普通生态学笔记

（课堂笔记）普通生态学普通生态学2012年12月01日肇庆学院生命科学学院2010级生物科学（师范）1第一章绪论1生态学生态学是研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机制的科学。2生态学的形成与发展2.1生态学的形成与发展时期生态学的萌芽时期、建立时期、巩固时期、现代生态学时期。▲四大学派：英美学派、法瑞学派、北欧学派、前苏联学派。2.2总体而言，现代生态学发展趋势：★（1）从野外转向室内；（2）从定性走向定量；（3）研究重点从个体转向种群和群落；（4）从自然生态转向污染生态（或非自然生态），进而发展到对社会生态系统的研究；（5）从理论走向应用。第二章生物与环境要点：生物的环境，环境因子及生态因子，生态因子之间作用特征及生物对环境的适应与改造。1物种1.1物种的概念物种是有内在因素（生殖、遗传、生理、行为）联系起来的个体的集合，是自然界中一个基本进化单元和功能单元。1.2物种的特点（1）物种是由内聚因素（生殖、遗传、生理、行为、相互识别系统等）联系起来的个体集合；（2）物种是自然界真实存在的；（3）物种是一个可随时间进化改变得个体集合；（4）物种是生态系统中的功能单位。2环境2.1环境★环境是指某一特定生物体或生物群体意外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和，由许多环境要素构成，这些环境要素成为环境因子。22.2生境★生境是不同于环境的另一个重要的生态学概念，生境又称栖息地，是生物生活的空间和其中全部生态因素的综合体，即生物生活的具体场所。2.3条件和资源★环境因子可分为条件和资源两类，不可消耗的称为条件，可被消耗的成为资源。3生态因子3.1生态因子★环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。（生态因子是环境中对生物起作用的因子，环境因子则是指生物外部的全部环境要素。）3.2生态环境所有生态因子构成生物的生态环境。3.3生态因子的分类★（1）通常分类：①生物因子：有机体（同种和异种）；②非生物因子：温度、光、湿度、pH、氧气等。（2）有的学者分为五类：气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子。（3）Simith等将其分为：密度制约因子和非密度制约因子。3.4生态因子的空间分布特征★（1）维度地带性从赤道到两级，整个地球表面具有过渡状的分带性规律，受太阳辐射引起的温度变化影响。（2）垂直地带性因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候自山麓至山顶呈垂直地带分布的规律性变化。受海拔高度引起的温度变化影响。（3）经度地带性地球内在因素如大地构造形成地貌和海洋分异引起经度地带性分布。受水分分布不均匀影响。33.5生态因子作用分析（1）生态因子作用的一般特征★①综合作用；②主导因子作用（非等价性）；③直接作用和间接作用；④阶段性作用；⑤不可替代性和补偿作用。（2）生态因子的限制性作用①限制因子生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，但是其中必有一种和少数几种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子，这些关键性因子就是限制因子，如氧气。②Liebig最小因子定律③Shelford耐性定律（谢尔福德耐性定律）★生物的生存需要依赖环境中的多种条件，而且生物有机体对环境因子的耐受性有一个上限和下限，任何因子不足或过多，接近或超过了某种生物的耐受限度，该种生物的生存就会受到影响，甚至灭绝，这就是Shelford耐性定律。生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间是生物对这种生态因子的耐受范围，可以用种型耐受曲线表示。④生态福*每一个种对环境因子适应范围的大小即生态福。主要取决于各个种的遗传特性。⑤生物内稳态及耐性限度的调整（适应度）▲驯化：生物在实验/自然条件下，诱发的生理补偿变化，前者需要较短的时间，后者需要较长的时间，有实验驯化与气候驯化。⑥指示生物A、生物的指示作用生物在与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留下深刻的环境烙印，因此常用生物作为指示者，反映环境的某些特征。B、指示生物的相对性指示生物仅在一定时空范围内起作用，而在另一时空条件下失去指示意义。43.6生态因子的生态作用及生物的适应3.6.1光因子的生态作用及生物的适应3.6.1.1光强的生态作用及生物的适应（1）光强的影响①光强随纬度的增加而逐渐减弱②光强随海拔的增加而增强③山的坡向、坡度影响光照强度④四季变化：夏季最大，冬季最小⑤一天变化：中午最大，早晚最小（2）光强对生物的影响①光强对生物生长发育和形态建成有着重要作用②光强与水生植物③陆生植物对光照强度的适应类型A、阴性植物B、阳性植物C、中性植物3.6.1.2光质的生态作用及生物的适应（1）光质的变化光质随空间发生变化的一般规律：短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增强。（光谱成分：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。）（2）光质的生态作用①光质与植物不同波长的光对植物的光合作用、向光性、形态建成的诱导影响不同。A、生理有效辐射B、生理无效辐射②光质与动物53.6.1.3生物对光周期的适应（1）日照长度①日照长度是指白昼的持续时数或太阳的可照时数。②日照长度时空变化北半球：夏至白昼最长、黑夜最短，冬至白昼最短、黑夜最长。（2）生物的光周期现象①植物的光周期现象根据对日照长度的反应类型可把植物分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物。②动物的光周期现象3.6.2温度因子的生态作用及生物的适应任何生物都是在一定的温度范围内活动，温度是对生物影响最为明显的环境因素之一。3.6.2.1温度因子的生态作用（1）温度对生物生长的影响▲生物的三基点温度★温度对生物作用可分为最低温度、最适温度和最高温度，即生物的三基点温度。①当环境温度在最低温度和最适温度之间时，生物体内的生理变化反应随着温度的升高而加快，代谢活动加强，从而加快生长发育的速度；②当环境温度高于最适温度后，参与生理变化的酶系统受到影响，代谢活动受阻，势必影响到生物正常的生长发育；③当环境温度低于最低温度或是高于最高温度，生物将受到严重危害，甚至死亡；④不同生物的三基点温度是不一样的，即使是同一生物不同发育阶段能忍受的温度范围也有很大差异。▲生物零度植物或变温动物，其发育是从某一温度开始的，而不是从0℃开始，生物开始发育的温度为生物发育起点温度，即生物零度。▲发育速率发育时间N的倒数为发育速率。6（2）温度对生物发育的影响及有效积温法则①温度与发育的关系一方面体现在某些植物经过一个低温“春化”阶段，才能开花结果，完成生命周期；另一方面反映在有效积温法则上。②有效积温法则★A、主要含义植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。B、公式K=N（T-T0）式中：K——该生物所需的有效积温，它是一个常数T——当地该时期的平均温度（℃）T0——该生物生长活动所需最低临界温度（生物零度，℃）N——发育历期即生长发育所需时间（天数，d）3.6.2.2生物对极端温度的适应（1）生物对低温的适应①低温危害温度低于一定数值，生物便会受害，这个数值称为临界温度。在临界温度以下，温度越低，生物受害越重。低温对生物的危害可分为寒害和冻害两种。A、寒害寒害是指温度在0℃以上对喜温植物造成的伤害，植物寒害的主要原因有蛋白质合成受阻、碳水化合物减少和代谢紊乱等。B、冻害冻害是指0℃以下的低温使生物体内（细胞内和细胞间）形成冰晶而造成的损害。植物在温度降至冰点以下时，会在细胞间隙形成冰晶，原生质因此而失水破损。极端低温对动物的致死作用主要是体液的冰冻和结晶，使原生质受到机械损伤，蛋白质脱水变性。②植物对低温的适应A、形态适应B、生理适应C、行为适应7③动物对低温的适应A、形态结构对低温的适应a、贝格曼规律生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大，因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较小。b、阿伦规律恒温动物身体的突出部分在低温环境下有变小变短的趋势，如四肢、尾巴和外耳等。B、生理适应a、增加体内产热量来增强御寒能力的保持恒定的体温；b、在低温环境下减少身体散热的另一种适应为大大降温身体终端部位的温度，而身体中央的温度血液很少流到这些部位。C、行为适应a、休眠（抗寒）b、迁徙（避寒）（2）生物对高温的适应①高温危害温度超过生物适宜温区的上限后就会对生物产生有害影响，温度越高，对生物的伤害作用越大。A、高温对植物的危害高温可以减弱光合作用，增强呼吸作用，是植物的这两个重要过程失调，破坏植物的分子水分平衡，促使蛋白质凝固、脂类溶解，导致有害代谢产物在体内的积累。B、高温对动物的危害高温主要是破坏酶的活性，是蛋白质凝固变性，造成缺氧、排泄功能失调和神经系统麻痹等。（动物对高温的忍受能力因种而异，一般哺乳动物不能忍受42℃以上的高温，鸟类不能忍受48℃以上的高温。）②植物对高温的适应A、形态适应a、有些植物具有密绒毛或鳞片，能过滤一部分阳光；b、有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射大部分光线；c、有些植物叶片垂直排列，或高温下叶片折叠，减少吸光面积等。B、生理适应降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，有利于减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力，蒸腾作用避免值。8③动物对低温的适应A、夏眠B、穴居C、昼伏夜出3.6.2.3物候节律（1）物候物候是指生物生长期适应于一年中温度的节律性变化，形成的与此相适应的发育节律。例如大多数植物春天发芽，夏季开花，秋天结实，冬季休眠。（2）物候学物候学是研究生物的季节性节律变化与环境季节变化关系的科学。3.6.2.4休眠（1）休眠休眠是生物的潜伏、蛰伏或不活动状态，是抵御不利于环境的一种有效的生理机制。（2）休眠的好处①忍耐较宽的生态福②减少能量消耗3.6.3水因子的生态作用及生物的适应3.6.3.1水因子的生态作用（1）水是生物生存的重要条件①水是任何生物体重要组成部分；②水是生命活动的基础；③水对稳定的温度环境有重要意义；④水是光合作用的原料；⑤水使植生物保持一定的状态。（2）水对动植物生长发育的影响（3）水对动植物数量和分布的影响3.6.3.2生物对水因子的适应植物依其对水分需求划分为不同的生态型：（1）水生植物：沉水植物、浮水植物、挺水植物；（2）陆生植物：湿生植物、旱生植物、中生植物。93.6.4土壤因子的生态作用及生物的适应★3.6.4.1土壤的生态学意义（1）土壤是许多生物的栖息场所土壤中的生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物、线虫、蚯蚓、软体动物、节肢动物和少数高等动物。（2）土壤是生物进化的过度环境土壤中既有空气、又有水分，正好成为生物进化过程的过度环境。（3）土壤是植物生长的基质和营养库土壤提供了植物生活的空间、水分和必需的矿质元素。（4）土壤是污染物转化的重要场地土壤中大量的微生物和小型动物对污染都具有分化能力。3.6.4.2土壤质地与结构对生物的影响（1）土壤是由固体、液体和气体组成的三项系统，其中固体颗粒是组成土壤的物质基础；（2）根据土壤质地可把土壤分为砂土、壤土、粘土。①砂土的砂粒含量在50%以上，土壤疏松、保水保肥性差、通气透水性强；②壤土质地均匀，粗粉粒含量高，通气透水、保水保肥性能都较好，抗旱能力强，适宜生物生长；③粘土的组成颗粒以细粘土为主，质地粘重，保水保肥能力强，通气透水性差。（3）土壤结构土壤结构是指固体颗粒的排列方式、空隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等。3.6.4.3植物对土壤因子的适应（1）盐土对植物生长发育的影响①引起植物的生理干旱②伤害植物组织③引起细胞中毒④影响植物的正常营养⑤在高浓度盐类的作用下，气孔保卫细胞的淀粉形成过程受到妨碍，气孔不能关闭（2）盐土植物的分类①聚盐性植物②泌盐性植物③不透盐性植物103.6.5生物的生态适应★3.6.5.1适应（1）适应的概念适应是生物对环境压力的调整过程。分基因型适应和表现型适应两类，后者又包括可逆适应和不可逆适应。（2）适应方式（形态、生理、行为的适应）：①形态适应：保护、保护色、警戒色与拟态②行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、防御和抗敌③生理适应：生物钟、