《基础生态学》(第二版-牛翠娟、娄安如、孙儒泳、李庆芬等编著)-课后思考题答案

《基础生态学》(第二版)课后思考题答案主编：牛翠娟、娄安如、孙儒泳、李庆芬高等教育出版社第一章绪论1.说明生态学定义。生态学是研究有机体与环境相互关系的科学，环境包括非生物环境和生物环境。生物环境分为种内的和种间的，或种内相互作用和种间相互作用。2.试举例说明生态学是研究什么问题的，采用什么样的方法。生态学的研究对象很广，从个体的分子到生物圈，但主要研究4个层次：个体、种群、群落和生态系统。在个体层次上，主要研究的问题是有机体对于环境的反应；在种群层次上，多度与其波动的决定因素是生态学家最感兴趣的问题，例如种群的出生率、死亡率、增长率、年龄结构和性比等等；在群落层次上，多数生态学家在目前最感兴趣的是决定群落组成和结构的过程；生态系统是一定空间中生物群落和非生物环境的复合体，生态学家最感兴趣的是能量流动和物质循环过程。生态学研究方法可以分为野外的、实验的和理论的三大类。3.比较三类生态学研究方法的利弊。分类利弊野外的可获得大量全面、真实的资料。过程复杂，条件不能控制。实验的条件控制严格，对结果分析较可靠，重复性强，过程简单。获得的资料可靠性有别于现实。理论的直观，过程易实施，可通过修改参数使研究逼近现实。预测结果需通过现实来检验正确性。第一部分有机体与环境第二章有机体与环境1.概念与术语环境是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。生态因子是指环境要素中对生物起作用的因子，如光照、温度、水分等。生态幅是指每一种生物对每一种生态因子，在最高点和最低点之间的范围。大环境指的是地区环境、地球环境和宇宙环境。小环境指的是对生物有直接影响的邻接环境。大环境中的气候称为大气候，是指离地面1.5m以上的气候，由大范围因素决定。小环境中的奇虎称为小气候，是指近地面大气层中1.5m以内的气候。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环境称为生境。对动物种群数量影响的强度随其种群密度而变化，从而调节种群数量的生态因子，称为密度制约因子。可调节种群数量，但其影响强度不随种群密度而变化的生态因子，称为非密度制约因子。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，这个因素称为限制因子。广温性是指生物对环境中的温度因子的适应范围较宽，这种生物对温度耐受限度较广的特点。具有这种特点的动物叫做广温性动物。狭温性是指生物对环境中的温度因子的适应范围较窄，这种生物对温度耐受限度较窄的特点。具有这种特点的动物叫做狭温性动物。2.什么是最小因子定律？什么是耐受性定律？利比希在1840年提出“植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素”。其基本内容是：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与分布的根本因素，这就是利比希最小因子定律。Shelford于1913年提出了耐受性定律：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。3.生态因子相互联系表现在那些方面？生态因子相互联系表现在如下方面：（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。（3）阶段性作用：由于生态因子规律性变化使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。（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。（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。第二章能量环境1.概念与术语外温动物（ectotherm）：指依赖外部热源的动物，如鱼类、两栖类和爬行类。内温动物（endotherm）：指通过自己体内氧化代谢产热来调节体温的动物，如鸟类和哺乳类。异温动物（heterotherm）：指的是产生冬眠的内温动物。内温动物经过低温的锻炼后，其代谢产热水平会比在温暖环境中高，这些变化过程是由实验诱导的，称为驯化（acclimation），如果是在自然界中产生的则称为气候驯化（acclimatization）。内温动物的受调节的低体温现象称为适应性低体温。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（developmentalthresholdtemperature）或生物学零度（biologicalzero）。由低温诱导的开花，称为春化（vernalization）。暗中生长的植物幼苗，叶片小而呈黄白色的现象，称为黄化现象。2.生物对光照会产生哪些适应？光照对生物的影响包括光质、光照强度、光照周期的影响。不同光质对生物的作用不同，生物对光质也产生了选择性适应，光质不同影响着植物的光合强度，在红橙光下光合速率最快，蓝紫光次之，绿光最差，不同植物的光合色素有一定差异，这些色素种类的差异，反映了不同植物对生境中光质的适应。植物对光照强度的适应表现为阴地植物和阳地植物两类，这种差异是由于叶子生理上的植物形态上的差异造成的；另外，单株植物叶冠内不同结构的“阳叶”和“阴叶”的产生，是植物对自身存在的光环境的一种回应。光照强度不仅使动物在视觉器官形态上产生了遗传的适应性变化，而且与动物的活动行为密切相关，有些适应于白天强光下活动，成为昼行性动物，有些适应于黑夜或晨昏的弱光下活动，，成为夜行性动物或晨昏性动物。光照周期的变化对生物起了信号作用，导致生物出现日节律性的与年周期性的适应性变化，它使生物的生长发育与季节变化协调一致，对动植物适应所处环境具有重要意义。3.生物对极端的高温和低温会产生哪些适应？生物对极端高、低温的适应表现在形态、生理和行为等各个方面。低温的形态适应：植物的芽和叶片常有油脂类物质保护，树干粗短，树皮坚厚；内温动物出现贝格曼规律和阿伦规律的变化。在生理方面，植物减少细胞中的水分，增加糖类、脂肪和色素等物质以降低植物冰点，增强抗旱能力；内温动物主要增加体内产热，此外还采用逆流热交换、局部异温性和适应性低体温等适应寒冷环境。行为上的适应照顾要是迁徙和集群。生物对高温的适应也表现在上述三个方面。生理上，植物主要降低细胞含水量，增加糖和盐的浓度，以及增加蒸腾作用以散热；动物则适当放松恒温性，将热量储存于体内，使体温升高，等夜间再通过对流、传导、辐射等方式将体内的热量释放出去，一些小的内温动物以夜行加穴居的方式，避开沙漠炎热干燥的气候，夏眠或者夏季滞育、迁徙，也是动物度过敢惹季节的一种适应。4.物种的分布完全由温度决定吗？地球上主要生物群系的分布称为主要温度带的反映，年均温度、最高温度和最低温度都是影响生物分布的重要因子，但物种的分布并不完全由温度决定，温度可能与其他环境因素或资源紧密联系，例如相对湿度和温度间的关系，二者共同作用决定了地球上生物群系分布的总格局。5.简述火的生态作用。在生态系统中，火既是一种自然因素，又是人类增加的因素，火的燃烧破坏了生态平衡，同时也为土壤提供了新养分，促进了生物生长，因此火是一个重要的生态因子。火的生态作用分为有益和有害两个方面，有益作用是促使有机物转变为无机物，同时清除地面杂物，有利于植物吸收水分和养分；有害作用是破坏了生态平衡，降低了土壤吸水与保水的能力。6.简述风的生态作用。风对生物的影响是多方面的。强风常能降低植物生长高度，引起植物矮化，还影响动物的地理分布及体表形态特征。连续的单向风可形成旗形树。风是风媒植物的传粉工具，是某些无脊椎动物迁徙的运输工具，大风具有破坏力，防护林可以减轻风的危害。第三章物质环境1.概念与术语湿生植物（hygrophyte）：通常是指一类生长于隐蔽潮湿环境中，抗旱能力弱的植物，这类植物不能长时间忍受缺水，通气组织发达，以保证供氧。中生植物（mesad）指一类具有一套保持水分平衡的结构与功能的植物，这类植物根系与疏导组织比湿生植物发达，叶面有角质层。旱生植物（siccocolous）是指一类生长在干热草原和荒漠地带，抗旱能力极强的植物，叶片极度退化为针刺状，具有发达的储水组织。腐殖质（humus）是土壤微生物分解有机物时，重新合成的具有相对稳定性的多聚化合物，是植物营养的重要碳源和氮源。不同大小颗粒组合的百分比，称为土壤质地（texture）。土壤颗粒排列形式、孔隙度及团聚体大小和数量称为土壤结构（soilstructure）。盐碱土植物是指一类能够生长在盐土和碱土及各种盐化、碱化土上的植物。2.简述陆地上水的分布及其变化规律。陆地上的水分布不均匀，潮湿冷空气遇冷形成降雨，降雨是陆地上重要的降水，占绝大部分，而在高纬度地区，降雪是主要的水分来源之一。陆地上的降雨量随着纬度发生很大变化，在赤道南北两侧20°范围内，降雨量最大，向南北扩展，纬度为20°～40°地带降雨量丰富，南北半球40°～60°地带为中纬度湿润带，极地地区成为干燥地带。此外，陆地上降雨量多少还受到海陆位置、地形及季节的影响。（东部沿海主要研究参考省份：辽宁（大连）、山东、天津、江苏、浙江、河北、上海、福建、广东、广西等）3.水生植物任何适应于水环境？对于很多水生植物来说，要适应水环境，必须具备自动调节渗透压的能力，特别是要有一定的适应水环境盐度的机制，有的植物的细胞质中有高浓度的适宜物质，从而增加了渗透压，除此之外，还可通过盐腺将盐分泌到叶子外表面；另一方面，水中氧浓度含量很低，水生植物为了适应缺氧环境，使根、茎、叶内形成一套相互连接的通气系统；水生植物长期适应于水中弱光及缺氧，使叶片细而薄，多数叶片表皮没有角质层和蜡质层，没有气孔和绒毛。（东部沿海主要研究）4.水生动物如何适应于高盐度或低盐度的环境？在低盐度（淡水）环境中，淡水硬骨鱼血液渗透压高于水的渗透压，属高渗透性，鱼呼吸时，水通过鳃和口咽扩散到体内，同时体液中的盐离子通过鳃和尿可排出体外，进入体内的多余水分，由肾排出大量低浓度尿，保持体内水平衡。在高浓度（海水）环境中，海洋硬骨鱼渗透压与环境渗透压相比是低渗性的，它们的渗透调节需要排出多余的盐及补偿失去的水，通过吞进海水补充水分，同时减少排尿，进入体内的盐分则靠鳃排出。（西部干旱地区重点研究参考省份：甘肃、新疆、宁夏、内蒙古、陕西等）5.陆生动物如何适应干旱环境？在干旱环境中，水分是陆地动物面对的最严重的问题。陆生动物要维持生存，必须使失水与得水达到动态平衡，得水途径可通过直接饮水，或从食物所含水分中得到水。动物减少失水的适应形式表现在多个方面，首先是减少蒸发失水，然后大多数陆生动物呼吸水分的回收包含了逆流交换的机制；在减少排泄失水中，哺乳动物肾的保水能力代表了另一种陆地适应性，陆地动物在蛋白质代谢产物的排泄上表现出对干旱环境的适应；陆地动物还通过行为变化适应干旱，昆虫的滞育也是对缺水环境的适应。6.简述大气中CO2与O2浓度同生物的关系。大气中的氧气与二氧化碳关系到生物生存，二氧化碳是植物光合作用的原料，不同植物利用二氧化碳的效率不同。氧气是动物生存的必需条件（厌氧动物除外），动物能量代谢要消耗氧。大气压氧分压随着海拔升高而下降，高海拔低氧是内温动物生存的限制因子，内温动物对高海拔低氧的适应表现在加大了呼吸深度，增加了肺泡气体弥散能力，增加了组织肌红蛋白数量，增加了红细胞数量及血红蛋白浓度，提高携氧能力。7.土壤的物理性质对生物有哪些作用？土壤是由于固体、空气、水分组成的三相复合系统，它主要从以下4个方面影响生物：①质地与结构，这关系到通气性、蓄水性合保肥性，对植物的生长发育、土壤动物生存以及土壤微生物活动具有重要意义；②水分，可直接被植物根系吸收利用，同时影响土壤动物的生存和