生态学复习资料

绪论部分生态学：是研究有机体与周围环境相互关系的科学。生态学研究对象生态学是研究生物与生物，生物与环境之间相互关系的科学。生态学主要研究以下三种关系：（1）生物与环境的关系；（2）各种生物之间的关系；（3）环境各要素之间的关系生态学研究的三大对象：1、以自然生态系统为对象；2、以人工或半人工生态系统为对象。3、以社会生态系统为对象。著名的生态学家以及他们对于生态学发展作出的重要贡献1、德国博物学家赫克尔（Haeckel）1866年最早提出生态学一词2、Robert Ricklefs的生态学著作自然经济学3、Haeckel,（1869，德）：研究生物与环境（包括生物环境和非生物环境）相互关系的科学。4、Elton,（1927，英）：在动物生态学中定义生态学“科学的自然史”。5、Kawkapob（1945，苏）：研究生物的形态、生理和行为适应性的科学。6、Andrewarthes, （ 1954，澳）：研究生物有机体的分布和多度的科学。7、Odum,（1963，美）：研究生态系统结构和功能的科学。8、我国的生态学家马世俊在1980年提出，生态学是研究生命系统之间的相互作用及其作用机理的科学。9、Charles,（1985,加）研究生物的分布规律和丰度变化的科学。10、 E.Odum，著生态学基础教科书，提出生态系统的概念，对大学的生态学教学和研究具有重要影响。11、约翰泰勒和爱丽丝泰勒在1973年创办，由南加州大学管理，授予对发现和解决世界范围的环境问题做出重大贡 献的科学家，被誉为“生态学领域的诺贝尔奖”。生态学的基本研究方法.野外观测；.受控实验；.理论研究第一章、生物与环境一、环境与生态因子环境：是指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括生物生存的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。大环境：是指地区环境、地球环境和宇宙环境。大气候：是指大环境中的气候，是地面1.5m以上的气候。小环境：是指特定生物栖息地小范围内，对生物有直接影响的邻接环境。小气候：小环境中的气候，是指近地面大气层中1.5m以下的气候。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、氧气、二氧化碳、食物和其它生物等。生态因子的各种分类1）按其性质分为：气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子。2）按有无生命的特征分为：生物因子和非生物因子。3）按生态因子的作用强度是否与动物的种群密度有关，将其分为：密度制约因子（调节数量）和非密度制约因子（决 定分布）。（相对性）4）按生态因子的作用特点，分为：稳定因子和变动因子。稳定因子决定着生物的分布，而变动因子决定着生物的分布 （周期性变动因子）和数量（非周期性变动因子）。二、生态因子对生物作用的特点选择性：指生物喜欢的那个温度范围，即最适范围。耐受性：指生物能生存和繁殖的温度范围，有上下限，耐受范围也叫生态幅。抗性：指生物的生命周期中某一个特殊时期能经受最恶劣环境条件的范围。生态因子对生物作用的特点：1、综和性：每一个生态因子都是在与其它生态因子的相互影响、相互制约中起作用的，任何一个因子的变化都会在不 同程度上引起其它因子的变化，形成综合作用。2、非等价性：对生物起作用的诸多生态因子，它们作用的大小是不相等的，其中有1-2个是起主要作用的主导因子。 主导因子的改变常会引起其它生态因子发生明显变化，从而对生物的生长发育产生明显的影响。3、阶段性：生物在生长发育的不同阶段往往需要不同生态因子或同一生态因子的不同强度。4、不可替代性和可调剂性：生态因子虽非等价，但都不可缺少，一个因子的缺失不能由另一个因子来代替。但某一因 子的数量不足，有时可以由其他因子来补偿。5、直接作用和间接作用：生态因子对生物体的作用可以分为直接作用和间接作用。三、生态因子对生物的制约最小因子定律：在稳定条件下，任何特定因子的可利用量低于生物所需最小量时，这种物质将成为一个限制因素，限 制其它处于良好状态的因子发挥效应，进而限制生物的生存和分布（综合性、非等价性）最小因子定律也就是我们常 说的“木桶定律”。限制因子定律：任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻碍其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子就成为限制因子。耐受定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，当其接近或达到某种生物的耐受限度时，会使该种生物减少或灭绝。生态幅：生物对各种生态因子的耐受范围，由生物的遗传特性决定，能够经驯化而发生改变。内稳态机制：生物通过生理或行为来控制自身的体内环境（体温、糖、氧浓度、体液组成），使其保持相对稳定的机制。三个定律的相同点和不同点，相关的生态学家1、最小因子定律：1840年，由德国有机化学家利比希提出。应用最小因子定律的前提： 、必须是在稳定条件（物质和能量的输入和输出平衡）下才能运用； 、应考虑生态因子之间的补偿作用。（补偿性）如：软体动物在钙缺乏时用锶作补偿；植物光合作用中光照和温度的相互补偿等。2、限制因子定律：1905年，布莱克曼发展了最小因子定律，提出了限制因子定律。某个因子不足时会成为生物的限制因子，但某个因子过量时，同样会成为限制因子。例如过高的温度、过强的光照或 过多的水份。3、耐受性定律：基于最小因子定律和限制因子的概念，美国生态学家谢尔福德V. E. Shelford）于1913年提出了耐受 性定律。耐受性定律的优点：、考虑了生态因子量的变化；、估计了生物本身的耐受限度（阶段性）、包括了生态因子 间的相互作用。了解生物生态幅发生变化的情况四、几个主要生态因子的作用1、光阳光：太阳表面以电磁波的形式释放的能量，即太阳辐射。光质：阳光的光谱成分组成称为光质。可见光：人类和大多数脊椎动物能看见的阳光光波范围。光合有效辐射：绿色植物光合作用所能利用的太阳辐射中可见光范围之内的有限波带。黄化现象：在黑暗条件下，植物不能合成叶绿素，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄的现象。光合能力：接收到的太阳辐射能饱和，温度适宜、相对湿度高、大气中CO2和02的浓度正常时的光合作用速率。光饱和点：在一定范围内，植物的光合能力与有效光强成正比，达到一定强度后实现饱和，再增加光强，光合能力也 不会提高，这时的光强称为光饱和点。光补偿点：光合作用的有机物合成刚好与呼吸作用的有机物消耗相等时的光照强度。光照长度：白昼的持续时间或太阳光的照射时间。光周期现象：借助于自然选择和进化形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式。阳光（光质、光强、光照时间）在地球上的分布和变化规律、对生物的意义（生态学意义）1、地球表面光质分布的规律在空间变化上，低纬度地区短波光多，高纬度地区长光波多；短波光随海拔升高而增多。在时间变化上，夏季短光波多，冬季长光波多；中午短光波多，早晚长光波多。光质在水中的变化更大，波长越短，穿透能力越强；能深入海底的都是蓝绿光。2、光照强度在地球表面有空间和时间的变化。1）空间变化：纬度、海拔高度、地形和坡向纬度变化：光照强度在赤道最大；随着纬度的增加，太阳高度角变小，光照强度相应减弱。海拔变化：因为海拔高度越高，空气密度越稀薄，光照强度随着海拔高度的升高而增强。坡向和坡度变化：在北半球温带地区太阳的位置偏南，南坡所接受的光照要比平地多；而北坡就比平地少。2）时间变化：四季变化和昼夜变化。在一年中以夏天光照最强，冬季最弱；就一天而言，中午光照最强，早晚最弱。3、光照长度随纬度变化而进行不同的周期性变化，除两极外，春分和秋分时全球昼夜相等。纬度越低，光照长度的最大和最小值之间的差距越小，如赤道地区的最大和最小值都是12小时，差距为零；随着纬度 的增加，光照长度的最大和最小值之间的差距越来越大，即纬度越高光照时间长短的周期变化越明显。光质的生态作用：短波紫外线有杀菌作用，还可以促进生物体维生素D的合成，但过量的紫外线照射可能引起动物的皮肤红疹甚至皮肤 癌。紫外线是昆虫新陈代谢所必须的。长波红外线对外温动物的体温调节和能量代谢起决定作用。光照强度的生态作用： 、影响动物的生长发育（主要是卵的孵化）以及体色。 、影响植物叶绿素的形成。植物光合器官叶绿体必须在一定光强条件下才能形成，在黑暗条件下，植物不能合成叶绿素，但能形成胡萝卜素，导 致叶子发黄，出现“黄化现象”。 、影响植物组织和器官的生长发育及分化。光照强度促进植物细胞的增长和分化，光照强度的增加有利于有利于花的发育、果实的成熟与品质的提高。光照时间的生态作用： 是生物的昼夜节律的外源性周期； 造成生物的光周期现象；光周期包括日周期和年周期，它使生物的生长发育与季节变化协调一致，以便适应变化的 环境；动物的许多行为对日照长短都表现出周期性。日照时间长短的变化是地球上最严格和最稳定的周期变化，所以 是生物节律最可靠的信号系统。掌握生物对阳光（光质、光强、光照时间）的适应1、生物对光质的适应1）动物对光质的适应动物对光质的适应主要表现在对可见光范围的选择性适应。可见光的强度和光照时间对动物的生殖、生长、发育、行为、形态和体色有显著的影响。2）植物对光质的适应绿色植物的光合作用只能利用太阳辐射中可见光范围之内的有限波带（380-710nm）。光质不同也影响植物的光合强度。 可见光中红光是被叶绿素吸收最多的成分，其次是蓝、紫光。绿光很少被吸收，在不同区域生活的植物利用光质的差 异，体现为所含色素种类的差异，反映了它们对各自生活环境中光质环境的适应。光质不同，对植物形态建成、向光 性及色素形成的影响也不同。2、生物对光强的适应1）植物对光强的适应植物的叶子在一天之内会随着光强度和光照方向的变化而运动，落叶树叶子的脱落则是对光强度年变化的反应。不同 植物的光合能力对光照强度的反应有差异，C4植物（如玉米）的光合能力随有效辐射强度而增加，C3植物（如小麦） 的光合能力随有效辐射强度增加变化不明显。因此热带和亚热带植物区系主要是C4植物。不同植物对光强的反应不一样，根据植物对光强适应的生态类型可分为阳性植物、阴性植物和中性植物（耐阴植物） 植物对光强的形态适应阳性植物：叶子以锐角形式暴露于正午阳光中，常排列成多层冠状，分散了入射光，降低了光强度，充分利用阳光。 阴性植物：叶子在水平方向单层排列，光能利用效率低。单株植物叶冠内产生不同结构的“阳叶”和“阴叶”。阳叶小而厚，含有更多的细胞、叶绿体和叶脉，增加了单位面积的光 合能力；阴叶更大而透明，干重轻，光合能力低。2）动物对光照强度的适应光照强度使动物在视觉器官的形态上产生可遗传的适应性变化，与很多动物的行为有着密切的关系。可根据此将动物 分为昼行性动物、夜行性动物或晨昏性动物等。动物对光强的形态适应生活在黑暗中的生物对微弱光强的适应有三种模式： .视觉退化，发展出其它强力的感觉器官。 .具有发达的视觉器官，在黑暗中有很好的视力。夜行性动物具有较大的眼睛，有的夜行性啮齿类动物眼球突出于眼 眶外，可以从各个方面感受微弱的光线。 .本身具有发光器官。动物对光照时间的适应1、生物的昼夜节律动物的活动行为、体温变化、能量代谢以及激素变化等。植物的光合作用、蒸腾作用、有机物质的积累与消耗等。2、生物的光周期现象植物的光周期现象：开花结果、落叶及休眠等。根据开花对日照长度的要求，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。动物的光周期现象：繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等。根据动物繁殖与日照长短的关系，可以将动物分成长日照动物 和短日照动物。了解光谱组成阳光光谱主要由紫外线（波长小于380nm）、可见光（380760nm）和红外线（波长大于760nm）组成，三者分别占 太阳辐射能的9%, 45%, 46%。2、温度日较差：一天之中最高和最低气温的差值。年较差：一年内最热月和最冷月的平均温度之差。有效积温法则：动植物发育不仅需要一定的温度，还需要温度与时间结合，即需要一定的总热量（称总积温或有效积 温）才能完成某一阶段的发育。发育阈温度：生物开始生长发育的温度，也称生物学零度，在发育阈温度以上，生物的发育速度随温度上升呈线性增 加。春化：有的植物需要低温刺激之后才能发育和开花结果（冬小麦、苹果、梨、桃），由低温诱导的开花称为春化。 临界温度：温度低于或高于一定数值，生物便会受害，这个数值称为临界温度。冷害：指喜温的生物在0C以上温度条件下受到伤害或死亡。冻害：指0C以下的低温使生物体内形成冰晶而造成的损害。冰晶的形成会使原生质膜发生破裂，使蛋白质失活和变性。 贝格曼规律：生活在高纬度地区的动物个体通常较低纬度地区的同类个体大，其单位体重散热量相对较小。阿伦规律：恒温动物身体的突出部分在低温环境中有变小和变短的趋势，从而缩小体表面积，以减少热量的散失。 物候：是指生物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。掌握温度（气温、水温、土温）在地球上的分布和变化规律以及影响因素、温度对生物的意义（生态学意义） 太阳辐射使地表受热，产生气温、水温和土温的变化。1、地表大气温度的分布和变化规律1）气温的空间分布和变化 .纬向变化：纬度决定一个地区太阳入射高度的大小及昼夜长短，因此也决定了太阳辐射量的多少。低纬度地区太阳 高度角大，太阳辐射量也大，昼夜长短差异小，太阳辐射量的季节分配比较均匀。在北半球随着纬度北移，太阳辐射 量减少，温度逐渐降低。纬度每增加1度，年均温度大约降低0.5C。因此，从赤道到极地一般划分为热带、亚热带、 温带和寒带。 .海陆位置变化：水的热容量大，海洋升温和降温速度比陆地慢，对于沿岸地区的气候有调节效应，使得纬度相同的 地区温度差异很大，形成海洋性气候和大陆性气候。 .海拔变化：海拔高的地方，空气稀薄，水蒸气和CO2含量低，地面的辐射散热量大，所以尽管太阳辐射较强，但温 度还是较低。在干燥空气中，通常海拔每升高100m，平均温度降低0.5-0.6C，相当于纬度北移1度。 .地形变化：东西走向的山脉，对南北冷暖气流常具有阻挡作用，使山坡两侧温度明显不同。我国的秦岭山脉和南岭 山脉能够成为不同生物气候带的分界线。山谷和盆地的昼夜温差很大，也是地形对温度的影响。2）气温的时间分布和变化时间变化分为季节变化和昼夜变化。温度的昼夜变化是地球的自转引起的。日出后温度逐步上升，一般在13-14点达到最高值，以后逐渐下降，直到日出前降至最低值。一天之中最高和最低气温的差值称为日较差，日较差随纬度增高而增加、随海拔升高而增加，并受到海陆位置、地形 特点和地面性质等因素的影响。地球绕太阳的公转是一年四季温度变化的原因。根据气候的冷暖、昼夜长短的节律，一年分为春、夏、秋、冬四季（平均温度10-22C为春秋季，10C以下为冬季，22C 以上为夏季）。四季长短受纬度、海拔高度、海陆位置、地形、大气环流等因素的影响，各地差异较大。一年内最热月和最冷月的平均温度之差称为年较差。年较差受纬度、海陆位置和地形等众多因素的影响。2、土壤温度变化白天土壤表面受热后，热量从表土向深层输送；夜间土表冷却后，热量从深层向表层流动。土壤热量正反两方面的输 送量及流动速率决定了土壤温带的状况。深层土壤温度的变化比大气要缓慢且稳定，所以地下冬暖夏凉。地球上各地土壤的温度与当地气温相关，又土壤的组成及性质特征而具有自身特点： .土壤表层的温度变化远比气温变化剧烈，随土壤深度加大，土壤温度变化幅度减小。 .随土壤深度增加，土壤最高温和最低温出现的时间后延。土壤温度的变化特征有利于栖息地下的外温性动物选择自 身需要的外界温度以进行体温调节。 .土壤温度的日变化体现在土壤上层，年变化则体现在深层土壤。 .土壤温度的年变化在不同地区差异很大：高纬度地区的和高海拔地区的土壤温度的年变化与积雪有关。中纬度地区由于光照强度与光照时间变化较大，土温变化大。热带地区光照强度与光照时间变化较小，土温受雨量控制。3、水体温度变化水体温度分层:由于水是热的不良导体，而且水体的热容量大，在湖泊中水体存在温度分层的现象。典型的淡水水体温度分层主要出现在中高纬度地区的水体之中。在低纬度地区，雨季和旱季的交替决定了当地水体的 温度分层情况；雨季引起表层水变凉，旱季导致表层水变暖。海洋水温的成层现象，仅出现在低纬度水域的全年和中纬度水域的夏季。温度的生态作用1）温度影响生物的代谢率：温度通过影响生物酶的活性对生物产生作用。每一种酶的活性都有最适温度范围、低温下 限和高温上限。在酶的最适温度以下，酶催化反应的速度随温度升高而增加。2）温度影响生物发育：动植物发育不仅需要一定的温度，还需要温度与时间结合，即需要一定的总热量（称总积温或 有效积温）才能完成某一阶段的发育。3）温度影响生物的繁殖和遗传性：温度能够作为一种刺激条件，决定有机体发育和繁殖的开始。很多动物都要在一定 的温度下才开始繁殖，以便幼子出生时有适宜的环境温度，提高成活率。不同区域的同种生物种群在温度响应上存在 差异，这是温度对其基因产生影响，导致其基因变异的结果。这是我们研究同种生物不同地理种群的种质差异时要重 点考虑的问题，希望能筛选出耐高温或耐低温的养殖品种家系。4）温度影响生物的生殖力和寿命：生物对于其生存环境的温度具有适应性，在其适应范围之内，生物的生殖能力随着 温度上升而升高。生物在高温下成熟时间缩短，能够更快地完成其生命周期，寿命缩短。因此水体的热污染会严重干扰水生生物正常的生活和繁殖。5）温度影响生物分布：地球上主要生物群系的分布是主要温度带的反映，物种在不同海拔高度上分布的情况也是温度 变化的反映。温度的变化和其它一系列生态因子的变化紧密联系，其中温度和相对湿度的共同作用决定了地球上生物 群系分布的总格局。掌握有效积温法则有效积温公式：K=N （T-C）K：生物完成某阶段发育所需的总热量，即“日度”。N：发育所需天数；T：发育时环境平均温度；C：发育阈温度T = C+ K / N= C+ K VV：发育速率（1/N）有效积温法则的意义 .制定农业气候区划，合理安排作物和引种； .应用积温预报农时： .预测害虫来年的发生程历； .预测生物地理分布的北界；掌握生物对极端温度的适应 .低温：长期生活在低温环境中的生物通过自然选择，在形态、生理和行为方面表现出明显的适应。形态适应：植物的芽和叶片受到油脂类物质的保护，芽具有鳞片，植物体表面具有蜡粉和密毛，植物矮小并呈匍匐状、垫状或莲 座状，树皮坚厚，以保持小气候中较高的温度。动物适应低温的形态特点可以总结为两条规律：阿伦规律和贝格曼规律生理适应：植物通过减少细胞中的水分而增加糖类、脂肪和色素等物质来减低植物细胞的冰点。极地或高山植物对于可见光谱具 有更宽的吸收带，能吸收更多的热量。动物通过增加体内基础代谢产热来增强御寒能力并保持恒定的体温；通过大大减低身体终端部位的温度来减少热量的 散失（空间异温性）；另外内温动物肢体中血管的几何排列，增加了逆流热交换，减少了体表热散失。通过增加代谢来适应寒冷的动物对寒冷的适应能力不强。行为适应：植物在冬季会产生休眠现象，树叶脱落，在春天再长出新芽。寒冷地区植物的休眠和后熟作用也是对寒冷的适应。动物对低温的行为适应包括休眠、集群和迁移。当环境温度很低时，有些动物可以产生日麻痹和季节性麻痹：冬眠，在冬眠期间，代谢率极低，身体温度接近环境温 度（时间异温性）。在冬眠过程中，当环境温度过低时，内温动物能自发地从冬眠中恢复到正常状态，而不致冻死，外温冬眠动物不会自发醒来，只有当环境温度上升到足以维持其正常生活时才会苏醒 .高温：生物对高温的适应也是在在形态、生理和行为方面表现出来。形态适应：有些植物生有密绒毛和磷片，能过滤部分阳光；有些植物呈白色，叶片为革质能反射大部分阳光；有些植物通过改变 叶片的排列或在高温下使叶片折叠，减少吸光面积，有些植物的根茎具有隔热的木栓层。热带动物体形相对较小，外露部分增大；腿长可以将体抬离灼热的地面；身上的毛皮形成隔热层，夏季毛皮颜色变浅， 具有光泽，有利于反射太阳光。生理适应：植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率，增加原生质的抗凝结能力；蒸腾作用旺盛，可以降低植物体 的温度。动物：放宽身体的恒温范围，可以贮存热量，使体温有较大幅度的变化，减少内外温差；通过形成独特的生理结构进 行散热，以降低身体中热敏感组织的温度。行为适应：植物：关闭气孔，减少水分蒸发；使叶片闭合，减少阳光的曝晒。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。3、水相对湿度：同一温度下空气中水蒸气的实际含量e与饱和含量E的比值，用百分数表示。绝对湿度：一定温度下，单位体积空气中，所含水蒸气的实际量。饱和差：某一温度下饱和湿度和实际湿度之间的差值（Ee）。水的特性与生态意义 .水分子具有极性，能和其它生物成分结合，使水成为最好的溶剂，保证了各种营养物质的转运。 .水具有高热容量，可以吸收大量热，而升温少，为水生生物提供良好的生存环境，也可以调节沿岸陆地的气温。 .水具有特殊的密度变化，4C的水密度最大，冰的密度比0 C的水密度大，冰可以浮在水面，作为绝热体阻止冰下 水进一步降温，减少水体冻结，保护水生生物的生存。 .水容易产生相变：液态、气态和固态。水的相变过程是热量转化的重要途径，对生态系统能量流动和转化具有重要 的意义。陆地上水的来源和分布以及影响因素降雨是陆地获得水的最主要方式；在高纬度地区和高山，降雪是水分的主要来源；露水对于干旱少雨的荒漠地区植物 生长和动物饮水意义重大。地球上的降雨量随着纬度发生很大变化（与大气环流有关）： 、赤道南北两侧20度范围内，湿热空气上升，降雨量最大。 、纬度2040度的区域，空气受冷下降，吸收水分，降雨减少；一些主要的沙漠位于这一地带。 、纬度4060度的区域，南北冷暖气团相遇形成气旋雨，降雨量又有所增加。 、极地地区水分蒸发少，因而降水也极少。陆地上的降雨量还受到海陆位置、地形及季节的影响： 、海洋蒸发量大，潮湿空气由海洋吹向大陆，遇冷凝结成雨。因此沿海地区降雨量较多。 、在迎风的山坡一侧降雨量多，背风的山坡降雨量少。 、一般地区夏季的降雨量约占全年降雨量的一半，而冬季降雨很少。生物获得水分和保存水分的方式。获得水分途径植物：根部吸收，茎和叶面吸收。动物：饮水、食物，体表吸收，代谢水。损失水分途径植物：蒸腾作用，分泌失水。动物：蒸发失水，排泄、分泌失水。了解旱生植物、水生植物的类型和适应特点；水生动物的类型和适应特点、陆生动物的水平衡机制。（植物）形态适应：具有发达的根系，获得水分的能力强。叶面积较小，叶子外表面覆盖有不易透水的角质层，能降低叶表面的蒸腾量，水分的损失少。具有发达的贮水组织。生理适应：细胞原生质的渗透浓度高，不容易失水。行为适应：部分单子叶植物具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲，以减小叶片蒸腾面积。控制叶片上气孔的开与闭，调节蒸发量。3）水生动物的水分平衡调节机制等渗生物（isosmotic organism）：体内和体外的渗透压相等，水和盐以大致相等的速度在体内外之间扩散。通过排泄失水，通过食物、饮水、代谢水获得水，泌盐器官排出多余的盐分。比如鲨鱼等软骨鱼类和海洋无脊椎动物高渗生物（hyperosmotic organism）:体内渗透压高于体外，水由环境中向体内扩散，体内的盐分向外扩散。肾脏发育完善，通过排泄作用排出多余的水；盐分通过食物和鳃摄入。比如淡水硬骨鱼低渗生物（hypoosmotic organism）：体内渗透压低于体外，水分向外扩散，盐分通过鳃进入体内。通过食物、代谢水和饮 水获得水，具有多种多样的泌盐组织排出多余的盐分。比如海洋硬骨鱼类。变渗透压生物：依靠肾脏调节水，在淡水中排尿量大，在海水中排尿量少，并大量饮水；依靠鳃调节盐，鳃在海水中排出盐，在淡水中摄取盐。比如河口动物和洄游鱼类。4）陆生动物的水平衡调节机制体表具有角质层和蜡膜，或者具有鳞片，减小皮肤的透水性，减少身体的表面蒸发。通过逆流交换机制减少呼吸失水。哺乳动物肾脏具有保水能力，爬行动物、鸟类和昆虫通过排泄尿素和尿酸，减少排泄失水行为适应：昼伏夜出，夏眠和滞育。4、大气温室效应：由大气层温室气体吸收太阳辐射能，引起的全球变暖现象。氧气和二氧化碳的生态意义1）氧气与生物氧气是动物能量代谢不可缺少的原料生物生存所需的能量来自于食物的氧化过程。在水中，溶解氧少，氧气成为限制水生动物存活和和分布的重要生态因子。在陆地上，空气中的氧气容易获得，使陆生动物可以具有高的代谢率，能够进化成为恒温动物。2）CO2对植物的意义CO2是植物光合作用的重要原料，植物的生物产量绝大部分来源于大气中的CO2。由于受到叶片表皮阻力和气孔阻力的影响，CO2进入叶绿体的速度慢，效率低，气孔的开张度是决定CO2扩散速度 的重要条件，是高产作物提高生产力的限制因素。各种植物利用CO2的效率不同，C4植物（甘蔗、玉米、高梁）利用效率高，而C3植物（水稻、小麦、大豆）利用效 率低。在温室中，增加空气中CO2的浓度可以加快植物的生长，这对C3植物的效果比较明显。生物对低氧的适应动物对高海拔低氧的适应无脊椎动物、两栖动物和爬行动物的血红蛋白在低氧环境下对氧结合的能力增加，高山氧分压下降对这些外温动物的 生存与分布没有太大的影响；而鸟兽的血红蛋白在低氧环境下对氧结合的能力减小，高山氧分压下降成为内温动物生 存与分布的重要影响因子。内温动物对高海拔低气压的适应性反映在呼吸和血液组成。呼吸：动物的呼吸深度增加，肺泡膜的气体扩散能力增高，组织内毛细血管增生，骨骼肌中携氧能力强的肌红蛋白浓 度增加，有利于在低氧状态下给组织供氧。血液组成：红细胞数量、血红蛋白浓度及血球比积值升高。了解大气的成份氮占78.9%、氧占21%、二氧化碳占0.032%、惰性气体、氨、甲烷、臭氧、氮氧化合物及水蒸气等占0.068%。5、土壤土壤的组成、物理化学性质及其生态意义土壤是由固体、水分和空气组成的三相复合系统。土壤的物理性质包括：土壤质地与结构、土壤水分、土壤大气和土壤温度。土壤的化学性质取决于形成土壤的母岩的化学成分和不同地理带上土壤形成过程的特点。土壤的生态意义1、土壤为土壤动物和微生物提供了栖息地；2、是植物萌发、扎根和获得资源的场所，也是植物残体分解，释放营养物质的场所；3、是水分和营养物质的贮存场所、加工转化场所和转运通道；4、是污染物质转化和清除的重要场所。第二章、种群生态学一、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个体的集合。单体生物：个体区分清楚，每一个体来源于一个受精卵，个体的形态和发育都可以预测。构件生物：由一个受精卵发育成一套构件，由这些构件组成个体，构件发育的形式和时间是不可预测的。种群动态：种群数量在时间和空间上的变动规律。阿利氏规律：种群密度过大会恶化本身的食物、氧气和其它生活条件。但是种群密度过稀也有不良影响，比如繁殖时 难以找到异性。种群内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局。年龄锥体：按一定年龄分组，统计各年龄组的个体数占总个体数的比例；用矩形的长度表示比例大小；再把这些矩形 按年龄从小到大叠起，就形成年龄锥体。存活曲线：以存活数的对数为纵坐标，以年龄为横坐标作图画成的曲线，可反映种群的死亡过程。生命表：描述种群中个体死亡与存活过程，预计种群中个体存活情况的一种工具。内禀增长率：具有稳定年龄结构的种群，在没有任何环境因素（包括食物、领地和其它天敌生物）限制，同种其它个 体密度维持在最适水平的条件下，在某一环境条件组合下，由种群内在因素决定的稳定的种群最大增殖速率，又称生 物潜能或生殖潜能。环境容纳量：某个种群在有限的环境中所能达到的稳定的最大数量或最大密度，称环境对该物种的环境容纳量。集合种群：是指局域种群通过某种程度的个体迁移而连接在一起的区域种群。种群的定义及其基本特征自然种群具有三个基本特征（1）空间特征：种群具有的一定分布区域和分布形式。（2）数量特征：每单位面积（或空间）上的个体数量（即密度）将随时间而发生变动。（3）遗传特征：种群具有一定的基因组成，即一个基因库，以区别于其它物种，但种群的基因组成同样是处于变动之 中的。年龄锥体和存活曲线的类型1）年龄锥体的类型增长型：含大量新生个体，种群出生率大于死亡率，种群数量呈上升趋势。稳定型：各年龄组个体比例适中，分布均匀，种群出生率和死亡率相近，种群大小趋于平衡。下降型：含老年个体数较大，幼年个体很少，种群出生率小于死亡率，种群数量趋于减少。三种理想化的存活曲线模式A型：凸型的存活曲线，表示种群在接近生理寿命之前，只有个别的死亡，即几乎所有的个体都能达到生理寿命。如 人类。B型：呈对角线的存活曲线，表示生物个体各时期的死亡率是几乎相等的。如鸟类。C型：凹型的存活曲线，表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。如牡蛎、大部分鱼类。生命表的涵义和作用、重要参数的意义作用：从生命表中可以判断种群的死亡过程，看哪一个年龄组死亡危险最大，找出死亡原因，有效加以控制。这在养 殖业的育苗工程中具有重要意义。重要参数的意义：K一因子分析：通过对某种生物进行连续观察所获得的综合生命表，了解在该生物的整个生命周期中， 哪一个时期种群的死亡率最大，确定该生物的存活曲线类型，有针对性地找出对该物种总死亡效应影响最大的关键因 子。在某种综合生命表中，K值是一个时期个体数目（或存活率）的对数减去下一个时期个体数目（或存活率）的对数， 即这种生物在这个生活史时期的致死力。计算K值并将其累加，就可以得到某种生物的总死亡效应（ktota）l并知道其在生活史各周期中是如何分布的。指数增长模型、逻辑斯谛方程的作用、方程中重要参数的生态意义指数增长模型的应用1. 根据模型求人口增长率。Nt=N0ert r= （lnNt-lnN0）：t2. 用指数增长模型进行种群数量变化的预测。当种群数量加倍时，Nt= 2N0 Nt=N0ert因而：ln2= rt，t= 0.6931 /r3. 用生命表数据R0和T值求r值和入值r= lnR0/T = ln 入4. 估计种群受到干扰后种群恢复平衡的时间。环境容纳量时间t时的种 群个体数种群增长的 时间跨度曲线与原点的相对位置 取决于种群初始个数Nr值和K值的生态学意义r ：种群瞬时增长率表示物种的潜在增殖能力K :是环境容纳量，即物种在特定环境中的平衡密度，表示物种的对环境资源的需求。应注意K同其他种群的生态学 特征一样，随资源量的改变而改变。逻辑斯谛方程的意义 、是两个相互作用（竞争、捕食）种群增长模型的基础； 、确定渔业、牧业、林业的最大持续产量； 、模型参数r和K，是生物进化对策理论中的重要概念种群调节学说的类型和内容外源性调节内源性调节自动调节学说气候学派：种群数量受气候条件的强烈影响 （非密度调节）生物学派：捕食、寄生、竞争、食物等生物因 素对种群起调节作用（密度调节）行为调节学说：社群的等级和领域性 内分泌调节学说，激素分泌的反馈调节 遗传调节学说：种群的遗传多态性机制内源性调节学说注重种群数量变动过程中，生物个体的行为、 生理和遗传特征的相应变动情况及其对种群调节的意义。了解种群分布的格局，种群波动的类型和特点种群内分布型可分为：随机型、均匀型、成群型；种群波动的类型：不规则波动、周期性波动二、生物种及其变异与进化多态现象：种群中许多等位基因的存在导致种群中存在多种表现型的现象。地理变异：分布范围广泛的生物种群的形态、生理、行为和生态特征在不同地区往往有显著差异的现象。自然选择：自然环境对生物种群中存活能力和生殖能力有差别的个体进行选择，优胜劣汰。进化：物种的基因频率不断发生变化，以适应性更强的基因取代适应性较差的基因。遗传漂变：是基因频率随机增减的现象，在小的种群里较明显，与自然选择导致定向的基因频率变化不同。 建立者效应：某一物种以少数个体在空白生境中建立一个新种群（建立者种群）。新种群的遗传变异和特定基因在新种 群中的呈现，将完全依赖少数移植者的基因型。由于新种群和母种群的基因库发生了分离，而且由于两者所处地域的 不同，各有不同的选择压力，使得新种群和母种群之间差异越来越大，形成建立者效应。变异的类型及其生态学意义变异既是进化的产物，又是进化的基础。 、种群内的变异包括遗传物质的变异、基因表达的蛋白质（特别是酶）的变异以及种群中表现型的数量的变异。 、种群内在的变异导致了种内个体在形态、结构和功能上的差异（多态现象和地理变异），形成了渐变群和地理亚种。 、变异导致了生物种群个体形态、生理、行为和生态特征上的差异和区别，产生了存活能力和生殖能力的差别，是 自然选择的基础。自然选择的类型.稳定选择：当环境条件对靠近种群的数量性状正态分布线中间那些个体有利，选择淘汰两侧的极端”个体时，选择 属于稳定型的。.定向选择：当选择对一侧的“极端”个体有利，从而使种群的平均值向这一侧移动，选择属定向型。.分裂选择：当选择对两侧的个体有利，而不利于中间的个体时，种群分化成两部分，选择是分裂的或歧化的。物种形成的过程和类型物种形成是进化的关键阶段，其过程大致分为三个步骤：.地理隔离：由于地理屏障使种群隔离，阻碍了种群中个体间的交流，从而使基因流受阻。.独立进化：彼此隔离的种群适应于各自的特殊环境，独立地进化。.生殖隔离机制建立：如果独立进化形成了生殖隔离机制，即使地理隔离屏障消失，即使隔离种群的个体再次相遇， 但基因交流已不可能。此时原来的种群因为生殖隔离而分化为不同的物种，物种形成过程完成。物种形成方式1、异域性物种形成是由地理隔离造成的，包括两类： .由于大范围的地理隔离，分离的群体各自演化，经过很长时间才能建立生殖隔离机制，形成新物种。主要发生在分 布范围广阔的大型猫科、犬科食肉动物和鸟类种群中。 .处于种群分布区边缘中的少数个体从原种群中分离出去，到达其它地方并经地理隔离和独立演化而形成新种。2、邻域性物种形成：出现在地理分布区相邻，仅有部分地理隔离的种群内的物种形成。占据很大地理区域的物种在其 分布区内适应不同的环境条件，种群内产生分化和独立，形成基因流动的障碍，形成新物种。3、同域性物种形成：在原种群分布区内部，由于生态位的分离，逐渐建立起若干子群，子群间由于逐步建立的选择适 应和生殖隔离，形成基因库的分离而形成新种。比如植物多倍体的形成。4、适应辐射：一个物种在进化过程中分化成许多类型，适应于各种生活方式，形成一系列的新物种。三、生活史对策生活史：生物从出生到死亡所经历的全部过程。生活史的关键要素是个体大小，生长率、繁殖策略和寿命。生活史对策：生物在生存斗争中所采取的生存对策，包括生长发育方式、体形大小、摄食方式以及繁殖方式等。r一对策和k一对策生物的形态、生理和行为特点，比较其优缺点。r一选择种类的特点r一选择种类具有所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。缺点：r一选择种类个体竞争能力弱，死亡率高。优点：r一选择种类具有高的种群增长率，在种群遭到破坏后能够迅速恢复，具有强大的扩散能力可以使其迅速离开 恶化的生境，在其它地方建立新种群。r一选择种类具有高死亡率、高运动性和广泛的适应性，更有利于形成新种群。k一选择种类的特点k一选择种类具有所有使种群竞争能力最大化的特征：慢速发育、大型成体，数量少而个体大的后代，低的繁殖能量分配和长的世代周期。优点：k一选择种类竞争能力强，数量通常稳定在环境容纳量周围，种群个体死亡率低，对于生存环境高度适应，能 够与环境和谐共存缺点：k一选择种类由于种群增长率较低，在种群受到破坏后恢复困难。此外，k一选择种类对于环境条件要求较高， 一旦栖息地受到破坏，很难找到新的栖息地，种群容易灭绝。四、种内关系最后产量衡值法：描述植物种群密度与产量的关系，无论初始播种密度如何，在一定范围内，当环境条件相同时，植 物的最后产量相差不大。自疏法则：描述植物和固着性动物的种群密度与种群个体大小及生命力关系。领域性：是指由个体、家庭或其它社群单位所占据的，并积极保卫不让同种其它成员侵入的空间。社会等级：是指动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的等级现象。等级形成的基础是支配行为，或称支配一从属 关系。社会等级在动物界之中相当普遍。他感作用：一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质（克生物质），对其他植物产生直接或间接的影响。了解动物婚配制度的类型及其决定因素，了解动物的领域性规律单配偶制和多配偶制（一雄多雌制和一雌多雄制） 一雄多雌制：多出现在环境资源比较集中的区域。一雌多雄制：多出现在生存环境比较严酷的区域。单配偶 制：在环境资源条件良好且分布均匀的条件下常见。 领域面积随其占有者的体重而扩大，领域大小必须以能保证供应足够的食物资源为前提，动物越大，需要资源越多， 领域面积也就越大。 领域面积受食物品质的影响，食肉动物的领域面积较同样体重的食草动物大，且体重越大，这种差别越大。原因是 食肉动物获取食物更困难，需要消耗更多能量，包括追击和捕杀。 领域面积和行为往往随生活史，尤其是繁殖节律而变化。例如，鸟类一般在筑巢期领域行为表现最强烈，面积也大。五、种间关系相互动态：两个或多个物种在种群动态上的相互影响。协同进化：两个或多个物种在进化过程和方向上相互影响。种间竞争：两种或多种生物共同利用有限的资源时产生的相互竞争作用，主要是争夺空间和资源。竞争排斥理论：在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起， 即完全的竞争者不能共存。生态位：是一个物种在生物群落或者生态系统中的地位和角色，包括种群在时间和空间上的位置以及一个种群与其它 相关种群之间的功能关系（竞争、捕食、合作等）。高斯假说：两个物种竞争的激烈程度和竞争的结果与各自生态位有很大的关系；生态位越接近，则竞争越激烈，在同 一生境中具有相同生态位的不同物种不可能长期共存。种间竞争的类型、特点和结果1）种间竞争的类型资源利用性竞争：在竞争中，两种生物之间没有互相干涉，只因为一种生物对资源的利用使资源的总量减少，影响了 竞争对手生长、生殖和存活。相互干涉性竞争：在竞争相同资源的两种生物之间会发生直接干扰对方的生长、生殖和存活的行为。比如一种生物吞 噬另一种竞争生物的卵，某些植物可以分泌有害的化学物质，抑制其它植物在其周围的生长（他感作用）。2）种间竞争的特点不对称性：竞争对各方所造成的影响和后果不同。总有一方能够在一定的区域取得优势，从而导致了物种生态位的分 化。连锁性：两个物种对于一种资源的竞争结果能影响它们对另一种资源竞争的结果。3）种间竞争的结果竞争结果是排斥还是共存，可以根据Lotka-lterra的种间竞争模型来判断。两物种的竞争在理论上存在3种（4种）结果： 物种1获胜，物种2被排除物种2获胜，物种1被排除两种共存，两种都灭亡生态位理论生态位可以分为基础生态位和实际生态位。基础生态位：物种所能栖息的、理论上的最大空间。实际生态位：在有限的自然条件和种内种间相互作用下，物种实际占有的生态位空间。为了在某种资源的竞争中占据优势，一个物种改变了自己的形态、生理或行为特点以适应于获取那种资源，它在其它 资源的竞争中就可能处于不利位置。这同样也导致了物种生态位的分化和生态型的形成。了解有性繁殖和无性繁殖的优缺点，Fisher氏理论，寄生生物和寄生行为的分类，共生的类型和特点。寄生生物的分类：.微寄生物；.大寄生物；.拟寄生物寄生行为的分类：.体外寄生；.体内寄生；.植物全寄生；.植物半寄生；.尸养寄生；.活养寄生；.社会性寄生物共生一般可分为三种类型，即偏利共生、兼性互利共生和专性互利共生。第三章群落生态学一、群落的概念和基本特征群落：在相同时间聚集在同一地段上的各种生物种群的集合。群落是特定空间或特定生境下，生物种群有规律的组合， 组成群落的种群之间以及它们与环境之间彼此影响，相互作用，具有特定的形态结构与营养结构，执行一定的功能。优势种：对群落结构和群落环境的形成具有明显控制作用的植物种。群落的不同层次可以具有各自的优势种。建群种：群落具有不同的层次，在优势层中的优势种就是构成群落的核心物种。盖度：植物体地上部分的垂直投影面积占样地面积的百分比，反映了不同植物所占水平空间的大小和植物之间的相互 关系。频度：群落中某种植物出现的样方数占所有样方数的百分比。重要值：某个种在群落中的地位和作用的综合数量指标。群落的基本特征及其生态意义1、群落具有一定的种类组成：每个生物群落都由一定的动物、植物和微生物种群组成。群落的种类组成决定了群落的类型，是区别不同群落的首要 特征。群落中物种的数量和每个物种的个体数量是群落多样性的指标。2、构成群落的不同物种之间具有相互联系和相互影响。不同种群能够构成稳定的群落必须满足的2个条件：1）不同种群必须共同适应它们所处的无机环境。2）不同种群内部的相互关系必须取得协调和平衡。植物群落中不同植物之间的相互关系主要表现为对生存空间、阳光、营养物质的竞争以及脱落物和分泌物的彼此影响。3、群落具有自己的内部环境：群落在形成的过程中，生物不但对环境具有适应作用，而且也对环境产生巨大的改造作用，随着群落的发育成熟，群 落内部形成比较稳定的环境。4、群落具有一定的结构：群落的结构表现在空间上的成层性（包括地上和地下）、物种之间的生态结构、营养结构以及时间上的季相等。5、群落具有一定的动态特征：任何一个群落都有它发生、发展、成熟、衰退和灭亡的动态发展过程。群落的动态包括 了季节动态、年际动态、群落的演替与演化等。6、群落具有一定的分布范围：每个生物群落都发生在特定的地段或特定的生境，具有一定的分布规律。7、群落具有边界特征：环境梯度变化剧烈的区域中的群落具有明确的边界，而环境梯度变化缓慢的区域中群落的边界 不明确。通常不同群落之间存在过渡带（群落交错区），具有明显的边缘效应。8、群落中的物种在群落的组成中地位和作用不同：根据物种在群落中的地位和作用不同可以将其划分为优势种、建群 种、亚优势种、伴生种以及偶见种或罕见种。了解机体论学说和个体论学说的内容1、机体论学派：代表人物美国生态学家Clements，他认为群落都要经历一个从先锋阶段到相对稳定的顶级阶段的演替 过程，就象有机体一样有诞生、生长、成熟和死亡的不同发育阶段，而群落的各个演替阶段相当于有机体不同的发育 时期。在自然界中，只要环境没有发生剧烈的变化，顶级群落在被破坏之后，都能够通过基本相同发展阶段再恢复到顶级群 落。机体论学派认为群落具有许多整体性特征，应当作为整体来研究。2、个体论学派：代表人物Gleason，认为群落的存在依赖于特定的生境与不同物种的组合，由于自然环境在时间和空 间上都是连续变化的，每一个群落都不具有明显的边界，群落只是一个抽象的生态学概念。二、群落的结构与物种多样性生活型：某个地区或某个植物群落内各类生活型的植物数量的对比关系。层片：由生活型相同或生态需求相似的不同物种组成的群落结构单元。镶嵌性：植物个体在水平方向上的不均匀分布，形成许多小群落，是群落水平结构的主要特征。季相变化：群落季节性的外貌称为季相，而以季节为依据的群落层片更新现象（群落外貌的改变）就称为季相变化。群落交错区：两个或多个群落之间（或生态地带之间）的过渡区域。边缘效应：交错区内物种的数量以及某些物种的种群密度都比临近群落大，种间竞争强烈。同资源种团：群落中以同一种方式利用共同资源的物种集团，它们在群落中生态位接近，具有同样的功能，种间竞争 十分激烈。关键种：在维持群落结构中起到关键作用的物种，关键种的消失会引起种群结构的崩溃。干扰：自然因素或者人为因素导致的生物群落正常演替过程的中断或打扰。中度干扰假说：中等干扰能使种群始终处于演替中期，可以维持较高的生物多样性。岛屿效应：岛屿面积越大物种数越多，物种多样性增加的效果在岛屿上比大陆明显。生物多样性的涵义和多样性指数（辛普森多样性指数、香农一威纳指数）计算公式各参数的含义。 辛普森多样性指数：由无限群落中随机抽样结果相同的概率推导。多样性取决于物种丰富度和物种分布的均匀性。 辛普森多样性指数=随机取样的两个体属于不同种的概率=1随机取样的两个体属于同种的概率假设种的个体数占群落中总个体的比例为那么，随机取种r两个个体的联合概率 就为如果我们将群落中全部神的概率合起来,就可得到辛普森指数。，即式中s为物种数目.由于取样的总体是一个无限总体的真值是未知的，所以它的最大必艘估计置是,E - NJN1-= 1 - Scv/n)21=1=1于是辛普森指数为:D = 1-1 -! = 11 = 1 香农威纳指数务述群落中物种个体出现的紊肥和不确定性。多样性包含两个因素：物种数目，物种均分布一性。式中S为物种数目，Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例，H为香农一威纳指数。公式中对数的底数可以取2, e 和10，但单位不同，分别是nit，bit和dit。了解生物多样性的空间变化规律，植物的生活型分类、群落的垂直结构、水平结构和时间结构，群落结构的影响因素， 群落结构的平衡学说和非平衡学说的异同。物种多样性在空间上的变化规律 、随纬度增高物种多样性逐渐降低。这主要是由于随纬度增高，太阳辐射减少，温度降低，而温度又是影响生物分布的总要生态因子。 、随海拔高度上升物种多样性逐渐降低。高海拔地区空气中氧气浓度下降，紫外线辐射强度增加，气温下降，不利于植物和动物的生存。 、随水体深度增加物种多样性逐渐降低。深层水体光线弱，绿色植物无法进行光合作用，无法为动物提供充足的食物和氧气；另外深海的高压也限制了生物的 分布。植物的五大类群：高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物、地下芽植物、一年生植物。平衡学说和非平衡学说的差别1、对