生态学复习 删减版

人类面临三大难题！！！人口资源环境\n一.环境与生态因子栖息地或生境(habitat)－是生物生活的空间和其中全部生态因素的综合体，即生物生活的具体场所。也分为大栖息地和小栖息地。生态位(ecologicalniche)－又称小生境或是生态龛位，指一个种群在自然生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。即生态位是一个物种所处的环境以及其本身生活习性的总称。\n2.生态因子生态因子（EcologicalFactor)环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素（生物生存所不可缺少的环境条件）。在生态因子中，凡是生物有机体生活和发育不可缺少的那些因子，称为生存因子，如食物、温度、水分、氧气、二氧化碳等。在一定条件下，其中一个或两个因子对生物的生活起着主导作用，即该因子改变时就会引起其他生态因子的重大改变，从而形成另一生态类型,这种起关键作用的因子，称为主导因子。\n密度制约因子和非密度制约因子密度制约因子(Densitydependentfactor)环境因子中，对生物作用的强度随生物的密度而变化的因子类型有正负两类，在密度增加的状态下，正者作用导致生物的密度进一步增长；负者导致密度的反馈性降低，有调节种群密度的作用。一般生物因子常为密度制约因子。非密度制约因子(Densityindependentfactor)环境因子中，对生物作用的强度与生物密度变化无关的因子。\n生态因子作用的特点:综合性非等价性：不可替代性和互补性：限定性：\n利比希法则（lawoftheminimum）利比希(Liebig)：德国土壤农业化学家。植物生长取决于那些处于最少量状态的营养成分，也就是说，如果环境中该种成分不足或缺少，植物就会衰弱甚至死亡。两点补充：首先Liebig的最低量法则只能严格地适用于稳定状态，即能量及物质的输入和输出是处在平衡的情况下；其次要考虑各种因子之间的相互关系及因子的互补作用。二.生物与环境关系的基本原理1.利比希法则和耐受性法则\n耐受性法则（lawoftolerance）谢尔福德（Shelford）：美国生态学家一种生物能够生长与繁殖,要依赖综合环境中全部因子的存在，其中一种因子在数量或质量上的不足或过多,超过了生物的耐受限度,该种生物就会衰退或不能生存。每一种生物对每一生态因素都有一个耐受范围，即有一个最低耐受值和一个最高耐受值（或称耐受下限和耐受上限），它们之间的范围，就称为生态幅或生态价。\n物种间的相互作用＋得利；—表示受损；0无明显影响物种间的协同进化(Co-evolution)一个物种在进化上的变化同时改变了与该物种相关的其它物种所承受的选择压力，导致相关物种的改变，反过来又对该物种的变化施以影响的过程。二个或更多的相互作用的物种，其各自的进化是相互影响的，从而形成了一个相互作用的进化系统，这一机制称为协同进化。相互作用类型互利共生偏利作用捕食/牧食/寄生种间竞争偏害作用中性作用A＋＋＋——０B＋０——００\n3.生物对生态因子耐受限度的调整1）驯化（acclimatization）某种生物由其原产地（种源区）进入（引入）另一地区（引种区），多数情况下，新地区的各种环境因子与原产地存在差异，外来生物需经较长时间的适应，这就称为驯化。驯化包含两个层次，一是引进个体能够完成生长发育，二是引进亲本在引种区可以实现有效繁殖，产生具有生育力的后代。\n适应组合(Adaptivesuites)生物对一组特定环境条件的适应也必定会表现出彼此之间的相互关联性。这样一整套协同的适应性就称为适应组合。生活在极端环境条件（如干旱）下的生物,适应组合现象表现得最为明显。\n适应组合例一：在极端干旱的沙漠中，耐旱的肉质植物，当短暂的雨季或供水充足时能大量吸收水分并贮存在植物组织、器官中，以维持干旱时期水的消耗。同时还尽量减少蒸腾失水,如在夜晚温度较低时才张开气孔，使伴随着气体交换的失水量尽可能减少，同时吸收环境中的二氧化碳并将其合成为有机酸贮存在组织中；白天时贮存的有机酸经脱酸作用释放出CO2进行光合作用。\n骆驼清晨取食有露水的植物嫩枝叶或多汁的植物获得必需的水分，尿浓缩减少水损失；驼峰和体腔中储存脂肪，代谢时可产生代谢水；白天体温升高减缓吸热过程，晚上散热时，皮下脂肪转移到驼峰中，加快散热，体温变化减少出汗失水；骆驼一次饮水量大。适应组合例二：\n对于地球上的生物来讲，太阳辐射的作用体现在光和热量（温度）两个方面，光的生物学作用表现在三个方面：光质、光照强度和光照周期。WXFC无锡渔业学院\n光质应用实验研究表明：浅蓝色薄膜育秧与无色薄膜相比，浅蓝色薄膜秧苗根系较粗壮，插后成活快，生长茁壮，叶色浓绿，鲜重和干重都有增加，测定的淀粉、蛋白质含量较高，主要因为太阳光通过有色薄膜时，被选择透过和吸收，这样薄膜内的光质因薄膜颜色不同而发生变化。如浅蓝色薄膜可以大量透过光合作用所需的380-490纳米的光（透过率60%以上），因而有利于植物的光合过程和代谢过程。WXFC无锡渔业学院\n紫外光与动物维生素D产生关系密切，过强有致死作用，波长360nm即开始有杀菌作用，在340nm~240nm的辐射条件下，可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒等停止活动。200~300nm的辐射下，杀菌力强，能杀灭空气中、水面和各种物体边面的微生物，这对于抑制自然界的传染病病原体是极为重要的。WXFC无锡渔业学院\n2、植物对光照强度的适应类型光合作用呼吸作用光合作用率光强度CP光补偿点(lightcompensationpoint)：植物光合作用和呼吸作用相等时的光照强度叫光补偿点。它是植物进行净生产所需要的最小光照强度。\n长日照植物(long-dayplants)是指在日照时间长于一定数值（一般14小时以上）才能开花的植物。如冬小麦、大麦、油菜和甜菜等，而且光照时间越长，开花越早。\n短日照植物(short-dayplants)是日照时间短于一定数值（一般14小时以上的黑暗）才能开花的植物。通常早春或深秋开花。如牵牛花、水稻、烟草等。WXFC无锡渔业学院\n4.温度对生物生长、发育与繁殖的影响1）有效积温法则（effectiveaccumulatedtemperature）生物的生长发育要求一定的温度范围，低于某一温度，生物会停止生长发育，高于这一温度，生物才开始生长发育，这一温度阈值称发育起点温度或生物学零度。在发育起点温度和温度上限之间的范围，称为有效温度区。有效积温是指生物为了完成某一发育期所需要的一定的总热量，也称热常数或总积温。用公式表述为：K=N(T－C)其中，K为热常数，单位用“日度”表示；N为发育历期,即完成某一发育阶段所需的天数；T为发育期的平均温度；C为发育起点温度。\n有效积温法则的应用：1)预测生物发生的世代数。K/K1有效积温法则不适于用来计算有休眠或滞育期生物的世代数。2)预测生物地理分布的北界。一种生物分布区的全年有效总积温必须满足该生物完成一个世代所需要的K值。3)预报农时。4)制定农业气候区划，合理安排作物。依据不同作物所要求的有效积温值，合理安排作物，适时适地种植，有目的地调种、引种、合理搭配品种。5)益虫的保护和利用以及预测害虫发生程度等。6)推算生物的年发生历\n艾伦法则(Allen’srule)内容：在寒冷地区生活的哺乳动物的四肢、耳、鼻、尾均有明显缩短的趋势。原因：寒冷地区对哺乳动物的主要生态问题是保持体温，躯体突出部分缩短可减少散热，对动物在环境中竞争显然是有利的。\n伯格曼定律(Bergmann’srule)内容：高纬度的恒温动物比低纬度的相似种类个体要大，如东北虎大于华南虎。原因：一般认为，动物个体大则相同质量所对应的体表面积就小，对恒温动物来说在竞争中应付体表散热所损失的能量相对较少，在进化选择中是有利的。\n3.1.1种群的定义种群（population）是指在一定空间和时间中同种个体的集合。它是物种具体的存在单位、繁殖单位和进化单位。种群的基本构成成分是具有潜在互配能力的个体。3.1种群的基本特征种群是物种的具体存在单位，而且也是群落的基本组成成分\n3.2.2种群的分布型定义:种群在一个地区的分布方式,即个体如何在空间配置的；或种群在一定空间的个体扩散分布的一定形式。一般有三种类型：均匀分布、随机分布、集群分布\n随机分布每一个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其他个体的分布。随机分布比较少见，因为在环境资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥的情况下，才产生随机分布当一批植物(种子繁殖)首次入侵裸地上，常形成随机分布，但要求裸地的环境较为均一\n均匀分布种群内的各个体在空间的分布呈等距离的分布格局。如人工林原因：种群内个体间的竞争森林中植物为竞争阳光(树冠)和土壤中营养物(根际)沙漠中植物为竞争水分优势种呈均匀分布而使其伴生植物也呈均匀分布地形或土壤物理形状的均匀分布使植物呈均匀分布\n成群分布成群分布：种群内个体在空间分布极不均匀，呈块状或呈簇、成群分布原因：微地形的差异：植物适于某一区域生长，而不适于另外区域生长繁殖特性所致：种子不易移动而使幼树在母树周围或无性繁殖动物和人为活动的影响资源分布和动物的社会行为\n分布型检验方法I=方差/平均数比率s2/m<1均匀分布s2/m=1随机分布s2/m>1成群分布如果一个种群呈随机分布，它可用泊松分布概率公式表示:Px=e-mmx/x!Px:一个样方含x个个体的概率(理论值E)x:各样方含x个个体m:样方密度的平均值\n相邻个体最小距离理论值:d=1/2N1/2J=1随机分布J<1集群分布J>1均匀分布采用该方法检验分布型的前提是种群密度和相邻个体的最小距离都必须是可以精确测量的。\n生理出生率（physiologicalnatality）或最大出生率(maximumnatality)：在理想条件下（无任何生态限制因子，繁殖只受生理因素所限制）所能达到的最大出生数量，对某个特定种群，它是个常数。生态出生率（ecologicalnatality）实际出生率（realizednatality）：指种群在某个真实的或特定的环境条件下的增长，它对种群来说是可变的，按种群的组成和大小，物理环境条件而变化的\n存活曲线的三种类型Ⅰ型：表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别的死亡。死亡率直到末期才升高。如大型兽类和人类。Ⅱ型：表示个体各时期的死亡率是对等的。鸟类Ⅲ型：表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。鱼类、两栖类、牡蛎、甲壳类。\n净生殖率的计算:世代不重叠:R0=Nt+1/Nt世代重叠:R0=∑lxmxR0>1种群增长R0<1种群下降R0=1种群不变根据生育力表，可以计算净生殖率R0（netreproductionrate):种群整个生存期间平均每个个体的产仔数量，或每个世代的增殖率。除人类和某些大型的哺乳动物外，大多数的生物无生育后期\n4)种群内禀增长能力(rm)内禀增长能力（innatecapacityforincrease）：在特定实验条件下（环境无限制即空间，食物和其它有机体等都没有限制性影响）种群的最大增长率。它是特定种群年龄分布的特征，也是种群能增长的固有能力的唯一标准。它取决于该种生物的生育力，寿命和发育速率。\n世代周期T=∑xlxmx/∑lxmx=4.0/3.0=1.33rm=ln(R0)/T=ln(3.0)/1.33=0.824内禀增长能力计算：rm=ln(R0)/T，同时需满足：∑e-rmxlxmx=1其中，R0为净生殖率T为世代周期（T=∑xlxmx/∑lxmx）将rm代入生命表计算得到∑e-rmxlxmx=1.070，说明rm值偏低，可采用较大值进行试算以得到较为精确的rm值。\n种群增加一个个体时,瞬时对种群产生一种压力,使种群的实际增长率“r”下降一个常数1/K.dN/dt=rN(1-N/k)=rN(k-N)/k(k-N)/k:逻辑斯谛系数N>k,种群下降;N=k,种群不增不减;N