，在生态因子中凡是对有机体生活和发育不可缺少的环境因子有时被称为生存条件。生态因子通常分为非生物因子和生物因子。依据环境因子的稳定性及作用特点可分为：1、稳定因子2、变动因子：有周期性变动的因子；无规律的变动因子。三、生态因子作用的几个特点：1、综合性和主导作用2、不可替代性和互补性3、限定性四、动物对非生物因子的耐受限度1、利比希的“最小因子定律”每种植物都需要一定种类和一定量的营养物质，如果环境中缺少其中的一种，植物就会死亡，如果这种营养物质处于最少状态，植物的生长就最少。最小因子定律在应用中还要加上两个补充原理：1）利比希定律只能在严格的稳定状态条件下，即在物质和能量的输入、输出处于平衡的状态时，才能应用；2）因子的替代作用，即当一个特定因子处于最小量状态时，其他处于高浓度或过量状态下的物质可能会有替代作用，替代这一特定因子的不足。2、谢尔福德的“耐受性定律”每一种动物对每一种环境因子都有一个耐受范围，即有生态上的最低点和最高点，还有一个使存活率和生育率达到最大的最大适合度。对于温度，有较宽生态幅的动物为广温动物，反之为狭温动物。广水性、广盐性、广食性、广栖性、广光性等。3、限制因子任何一个环境因子在接近或超过某种动物的耐受程度的极限而成为阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因素时，就可以成为一个限制因子。五、动物对各生态因子耐受性之间的关系六、动物对生态因子耐受限度的调整动物有机体对生态因子的耐受限度和最适生存范围是可能发生变化的。1、驯化：金鱼在两个温度条件下驯化，形成两种对温度的耐受限度。2、休眠：是对不利环境条件的一种有效生理适应。七、适应组合动物在特定环境下表现出的一整套协同的适应特性称为适应组合。八、生态位生态位是指物种在生物群落中的地位和角色，也是在环境中占据的地位和空间。基础生态位实际生态位第二节动物与非生物因子相互关系一、温度动物对温度的耐受极限:温度对动物有最高上限、最低下限和适应温度范围之分，一般最适温度比较接近上限温度。（一）动物对低温的反应1、低温致死原因1）冰结晶使细胞内原生质破裂；2）溶剂结冰使电解质浓度改变、蛋白质变性；3）脱水使蛋白质沉淀；4）代谢失调或停止。2、动物耐寒性一些规律1）变温动物忍受体温下降的能力较高；2）活动期动物可耐受的极限温度较狭小，而非活动期则较宽大；3）耐受性季节变化：在高纬度地区，动物经历漫长冬季形成一套适应性特征。4）不同生态类群动物耐受性有区别；5）耐寒性的地理变异：同种动物在不同地区有区别，东北的皮毛动物较南方的质量好；6）不同发育阶段，耐寒性有区别，舞毒蛾成虫-4℃死亡，卵-20℃不死；7）饲养条件下，可改变耐寒性。3、致死温度的测定方法：致死温度是指一组动物中有50%个体死亡，50%个体存活的温度（TL50）。4、低温生物学：（应用性强）1）冷冻保存精子；2）哺乳动物早期胚胎低温保存，再融冻、移植（牛、羊、兔、鼠）；3）冷藏组织器官（皮肤、角膜）；4）哺乳动物的整体冷冻尚未成功；5）低温手术（如心脏手术）。（二）动物对高温的反应1、耐受极限：昆虫45-50℃，爬行45℃，鸟46-48℃，哺乳动物42℃。没有动物能在50℃以上完成完整的生活史。2、规律：1）休眠比活动时耐受高温；2）陆生比水生更耐受高温；3）低纬度比高纬度动物耐受高温；4）沙漠动物更耐受高温。3、高温致死原因：1）蛋白质凝固变性；2）酶活性被破坏；3）氧供应不足，排泄失调；4）神经系统麻痹。1、发育起点温度和有效温度区低于某一温度动物会停止发育，高于这一温度动物开始发育，这一温度为发育的起点温度，这一温度到温度的上限之间称为有效温度区。（三）温度对动物生长、发育和繁殖的影响•范霍夫定律：在一定适宜温度内，温度每升高10℃，动物化学过程的速率即加快2-3倍。2、温度与动物的生长发育：低温会延缓动物的生长，性成熟的延缓使动物身体会大些，寿命会长些。温度波动也会影响生长发育。3、温度与动物繁殖：温度对动物的发情、交配、产卵、孵化都有影响。（四）动物对温度的适应1、低温1）减少热传导，增加隔热性a、动物个体增大，相对体表面积就小，单位体重的相对散热量变小：•贝格曼规律：内温动物在冷的气候地区，身体趋向于大；•阿伦规律：内温动物在冷的气候地区，其突出部位（四肢、尾、耳）趋向变短；•乔丹规律：低温使动物生长和发育速度变慢，延长成熟期，便于脊椎数目增多。b、增加羽毛或毛的密度、高度和质量。c、增加隔热性及调节。2）增加产热。3）动物动脉在深层，静脉分深层和浅层，寒冷时多数血液从深层静脉回心，防止热量散失，热时多数血液从浅层静脉回心，利于散热。4）局部导热性。5）冬眠适应低温。2、高温1）将恒温机制控制的温度范围适当放宽，不严格恒温能暂时忍耐高温。2）避开不利的条件。3）靠身体发育的一些特殊结构形成生理适应。（五）温度与动物行为1、选择温度适宜的空间2、选择温度适宜的活动时间3、通过迁移来适应温度4、自行建立小气候的场所5、通过集体建立小气候环境（六）温度与动物分布1、温度对变温动物分布起直接限制作用2、温度对常温动物分布起间接限制作用二、水分（一）水对陆生动物的影响1、水的代谢：动物有机体与环境间不断进行着水的交换，称为水代谢。陆生动物在此方面的适应特征：1）得水2）减少失水2、湿度对动物影响1）湿度与动物行为2）湿度与动物体色3）湿度与动物生长发育4）湿度与动物繁殖5）湿度与动物寿命3、降水的意义：1）动物繁殖周期性与降水季节性相一致2）动物数量和降水4、冰覆盖的作用：冰覆盖时间越长、越稳定，其动物区系越贫乏。1）永久性冰覆盖2）季节性冰覆盖5、雪被的作用：季节性降雪常形成稳定的积雪覆盖，称为雪被。1）雪被与动物体色2）雪被与动物行为3）雪被与动物食性4）雪被与动物数量（二）水对水生动物的影响水生动物的水代谢与盐代谢密切相关，称为水盐代谢。•等渗压：动物体液的渗透压与环境相等。•高渗压：动物体液的渗透压高于环境渗透压。•低渗压：动物体液的渗透压低于环境渗透压。•广盐性动物：海洋动物能够进入河口的咸淡水并生存，甚至进入淡水，或者相反，淡水动物能够进入海水生活的种类。•狭盐性动物：只能耐受有限范围的盐度变化。1、水生无脊椎动物2、水生脊椎动物鱼类血液、尿和周围水的渗透压比较类别冰点下降△℃周围水血液尿液海洋硬骨鱼1.850.800.70淡水硬骨鱼0.020.700.10海洋软骨鱼1.851.931.921）淡水硬骨鱼：高渗压，体外水→体内，肾脏发达，大量排出清水尿；2）海洋硬骨鱼：低渗压，体内水→体外，肾小球退化，尿量少，大量吞水入体内，通过鳃及泌盐细胞排出多余盐分；3）海洋软骨鱼：等渗压，主要贮存尿素来维持体内的高渗压与海水相等；4）广盐性洄游鱼类：溯河性鲑、鳟，降河性鳗鲡，均为渗透压调节者。3、海洋肺呼吸脊椎动物三、光1、光与动物的繁殖：长日照动物：在温带和高纬度地区，在春、夏之际白昼逐渐延长，许多鸟兽开始繁殖。短日照动物：在秋、冬之际，白昼逐渐缩短，绵羊、山羊、鹿等动物开始性腺活动。秋冬交配，春夏产仔，与长日照动物一致，因为这是食物条件最好的时期。2、光与动物的季节节律：1）光与动物的迁徙2）光与动物的换羽、换毛3）光与昆虫滞育3、光与动物的昼夜节律：•昼行性动物：许多动物白天活动，夜间休息。•夜行性动物：一些动物白天休息，夜间活动。•全昼夜性动物：白天、夜间均可活动。4、动物的潮汐周期（月周期）四、土壤1、土壤的形成和土壤动物地壳表层的岩石在气候条件下，特别是温度使其分裂成碎片，经长时间风化成为疏松物质，构成土壤的矿物质部分，生物有机体（粪便等）和尸体给矿物质增加了有机物质，成为土壤。土壤中的动物有：1）以活的植物及其同化物质获得营养的寄生性线虫、食根昆虫。2）以枯枝落叶为食物的蚯蚓、鼠等。3）以线虫为食物的捕食消费者。4）栖息于土壤中的高等捕食动物。2、土壤对动物的影响：1）土壤化学性质2）土壤结构：五、大气和氧1、陆地上氧气大气和氧对动物的分布产生重要影响，随海拔的上升，动物种类会逐渐减少，而高山上的动物都有一些特殊的适应：•稳定的适应•暂时的适应2、水中的溶解氧对水生动物而言，氧气是重要的限制因子之一。水中溶解氧有两个来源：•大气中氧扩散到水中•水中绿色植物营光合作用释放的氧水中含氧量随水体不同而变化水中含氧量随季节变化水中含氧一天内也有变化动物对氧的需求与其活动性有关六、风空气由高气压地区向低气压地区流动就形成了风。1、风对动物分布的影响2、动物对风的适应七、火火作为生态因子具有重要作用：•火能促进森林更新和增加生物多样性。•燃烧枯干和死亡的植物有机体，为动物提供更多更好的食料（指草食动物）。•火可以改变鸟类的栖息地。第三节动物与生物因子的相互关系一、动物与食物（一）动物食性的基本类型1、动物按其食物性质分：植食动物（草食动物）肉食动物食腐动物寄生动物杂食性动物2、按取食方式分：滤食性动物碎食性动物啮齿性动物捕食性动物3、按食物成分多少分：单食性动物寡（狭）食性动物多（广）食性动物杂（泛）食性动物食物根据出现的频次分为：基本食物次要食物偶吃食物被迫食物（二）动物食性特化的生物学意义：1、狭食性2、广食性（三）动物食性的改变1、食性按年龄改变2、食性按性别不同而不同3、食性按季节而改变4、食性按地理区域而不同（四）动物对食性特化的适应1、形态结构的适应昆虫口器蝇蚊蝶蝗虫鸟类的喙2、生理方面的适应（六）动物最佳食谱选择（五）食物对动物产生的影响1、动物最佳食谱理论如果有利食物增加，动物食谱中的种类可以减少；动物觅食过程中搜索时间和食物有利性随食谱范围的扩大而减小；根据食物的有利性和搜索时间，可推测最适食谱中应包括的食物种类。推测三个理论：当某种有利食物非常丰富时，则动物只选择这一种食物；如果与有利食物相遇机会较多，不论较差食物数量有多少，都会被忽视；在有利食物增加时，动物会从吃多种类型食物转变为吃单一的有利食物。2、食物运输中的经济学3、动物的觅食技巧窒息捕食——蟒蛇伪装取食借助工具捕食仿声盗食饲养取食——切叶蚁（七）取食与危险的权衡（八）动物的反捕食对策1、机械和化学的保护适应穿山甲刺猬黄鼬电鳐电鳗2、体色和拟态的保护适应1）保护色中国雨蛙2）拟态枯叶蝶竹节虫3）警戒色毒箭蛙3、结构上的保护4、行为上的适应