《普通生态学》备考复习指导2017

北京学大伟业教育科技有限公司共育人才开创未来公司地址：北京大学资源东楼1311室总机：010-577981621学大伟业--《普通生态学》考前指导生态学是研究有机体与其周围环境相互关系的学科，是博物学的主要组成部分。学习生态学与学期竞赛其他学科有着很大的不同，生态学是从环境中得到的科学，不能够用一两本简单的教材涵盖所有的考点，课本内容多形象直观易于与实际中的真实现象有所联系，但是真正的主干知识过于抽象干练，拓展的内容天马行空，考点繁多。所以，学习生态学最重要的是用最简单的方法把主干知识点记牢，通过习题、课本甚至看视频的方式以知识点为骨架向外拓展实例。推荐教材：牛翠娟.基础生态学[M].高等教育出版社,2007.蔡晓明,尚玉昌.普通生态学[M].北京大学出版社,1995.推荐自测题：学大伟业生态学与动物行为学专项模拟试题（见附录）第二章生物的环境第一节环境与生态因子一、环境与生态因子的概念环境是生物赖以生存的外界条件的总和。它包括一定的空间以及其中可以直接或间接影响生物生活和发展的各种因素。生态因子是指组成环境的因素，又称环境因子。所以有人称生态因子的总和为生态环境。特定群落的生态因子的总和（无机环境）称为生境。二、生态因子的分类（1）根据属性：非生物因子：温度、光、水、PH、氧等理化因子。生物因子：同种和异种生物。（2）对种群数量的影响密度制约因子：食物、天敌等生物因素。非密度制约因子：温度、降水等气候因素。三、生态因子作用的几个特点1.综合性：自然界任何生态因子都不是独立的。2.非等价性：各种生态因子的作用不同，有主导因子和从属因子。3.不可替代性和互补性：任何生态因子都不可缺少，无法替代，但是，数量的不足可以由其它因子一定程度补偿。4.限定性：生物的不同发育阶段，各生态因子的作用不同。第二节生物与环境关系的基本原理一、生物对生态因子的耐受限度1.限制因子：限制生物生存和繁殖的关键性因子。在众多的环境（生态）因子中，任何接近或超过某种生物的耐受极限，而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子，叫做限制因子。2.利比希最低因子定律“植物的生长取决于处在最小量状态的营养成分”。能够影响生物的无数因子中，总有一个因素限制生物的生长、生存或繁殖。3.谢尔福德的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，就会使该种生物衰退或不能生存。耐受性定律是最低因子定律的进一步发展，表现在（1）考虑了生态因子的上限；（2）不仅估计了生态因子量的变化，还估计了生物本身的耐受性问题；（3）允许生态因子之间的相互作用（替代和补偿等）。4.限制因子概念的意义耐受范围窄、在自然界变化幅度大的生态因子，最可能成为限制因子。一般地，实验测定的耐受范围要比野外实际范围宽一点（野外可能还受其它因子的影响）。5.生态幅指物种对生态环境适应范围的大小。它常与耐受限度一致，耐受限度越宽，生态幅也越大。二、生物对生态因子耐受限度的调整（一）驯化（人工）驯化是指在实验条件下诱发的生理补偿机制，这种生理适应短时间即可完成。气候驯化（适应），指自然条件下所诱发的生理补偿变化，这种生理适应需较长时间完成；适应指生物在生存竞争中适应环境条件而形成一定性状的现象。这种形态适应需要很长时间。（二）休眠休眠是生物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制。在休眠期，生物对环境条件的耐受范围就会比正常活动时宽的多。（三）昼夜节律和其他周期性的补偿变化耐受性的节律变化或对最适条件选择的节律变化大多是由外在因素决定的，少数是由生物本身的内在节律引起的。三、生物保持内稳态的行为机制生物为保持内稳态，发展了很多复杂的形态和生理适应，如动物的羽和毛起保温隔热作用，提高代谢率增加体内产热。但动物最普遍的方法是行为适应。高等植物：叶子和花瓣的昼夜运动和变化。如豆叶的昼挺夜垂，向日葵的花序随太阳的方向转动等。动物：爬行类改变姿势接受太阳辐射。洄游、迁徙、迁移；建造巢穴等。四、适应组合1.植物的适应组合：常绿植物表皮增厚、气孔数目减少、形成卷叶等适应干旱环境。但这对于沙漠环境还是不够的，最耐旱的肉质植物将雨季吸收的大量水分储存在根、茎、叶中，同时它仅在晚间打开气孔，并吸收环境中的CO2，合成有机酸储存在组织中，白天有机酸脱羧将CO2释放出来，供低水平光合作用使用。北京学大伟业教育科技有限公司共育人才开创未来公司地址：北京大学资源东楼1311室总机：010-5779816222.动物的适应组合骆驼在清晨取食有露水的植物嫩枝叶或多汁的植物获得必需的水分，尿浓缩减少水损失；驼峰和体腔中储存脂肪，代谢时可产生代谢水；白天体温升高减缓吸热过程，晚上散热时，皮下脂肪转移到驼峰中，加快散热，体温变化可减少出汗失水；骆驼一次饮水量大。第三节生物与光的关系太阳辐射的作用体现在光和热量（温度）两个方面，光的生物学作用表现在三个方面：光质、光照强度和光照周期。一、光的性质（一）地球上光的组成（二）光质的变化1.空间：高纬度，短波光少；高海拔，短波光多，紫外线影响植物的生长和分布。2.时间：季节―――夏天短波光多，冬天短波光少。日――――中午短波光多（短波光穿透力差）；早晚长波光多。3.地貌：陆地，主要被植物的叶子吸收和反射。二、光强度的变化1.空间与光强度：高纬度，低强度；低纬度，高强度。2.时间与光强度：季节―――夏天高强度；冬天强度低。日―――中午强度最高；早晚强度较低。3.生态系统与光强度：上层，强度大；下层，强度低。三、光照周期(Photoperiod)北半球：夏至昼最长，冬至昼最短。南半球相反。赤道：昼夜平分。两极：半年白天，半年黑夜。四、对生物的作用：（一）光质光合作用的光谱范围只是可见光区（380～760nm），其中红、橙光主要被叶绿素吸收，对叶绿素的形成有促进作用；蓝紫光也能被叶绿素和胡萝卜素所吸收，我们将这部分辐射称为生理有效辐射。而绿光则很少被吸收利用，称为生理无效辐射。实验表明，红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成。光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长发育有影响。1.植物：陆生植物主要吸收红光和蓝光，高山紫外光抑制茎的伸长；海水表层绿色植物也吸收红光和蓝光；海水深层红藻、紫菜等有效利用绿光。2.动物：灵长类、鸟类、鱼类、节肢动物等都有很发达的色觉。（二）光强度光强的作用：1.生长发育。光强强度对植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加有重要影响；2.形态建构作用：光还促进组织和器官的分化，制约着器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例。典型例子—植物黄化现象。1.陆生植物植物光合作用达到最大值时的光照强度，称为该种植物的光饱和点。光合作用和呼吸作用相等时的光照强度称为光补偿点。图中的光合作用率（实线）和呼吸作用率（虚线）两条线的交叉点就是所谓的光补偿点阳地植物：光补偿点较高，光饱和点一般也较高，可利用强光，如杨、柳、桦等。阴地植物：光饱和点较低，光补偿点一般较低，可有效利用弱光，如云杉、人参。（2）不同时期：苗期和生育后期光饱和点较低，生长旺期光饱和点较高。（3）群体比单体更有效利用光。2.水生植物只能生活在水体的透光带（1--数百米）。海带等巨型藻类在大陆沿岸生活，单细胞浮游植物只能在海洋上层生活。3.动物的行为昼行性动物：多数鸟类、灵长类、有蹄类等；夜行性动物：夜猴、蝙蝠、家鼠等。（二）光周期1.植物：长日照植物：日照时间超过一定数值（因种而异）才能开花。如冬小麦、油菜、萝卜。短日照植物：日照时间少于一定数值（因种而异）才能开花。如玉米、大豆。中性植物：光照时间与开花无关。如黄瓜、番茄、蒲公英等。2.动物：光周期对动物的影响表现在以下几个方面：（1）决定动物的迁徙、迁移或洄游的时间；（2）影响鸟兽换羽、毛（短光照、限食、限水）；北京学大伟业教育科技有限公司共育人才开创未来公司地址：北京大学资源东楼1311室总机：010-577981623（3）影响动物的生殖时间。鸟类在长光照一个月后可繁殖；（4）影响动物的冬眠和滞育（常与温度有关）。第四节生物与温度的关系一、温度分布的主要决定因素1.空间：赤道辐射强度最大，温度最高。两极地区的太阳辐射仅为赤道的40％，温度最低。高海拔地区，太阳辐射较强，但由于风的作用，热散失快，所以温度较低。2.地貌：陆地吸热和散热均较快，温度变化大（年、昼夜）。海洋吸热和散热均较慢，温度变化小（年、昼夜）。二、温度与生物的关系温度与生物生长发育生长：“三基点”——最低、最适、最高温度。发育：植物的春化作用（某些植物要经过一个“低温“阶段才能开花结果）。1.极端温度：（1）低温：温度低于一定的数值，生物会因低温而受害，该值称为临界温度。低于临界温度生物受冷害；低于0℃受冻害（生物体内形成冰晶）。细胞膜破裂；生理干燥、水化层破坏。（2）高温：生物呼吸加强，多因体液不平衡所致。植物：光合作用下降；呼吸作用加强；水分代谢不平衡；代谢物积累；蛋白质凝固。动物：呼吸作用加强；排泄失调；蛋白质凝固，酶失活；神经麻痹。2.生物的适应：（1）植物：低温：叶片表面有油类物质；芽具鳞片；体表具蜡粉和密毛；体型矮小。生理上，水分降低，糖、脂、色素增加，以降低细胞冰点；吸收光谱增宽，能吸收红外线。高温：某些植物生有密绒毛和鳞片，体呈白色，可反射部分光线；叶片垂直排列；木栓层厚。生理上，含水少，糖、盐浓度高；蒸腾作用旺盛。多种生物的极限温度，干湿条件下差异很大，湿度高时，温度耐受范围小。（2）动物：低温：形态上，皮下脂肪加厚；贝格曼规律：恒温动物在寒冷地区个体较大；阿伦规律：恒温动物在寒冷环境中突出部位（耳、四肢、尾）有变短的趋势。生理上，增加产热，局部异温。行为上，休眠和迁移。高温：放松对恒温的要求，提高体温。行为上，夜出、穴居。3.有效积温法则（温度与生物发育的关系）概念：植物和某些变温动物完成某一发育阶段所需总热量（有效积温）是一个常数。①K=N*T(式中K为有效积温，N为发育时间，T为平均温度)②生物都有一个发育的起点温度（最低有效温度），所以，应对平均温度进行修饰。上式变为：K=N*(T-C)或T=C+K/N,温度T与发育时间N呈双曲线关系。由于发育速度V=1/N,所以，T=C+KV，温度与发育速度呈线性关系。③生物的发育也有一个高限温度，发育时间也有生理极限，N0即最短发育时间，K=(N-N0N0)(T-C)鳖的胚胎发育时间（N）与温度（T）的关系如下：109=(N-30.6)(T-22.5),有效积温为109度天，最短孵化期为30.6天，最低发育温度为22.5度。即N=30.6+109/(T-22.5)4.温度与动物寿命的关系：变温动物在较冷环境中寿命较长，恒温动物在最适温度寿命较长。某一特定温度下生殖力最强。一般在最适温度以下。5.温度与生物的分布（1）极端温度是限制生物分布的首要因素。高温：白桦、云杉不能在华北平原生长；苹果、梨、桃不能在热带开花结果；黄山松分布在1000-1200米以上。低温：橡胶分布区低于北纬24°40ˊ；东亚飞蝗的北界为等温线13.6℃。（2）有效积温足够完成一个生活周期的地方才能分布。昆虫大发生时常暂时地超越其分布北界；温度对恒温动物分布限制小，可通过其食物等生态因子而影响其分布。第五节生物与水的关系一、水生生物与水的关系1.植物借其浮力而不下沉，有的具有充满气体的球形物；单细胞浮游植物含油滴。鱼类利用脂肪、减少骨骼和盐分、充气的鳔等增加浮力。以流线体型快速运动。2.水与生物的呼吸植物有发达的通气系统，叶片薄、带状。与陆生动物相比，水生动物呼吸耗能大。3.热传导快、但温度变幅小4.水生生物的渗透压调节植物：淡水植物自动调节渗透压；海水植物等渗。北京学大伟业教育科技有限公司共育人才开创未来公司地址：北京大学资源东楼1311室总机：010-577981624动物：海洋动物：等渗：海洋无脊椎动物，如海胆、贻贝。不需调节。高渗：海月水母、枪乌贼、龙虾等，以排泄器官排除多余的水。海洋软骨鱼，在体液中保存尿素和氧化三甲胺而略呈高渗，肾脏排稀尿，直肠腺调离子。低渗：海洋硬骨鱼，大量饮