省竞赛辅导生态学与动物行为学

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生态学,主要范围,：,一、生物与环境的相互关系：,二、种群生态学：,三、群落生态学：,四、生态系统：,五、环境问题：,动物行为学,一、动物行为的概述：,二、动物行为的分类：,一、 生物与环境的相互关系：,一）、环境与生态因子的概念,二）、生物与生态因子关系的基本规律,三）、主要生态因子及其生态作用,环境：,是指某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接、间接影响该生物群体生存的一切事物的总和，包括生物和非生物。环境总是针对某一特定的主体或中心而言的，离开了这个主体或中心也就无所谓环境了。,像温度等环境中对生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素就称为,生态因子,，除了温度以外还包括湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等等,。,生态因子中生物生存所不可缺少的环境条件，也称生物的生存条件。,一）、生态因子的概念,例题：,以下关于动物对温度的适应的说法正确的是 （,）。,A,在低温条件下，变温动物的寿命较长，随着温度的增高，,其平均寿命缩短,B,温暖地区，变温动物完成发育的时间比在冷的地区长,C,恒温动物在低温下保持恒定的体温，而变温动物随环境温,度的提高而有相应变化,D,温度是动物分布的限制因子，最重要的是地区平均温度,AC,1最小因子法则,(,law of the minimum),任何特定因子的存在量低于某种生物的最小需要量，因而成为决定该物种生存或分布的根本因素。,二）、生物与生态因子关系的基本规律,2耐受性法则,(,law of tolerance),各种生态因子对某一种生物都存在生物学的上限和下限，,它们之间的幅度就是该种生物对某一生态因子的,耐受范围,。耐受性定律可用钟性曲线来表示。,最适点,最适区,适宜区,高死,亡限,低死,亡限,环境梯度,生长、生殖,0,环境梯度,生长、生殖,广生态幅,狭生,态幅,狭生,态幅,根据生物对环境因子的适应范围的大小,对同一生态因子，不同种类的生物耐受范围是不相同的。有的可耐受很广的温度范围，称,广温性动物,；有的只能耐受很窄的温度范围，称,狭温性生物,。,注意：,1).,一般来说，如果一种生物对所有生态因子的,耐受范围都是广泛的,，那么这种生物在自然界的,分布也一定很广,。,2).,一种生物的,耐受范围越广,，,对某一特定点的适应能力也就越低,；,相反狭生态幅的生物，通常对范围狭窄的环境条件具有极强的适应能力,，但却丧失了在其它条件下的生存能力。,3).,自然界中的动植物很少能够生活在对他们来说是最适宜的地方,，,而只能生活在它们占有更大竞争优势的地方,。例如：很多沙漠植物在潮湿的气候条件下能够生长得更茂盛，但是它们却只分布在沙漠中，因为只有在那里它们才占有最大的竞争优势。,生物对生态因子耐受限度的调整,1.驯化：,生物借助于驯化过程可以稍稍调整它们对某个生态因子或某些生态因子的耐受范围。如果一种生物长期生活在它的最适生存范围偏一侧的环境条件下，久而久之就会导致该种生物耐受曲线的位置移动。,驯化在实验室条件下，一般只需较短时间；而在自然环境中这个变化通常要较长时间。,驯化可以理解为生物体内决定代谢速率地酶系统的适应性改变,。,2.休眠：,休眠是动植物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制，环境条件如果超出了生物的适宜范围(但不能超出致死限度)，虽然生物也能维持生活，但却常常以休眠的状态适应这种环境。,动植物一旦进入休眠期，它们对环境条件的耐受范围就会比正常活动是宽得多。,3限制因子定律(,limiting factors,),任何一种生态因子，只要接近或超过生物的耐受范围，它就阻止其生长、繁殖、分布、生理机能或者生存的因素就是,限制因子,。,例题,：在下列情况下，测定了不同光照强度光合作用速率的影响（4种实验条件）：,0.10%,CO,2,、30 (1) 0.10%CO,2,、20 (2),0.03%CO,2,、30 (3) 0.03%CO,2,、20 (4),从以上实验可以得知，对实验2、实,验4和,P,点起到限制作用的因素分别是,A,光强度、0.03%,CO,2,、,温度,B0.10%CO,2,、,光强度、温度,C,温度、光强度、,CO,2,浓度,D,温度、0.03%,CO,2,、,光强度,光强度,光合速率,1,2,3和4,P,D,注意：,如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广,(窄)，,而且这种因子又非常稳定,(不稳定,)，,那么这种因子就不太可能,(很容易),成为限制因子。,例如：氧气对陆生动物来说，数量多，含量稳定，因此一般不会成为限制因子；但是氧气在水体中的含量是有限的，而且经常发生波动，因此常常成为水生生物的限制因子。,4贝格曼定律 （,Bergmans rule）,恒温动物（内温动物）在寒冷的气候条件下，体型趋向于大，在温暖的气候条件下，体型趋向于小。因为个体大的动物，其相对表面积小，单位体重散热量相对较少，这样有利于保持体温。,5阿伦定律（,Allens rule）,恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，在温暖地区有变长的趋势。这也是在寒冷地区减少散热和在温暖地区增加散热的一种形态适应。,6乔丹定律 （,Jordans rule）,栖息于冷水水域中的鱼类，比栖息于温暖水域中的同种鱼的脊椎骨数目多。解释：低温使鱼类的生长和发育速度变慢，因而延长了其性成熟时间，从而产生更大的个体，其脊椎骨的数目也增多。,7葛洛格定律（,Gloger,s rule）,一般来说，在干燥而寒冷的地区，动物的体色较淡；而在潮湿而温暖的地区，其体色较深。解释：温热地区动物毛色较深的原因，可能与色素产生和酶活动有关，较高的湿度和温度能增强酶的活性，提高代谢速率，使皮肤中产生较多的黑色素，体色则较深。,8阿利氏定律,动物有一个最适宜的种群密度，种群过密或过疏都可能对自身产生不利影响。随着种群密度过大，将对整个种群带来不利影响，如它将抑制种群的增长率，增大死亡率等。,三）、主要生态因子及其生态作用,1光,光质的变化：,光质随空间发生变化的一般规律是,短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加,。在时间变化上，,冬季长波光增多，夏季短波光增多；一天内中午短波光较多，早晚长波光较多,。,深水中的红藻(紫菜)能够较有效的利用绿光。,紫外光的作用抑制了植物茎的伸长，所以很多高山植物都具有特殊的莲座状叶丛。,（1）光对植物的影响,光合作用强度,光合作用,呼吸作用,光强度,CP,光合作用和呼吸作用两条线的,交叉点,就是,光补偿点,。在此处的光照强度是植物开始生长和进行净生产所需要的最小光照强度。阳生植物和阴生植物有差异。,光对植物光合作用的影响,光照强度,有机物积累量,光补偿点,光饱和点,a,b,光照强度,有机物积累量,阳生植物,阴生植物,阳生植物和阴生植物的补偿点和饱和点,一般来说，植物个体对光能的利用率远不如群体高，夏季当阳光最强时，单株植物很难充分利用这些光能，但在植物群体中对反射、散射和透射光的利用要充分的多。,对植物群体的总光能利用率产生影响的主要因素是,光合面积、光合时间和光合能力,。,光合面积,主要指叶面积，通常用,叶面积指数,来表示，即,植物叶面积总和与植株所覆盖的土地面积的比值,。,光合时间,是指植物全年进行光合作用的时间，光合时间越长，植物体内就能积累更多的有机物质并增加产量。延长光合时间主要是靠延长叶片的寿命和适当延长植物的生长期。,光合能力,是指大气中二氧化碳含量正常和其它生态因子处于最适状态时的植物最大净光合作用速率。,光对植物其它生理的影响,a,与代谢的关系：,对光照强度的要求不同植物分（阳生植物、阴生植物、耐阴植物）。阳生植物的光饱和点比阴生植物要高，当然通常光补偿点也会高一些,b,与生殖的关系（光周期现象）：,根据植物对日照长度的反应可分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物。（具体情况请看植物的生殖生理）,（2）光对动物的影响,影响动物的,体色,、,生长发育,、,繁殖,、,行为,、,视觉,。有很多的动物繁殖、行为都由日照长度来决定。,原因：,光周期变化很有规律、很稳定，,以它为信号一般不会“上当”。而其它因素如温度等稳定性不强。（一年中的同一天日照长短都是一致的，但是温度、湿度、食物等因素可能不一致）,2温度,最适点、最低点、最高点，在生态学上称为温度的三基点,（1）植物和温度,P,505,a.,植物的春化,b,昼夜温差与有机物积累：,白天温度高有利于光合作用，夜间温度低降低呼吸作用。,c,季节变温与物候,：,生物长期适应于一年中温度的 寒暑节律性变化，形成于此相适应的生物发育节 律称为物候，实质是生物对季节性变温的适应。,d.,极端温度对植物的影响：,低温对植物的伤害可分 为冷害、霜害和冻害三种。,冷害是指喜温生物在,零度以上,的温度条件下受害或死亡，,例如海南岛的热带植物丁子香在气温降到6.1时叶片便受害，降到3.4时顶梢干枯，受害严重。冷害是喜温生物向北方引种和扩展分布区的主要障碍。,冷害,冻害是指冰点以下的低温使生物体内(细胞内或细胞间隙,),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和使蛋白质失活与变性。,当温度不低于,-3或-4,时，植物受害主要是由于,细胞膜破裂,引起的；当温度下降到,-8或-10,时，植物受害则主要是由于,生理干燥和水化层的破坏,引起的。,冻害,e.,高温对植物的影响,高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物的这两个重要过程失调。例如马铃薯在温度达到40时，光合作用等于零，而呼吸作用在温度达到50以前一直随温度的上升而增强，但这种状况只能维持很短的时间。,高温还可破坏植物的水分平衡,，加速生长发育，,促使蛋白质凝固和导致有害代谢产物在体内的积累,。,注：,高温和低温（,极端温度,）对植物的致死，使植物的地理分布也受到温度的限制。,植物水平分布的南界和北界,，垂直分布的海拔高低。,f.,植物对极端温度的适应：,低温适应：,*,形态的适应。芽叶具有油脂类物质，芽具鳞片，植表有蜡粉密毛，植株矮小。,*,生理的适应。减少细胞内的水，增加糖、脂、色素，以降低冰点，增加吸热。,高温适应：,*,加强反光、滤光，形成木栓层（隔热），降低含水量增加糖、盐（减慢代谢速率、增强原生质抗凝结力）加强蒸腾，反射红外线。,（2）动物和温度,a,影响动物的繁殖：,b,温度与生物的发育：,有效积温法则：,指生物（植物和变温动物）的生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育。如：水稻在浙江只能种两季，而在海南岛可以种三季。,有效积温法则的应用：预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年发生程度；推算生物的年发生历；,c,温度影响动物的形态：,贝格曼定律、阿伦法则,。,d,影响动物的分布：,有效积温和极端温度；,e,极限温度对动物造成的影响：,低温使动物致死，主要是由于细胞内形成冰晶的损伤所致。高温对动物的有害影响主要是破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性，造成缺氧、排泄功能失调和神经系统麻痹等。,f,动物对极端温度的适应。,例题：,以下关于动物对温度的适应的说法正确的是 （,）。,A,在低温条件下，变温动物的寿命较长，随着温度的增高，,其平均寿命缩短,B,温暖地区，变温动物完成发育的时间比在冷的地区长,C,恒温动物在低温下保持恒定的体温，而变温动物随环境温,度的提高而有相应变化,D,温度是动物分布的限制因子，最重要的是地区平均温度,AC,3水,植物与水：,水生植物（沉水植物、浮水植物、挺水植物）,陆生植物（湿生植物、中生植物、旱生植物）,各种生态类型的植物的形态、解剖学结构特点（具体参照植物形态、解剖学）,动物与水：,a,影响动物的分布；,b,影响动物的体色；葛洛格定律（,Gloger,s rule）,c,影响动物的繁殖；,d,影响动物的行为；,e,影响动物的生长发育,一）水生植物,适应特点是体内有,发达的通气系统,；,叶片常呈带状、丝状或极薄,，有利于增加采光面积和对,CO,2,与无机盐的吸收；植物体具有较强的弹性和抗扭曲能力以适应水的流动；淡水植物具有自动调节渗透压的能力，而海水植物则是等渗的。,1沉水植物,整株植物沉没在水下，为典型的水生植物。,根退化或消失,，,表皮细胞,可直接吸收水中气体、营养物和水分，,叶绿体大而多,，适应水中的弱光环境，无性繁殖比有性繁殖发达。如狸藻、金鱼藻和黑藻等。,2浮水植物,叶片飘浮水面，,气孔通常分布在叶的上面,，,维管束和机械组织不发达,，无性繁殖速度快，生产力高。不扎根的浮水植物有凤眼莲、浮萍和无根萍等，扎根的有睡莲和眼子菜等。,3挺水植物,植物体大部分挺出水面，如芦苇、香蒲等。,二）陆生植物,1湿生植物,抗旱能力小，不能长时间忍受缺水。生长在光照弱、湿度大的森林下层，或生长在日光充足、土壤水分经常饱和的环境中。前者如热带雨林中的各种附生植物（蕨类和兰科植物）和秋海棠等；后者如水稻、毛茛、灯心草和半边莲等。,2中生植物,适于生长在水湿条件适中的环境中，其形态结构及适应性均介于湿生植物和旱生植物之间，是种类最多、分布最广和数量最大的陆生植物。,3旱生植物,能忍受较长时间干旱，主要分布在干热草原和荒漠地区。又可分为,少浆液植物,和,多浆液植物,两类。,前者叶面积缩小，根系发达，原生质渗透压高，含水量极少,，如刺叶石竹、骆驼刺和夹竹桃等；,后者体内有发达的贮水组织，多数种类叶片退化而由绿色茎代行光合作用,，如仙人掌、石蒜、景天和猴狲面包树等。,水生动物的渗透压调节,生活在海洋中的动物大致有两种渗透压调节类型。一种类型是动物的血液或体液的渗透浓度与海水的总渗透浓度相等或接近；另一种类型是,动物的血液或体液大大低于海水的渗透浓度。,1.硬骨鱼类和甲壳动物体内的盐是通过鳃排泄出去的，而软骨鱼类则是通过直肠腺排出。,2.淡水动物：丢失的溶质从两个方面得到弥补：一方面从食物中获得某些溶质，另一方面动物的,鳃或上皮组织的表面也能主动地,把钠,吸收,到动物体内。,动物与水：,注意：,温度和降水,是影响生物在地球表面分布的两个最重要的生态因子，两者共同作用决定着生物群落在地球分布的总格局。,二、 种群生态学：,一）、种群的概念：,二）、种群的基本特征,三）、种群的数量变动,种群是指在特定的时间内，由分布在同一区域的许多同种生物个体自然组成的生物系统。,例题：,下列生物属于种群的是 （,）,A,一水田内的全部水稻、稗草,B,一棉田中的幼蚜，无翅、有翅成熟蚜,C,某池塘中的所有鱼,D,一根朽木上的全部真菌,B,二、 种群生态学：,一）、种群的概念：,二）、种群的基本特征,三）、种群的数量变动,种群是指在特定的时间内，由分布在同一区域的许多同种生物个体自然组成的生物系统。,例题：,下列生物属于种群的是 （,）,A,一水田内的全部水稻、稗草,B,一棉田中的幼蚜，无翅、有翅成熟蚜,C,某池塘中的所有鱼,D,一根朽木上的全部真菌,B,1种群密度：,种群密度是反映种群大小的一个参数。种群的大小（总数）也可通过,标志重捕法,来测定。标志重捕法的具体操作是：在调查样地上，捕获一部分个体进行标志，经一定期限进行重捕。根据重捕取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定，来估计样地中被调查动物的总数。 即：,N/M=n/m (,其中,M,为标志数，,n,为再捕个体数，,m,为再捕中标记数。,),二）种群的基本特征,种群密度、种群的空间分布格局、出生率与死亡率、迁入与迁出、性别比例、年龄组成,2种群的空间分布格局：,组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，分为三类：均匀型、随机型、成群型（集群型）。,集群型,是最常见的一种分布方式。,均匀分布的产生原因，主要是由于种群内个体间的竞争。例如森林中植物为竞争阳光（树冠）和土壤中营养物（根际）。分泌有毒物质于土壤中以阻止同种植物籽苗的生长是形成均匀分布的另一原因。,注：,随机型往往被错误地认为是最多见的（受到独立分配规律的影响，非等位基因之间随机组合），而事实上是最少见的，由于,资源均匀分布、种群之间的个体间无吸引、无排拆的现象,是不太可能出现的。,成群分布是最常见的内分布型。成群分布的形成原因是：,环境资源分布不均匀,，富饶与贫乏相嵌；,植物传播种子方式使其以母株为扩散中心,；,动物的社会行为使其结合成群。,三）、种群的数量变动,1种群数量变动的基本参数,a,出生率与死亡率；,b,迁入与迁出；,c,存活曲线；,d,生命表,年龄,型,型,型,1000,100,10,1,0.1,存,活,数,n,(log),存活曲线类型,动态生命表,静态生命表,年龄,时间,t,0,t,1,t,2,t,3,2种群的增长模型,种群在无限的环境中，即假定环境中空间、食物等资源是无限的，其增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长格局，其增长曲线为“,J”,字形。,注意：,指数增长的情况只有在实验室内，,人为控制的环境条件下，,才有可能发生，自然条件下一般是不会出现的，由于自然条件的环境都是有限的。,种群的指数增长,a,种群的指数增长,数 量,b,种群的阻滞增长（逻辑斯蒂增长）,因为野外种群总是处于有限的环境当中，种群增长因此也是有限的。,逻辑斯蒂增长曲线的意义,：,最大持续产量的模型（,K/2）；,防治有害生物（,K）：,种群的阻滞增长（逻辑斯蒂增长）,K,K/2,K：,环境容纳量,逻辑斯蒂增长曲线可划分为5个时期：开始期、加速期、转折期、减速期、饱和期（稳定期）,3种群的数量波动调节,a,种群的生态对策：,P,519,r-,对策；,k-,对策；两种生态对策的,特点,。,大部分有害动物属于,r-,对策，大部分珍稀动物属于,k-,对策。,b,种群数量的调节, 密度制约：,影响种群个体数量的因素中，其作用随种群密度而变化的，包括生物之间的相互作用即,生物因素,。生物种群的相对稳定和规则的波动与密度制约因素的作用有关。, 非密度制约：,有些因素虽对种群数量起限制作用，但作用强度和种群密度无关，主要是指气候等,非生物因素,。种群数量的不规则变动往往同非密度制约因素有关。,下列哪一条线表示动物种群数量变动中的非密度制约。 （,）,B,种群密度,A,B,C,D,不利效应,（死亡,个体数）,四）、种间关系 （联赛教程,P,520,）,例题,：,例题：,曲线1和曲线2（图5-4）代表物种1和物种2的耐热范围，在什么温度情况下物种2 能竞争过物种1 （ ）,A,温度在,t,1,t,2,范围内,B,温度在,t,2,t,3,范围内,C,温度在,t,1,以下,D,温度变化幅度很大时,E,温度在,t,3,以上,t,1,t,2,t,3,t,2,1,N,B,例题：,在一实验室中进行了两类细菌对食物竞争的实验。实验中，测定了第类细菌在第一代存活期间混合培养中所占总数的百分比（,Z,t,），,与第类细菌在第二代存活期间混合培养中所占总数的百分比（,Z,t,+1,）,之间的对应关系。如右图所示，实线表示观察到的,Z,t,+1,和,Z,t,的关系，虚线表示,Z,t,+1,=,Z,t,时的情况。在较长的时间里，第类细菌和第类细菌会发生什么情况？ （,）,D,A,第类细菌和第类细菌共存,B,第类细菌和第类细菌共同生长,C,第类细菌把第类细菌排除掉,D,第类细菌把第类细菌排除掉,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,Z,t,+1,Z,t,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,0,0,思考：,这条曲线如果改称凸形的，结果又会怎么样。,例题：,将甲、乙两种植物混种,若设定,=,N,=M,收获的种子再播种,连续进行若干代,后将,M,对,N,作图,有下列几种可能的结果。请回答,:,M,N,M,N,a,b,M,N,c,M,N,d,M=N,M=N,M=N,(1),甲与乙的竞争中,若甲取胜,可用图,表示,那么,M,N,。,(2),甲与乙的竞争中,出现稳定平衡时,可用图,表示,其平衡点为,e,A,B,C,D,B,A,b,三、 群落生态学：,一）、群落中物种的多样性和优势种,三）、群落结构,五）、群落演替,四）、陆地植物群落分布的地带性,二）、生态位,群 落,ABCD,种 15092750,种 2304525,种 3100520,种 4100520,种 501520,种 60155,种 70100,种 80100,例题：,生态群落,K,到,N,包含以数字1到8代表的物种，每个物种的密度不同，表55中给出了这些物种得密度（每平方米的个体数），当受到大规模害虫袭击（危害程度逐步增加）时，这些群落中的哪一个受到的影响最小？ （ ）,一）、群落中物种的多样性和优势种,D,1群落多样性的含义：,生物多样性一般有三个水平：遗传多样性；物种多样性；生态系统多样性。生态系统多样性中包含群落多样性，而群落多样性包含两方面的含义 ,种的数目或丰富度,；,种的均匀度,2优势种和建群种：,对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种称为,优势种,。它们通常是个体数量多，投影盖度大，生物量高，体积较大，生活能力较强。群落的不同层次有各自的优势种，而其中,优势层的优势种常称为建群种,。,3群落的交错区和边缘效应,群落的交错区又称生态交错区或生态过渡区，是两个或多个群落之间的过渡区域。群落的交错区是一个交叉地带或种群竞争的紧张地带，在这里，群落中种的数目及一些种群密度比相邻的群落大，这种现象称为,边缘效应,。,二）、生态位,1、生态位的概念,生态位是指物种在生物群落或生态系统中的,地位和角色,。,生态位重叠；基础生态位；实际生态位。,D,例题：,下图是种间竞争排斥图，如果供应点在区，供应率低于,A、B,两物种的零增长线（,ZNGI），,那么,A、B,两物种的结果是 （,）,(B) ZNGI,(A) ZNGI,供应点,y,x,A,都能生存,B,共存,C,物种,A,生存，,B,排斥,D,都不能生存,2生态位分化,同一地区共存的物种，它们生态位的关系从理论上有三种情况：,生态位完全分离；,生态位彼此部分重叠；,生态位基本上重叠,二）、生态位,1、生态位的概念,生态位是指物种在生物群落或生态系统中的,地位和角色,。,生态位重叠；基础生态位；实际生态位。,三）、群落结构,群落结构是指群落中,各种生物在空间上的配置状况,，包括,垂直结构,和,水平结构,。,垂直结构：,指群落的分层现象，群落中植物的分层导致动物的分层。群落的分层结构是自然选择的结果，它显著提高了利用环境资源的能力。,水平结构：,群落内水平的二维空间中生态因子常常不均匀，或由于人类和动物活动的影响，使群落在外形上表现为斑块相间，我们称之为,镶嵌性,，每一斑块就是一个小群落。,四）、陆地植物群落分布的地带性,1,经度地带性；,2,纬度地带性,3,垂直地带性,五）、群落演替,1概念,不同的群落在同一地方相继出现，即一种群落转变为另一种群落的过程，叫做群落演替。,2演替的基本类型,1）按照演替发生的时间进程，可以分为：,a,世纪演替：,延续时间相当长久，一般以地质年代计算；,b,长期演替：,延续达几十年，有时达几百年；,c,快速演替,：延续几年或十几年。,2）按演替发生的起始条件分，可以分为：,a,原生演替：,开始于原生裸地或原生芜原（完全没有植被,并且也没有任何植物繁殖体存在的裸露地段）,上的群落演替,b,次生演替：,开始于次生裸地或次生芜原（不存在植被，,但在土壤或基质中保留有植物繁殖体的裸地）,上的群落演替,3）按基质的性质划分，可分为：,a,水生演替：,演替开始于水生环境中，但一般都发展到陆地群落。 如淡水湖或池塘中水生群落向中生群落的转变过程。,b,旱生演替：,演替从干旱缺水的基质上开始。如裸露的岩石表面上生物群落的形成过程。,4）按群落代谢特征来划分，可分为：,a,自养性演替：,自养性演替中，光合作用所固定的生物量积累越来越多，例如由裸岩地衣苔藓草本灌木乔木的演替过程。,b,异养性演替：,有机物质是随演替而减少的。如：出现有机污染的水体，由于细菌和真菌分解作用特别强，有机物质是随演替而减少。,5）按控制演替的主要因素划分，：,a,内因性演替：,群落中生物生命活动的结果首先使它的生境得到改造，然后被改造了的生境又反作用于群落本身，如此相互促进，使演替不断向前发展。,b,外因性演替：,这种演替是由于外界环境因素的作用所引起的群落变化。其中包括气候发生演替、地貌发生演替、土壤发生演替、火成演替和人为发生演替。,注意：,一切源于外因的演替最终都是通过内因生态演替来实现的，所以说，内因生态演替是群落演替的最基本和最普遍的形式。,3演替顶极,1）单元顶极论：,无论是水生演替，还是旱生演替，最后都发展成为一个与当地气候相适应的相对稳定的中性群落气候顶极群落；,2）多元顶极论：,在一个气候区内，群落演替的最终结果不一定都形成一个相同的气候顶极群落。除了气候顶极外，还可有土壤顶极、地形顶极、火烧顶极等。,3）顶极格局假说：,实际是多元顶极的一个变型，认为随着环境梯度的变化，构成一个顶极群落连续变化的格局 。,四、生态系统,二）、生态系统的营养结构,三）、生态系统的功能,一）、生态系统的概述,1、概念：,生态系统是指在一定的时间和空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动而相互作用、相互依存所形成的一个生态学功能单位。生态系统内部具有自我调节能力；能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。,生态系统,非生物成分,生物成分,气候因子,(太阳辐射、温度、湿度、风等),无机物质,有机物质,生产者,消费者,分解者,2、组成：,(生物群落),(非生物的物,质和能量),二）、生态系统的营养结构,1食物链和食物网, 碎屑食物链：,以死生物或腐屑为起点的食物链。在大多数,陆地生态系统和浅水生态系统,中，生物量的大部分不是被取食，因此能流是以通过碎屑食物链为主。, 捕食食物链：,又叫活食链，直接以生产者为基础。捕食食物链虽然是人们最容易看到的，但只在某些水域生态系统中才能成为能流的主要渠道。, 寄生食物链：,是以寄生方式取食活有机体而构成的食物链,2营养级和生态金字塔, 营养级：,一个营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物物种的总和。通常一条食物链上的营养级只有4,5,级。为什么？, 生态金字塔：,数量金字塔：,是利用各营养级所包含的各种生物的总数的多少来构成的生态金字塔,生物量金字塔：,以生物组织的干重表示每一个营养级中生物的总重量,能量金字塔：,是利用各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔,注意:,生态金字塔一般都是上窄下宽的，但是也有例外的。比如：前一营养级的个体比后一营养级的个体明显大的多，就又可能构成上宽下窄的倒置金字塔（数量金字塔）；还有在湖泊和开阔海洋的水域生态系统中常常出现上宽下窄的倒置的生物量金字塔。,注,：,能量金字塔不可能出现上宽下窄的倒置金字塔。,3 生态效率：,a,同化效率,= 固定的日光能/吸收的日光能（植物）,= 同化的食物能/摄取的食物能（动物）,b,生长效率,=,n,营养级的净生产量能量/,n,营养级的同化能量,c,利用效率,=,n+1,营养级的摄食能量/,n,营养级的净生产量,d,林德曼效率,=,n+1,营养级的摄食能量/,n,营养级的摄食能量,注：,一般,大,型动物的生长效率要,低于,小,型动物；,老,年动物的生长效率要,低于,幼,年动物；,肉食,动物的同化效率要,高于,植食,动物。但随着营养级的增加，呼吸消耗所占的比例也相应增加，因而导致在肉食动物营养级净生产量的相应下降。但是,林德曼效率在各个营养级之间的统计几乎都是一个常数即10%,。以上也可以看出每个营养级的净生产量都绝大多数通向碎屑食物链,4 生态系统的反馈调节和生态平衡,反馈调节分为,负反馈调节,和,正反馈调节,。负反馈调节：较常见的一种反馈，它的作用是能够使生态系统,达到和保持平衡或稳态,，反馈的结果是,抑制和减弱,最初发生变化的那种成分所发生的变化。正反馈调节：比较少见，它的作用刚好与负反馈调节相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来不是抑制而是,加速,最初发生变化的成分所发生的变化，因此正反馈的作用常常使生态系统,远离平衡状态或稳态。,由于生态系统具有自我调节能力，所以在通常情况下，生态系统会保持自身的生态平衡。生态平衡是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，它包括结构上的稳定、功能上的稳定、能量输入和输出的稳定。当生态系统达到稳定状态时，它能在很大程度上克服和消除外来的干扰，保持自身的稳定性。这一现象就是生态系统的反馈调节。,三）、生态系统的功能,1生态系统的能量流动,a,生态系统的初级生产和次级生产, 生产量,（或称生产力）：在一段时间内，生态系统中某个种群或群落生产出来的有机物总量。, 初级生产量：,绿色植物通过光合作用，把太阳能转变成植物体内的化学能，这过程称为“初级生产”，它所固定的总能量（或形成的有机物总量）称为初级生产量。又分总初级生产量：在某单位时间内生产者所固定的全部太阳能；净初级生产量：总初级生产量减去生产者自身呼吸消耗后余下的数值。, 次级生产量：,在单位时间内动物体的同化量减去其呼吸量余下的值。实际上它就是动物用于生长、发育和繁殖的那部分能量。,一级、二级、三级消费者的生产量都属于次级生产量。,次级生产量,=,同化量,次级呼吸量,=,个体增重,+,新个体重量,b,能量流动特点：,单向流动，,不可逆转，逐级递减,。,2,物质循环：,又称生物地化循环，特点：,反复出现，循环流动,。, 水循环，全球性, 气体型循环, 沉积物循环,五、 环境问题：,（一）人类对大气层的破坏,1酸雨污染：,（不是单纯的雨，他还包括雪、雾、尘埃等,各种含有酸性物质的沉降物）,a,形成原因：,SO,2,、NO,b,酸雨的危害：,c,酸雨的防治：,2光化学烟雾：,a,形成原因：,NO,和碳氢化合物在阳光中的紫外线的作用下；,b,光化学烟雾的成分：,O,3,、NO,2,、,醛类、过氧乙酰基硝酸酯,（,PAN）,与大气的粒状污染物混合，形成前蓝色烟雾。,c,光化学烟雾的危害：空气污染达到毒害的程度常常伴随着 一种气候条件逆温现象,温度,地表,暖空气,冷空气,更冷空气,高,度,温度,高,度,地表,冷空气,冷空气,暖逆温层,逆温现象图解,（左）暖空气上升，扩散污染物； （右）由于逆温现象，压在冷空气上面的暖空气层阻碍污染物上升和进行扩散,a,温室气体：,CO,2,、CH,4,、,氮氧化物、氯氟烃。温室气体能无阻挡地让太阳的短波辐射设想地面，并部分吸收地表向外辐射的长波辐射（红外线）。全球增温作用中以,CO,2,为主，约占60%以上。但是,CO,2,并不是温室效果最强的气体，比如,N,2,O,的温室效应要比,CO,2,高的多（200倍左右），但是由于浓度比较低。所以,b,温室效应与气候变暖的危害：,影响植被分布、海平面上升、陆地减少,c,温室效应与气候变暖的防治：,提高森林覆盖率，改善生态环境。,4臭氧层的破坏,a,臭氧层的作用：,b,臭氧层破坏的原因：,氯原子能催化分解,O,3,，,制冷剂氟里昂（,CFCl,3,）、CCl,4,、,此外超音速飞机、汽车废气以及氮氧化合物也能分解臭氧。,3温室效应与气候变暖：,（二）水体污染,1,有机污染：,有机污染物在水中分解时需要消耗大量的氧，固又称需氧污染物。被有机物严重污染的水体中，溶解氧急剧下降，甚至产生无氧层，大部分鱼类会窒息死亡。同时，水中厌氧菌迅速发展，分解有机物并放出,CH,4,和,H,2,S,等有毒气体，发出臭气。,2,水体富营养化：,由于生活污水、工业废水和农田排水中含较多的,N、P,等元素，这些元素大量的进入水体后使藻类植物等大量繁殖，这些生物死亡后，先被需氧微生物分解，使水体中溶解氧的含量明显减少。接着，生物遗体又会被厌氧微生物分解，产生出,CH,4,和,H,2,S,等有毒气体，使鱼类和其他水生生物窒息或中毒死亡，水体变臭。富营养化发生在淡水中叫“水华或水花”，发生在海水中叫做“赤潮”。,3,有毒污染物与生物富集作用：,水体中的有毒污染物有两类,重金属（汞、铅、镉、铬、砷（类金属）等等），,人工合成的有机物（有机氯、有机磷、多氯联苯和芳香族氨基化合物）。有毒污染物的危害除造成生物急性中毒外，,还有一种重要危害是生物富集作用带来的不良后果。生物从环境摄取重金属和脂溶性的,DDT、,六六六等有机氯杀虫剂后，在体内积累，并延食物链转移。其结果是污染物的浓缩,，,营养级越高，富集能力越强，积累越多，呈现倒金字塔形。（著名例子是“水俣病”）,4海洋石油污染：,污染石油的来源：河流、油轮事故、海底油田的泄漏和大气降雨。,5水体热污染：,许多工厂向水体排放废热水及其它形式的“废热”，使水体温度显著上升，影响水生生物的生存。（可以从生态幅的角度考虑）,（四）其它环境问题：,淡水资源短缺、土地荒漠化、生物多样性遭受严重破坏。,（五）人口增长与环境问题,（六）生物在环境保护中的作用,a,森林在环保中的作用：,涵养水源、调节气候、保持水土、防风固沙,b,生物监测,：,监测植物，如烟草对低浓度的光化学烟雾极为敏感，且叶片伤害程度与臭氧浓度正相关。地衣、苔藓等许多植物都可作为监测植物。,c,生物的净化作用,：,有些污染物能被生物吸收，在体内积累或转化成无害的物质，这一过程称为生物的净化，或称为环境的自净。如柳杉、悬铃木、橙能释放杀菌素,（三）土壤污染：,是指人类活动产生的污染物通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，导致土壤正常功能失调。,不同污水中生物体系和指示生物,污水类型,在显微镜下观察,到的生物(个/升),指示生物,新排出的城市生活污水和类似的工业废水,纤毛虫1050,000,腐生草履虫、豆形虫、闪瞬目虫、布氏尾丝虫、小口钟虫、旋毛虫,鞭毛虫1,0002,000,变形虫01,000,细菌大量，真菌大量,含大量硫化氢的腐败废水,鞭毛虫5,000300,000,长尾波豆虫、大鞭毛虫、多毛虫旋毛虫,纤毛虫05,细菌大量,刚排出的高浓度工业废水，亚硫酸法造纸厂废水，制糖工业废水,细菌少量，真菌少量,虫类生物大多不存在,无生物,有毒废水,无生物,最多仅见少数的休眠孢子,动物行为学,一、动物行为的概述,1动物的基本要求与动物行为的概念,动物的基本要求是：个体的,生存,和种群的,繁衍,。动物的行为，例如摄食行为和性行为都是为了满足上述基本需要，适应体内、体外环境变化（如季节变化、食物来源、生理需求的变化等）的一切反应的总和。它不仅包括躯体的移位动作（如奔跑、游泳等等）和身体局部的微细动作（如发出声音、竖起耳朵等等）还包括动物日常生活活动（如取食、呼吸等等）以及动物的习性、举止（如潜伏、假死、注目凝视、释放外激素等等）,2决定动物行为的因素：,a,刺激（外界或内部）；,b,动物的感觉器官与神经系统的功能状态；,c,动物机体的结构与生理特性,3行为的遗传和行为发生的原因：,行为是有遗传基础的,（如典型的本能行为），但行为不是直接决定于基因，基因只能决定神经系统、激素系统以及运动系统的结构的发育和建成，再由神经系统来决定行为。,行为发生的原因有终极原因和近期原因：,终极原因：,在动物行为学中，将行为或行为方式的进化历史原因，它对动物生存特别是繁殖能力的影响，称为行为的终极原因。由于终极原因回答的是动物（如候鸟）为什么具有某种行为方式（如迁徙）而不是其他的行为方式（象留鸟那样定居），也就是行为方式的生态功能和进化历史，因此一般称为“为什么问题”。,近期原因：,在动物行为学中将动物个体怎么样去进行某种活动，或者说在环境条件因素的刺激下动物的内部生理机制（广义的，包括生理、心理、遗传和发育机制）是怎么样去完成某种行为的方式称之为近期原因，或称之为“怎么样问题”。,近期原因所涉及的是动物个体的遗传程序的解码，从而引起一系列生理现象（如候鸟迁徙前的生理变化）；终极原因则涉及到动物种群的遗传程序的历史变化以及变化的原因（如候鸟与留鸟的区别及其原因）,4符号刺激和固定动作格局,外界的一个,特定的刺激,可引起动物发生,特定的反应,。这种反应是稳定的，每次刺激都发生,相同,的反应。这种先天的反应称为固定动作格局。引起这一反应的刺激称为,符号刺激,。如：雄性的淡水三棘鱼，在繁殖季节的红色（雄鱼腹部的颜色为红色）刺激所发出的攻击行为。,特点：,固定动作模式由特定的外部刺激所引起，但是，一旦固定动作模式的行为开始以后，外部刺激即使不存在，固定动作模式也能继续进行。,固定动作模式依动物种类而不同，因此固定动作模式是,天生的、可遗传的，可以作为动物种类的鉴别特征,。,二、动物行为的分类,一）按,获得途径,分,先天性行为,（包括趋性、非条件反射、本能）和,后天性行为,（包括印记、模仿、条件反射）。一些低等的先天性行为在越高等的动物中所占的比重越小。,1先天性行为,趋性：,是动物对环境因素刺激最简单的反应。如眼虫的、某些昆虫和鱼类的趋光性，臭虫的趋热性。哺乳动物的行为中已经没有趋性了。,非条件反射：,反射必须要通过完整的反射弧才能实现。,本能：,是由一系列非条件反射按一定顺序连锁发生构成的，比非条件反射复杂。,非条件反射一般是个体局部发生的行为，本能是全身性的行为,。,思考：,某人看到闹哄哄的一群人围在一起，他也循着吵闹声向人群靠近，这一现象是否是趋性。,思考：,“被蚊子叮了感觉痒”。,2后天性行为,印记：,动物由于早期（初出生时）经验所形成的一种重要的记忆现象或行为方式。印记也是动物的一种,学习行为方式,，他一般是在动物出生后不久形成的（现在发现某些动物的成体性成熟的个体也具有印记能力），一旦形成就非常牢固难于消除，而且他只需根据少量经验并在一定的,“敏感期”,中形成。印记虽然一般是在动物出生后的早期形成的，但对其后的行为（如性行为、社群行为）产生深远影响，也就是说影响动物个体的行为发育,印记的种类：,a,印随（追随印记）,b,性印记：,c,识别印记：,d,鸟鸣印记：,罗伦斯的印随实验,模仿：,幼年动物则主要是通过对年长者的行为进行模仿来学习的，如小鸡模仿母鸡用爪扒地索食，年幼的黑猩猩会模仿成年的黑猩猩用沾水的小树枝从洞穴中取出白蚁作为食物。,模仿与印记的区别在于模仿没有特定的敏感期。,条件反射：,动物建立后天性行为的主要方式是条件放射。（三类）,a,经典条件反射或称为食物分泌性条件反射,b,操作条件反射或称为尝试与错误（试错）或称为食物运动性条件反射 (自然界中存在最普遍),c,防御性条件反射,对声音刺激建立唾液分泌性食物条件反射的机制的示意图,条件反射的形成就是通过强化建立暂时联系，暂时联系的保持也需要强化。,学习：,学习是高等动物通过神经系统不断接受环境的变化而形成新行为的过程。高等动物的复杂的行为的形成实际上就是为了适应外界环境的变化，通过学习和体验新事物，,建立新的条件反射的过程,。,判断和推理,是动物后天性行为发展的最高形式。人类的学习与动物的学习又有区别：,人类,的学习是以,概念学习,为基础（第二信号系统的语言和文字），,动物,的学习是以,经验学习,为基础（直接体验）。,注意：,本能和学习成分在动物行为中所占的比重对生命期长短不同的动物来说是有差别的，一般来说，生命期长的物种学习的成分占多，而生命期短的物种本能的成分所占的比重大。,动物学习的方式：,1） 习惯化,：,动物对既无积极意义又无消极影响的无关刺激无动于衷或不予反应就是习惯化。,例如：,小鸟对反复从天空掠过的形影不再逃避；,对田间的稻草人不再警惕；,大街上的马不再害怕往来车辆等等。,习惯化可以使动物对无关刺激不予反应从而节省精力，避免无畏的能量消耗。,2）印记：(习惯化和印记又被称为简单学习),3）联想学习：,条件反射。经典条件反射和操作条件反射都属于根据经验的联想学习，都需要,强化,；所不同的是,经典条件反射,强调的是,刺激,，并以无条件刺激为基础，是用条件刺激（铃声）代替非条件刺激（食物），,尝试与错误,学习（操作条件反射）则是从,行为,出发，在尝试中以正确的行为代替错误行为。自然界中动物的摄食行为和逃避敌害行为往往都和“尝试与错误学习”有关。,4）观察学习即模仿：,如：“山雀偷奶”事件。最初的某只山雀是“试错”，后来的山雀是模仿行为。,5）潜在学习：,是指,没有报偿,的学习方式。它是一种特殊的联想学习。即在没有明显的奖罚情况下对无关刺激或环境的联想。,6）悟性学习（洞察学习）：,是,最复杂,也是迄今为止了解得最不够的一种学习方式。悟性的本意指的是主要,凭直觉,对新事物的因果关系的认识能力，不涉及演绎推理。悟性学习和试错学习的区别在于前者强调“豁然顿悟”，其解决困难问题的速度远远高于后者。,成年黑猩猩设法取到挂在高处的香蕉,二）按其,具有的适应意义,可分为,（索食行为、贮食行为、攻击行为、防御行为、繁殖行为、社群行为、节律行为、择居行为 ）,（一）索食行为和贮食行为,1索食行为,动物的索食行为是指搜寻食物、捕捉食物和对食物进行加工处理，以满足自己或同种个体对食物需求的行为。,2贮食行为,一些动物在食物充足的时期或季节，将多余的食物收藏起来以便慢慢食用的行为就是贮食行为。,（二）动物的争斗行为和防御行为,1争斗行为（或称攻击行为）,同种动物,个体间，往往为了地盘、食物、水源和配偶而相互竞争，竞争的结果引起双方发生争斗，这种行为叫做争斗行为，争斗时，特别是食草动物，一方或双方以战斗的姿态攻击对方，所以争斗行为,又称攻击行为,。一般来讲，同种动物个体间的争斗有一个特点，就是,双方很少受到实质性的伤害,，例如：两条雄蛇在争斗时，不用毒牙象咬，而是用脖子相互推压以比试力量。,2防御行为（往往又称为反捕食行为）,许多动物捕食其它的动物，被捕的动物对付外来的追捕、保护自身的行为，叫做防御行为，防御行为的方式有多种：躲避和逃避、保护色和警戒色、拟态和假死、联合防御和共同防御。,（三）动物的繁殖行为,动物在繁殖过程中所表现出来的一系列动作或活动，包括占领巢区、筑巢、求偶、交配、孵卵、对子代的哺育等,1.占领巢区（领地） 2.筑巢 3.求偶 4.交配 5.孵卵 6.哺育,（四）节律行为,动物的活动适应环境中自然因素的变化而发生有节律的变化称为节律行为。,昼夜节律、潮汐节律、季节节律、生物钟,（五）择居行为,动物为了生存和繁殖寻找、选择具有充分的食物资源与防止敌害侵袭的隐蔽地。如：,蜜蜂的分群、鸟类的迁徙、鱼类的洄游,（六）社群行为和通讯,1社群行为：,a,社群行为的概念：,动物的社群行为是指同种生物个体之间除繁殖行为以外的一切形式的联系，又叫社会行为、群体行为。社群行为的最简单形式是同种个体的结集和共同行动，没有分工和地位的差异（举例）。高级形式是集群的成员出现地位的差异和彼此的分工合作（举例）。,b,社群行为的维护机制, 等级,动物社群组织内部的等级一般是通过成员之间的,竞争来确定，,一经确定后并不轻易改变，各个成员也都“承认”并记住了“自己的等级位次”并用姿态和行为表现出来。,幼小动物,在社群组织中起初并,没有等级,，待成长后才有一定的等级位次，这种等级位次或者是由其母亲的等级位次而定，或者是根据幼小动物之间在游戏行为中的表现而定。（就连动物的模仿学习都有一定的等级）, 分工,社群组织中成员的分工也是维护社群组织的重要机制。由于分工，各司其职，既可以减少成员之间的争斗，又可以提高社群作为一个整体的效率或适合度, 通讯行为,视觉通讯 听觉通讯 化学通讯 触觉和电通讯,最著名的例子是蜜蜂的圆舞和摇摆舞, 社群领域,是由“家庭”发展而成的社群所共同占有和保卫的领域。, 利它行为,在同一种群动物中的动物个体,不顾本身厉害得失而对除幼仔以外的其它个体予以支援帮助,，提高其适合度的现象，并不涉及目的、动机等心理学范畴。动物对幼仔的抚育不属于利它现象，而是抚育行为。利它行为可以用,亲缘选择理论,来解释。,亲缘选择理论的主要论点；,利他行为由基因所支配；,如果利他行为的受益者是利他者的亲属，那么这个受益者体内含有与利它者同一利他基因的可能性就会比一个非亲缘个体更大；,由于受益者能够更好地生存和繁殖，并且由此更多地传递与利它者相同的利他基因；,因此，在自然选择过程中，这个利他基因在基因库中的频率就会得到保留或有所增加。,（七）定向行为,动物都生活在一定的区域中，都有特殊的定位方法，定位活动是依靠某种感觉器官来完成的。有三种类型：,化学定向、视觉定向、听觉定向,。,谢谢合作！,谢谢合作！,再见,再见,绍兴柯桥中学,叶建伟,胡蜂群体,狮尾狒群体,60,0,60,0,太阳 食物,