生态学总结

1生态学绪论1935年，坦斯利（A.G.Tansley)首先提出生态系统（Ecosystem)的概念；1942年，前苏联苏卡切夫院士提出类似的名词“生物地理群落”（Geobiocenoce).1942年，林德曼（R.L.Lindeman)提出“十分之一”定律生物圈:地球上全部生物和一切适合于生物栖息的场所。它包括岩圈（lithosphere）的上层、全部水圈（hydrosphere）和大气圈（atmosphere）的下层生态学是研究生物与环境相互关系的科学第二章物种species：是指一类生物个体的集合，其中的个体之间在自然条件下能相互交配产生具有生殖能力的正常后代个体环境(environment)是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。构成环境的各要素称为环境因子生态因子是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。生态因子中生物生存不可缺少的因子称为生物的生存因子（或生存条件、生活条件）。所有的生态因子综合作用构成生物的生态环境（Ecologicalenvironment）。具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物影响下的次生环境统称为生境（Habitat).环境对生命系统的影响称为生态作用（Ecologicalaction）生命系统改变其自身的结构与过程以便与其生存环境相协调的过程称为生态适应（Ecologicaladaptation).而生物反过来对环境的影响和改变称为生态反作用（Ecologicalreaction)因子的质：指因子的状态是否对生物有意义。因子的量：在生物的质对生物有意义的前提下，因子对生物的作用程度随其量的变化而变化。因子的持续时间：在质和量的基础上，环境因子对生物的作用必须有一定的持续时间才能对生物起作用，使生物做出响应最小因子定律”(Liebig’slawofminimum)植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子（JustusvonLiebig,1840,德国）。两个补充条件（Odum,1983）：1）严格的稳定状态；2）因子补偿作用(factorcompensation)：生物在一定程度和范围内，能够减少温度、光、水等生态因子的限制作用。在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子限制因子定律生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高于生物正常生长所需的最大量时，都对生物具有限制性影响耐受性定律”(Shelford’slawoftolerance)(V.E.Shelford,1913，美国)任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多(当其接近或达到某种生物的耐受度)时会使该种生物衰退或不能生存生态幅的概念(ecologicalamplitude,生态价ecologicalvalence)每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。在最低点和最高点(或称耐受性的上限和下限)之间的范围生物在实验／自然条件下，诱发的生理补偿变化称为驯化内稳态(homeostasis):生物系统通过内在的调节机制使内环境保持相对稳定适应(adapatation)：生物对环境压力的调整过程。分基因型适应和表型适应两类，后者又包括可逆适应和不可逆适应。如桦尺蠖在污染地区的色型变化适应组合(adaptivesuites):由于生态因子之间相互作用的关联性、协同性和增效性，生物对环境的适应通常并不仅仅表现在形态适应或生理生化适应或行为适应一种单一的机制，往往要涉及到一组（或一整套）彼此相互关联的适应性，这一整套协同的适应特性趋同适应：不同生物适应相同环境产生相同的适应叫趋同适应。2生活型：趋同适应产生的相同生态习性的不同生物类群叫生活型趋异适应：同种生物适应不同的环境产生不同的适应叫趋异适应。生态型：趋异适应产生的同种生物不同基因型类群叫生态型。生态位－－有机体在环境中占据的地位；栖息地－－有机体所处的物理环境光补偿点(compensationpoint)：光合作用强度和呼吸作用强度相当处的光强度;光饱和点(saturatepoint):当光照强度达到一定水平后，光合产物不再增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和点。光周期现象(photoperiodism)：Garner等人(1920)发现明相暗相的交替与长短对植物的开花结实有很大的影响。这种植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。有效积温法则植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温，T0又称生物学零度，K是总积温（常数）。有效积温法则的意义预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程历；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时阿伦规律(Allen’srule):寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称阿伦规律，是减少散热的适应（缩减无效附件）。贝格曼规律(Bergman’srule):生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大，这种趋向称贝格曼规律，是减少散热的适应。（降低比表面积）约旦规律(Jordan’srule):鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多。物候现象：受环境（气候、水文、土壤）影响出现的以年为周期的自然现象。物候：植物适应一年中的气候条件的季节性变化，形成与之相应的生长发育规律。物候期：物候现象发生的时间名词解释因子的替代作用（factorsubstitution）生态价（生态幅）(ecologicalamplitudeorecologicalvalence)谢尔福德耐受性定律（Shelford’slawoftolerance）耐受冰结*（freezingtolerance）阿伦规律（Allen’slaw）小气候(microclimate)生态因子（ecologicalfactors）光周期现象（photoperiodicity）限制因子（limitingfactors）适应（adaptation）思考题-问答题1.试述光与动物密切有关的几种生物节律，并简述其生态适应意义。2.简述陆栖动物的保水机制。（简述陆生动物在水代谢方面的适应性特征。）3.简述耐受性定律及其补充原理。*4.举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。5.从动植物对日照长度变化的适应出发解释生物的光周期现象。6.简述光照强度与陆生动植物的关系。7.从形态、生理和行为三个方面阐述生物对高温环境的适应。（简述生物对极端温度的适应。）8.简述水生动物（鱼类）的水平衡调节机制。9.简述环境因子的分类类型及其生态作用特点。（如何看待生态因子的作用？）10.简述有效积温法则，评述其意义和局限性。11.为什么动物在高温环境下维持恒定体温比在低温下困难？它们对高温环境的适应性特征有哪些？*12.以某种动物或类群为例，说明其适应环境的主要方式。*13.试述全球环境的地带性规律及其形成原因。14.简述生物对环境适应的基本方式及其意义。15.简述温度的生态作用。16.生物如何适应不同的水环境？17.比较Liebig最小因子法则和Shelford耐受性法则的异同。3第三章种群(population):在一定空间中，同种个体的组合。为了强调不同的面，有的生态学家还在种群定义中加进其他一些内容，如能相互进行杂交、具有一定结构、一定遗传特性等内容。种群不仅是自然界物种存在、物种进化、物种关系的基本单位，也是生物群落、生态系统的基本组成成份，同时，还是生物资源保护、利用和有害生物综合管理的具体对象。种群生物学（populationbiology）:研究种群的结构、形成、发展和运动变化过程规律的科学。最主要组成部分是种群遗传学和种群生态学。种群遗传学（populationgenetics）:研究种群的遗传过程。种群生态学（populationecology）:研究种群内各成员之间、它们与其他种群成员之间、以及它们与周围环境中的生物和非生物因素之间的相互关系。种群动态是种群生态学研究的核心。单体生物（unitaryorganism）单体生物个体清楚，基本保持一致的体形，每一个体来源于一个受精卵。如鸟类、兽类等。构件生物（modularorganism）构件生物由一个合子发育成一套构件，由这些构件组成个体。如水稻、浮萍、树等。研究种群生态学的意义理论意义：开辟生态学研究的新领域。实践意义：了解生物在生态系统中的地位；了解数量的时空动态；实施物种保护。种群主要特征数量特征：种群参数变化是种群动态的重要体现。空间特征组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，称为种群的内分布型（internaldistributionpattern）。遗传特征：种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。种群大小（Size)：一个种群的全体数目多少。200只羊密度(Density)：单位面积或单位容积内某个种群的个体数目。320人/平方公里。相对密度公式：D=n/a·t粗密度（CrudeDensity):是指单位空间内的个体数（或生物量）生态密度（EcologicalDensity):是指单位栖息空间（种群实际所占据的有用面积或空间）内的个体数（或生物量）多度(abundance):一定范围内的个体数量（种群密度）。丰富度(richness):一定范围内的物种多寡。种群密度的估计方法：绝对密度(absolutedensity)估计:单位面积或空间上的个体数量。相对密度(relativedensity)估计：表示个体数量多少的相对指标。绝对密度(absolutedensity)估计：总数量调查(totalcount)：计数某地段全部生活的个体数量。取样调查(samplingmethods)：计数种群的一小部分用以估计种群整体。样方法(useofquadrats)：在若干样方中计数全部个体，然后将其平均数推广，来估计种群整体。标志重捕法(mark-recapturemethods)：在调查地段中，捕获一部分个体进行标志，然后放回，经一定期限后进行重捕。根据重捕中标志的比例，估计个体的总数。去除取样法(removalsampling)：以单位时间的捕获数（Y）对捕获累积数（X）作图，得到一条回归直线，直线在X轴上的截距为估计的种群数量。相对密度(relativedensity)估计：表示个体数量多少的相对指标。影响种群密度的因素：环境中可利用的物质和能量的多少种群对物质和能量利用效率的高低生物种群营养级的高低种群本身的生物学特性（如同化能力的高低等）饱和点”和最适密度：当环境中拥有可利用的物质和能量最丰富、环境条件最适应时，某种群可达到该环境下的最大密度，这个密度称为“饱和点”。维持种群最佳状况的密度，称为最适密度拥挤效应：将几十只老鼠放在面积9m2的栏圈内，不限制他们的食物、饮水和空气，研究长达两年。按正常的繁殖比例计算，预计最终会有5000只成年鼠。然而试验结果是栏圈内成年鼠的数目从未超过200只。科学家发现，在这个拥挤的环境里，虽然食物、饮水和筑巢材料很丰富，但动物的行为发生了异常。引起拥挤效应。生理出生率(physiologicalnatality)：种群在理想条件下所能达到的最大出生数量，又称最大出生率(maximumnatality)。4生态出生率(ecologicalnatality)：一定时期内，种群在特定条件下实际繁殖的个体数量，它受生殖季节、一年生殖次数、一次产仔数量、妊娠期长短和孵化期长短、以及环境条件、营养状况和种群密度等因素影响，又称实际出生率(realizednatality)。生理死亡率(physiologicalmortality)：最适条件下，所有个体都因衰老而死，这种死亡率称生理死亡率，又称最小死亡率(minimummortality)生态死亡率(ecologicalmor