第8章生物与环境08

第第8章章 生物与环境生物与环境 8.1 环境因素及其对生物的影响环境因素及其对生物的影响8.2 种群生态8.3 生物群落8.4 生态系统生态系统8.5 人与环境8.1 环境因素及其对生物的影响 8.1.1 生物圈(biosphere)生物圈是指地球表面生命所进行活动的、连续的有机圈层。生物圈由大气圈下层、水圈、土壤岩石圈及活动于三圈中的生物组成。8.1.2 生物与无机环境生物的无机环境包括了水、温度、光、空气、水、温度、光、空气、土壤、火土壤、火等。1 水水水是无机环境中的一个重要因素。生命起源于水中，水是生物体的主要组成部分，是进行一切生命活动及其过程的生理要素。根据植物对水分的需求程度，可将高等植物分为四种生态类型。(1)旱生植物旱生植物 在干旱环境中生长，能忍受较长时间干旱仍能维持水分平衡和正常生长的一类植物。如仙人掌、夹竹桃等。(2)湿生植物湿生植物 是适于生长在过度潮湿地区的植物例如各种秋海棠等。(3)中生植物中生植物 是适于生长在中等湿度地方的植物，通常所见到的森林和草甸植物都属于这一类。(4)水生植物水生植物 是指植物体或多或少沉没于水中的植物。根据沉没在水中的程度，又可将水生植物分成三类：沉水植物沉水植物 植物体完全沉没在水中，有些仅在植物体完全沉没在水中，有些仅在花期把花伸出水面，例如眼子菜、苦草等。花期把花伸出水面，例如眼子菜、苦草等。浮水植物浮水植物 植物体浮在水面上。例如浮萍、满江红等。挺水植物挺水植物 植物体下部沉没于水中，上部露植物体下部沉没于水中，上部露在水面上，例如睡莲、芦苇、香蒲等在水面上，例如睡莲、芦苇、香蒲等。水对水生动物的影响：溶解于水中的气体对水生动物的影响。溶解盐类对水生动物的影响。pH对水生动物的影响。2 温度温度温度直接或间接地影响生物的生长发育、生活状态、繁殖和分布状况。外界环境温度对生物的影响，主要体现在积温、极端温度、最适温度和节律性积温、极端温度、最适温度和节律性变温变温上。（1）积温）积温 生物在整个生长发育期或某一发育阶段内，高于一定温度度数以上的昼夜温度总和，称为某生物或某发育阶段的积温。有效积温的计算方法：K=(xx0)Y式中：x为该时期的平均温度；x0为生物学零度；Y为天数；K为积温。（2）极端温度）极端温度对生物影响最大的是极端温度。所谓极端温度是指生物生存的温度极限，超过这个极限，生物就会死亡，极限温度包括最高温度和最低温度。（3）最适温度）最适温度每种生物都有自己生长的最适宜温度。在最适宜温度条件下，生物生长发育较为迅速，生命力较强。（4）节律性变温）节律性变温在温带地区，一年中四季有明显的温度变化，一天内昼夜温度也不一样，这种有规律性的变化叫节律性变温节律性变温。3 光光 （1）植物与光照度的关系）植物与光照度的关系根据植物与光照度的关系，把植物分为三种类型：阳性植物阳性植物 如，松、杨等。阴性植物阴性植物 如林下草本植物人参、红豆杉等。耐阴植物耐阴植物 如山毛榉、胡桃、党参等。光对动物的影响光对动物的影响影响动物的生殖影响动物的生殖影响动物的生活习性影响动物的生活习性影响动物的生长发育、影响动物的生长发育、视觉等视觉等影响动物的体色影响动物的体色返回鸟类的光周期影响生殖的现象最为明显。许多动物的生殖是由日照长短来决定的如鳟鱼的生殖器官必须在短日照刺激下才能成熟；山羊、鹿等必须在短日照下才能繁殖。光照还可以影响生物的体色，如许多动物背部的颜色通常较深，而腹部则较浅。如飞蛾多为夜行性，蝴蝶则多为昼行性 （2）植物对光周期的反应）植物对光周期的反应根据植物对光周期的不同反应，可将植物分为三种类型：长日照植物长日照植物 指日照时数超过临界日长才能开花的植物。例如：冬小麦、油莱、萝卜等。短日照植物短日照植物 指日照时数低于临界日长才能开花的植物。如大豆、水稻、烟草、棉、苍耳等。中间型植物中间型植物 指光照时间长短对开花没有严格要求的植物。例如番茄、黄瓜、蒲公英等。（4）空气空气空气对生物的作用包括空气的化学成分和空气的水平运动两个方面。空气主要由N2(78)、O2(21)和CO2(0.032)及其他气体所组成。空气水平运动产生风。（5）土壤土壤土壤根据其机械组成，通常分为沙土、壤土沙土、壤土和粘土和粘土三大类。植物对土壤溶液中pH的要求不一，大体可分为三类：酸性土植物酸性土植物 pH7.5，如碱蓬。中性土植物中性土植物 pH 6.5-7.5之间，如栽培植物。（6）火火野火烧不尽，春风吹又生野火烧不尽，春风吹又生（7）地形地形地形影响生物的分布地形影响生物的分布8.1.3 生物与有机环境 1 种内关系 （1）种内斗争）种内斗争(intraspecific competition)指同种个体间为了争夺资源、领地、配偶等而进行的生存斗争。（2）种内协作）种内协作(intraspecific cooperation)指同种个体间为了共同防御敌害、获得食物及保证种族生存和延续而进行的相互帮助、相互有利的行为。种内互助种内互助 ：同种同种动物个体之间，由于食物、栖所、动物个体之间，由于食物、栖所、寻找配偶或其它生活条件矛盾而发生斗争的现象。寻找配偶或其它生活条件矛盾而发生斗争的现象。种内斗争种内斗争1 1、种内关系、种内关系2 2、种间关系、种间关系种内互助种内互助种内斗争种内斗争豆科植物与根瘤菌互利共生地衣地衣藻类藻类真菌真菌：两种生物生活在一起，相互依赖，：两种生物生活在一起，相互依赖，彼此有利彼此有利.互利共生互利共生 ：一种生物寄居在另一种生物的体表或体内，：一种生物寄居在另一种生物的体表或体内，从那里获得营养物质来生活。从那里获得营养物质来生活。蛔虫蛔虫菟丝子菟丝子寄生寄生 一只大象为了草原中唯一的水源而驱走斑马群一只大象为了草原中唯一的水源而驱走斑马群竞争竞争：两种生物生活在一起，相互争夺资源两种生物生活在一起，相互争夺资源和空间。如：水稻和稗草、小家鼠和褐和空间。如：水稻和稗草、小家鼠和褐家鼠的关系。家鼠的关系。：一种生物以另一种生物为食物：一种生物以另一种生物为食物捕食捕食1 1、种内关系、种内关系2 2、种间关系、种间关系捕食捕食种内互助种内互助种内斗争种内斗争互利共生互利共生寄生寄生竞争竞争绿毛龟绿毛龟是中国的瑰宝，素有是中国的瑰宝，素有“水中翡翠水中翡翠”之称，之称，它与白玉龟、蛇形龟、双头龟并称为我国四大珍它与白玉龟、蛇形龟、双头龟并称为我国四大珍奇龟。它集药用、美食、观赏于一体。汉唐时，奇龟。它集药用、美食、观赏于一体。汉唐时，盛行养龟，许多文献对绿毛龟有详尽的记载，诸盛行养龟，许多文献对绿毛龟有详尽的记载，诸如：如：“殷纣时太龟生毛殷纣时太龟生毛”，“龟千年生毛，是不龟千年生毛，是不可得之物也。可得之物也。”在唐朝，在唐朝，绿毛龟绿毛龟被列为宫殿里的被列为宫殿里的5大宝物之一，可说是价值不菲的珍稀水生动物。大宝物之一，可说是价值不菲的珍稀水生动物。8.2 种群生态 8.2.1 种群概念种群概念种群(population)是指在一定时间内占据特定空间的同一物种(或有机体)的集合体，同一种群内成员彼此都可以进行基因的交流。一个物种就是一个种群系列。种群是物种在自然界存在的基本单位，也是生物群落基本组成单元。8.2.2 种群的基本特征种群的共性：种群的共性：空间特征空间特征，即有一定分布区域和分布方式。数量特征数量特征，即有一定密度、出生率、死亡率、年龄结构和性别比例。遗传特征遗传特征，即具有一定的基因组成，并随着时间进程改变其遗传特性的能力。1 种群密度种群密度一个种群的个体数目的多少，称为种群的大小，而单位面积或容积中的个体数单位面积或容积中的个体数则称为种群密度则称为种群密度。种群中个体分布的方式一般可分为均匀均匀型分布、随机型分布、成群型分布三种型分布、随机型分布、成群型分布三种类型类型。（1）随机型分布）随机型分布(random distribution)随机型分布即种群内个体在空间的位置不受其他个体分布的影响(即相互独立)，同时每个个体在任一空间分布的概率是相等的。（2）成群型分布）成群型分布(aggregated distribution)成群型分布是指种群内个体既不随机，也不均匀，而是成团成块的分布。（3）均匀型分布）均匀型分布(uniform distribution)均匀型分布也叫规则分布，即种群内各个体在空间呈等距离分布。2 种群的年龄结构种群的年龄结构年龄结构(age structure)是指某一种群中，具有不同年龄级的个体生物数目与种群个体总数的比例。种群的年龄结构常用年龄金字塔来表示。A 增长型种群增长型种群(expanding population)B 稳定型种群稳定型种群(stable population)C 衰退型种群衰退型种群(diminishing population)3 性别比例性别比例种群中雄性和雌性个体数目的比例称为性别比例(sex ratio)，也称为性比结构(sexual structure)，通常分为雌、雄和两性三种类型。4 存活曲线存活曲线存活曲线(survivor curve)是用来表示一个种群在一定时间过程中存活量的指标，可以直观地表达出各年龄组的死亡过程。20072007年末全国总人口为年末全国总人口为132129132129万人万人，比上年末，比上年末增加增加681681万人。全年出生人口万人。全年出生人口15941594万人，出生率为万人，出生率为12.1012.10；死亡人口；死亡人口913913万人，死亡率为万人，死亡率为6.936.93；自然增长率为自然增长率为5.175.17。出生人口性别比为。出生人口性别比为120.22120.22。20002000年，年，6565岁以上老年人口比重达岁以上老年人口比重达7 7以上，根以上，根据国际标准，中国已经进入老龄社会。据预测，据国际标准，中国已经进入老龄社会。据预测，到到20202020年，年，6565岁老年人口将达岁老年人口将达1.641.64亿，占总人口亿，占总人口比重比重16.116.1，8080岁以上老人达岁以上老人达22002200万。预计到万。预计到20502050年，老年人口将达到年，老年人口将达到4.24.2亿，占总人口近亿，占总人口近30%30%。8.3 生物群落 8.3.1 生物群落概述 8.3.2 植物群落的基本特征 8.3.3 植物群落的数量特征 8.3.4 生物群落的演替 8.3.5 生物群落的类型和分布8.3.1 生物群落概述 生物群落生物群落(biotic community)是指在一定空间内各个生物种群有规律的集合。根据物种的特性，生物群落可以分为植物群落、动物群落和微生物群落。8.3.2 植物群落的基本特征 1 成层现象成层现象成层现象是指植物群落内地上部分和地下部分垂直的成层结构。ABCDA草被层；草被层；B灌木层；灌木层；C下木层；下木层；D林冠层林冠层随着光强渐减，依次发展为林冠层、下木层、灌木层、草本层和地被层 2 水平结构水平结构群落的水平结构是指不同种植物在水平方向上的配置状况。一个植物群落的种类组成和数量比例，在水平方向上的配置，往往是不均匀的。水生生物群落垂直结构与阳光、温度、食物和溶氧等因素有关。8.3.3 植物群落的数量特征 1多度多度(abundance)多度是指生物群落中生物个体数目的多少，是一个数量上的比例。一般用记名计数法和目测估计法。2密度密度(density)密度指单位面积上的植株数，用公式表示为：式中：D为密度；N为样地内某种植物的个体数目；S为样地面积；RD为相对密度；N为全部植物的个体数目。D=NS NNRD=3盖度盖度(coverage)盖度有两种表示，即投影盖度和基部盖度。投影盖度指植物地上部分的枝叶垂直覆盖的投影面积。基部盖度指植物基部茎的横截面积，也称真盖度。4频度频度(frequency)频度指群落中某种植物出现的样方的百分率，用公式表示为：某一物种出现的样方数目某一物种出现的样方数目全部样方数目全部样方数目频度频度=l00l00 5优势度优势度(dominance)优势度是用来表示某种植物在群落中作用和地位大小的重要生态指标。根据密度、频率和基部盖度来确定森林群落中每一树种的相对重要性，即重要值(importance value)，用公式表示：相对密度相对密度+相对频率相对频率+相对基部盖度相对基部盖度300重要值重要值=8.3.5 生物群落的类型和分布 苔原苔原 草原草原 荒漠荒漠 针叶林针叶林 阔叶林阔叶林 热带雨林热带雨林雨8.4 生态系统 8.4.1 生态系统的概念 8.4.2 生态系统的组成成分生态系统的组成成分 8.4.3 生态系统的功能 8.4.4 生态系统的平衡8.4.1 生态系统的概念生态系统(ecosystem)是生物群落与其环境之间由于不断地进行物质循环、能量流动和信息传递而形成的统一整体。生物群落及其非生物环境共同组成的物质能量信息系统，称为生态系统生态系统。8.4.2 生态系统的组成成分1生产者生产者2消费者消费者3分解者分解者4非生物成分非生物成分8.4.3 生态系统的功能 1 能量流动能量流动能量流动(energy flow)是指能量在生态系统中不断传递、转换的过程。3 生态系统的信息传递生态系统的信息传递 (1)营养信息营养信息 (2)物理信息物理信息 (3)化学信息化学信息 (4)行为信息行为信息8.4.4 生态系统的平衡生态系统的平衡表现在三个方面：生产者、消费者、分解者按一定量比例关系结合；物质循环和能量流动协调畅通；系统的输入和输出在数量上接近相等。思考题生物的无机环境包括了哪些因素？生物的种间关系和种内关系分别有哪几种？生态系统的组成成分。名词：生物圈 积温 极端温度 临界日长 种群 生物群落 生态系统考试题型及比例填空（15分）选择题（12分）名词解释（27分）填图题/判断题（8-10分）问答题（36-40分）