生态学复习资料

生态学（第三版）－杨持（主编）第一章绪论生态学：是研究生物与环境间相互关系的科学。各学派的特点：①北欧学派，以注重群落分析为特点；②法瑞学派，用特征种和区别种划分群落类型，建立了严密的植被等级分类系统；③英美学派，以研究植物群落的演替和创建顶级学说而着名；④苏联学派，注重建群种和优势种，建立了一个植物等级分类系统，并重视植被生态、植被地理与植被制图工作。现代生态学的特点：研究层次上向宏观与微观两极发展；研究手段更新；研究范围扩展（以人类生存环境为中心的生态学研究更为突出）。21世纪生态学的研究特点：更加紧密的结合社会和生产之中的实际问题，不断突破其初始时期以生物为中心的学科界限，向解释社会的当前面临的问题发展，并在实现社会的可持续发展中起着越来越重要的作用。21世纪生态学发展的战略目标：促进以生态学为基础的科学决策；推进面向可持续发展的创新生态学研究；促进文化交融，创建一个前瞻性的国际生态学。第二章环境：指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该主体或生物群体生存的一切事物的总和。环境因子：指生物体外部的全部环境要素。环境因子分类：土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物因子。生态因子：指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。如温度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。生态因子相互联系表现在如下方面：生态因子作用的一般特征：综合作用、主导因子作用、直接作用和间接作用、阶段性作用、不可替代和补偿作用。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。（1）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。（2）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。（3）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。（4）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生态因子的限制作用：限制因子、Liebig最小因子定律、Shelford耐性定律、生态幅、指示生物、耐性限度的训化。限制因子：限制生物生存或繁殖的一种或少数几种因子的关键性因子（如果某一种生物对某一生态因子的耐受范围很窄，而且这种因子又易于变化，那么这种因子很有可能就是一种限制因子）。Liebig最小因子定律：植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量。Shelford耐性定律：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（生物的耐性限度是可以改变的）。生态幅：每一种生物对环境因子适应范围的大小，主要决定于各物种的遗传特征。指示生物：生物在于环境相互作用，协同进化的过程中，每个中都留下了深刻的环境烙印，因此，能反映环境某些特征的生物指示者即指示生物。绿色植物的光合系统是太阳能以化学能的形式进入生态系统的唯一通道，也是食物链的起点。补偿点：在水生植物中，在适光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡的地方。黄化现象：一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄，称为黄化现象。生物对光照的适应：光照对生物的影响包括光质、光照强度、光照周期的影响。（1）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。（2）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。（3）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。温度因子对生物的作用：＂三基点＂、极端温度的适应、生物的生态幅和地理分布、休眠。生物对极端的高温和低温的适应：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。（1）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（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）和阿伦规律（恒温动物的突出部位在低温环境下有变小变短的趋势）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。（2）生物对高温的适应：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。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。休眠：生物的潜伏、蛰伏或不活跃状态。水生植物的特点：发达的通气组织；机械组织不发达或退化，增强植物的弹性和抗扭曲能力，适应水流特点。水生植物分类：沉水植物、浮水植物和挺水植物。陆生植物分类：湿生植物、中生植物和旱生植物。湿生植物：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：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：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。土壤的意义：提供栖息场所；植物生长的基质和营养库；土壤肥力；土壤中的空气、水分成为生物进化过程的过渡环境；使微生物和小型动物能够转化和分解有机质。植物对盐分的适应分为：聚盐性植物、泌盐性植物和不透盐性植物。第三章种群及其基本特征种群：是在同一时期内占有一定空间的同种生物体的集合，该定义表示种群是由同种个体组成，占有一定领域，是同种个体通过种内关系组成的一个系统。自然种群有3个基本特征：①空间特征，即种群具有一定的分布区域；②数量特征，每单位面积上的个体数量是变动着得；③遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其他物种，但基因组成同样处于变动之中。种群边界确定的指标－－密度；统计方法－－样方法。样方法：在若干样方中计数全部个体，然后以平均数估计种群整体（样方必须有代表性和随机性）。单体生物：构件生物：种群年龄结构分为；增长型种群、稳定型种群和下降型种群。种群增长模型：与密度无关的增长模型－－指数增长；与密度有关的增长模型－－＂Ｓ＂型曲线。逻辑斯谛增长模型的意义：①它是许多两个相互作用的种群增长模型的基础②它是渔捞、林业、农业等实践领域中，确定最大持续产量的主要模型③模型中两个参数ｒ、Ｋ，已成为生物进化对策理论中的重要概念。自然种群的数量变动主要表现为：种群的增长、不规则波动、周期性波动、种群爆发或大发生、种群平衡、种群的衰弱和灭亡。种群调节分为：气候学派、生物学派和自动调节学说。种群调节理论学派及各个学派所强调的种群调节机制：（1）外源性种群调节理论强调外因，认为种群数量变动主要是外部因素的作用，该理论又分为非密度制约的气候学派和密度制约的生物学派。（2）气候学派多以昆虫为研究对象，认为生物种群主要是受对种群增长有利的气候的短暂所限制，因此，种群从来就没有足够的时间增殖到环境容纳量所允许的数量水平，不会产生食物竞争。作为对立面，生物学派主张捕食、寄生和竞争等生物过程对种群调节起决定作用，此外还有一些学者强调食物因素对种群调节的作用，种群的调节取决于食物的量也取决于食物的质。（3）内源性自动调节理论的研究者将研究焦点放在动物种群内部，强调种内成员的异质性，特别是各个体之间的相互关系在行为、生理和遗传特性上的反映，他们认为种群自身的密度变化影响本种群的出生率、死亡率、生长、成熟、迁移等种群参数，种群调节是各物质所具有的适应性特征，能带来进化上的利益。自动调节理论：又分为行为调节学说、内分泌调节学说、遗传调节学说。社群行为是一种调节种群密度的机制，限制了种群增长，随着种群密度变化而变化调节其调节作用的强弱；种群增长由于某些生理反馈机制而得到停止或抑制，使得社群压力下降，这就是种群内分泌调节的主要机制；当种群密度增加，死亡率降低时，自然选择压力较松弛，结果种内变异性增加，许多遗传性较差个体存活下来，当条件回归正常时，这些低质个体因自然选择压力加大而被淘汰，便降低了种内变异性，这就是遗传调节的主要机制。环境容纳量：生态系统生产力的自然极限，即有限环境中的有限增长。＂Ｋ／２捕获策略＂：在对野生动植物的合理利用和开发时，一般将种群数量控制在环境容纳量的一半，此时种群增长的速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生。生态阈值：等同于环境容纳量，取决于环境的质量和生物的数量。生态失调：当外界干扰远远超过了生态阈值，生态系统自我调节能力不能抵御，从而不能恢复到原初状态。第四章生活史生物的生活史：指其从出生到死亡所经历的全部过程，生活史的关键组分包括身体大小、生命率、繁殖和寿命。生活史包括：生物的生长、发育、繁殖和扩散。植物扩散的动力：风力、水力、动物和人、自力。动物扩散形式：迁入、迁出和迁移。动植物扩散的生态学意义：①交换个体，防止近亲繁殖②补充或维持在正常分布区以外的暂时性分布区域的种群数量③扩大种群的分布区生物在生存斗争中获得的生存对策，称为生活史对策。r-选择种类具有使种群增长率最大化的特征：快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分配和短的世代周期。K-选择种类具有使种群竞争能力最大化的特征：慢速发育，大型成体，数量少而体型大的后代，低繁殖能量分配和长世代周期。第五章种内与种间关系生物种间相互关系基本类型：偏利作用、原始合作、互利共生、中性作用、竞争（直接干预；资源利用）、偏害作用、寄生作用、捕食作用。种内与种间关系的基本类型：主要的种内关系是竞争、自相残杀、性别关系、领域性、社会等级等；主要的种间关系是竞争、捕食、他感作用、寄生和互利共生。种间竞争使两个物种生态位分开；种内竞争使两个物种生态位接近。密度效应：当种群的个数数目增加时，就必定会出现临近个体之间的相互影响。植物的密度效应有两个规律：①最后产量法则：不管初始播种密度如何，在一定范围内，当条件相同时，植物的最后产量差不多总是一样的。②-3/2自疏法则：随着播种密度的提高，种内竞争不仅影响到植株生长发育的速度，也影响到植株的存活率，竞争结果典型的是使较少量的较大个体存活下来，叫做自疏。自疏导致密度与生物个体大小之间的关系，该关系在双对数图上具有典型的-3/2斜率。亲代投入：指花费于生产后代和抚育后代的能量和物质资源。协同进化：关系密切的生物在进化上互相