生态学复习要点

第一讲：绪论生态学：研究生态系统结构和功能的科学。研究生物与环境之间相互关系的科学，其实质是 研究生命系统与非生命系统之间的物质循环、能量流动和信息传递的规律与调控机制 生态系统：在一定的空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互 依存而构成的一个生态学功能单位简答生态系统的特征：具有自我调节能力；能量流动物质循环和信息传递是生态系统三大功能；营养级数目一般不超过5-6个为一个半开放动态系统，要经历从简单到复杂，从不成熟到成熟的演变过程，早晚期阶段特 性不同生态平衡包含收支平衡（物质输入输出平衡X结构平衡（生物比例合理X功能平衡（生物 代谢过程正常运行）食物链：植物所固定的能量通过一系列取食与被取食关系在生态系统中传递，这种单向营养 和能量传递关系称为食物链食物网：在生态系统的生物之间存在着一种比食物链更复杂的普遍联系，像网一样包含所有 生物，使它们有着直接或间接联系，这就是食物网简答生态学研究方法：野外调查：首要第一位的实验研究：野外调查的必要补充；条件可控，结果准确，易于分析，重复性好；与自然条件 可能有偏差理论方法：数学建模，野外和实验研究是基础第二讲：生物与环境生态因子：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 和其他生物生态环境：所有生态因子就构成了生物的生态环境生境：特定生物体或群体的栖息地的生态环境简答生态因子分类：按性质：气候因子；土壤银子；地形因子；生物因子和人为因子等按有无生命特征：生物和非生物因子按对动物种群数量变动的作用：密度制约因子（食物、天敌等生物因子）、非密度制约因子（温度、降雨等气候因子）按稳定性：稳定因子和非稳定因子密度制约因子：如食物天敌等生物因子，其对动物种群数量影响的强度随种群密度而变 非密度制约因子：如温度降水等气候因子，影响强度不随种群密度而变化主导因子：对生物起决定性作用的生物因子，如沙漠中雨水对沙漠生物的影响李比希最小因子定律:低于某种生物需要的任何特定因子是决定该种生物生存和分布的根本 因素，适用于严格稳定的状态，还需注意生态因子间的补偿作用耐受性定律：任一生态因子数量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环境因子与生物耐受限度的结合，允许生态因子互作 生态幅:每种生物对每种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最高点与最低点， 这两点（耐受性上下限）之间的范围称生态幅或生态价第三讲：能量环境论述生物对光的适应性地球表面太阳光分布不均匀。太阳光可分为紫外光、可见光和红外光，其光质受纬度、海拔影响，水体中不同深度光质不 同，不同光质对生物影响不同；光强随时间空间变化，受纬度、海拔影响，同时还有季节和昼夜变化，还受到地形的影响， 水体中光强随深度减小，不同光强对生物影响不同。植物对光质的适应性，如不同深度海水中的藻类不同，吸收光谱有差异动物对光质的适应性：如黑光灯有杀虫作用（紫外线）光强对生物生长发育形态有作用，如光照促进某些生物卵孵化，影响叶绿素的合成植物对光强的适应：如。3和。4植物、阴生和阳生植物的差异动物对光强的适应：如美洲飞鼠活动时间随日落而变化生物对光照周期的适应：主要表现在昼夜节律和光周期现象生物的昼夜节律：如动物的活动、体温、代谢、内分泌，植物的光合、蒸腾作用等。植物对光周期的适应：如植物开花对日照长度有反应，可分为长日照、短日照、中日照、日 中性植物等四类动物对光周期的适应：有繁殖、昆虫滞育、换毛羽、迁徙等光周期现象论述生物对温度的适应性地球表面温度分布不均匀。地球表面大气温度，整体上随纬度、海拔升高而降低；土壤表层温度变化比气温剧烈，随深度加深变化幅度减小；水体温度有季节性成层现象。根据体温是否随环境变化，生物可分为常温动物和变温动物。极端温度会对生物造成损害，如高温的灼伤，低温的冻害和冷害。温度影响生物生长发育速率，变温动物与植物的发育须在一定温度范围以上，低于该温度生 物不发育，这个温度即生物学零度，还需要时间与温度的结合即一定的总热量（有效积温）， 即K=N（T-C）K为总热量，N为某阶段发育天数，T为均温，C为生物学零度生物对温度的适应可被驯化，长期的气候驯化可能导致基因变异 生物对极端温度的适应性：低温：贝格曼定律：寒冷地区的内温动物一般比温暖地区内温动物个体大；阿伦定律：寒冷 地区内温动物四肢、尾巴、外耳一般更短小一一都能减少散热还有其他结构、生理生化、行为等适应方式，如海豹的皮下脂肪很厚。高温：生态生理行为等方式，如黄鼠通过贴壁降温使体温呈周期性变化。生物对温度周期的适应：如昼夜节律（日周期）、迁徙洄游（年周期）等温线：将地图上一年特殊时间上有相同平均温度的地方连接起来形成的线生物学零度（发育阈温度）：发育生长在一定温度范围上才开始，低于此温度生物不发育，该温度成为发育阈温度有效积温法则：外温动物发育需要一定的总热量，称有效积温，即K=N（T-C）K为总热量，N为某阶段发育天数，T为均温，C为生物学零度第四讲：物质环境简述生物对水的适应性水比热容高，密度变化特殊，具有极性；水分布不均匀，降雨量随纬度变化很大，我国从东 南向西北减少。植物与水旱生植物：多浆液植物形成储水组织，少浆液植物根系发达叶小，调节气孔开闭控制蒸腾作 用水生植物：对盐度和缺氧的适应，如红树植物细胞渗透压高，叶子有盐腺；荷花有发达通气组织动物与水水生动物：淡水生物保留离子，海洋生物保留水分；淡水鱼排大量低浓度尿，通过食物和腮补充离子；海水鱼喝海水补充水分排少量低渗尿主要是Mg2+、SO42-通过腮排盐分水压适应：如海豹和鲸肋骨不发达水中低氧适应：如鲫鱼能长期存活于冰下而无酸中毒两栖类水平衡：皮肤吸收水分陆生动物：必须水得失平衡，有多种机制，如蟑螂喜湿，荒漠动物昼伏夜出，马氏管、羊膜 卵等结构第五讲：种群及其特征种群：同一时期内占有一定空间的同种生物的集合简答种群的特征：空间特征：具有一定分布范围，很多无十分固定界限数量特征：随时间空间变动，并有一定规律遗传特征：具有一定基因组成即基因库，同样处于变动中内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局内分布型种类：均匀分布、成群分布、随机分布种群密度：最基本的种群数量特征初级种群参数：出生率死亡率迁入率迁出率次级种群参数：性比、年龄结构、种群增长率等生命表：简单直观地反映种群存活或死亡过程的统计表，有动态生命表、动态生命表和综合 生命表同生群：同时出生的一组个体的集合内禀增长率：具有稳定年龄结构的种群在食物不受限制、种内密度最适、无天敌，并在某一 特定温度、湿度、光照和食物等环境条件组配下种群的最大瞬时增长率外源性种群调节理论：强调外因是种群变动的主要原因非密度制约的气候学派：气候条件起决定作用，气候影响昆虫发育、存活来决定种群密度， 短暂的有利气候限制种群增长，种群没有时间达到环境容量，无食物竞争密度制约的生物学派：捕食、寄生和竞争等生物过程起决定作用，鸟类种群调节主要是食物 短缺、捕食和疾病折中学派：气候和生物因子都有决定作用，有利环境中密度制约因子决定，不利环境中非密 度制约因子决定种群数量。内源性自动调节理论：强调内因，种内个体间相互影响行为调节：如社群行为、昆虫自残内分泌调节：激素分泌导致种群出生率下降死亡率上升遗传调节：遗传二型现象进攻行为低、繁殖率高，适合低密度；进攻行为高、繁殖率低， 适合高密度集合种群：区域种群通过某种程度的个体迁移而连接在一起称集合种群应用：害虫联防、保护区划分第六讲：生物种及其变异与进化基因型：种群内每一个体的基因组合表现型：可直接观察和感受到的生物形态结构和功能，由遗传基因和环境共同决定物种概念：由一些具有一定形态和遗传相似性的种群构成，同一物种的种群、个体之间的形 态和遗传相似性大于他们与其他物种成员的相似性简答物种的特点自然界真实存在的由内聚因素联系起来的个体的集合，不同于其他分类范畴可随时间进化而改变的个体集合，新物种的形成是进化过程的决定性阶段是生态系统的功能单位，不同物种在生态系统中占有不同生态位遗传漂变：种群中不能解释为自然选择的基因频率的随机变化，是由于偶然性基因由上一代 向下一代转移时的影响发生的，其频率变化无方向性遗传瓶颈：如果一个种群在某一时期由于环境灾难、疾病或过捕等原因数量剧降，就称其经 历遗传瓶颈，经过瓶颈后若种群一直很小则遗传漂变和近交机会增加，遗传变异迅速下降， 最后可能灭绝，有时尽管数量恢复但低遗传变异会持续多代建立者效应：少数个体与原种群隔离，在一空环境中建立一个新种群，则新种群基因库完全 依赖这少数个体的基因型，由于小种群取样误差，可能导致新种群与原种群遗传结构越来越 不同，有时可导致新物种形成。简答表型的自然选择类型稳定选择：淘汰两端极端个体，保留正态分布线中间个体定向选择：选择对一侧极端个体有利分裂选择：对正态分布线两侧的表型适合度高而对正态分布线中间的适合度低，选择歧化 简答突变基因的几种自然选择负选择：突变基因通过稳定选择被迅速排除正选择：环境变化时新的突变基因可能具有更高的适合度，被保留、扩增分子进化中性理论：有时突变基因对个体存活和生殖没有影响，不受自然选择，可以通过遗 传漂变丢失或固定简答地理物种形成学说物种形成大体分为三步：地理隔离，分别独立进化，繁殖隔离机制建立分为异域性物种形成、临域性物种形成和同域性物种形成简答生殖隔离机制的种类交配前组织杂合子形成：生态或生境隔离、季节或时间隔离、性隔离、机械隔离、不同传粉 者隔离、配子隔离交配后降低杂合体生存力繁殖力：杂种死亡、杂种不育、杂种受损生活史对策生活史：生物从出生到死亡所经历的全部过程，是生物一生中生长和繁殖的格局生活史对策：能量分配与权衡、体形效应、生殖对策、生境选择、滞育和休眠、迁移、复杂 的生活周期、衰老r选择物种具有使种群增长率最大化的特征：发育快、成体小、后代个体小数量多、高繁殖能量分配、世代周期短K选择物种具有使种群竞争力最大化的特征：发育慢、成体大、后代个体大数量少、低繁殖 能量分配、世代周期长 第七讲：种内与种间关系种内关系：密度效应、性别生态学、领域性和社会等级、他感作用种间关系：种间竞争、捕食作用、寄生与共生资源：生物所消费的任何物质或因素，随着环境中资源可得性的增加，能维持种群增长率的 继续增长。简答密度效应：植物种群之间的竞争，遵循两个法则最后产量恒值法则：三叶草不管初始播种密度如何，在一定范围内条件相同时植物最后产量 差不多是一样的-3/2自疏法则：w=C*d-3/2 w为平均质量，d为密度，C为常数，即在一生长的自疏种群中， 重量增加比密度减少更快红皇后效应:在环境条件稳定时，一个物种的任何进化改进可能构成对其他物种的进化压力， 种间关系可能推动种群进化为什么性比倾向于1： 1Fisher性比理论：两性应有相等的投入，这是稀少型有利的结果少的一方适合度高，任何性比上的偏离都会被进化纠正性比偏离原因：雌雄后代对母体花费不等，如条蜂雌比雄重，故雌性少拥挤-局域资源竞争，如灵长类性比偏雄，雄性向外扩散同胞交配-局域交配竞争，同胞姐妹间的交配竞争性比偏雌，如一种螨类雄 性在子宫内与同胞交配论述性选择达尔文说看见孔雀开屏就反胃，指的就是这种性选择现象达尔文将性选择定义为并非为生存而是为拥有雌性（繁殖）斗争的现象性选择导致性二型现象，即雌雄行为、大小、形态特征的差异，比如鸳鸯雌雄颜色不同等 主要表现在雌性对雄性的选择，因为雄性是低投入性别，所以雄性具有进攻性，雌性有挑剔 性性选择由配偶竞争中繁殖成效差异引起从进化观点看，性选择成功交配的利益比存活代价大分为性内选择（发展格斗武器，獠牙、角）和性间选择（发展无用构件，尾、头羽）对于无用构件的发展有两种解释Fisher私奔模型：一旦雌性对某种形状有偏好，则雄性会不断进化该形状让步赛理论：拥有更多无用构件的雄性表明其可以承受足够大的能量消耗、躲避捕食者而存 活，基因更有优势简答婚配制度类型高质食物资源并分布均匀：单配制，如多数森林鸟类资源分布不均：一雄多雌制，如生产力很高芦苇床内的芦苇莺及其严酷环境：一雌多雄，如冻原的行岛鸟竞争类型与一般特征利用性竞争：通过消费有限资源，而个体间不直接作用干扰性竞争：个体间有直接相互作用一般特征一一即结果竞争有不对称性，对两物种影响不等一种不是这利用共同资源降低另一种捕食者对资源的利用似然竞争：两种猎物被一种捕食者捕食，一方数量增长会增大另一方的被捕食风险 生态位：在自然生态系统中一个种群在时间空间上的位置及其与相关种群间的功能关系 基础生态位：没有竞争和捕食的胁迫，物种所能占据的潜在生态位空间实际生态位：物种实际占有的生态位空间简答生态位分化皆源状存登源状蠢d为峰值距离，w为曲线标准差竞争释放：缺乏竞争者时，物种会扩张实际生态位性状替换：竞争种群伴随生态位收缩而发生的形态趋异现象协同进化：指在生态上相互作用物种之间互相依赖的进化，相互作用可能拮抗（竞争）或合 作（互利共生） 第八讲：群落的组成和结构群落：在相同时间内聚集在同一地段的各物种种群的集合群落性质开放群落封闭群落组织方式个体论总体论边界不明确清楚物种分布区域孤立重叠协同进化不普遍、不明确显著优势种：对群落结构和环境的形成有明显控制作用的植物种建群种：乔木层的优势种，即优势层的优势种成建群种盖度：植物体地上部分的垂直投影面积占样地面积的百分比，又称投影盖度相对盖度：某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比盖度比：某一物种的分盖度占盖度最大物种的盖度的百分比简答生物多样性：生物的多样化、变异性和物种生境的生态复杂性，分为遗传多样性、物种多样性、生态系统 多样性三个层次物种多样性的空间变化规律随维度增高而降低，随海拔升高而降低，随水体深度增加而降低简答解释物种多样性空间变化规律的学说和因素1. 进化时间学说/时间、气候2. 生态时间学说/时间3. 空间异质性学说/空间4. 气候稳定学说/气候5. 竞争学说/竞争6. 捕食学说/捕食7. 生产力学说/生产力正（负）关联：如果两个种一块出现的次数高（低）于期望值，则称其具有正（负）关联 生活型：生物对外界环境适应的外部表现形式，同一生活型生物形态、适应特点相似 层片：由属于相同生活型或相似生态要求的种组成的机能群落关键种：对群落具有重要的不相称影响的物种，只要它从群落中消失，就会对群落结构产 生巨大影响群落交错区：两个或多个群落之间的过渡区域，如森林-草原，潮间带-潮下带边缘效应：群落交错区中物种种数和一些种的密度有比相邻群落大的趋势论述干扰对群落结构和多样性的影响干扰指平静的中断，正常过程的打扰和妨碍。按来源可分为自然界干扰、群落成员干扰、人类活动干扰干扰对维持物种多样性的作用：1.形成资源利用的断层，为竞争力弱的种类入侵定居提供机 会；2.引起环境时空异质性，改变竞争条件，时种间竞争的平衡和排斥推迟或永不出现 干扰导致断层出现，断层出现后的回复导致抽彩式竞争，即先入侵种取胜，先入侵种类随机， 这样群落中就有更多的物种可以共存，如大堡礁的高多样性有些群落形成的断层其物种更替可预测，发生小演替，如底栖动物群落的演替断层形成的频率影响物种多样性，事实证明中等程度干扰能维持高多样性（Sousa的砾石潮 间带实验）干扰频繁，则先锋种达不到演替中期；干扰间隔过长，演替达到顶级；多样性都不高 中等程度干扰允许更多物种入侵定居，多样性最高简答保护区大小的设计保护区可看成被分隔开的一个个“岛屿”，岛屿生态和集合种群的概念对保护区划分有知道 意义集合种群：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若每一个小保护区支持的都是相同的一些种，大好；流行病的传播上，小好；相当异质的区域，小好；密度低，增长率慢的大型动物，大好。小保护区之间的廊道或通道十分关键。第九讲：群落的动态群落波动特点：群落区系成分（种类组成、种间关系、分层现象等定性特征）相对稳定性; 群落数量特征（密度、盖度、生物量等定量特征）变化的不定性及可逆性。演替：植物群落发展变化过程中，由低级到高级，由简单到复杂，一个群落代替另一个群落 的自然演变现象原生演替：发生在原生裸地上的演替，如熔岩过后裸地上的演替次生演替：发生在次生裸地上的演替，如弃耕农田的演替，土壤条件基本保留，甚至还有种 子等繁殖体进展演替：结构和种类简单到复杂；对环境利用由不充分到充分；生产力由低到高；对环境 改造逐渐增强；逐渐发展为中生化逆行演替：与进展演替相反简答控制演替的几种主要因素群落与环境及植物与植物之间经常处于矛盾中，这些矛盾导致适者生存，不适者淘汰，群落 不断演替，主要有以下五个因素群落的内、外环境不断变化植物繁殖体的散布即植物本身不断繁殖和迁移植物之间相互作用，种间关系不断变化新的植物分类单位（如：种、亚种、生态型）不断发生人类活动的影响论述演替的理论模型经典演替观主张1.每一阶段群落明显不同于下一阶段2.前一阶段群落物种活动促进下一阶段物种建立提出后一直受到质疑个体论演替观：主张初始物种决定演替后来优势种当代演替观强调个体生活史特征、物种对策，以种群为中心和干扰对演替的作用机会种演替理论：根据物种替代机制，分为促进模型：先来物种改变环境条件促进后来物种发展，演替有方向性 抑制模型：先来物种抑制后来物种，物种替代没有固定顺序 耐受模型：物种替代取决于物种竞争力，机会种不决定演替方向适应对策演替理论：RCS对策反映某时某地植被为胁迫强度、干扰和竞争之间平衡的结果 资源比率理论：限制性资源的比率改变导致物种竞争力改变，资源变化引发演替发生 等级演替理论：包含三个层次，即演替的一般性原因，将一般性原因分解为不同生态过程， 最后达到最详细的机制水平