《生态》复习总结30.docx.pdf
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1、生态学复习总结绪论 生态学:研究牛物牛存条件、牛物及其群体与环境相互作用 的过程及其相互规律的科学,其II的是指导人与生物圈(即 口然、资源与环境)的协调发展 课本定义生态学是研究冇机体及其周围环境和互关系的 科学。 研究对象:生物大分子、基因、细胞、个体、种群、群落、 生态系统、景观、生物圈 生态学发展时期:生态学萌芽时期、生态学建立时期、生态 学巩I古I时期、现代生态学时期生态学的研究方法:理论 的、实验的、野外的人类对地球生态系统的影响: 1)人工固氮总量已经超过犬然固氮总量 2)工业革命以来,二氧化碳浓度提高了30% 3)被人类利用的地表淡水,超过可用总量的二分之一。 4)地球上大概四
2、分Z-的鸟类物种在过去两千年中火绝 5)接近三分之二的海洋渔业资源过捕或耗尽 6)大量不易分解的人工合成化学物质进入环境 尺度:指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发 生的频率。牛 ?态学研究的尺度为时间尺度、空间尺度、组 织尺度 第一章生物号环境 物种:是rh内在因素(牛殖、遗传、牛理、牛态、行为等) 联系起來的半物个体的集合,是口然界中的一个基本进化单 位和功能单位。 物种的划分应考虑:(1)形态学标准(2)遗传学标准 (3)牛态学标准(4)牛物地理学标准(5)宗谱分支利时 间概 葆境:指某一特定牛物体或牛物群体以外的空间,以及 直 接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总
3、和 小环境 microenvironment 对生物有口 . 接影响的邻接环境。 如植物m间小气候、动物洞穴小气候大环境 macrocnvironmcnt主要指地区环境、地球环境、宇宙环境 等。如气候带的划分关系人环境不仅直接影响小环境, 且直接或间接影响生物体;生物最终受到邻接环境(主要是 小环境)的影响生态因子:指环境中对生物生长、发育、生 殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要索。(温度、食 物、湿度、氧气、CO2、02、及其他相关生物)生态环境 (ecological environment)所有的牛态因子构成生境 (habitat)具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境 生态因子作
4、用的一般特征 综合作用(综合性)、主导因子作用(非等价性)、直接作 用和间接作用、阶段性作用邙艮处性,限尬某一生长阶 段)、不可代替性和补偿作用 限制因子:生物生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作 用,其中对生物生存和繁殖起限制性的关键性因子。能否成 为限制因子,决雄于生物对该因子耐受范围的宽窄(大小) 课件 任何生态因了,当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止 其生存、生长、繁殖和扩散时,这个因素称为限制因子。 (书) Liebig 最小因子定律:每一植物都需要?定种类和数量的 营养物。若其中一种缺失或数量极微,植物就不能生存或受 到不良影响。 最小因子定律只能应用于稳定的条件, 否则,最小
5、最的营养 物质可能只是暂时的。应川最小因子定律时必须考虑怪因了 Z间的相互作用 , 如补偿作用。 耐受性定律:任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或 过多,即当其接近或达到某种生物耐受限度时会使该种生物 衰退或不能生存 (1)同一生态因了,不同种类生物耐受范围不同 (2)若一物种对所有生态因子耐受范围都较广,则该物 种 的分布范围较广 (3)物种一 ?般在生殖阶段对生态因子耐受范围较窄 (4)口然界动植物很少能生活在较适宜的地方:常因其 他 生物的竟争而被从适宜的环境中排挤出去,结果只能生活 在它们占有更大竞争优势的地方(如沙漠植物) (5)生物耐受曲线在环境梯度上的位直及所占有的宽度 在
6、一处程度上可以改变(遗传变界或对环境的适应等)生 态幅(ecological amplitude ):每一种生物对每一种生态因 子都有一个耐受范围,即有一个生态上的最低点和最高点。 在最低点和最高点(或称耐受性的下限和上限)之间的范 围,称为生态幅。 生物对生态因子耐受限度的各种调整 (1)驯化 如果一种牛物长期牛活在其最适牛存范围偏 一 侧的环境条件下,长期以來将导致该物种耐受曲线位置的 移动,产牛新的授适牛存范围,涉及酌系统的改变 (2)休眠处于不活动状态,生物抵御暂时不利环境的有 效牛理机制 1休眠导致半物耐受范围增宽2、季节性休眠是持续占有一个 生境的重要方式3、休眠的生物学意义减少能
7、暈消耗 (3)内稳态(homeostasis )是指生物在变化的坏境中控制 口身体内环境(如体温、血糖、血压、氧饱和度、渗透压 等),使其保持相对恒立。内稳态可减少牛物对外界环境条 件的依赖性,扩人对生态因子的耐受范用, 提高对环境的适 应能力。 第二章能量与环境? 地球表面太阳辐射受以下几方面因素的影响: 1、 大气层物质:吸收、反射和散射光线 2、 太阳高度角:太阳入射光与地面的夹角即为太阳高度 角。太阳髙度角越小,太阳辐射穿过人气层的路程越长,辐 射而积越大,辐射强度越弱。 3、黄赤交角:地球公转的黄道而与自转形成的赤道血之 间的夹角称为黄赤交角,这就导致地球南北半球的季节不 同,不同纬
8、度和季节的太阳辐射时间成周期性变化。 4、地面的海拔高度、朝向和坡度 光 地球上的光质:太阳辐射光谱主要由短波(紫外线、波长小 于380 nm).可见光(波长380-760 nm之间)和红外线(波 长大于760 nm)组成 光质的生态作用1、光质影响植物的光合作用2、光质影 响植 物的形态建成、向光性与色素形成3光质影响水中藻类的分 布4光质影响光合作用产物5光质影响动物的活动6红外和 紫外光对动物的影响:紫光(杀菌、致癌、合成VD、新陈代 谢)红光热能 地球上光强度的变化:1空间:高纬度,低强度。高海拔, 高强度。坡向:北纬23。26,以北,南坡、平地和北坡强度 越来越低2、时间:季节,夏天
9、高强度;冬天强度低;H,中 午强度最高;早晚强度较低3、牛态系统:上层,强度大; 下层,强度低。 光照强度影响生物的牛 : 长速度;光照强度影响植物器官、 组织的生长发育;果实的产量与品质;且能提高來实花青素 含量,色彩好看。 黄化现象:一般植物在黑喑中不能合成叶绿索,而形成胡萝 卜素,导致叶子发黄的现象 植物对光照强度的适应性 (1)植物叶子的FI运动反映了光强度和光方向的H变 化。 温带树叶脱落是对光强度的年周期变化的反映。 (3)光强度影响植物的光合作用速率,不同种植物光合能力 不同。 光饱和点:植物光合作用达到最大值时的光照强度。 光补偿点:光合作用和呼吸作用和等时的光照强度 动物对光
10、照强度的适应( 1)光照强度影响动物的视觉器官(2) 光照强度影响动物的行为 光周期指昼夜周期中光照期和暗期长短的交替变化。是纶物 对昼夜光暗循环格局的反应。 昼夜节律:生物的生理活动具有的昼夜周期性变化。生物的 昼夜节律受外源性周期和内源性周期影响。 光周期现象:生物借助于自然选择和进化而形成的对口照长 短的规律性变化的反应方式。 植物的光周期现象长口照植物短口照植物屮口 照 植物日中性植物 动物的光周期现象 影响动物的冬眠和昆虫滞冇影响动 物的生殖时间:长口照动物、短口照动物影响换毛少换 羽决定动物迁徙、迁移或洞游的时间。 温度 地球表而大气温度变化很大,它主要取决于太阳辐射量和地 球表面
11、水陆分布。 土壤温度的变化:( 1)土壤表面的温度变化比气温剧烈(2) 随 土壤深度加深,十 ?壤最高温度和最低温度出现的时间后延 ( 3)土壤温度的短周期变化主要出现在土壤上层,t周 期变化 出现在较深的位置。( 4)土壤温度的年变化在不同地区差异 很人 水体温度的变化( 1)时间变化( 2)成层现象 外温动物及植物的代谢速度随温度变化而变化。其代谢速度 随温度增加通常用温度系数Q10来描述:Q10= T C体 温时 的代谢率 / (T-10) C体温时的代谢率。通常Q10的 值大约 为2o 低温对生物的伤害可以分为: 冻害:冰点以下低温使生物体内形成冰品,蛋白质失活变 性。 冷害:温度在冰
12、点以上,但低于喜温生物对温度的耐受卜限 而使生物受害或死亡。 有效积温法则:植物和某些外温动物完成某一发疔阶段所需 总热量 ( 有效积温 ) 是一个常数。 K=N*T ( 式中K为有效积温,N为发育时间,T为平 均 温度) 生物都育一个发冇的起点温度, 即生物开始生长发冇的温 度( 最低有效温度C,发育阈温度或生物学零度biological zero),所以,应对平均温度进彳亍修饰。上式变-2- 为: K=N*(T-C)或T=C+K/N,温度 T 与发育时间N呈双曲 线关系 , 由于发育速度V=l/N,所以,T=C+KV,温度与发育速 度呈线性关系。 牛物发育温度高限 =发育时间也有牛理极限,
13、 即最短 发育时 间No,K=(N-N0)(T-C) 有效积温法则的应用预测生物发生的时代数;预测生物 地理分布的北界,全年有效积温大于K;预测害虫來年发 生程度;推算生物的年发生历: 据此制定农业气候规划, 合理安排作物;预报农时。 局限性有效积温和发育起点温度是恒温下测得,变温下昆 虫发育较快。 温度和发育速度的关系为S型,而非直线型。 生物的生长还受温度外其他因索的影响,如长口 照 促进小麦发育。 不能用于休眠、滞育生物的时代数计算。 贝格曼规律:高纬度地区的恒温动物个体比低纬度同类个体 人。 阿伦规律 : 高纬度地区的恒温动物个体身体突出部分,如 四肢、 尾巴和外耳有变小变短的趋势。
14、植物对低温的适应 : (1)植物形态适应:芽和叶片受到油脂类物质保护、表面 有蜡粉和密毛、植株矮小,常呈犁状或莲花状。 (2)植物生理适应:减少细胞中水分,增加糖类、脂肪和色 素等物质以降低冰点、增加抗寒能力。 内温动物对低温的生理适应:增加产热:颤抖性产热与非颤 抖性产热逆流热交换机制:肢体中动静脉血管几何排列,增 加逆流 热交换。 局部异温性:肢体末端温度比核心温度低, 减少体表 热散失。 热中性区:热中性区宽,下临界点温度低、下临界点温度以 下粕线斜率小 ( 增加产热 ) 。 适应性低体温:冬眠耐受冻结 (freezing tolerance)少数动物能 够耐受一定程度的身体冻结,而避免
15、低温伤害。 超冷现象(supercooling)动物( 昆虫) 体液温度下降到冰点以下 而不结冰现象。 植物对高温的适应 : (1)植物的形态适应:生有密绒毛和鳞片;体色呈口色、 银白色,叶片发光;有些植物叶片垂直主轴排列,使叶缘向 光, ;在高温条件下叶片对折;有的植物树干和根茎生有厚 的木栓层,具绝热和保护作用。 (2)植物的生理适应:降低细胞含水量,增加糖或盐的浓 度,这冇利于减慢代谢率,增加原生质的抗凝结能力;靠旺 盛的蒸腾作用避免植物体过热。 低温限制:低温限制生物向高纬度和高海拔地区分布高温限 制:高温限制生物向低纬度和低海拔地区分布。第三章 物质环境 略 第四章种群生薜 种群 P
16、opulation 指在同一时期内占有一定空间的同种生物个 体的集合 种群的意义:( 1)物种在口然界中存在的基本单位( 2) 物种进 化的演化单位 单体生物 (unitary organism):单体生物个休淸楚,基本保持 一致的体形,每一个体來源于一个受精卵。如鸟类、兽类 等。 构件生物(modular organism ):构件牛物tl一个合子发育 成一套构件,山这些构件组成个体。如水稻、浮萍、树等。 无性系分株(rame:构件牛 ?物个休连接部分死亡后形成的 个体集合 种群生态学:研究种群数量、分布以及种群与其栖息环境中 的非生物因素和其他生物种群相互作用的原理和规律的科学 种群的密度
17、 (density)单位而积(或空间)上的个体数1=1 标 记重捕法 在调查样地上,捕获一部分个体进行标记后释放,经过一定 时期后进行重新捕获。假定重捕取样中标志个体的比例与样 地总数中标志个体的比例相等,来估计养地中被调査动物的 总数 N(样地个体总数丿: M(标志数)二死(重捕个体数):m (重捕样本中标记的个体数)N=M Xn/m 缺陷:捕获过的动物较难或更易捕获;标记动物不均匀 分布;标记方法不当,标记动物死亡率高。 样方法:在若干样方中计算全部个体,以其平均值推广来估 计种群整体。样方需耍有代表性并随机取样。 生理岀生率 (最大出生率)(Maximum natality ):种群理
18、想 条件下所达到的最人出生量 生态出生率 (实际出生率) (Realized natality ): 一定时 期内 有限因子控制下种群实际繁殖的个体数 幼态延续的生物学意义:是一个物种进化与否的重要标志。 幼态延续期越长,占预期寿命总时间比例越大,则物种越进 化,即发育越慢越进化。 生理死亡率(最小死亡率)最适条件下所冇个体都因衰老死 亡时的死亡率。 生态死亡率(实际死亡率)一定条件下的实际死亡率。除少 数衰老死亡的个体外,多数个体因饥饿、疾病、竞争、被捕 食、寄生、意外事故等死亡 出生率和死亡率的表示方法:单位时间(如年)内,每1000 个个体的出生数或死亡数 年龄结构 (age ratio
19、):种群中各年龄及年龄组在整个种群中 所占有的比例结构 增长型种群 (increasing population )年龄锥体呈肌型的金了 塔形, 基部宽阔而顶部狭窄,种群中冇大量的幼体,菇老的个 体很少。这样的种群出牛率大于死亡率,是迅速增长的种群 稳定种群 (stable population )年龄锥体大致呈钟形,种群幼 年个体和老年个体数量大致相等,出牛率和死亡率大致平衡, 种群数量稳定 衰退种群 (declining population )年龄锥体呈瓮形, 基部狭 窄、 上部较宽,种群幼体所占比例很小,老年个体比例校大,种 群死亡率大于岀牛率,是一种数量趋于下降的种群性比率 (Sex
20、 ratio)反映种群中雄性个体(t)和雌性个 体(早)比 例的参数 受精卵的雄雌比例,大致是50:50,这是第一性比;个 体从开始性成熟到结束时的雄雌的比例叫做第二性比;性成 熟后的个体性比叫第三性比 多型现象:由于环境因素的影响,种群内部个体在形态、生 殖力、体重、色斑及其他牛理、牛态习性上产生差界,导致 种群内部产生不同的生物型的现象种群的空间分布格局:指 种群个体在其生活空间屮的位置状态或分如方式。种群空间 格局是山物种的生物特征和生境条件共同决定的 随机格局 (random pattern )- 比较少见 等概率性:如杲生境空间中每一点被种群的个体所占有 的概率是相等的,这样的格局就
21、称为随机的; 相互独立性:即使知道某个个体在生境空间中的位置, 也不能由这个位置提供的信息说明其它个体的立位悄况; 无制约性:种群中个休与个休之间的关系不密切 均匀格局 (uniform pattern )对随机格局沿 C 值减小的方向 进行修正 概率论的解释:生境空I可中每一点被种群的个体所占 有的概率是不等的,已存在个体的位置附近出现具它个体的 概率较小; 牛物学解释:种群中个体Z间存在排斥关系,或者另 i 种情况是,每个个体是分別被某种力量或信息约束的,使它 们既不能随机选择定居的位置,也不能随便同其它个体接近 聚集格局 (aggregated, clumped pattern )最为常
22、见,对随 机格局的三种解释沿C 值增大的方向进行修正 牛境空间中每一点被种群的个体所占有的概率是不等 的,在己然存在个体的位置附近出现其它个体的概率较人; 当某个个体在生境空间屮的位置已知,也就提供了其它 个体可能在附近定位的信息; 种群中个体与个体之间存在吸引或衍生关系 聚集格局分布的成因: 植物:1. 繁殖特性所致:无性繁殖,种子在附近发芽。2. 微 域差异:适于某一小区域生活; 3. 夭然障碍:如种了分布障碍;4. 动物和人类活动(啃仓和 破坏等)。 动物:1?局部牛境差界(集中于资源丰富区);2. 气候的节 律性变化(越冬集群、迁移等); 3. 配偶和牛殖的结果(成窝、繁殖集群等);4
23、. 社会关系 (社 群结构、优势种等) 种群空间格局检验方法 方差平均数比率 若 C= S2 /x C= 0 ,属均匀分布C= 1 , 属于随机分布C=显 著1 , 属于集群分布 Morisita指数法 I = (I:/ - %/(?)口 匸1,判定为随机分布 ;IV1,判定为均匀分布 ;11,判定为集群 分布 集合种群(metapopulation )是由经常局部性灭绝、但又定 居而再生的种群所组成的种群。生态学研究的3 个空 间尺度 课本定义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。 局域尺度:个体在这一尺度内完成取食和繁殖等活动。 集合种群尺度:在该尺度内,扩散个体在不同的
24、局域种样ZI 可迁移。 地理尺度:一个物种所占据的整个地理区域,一般个体不会 扩散出该区域。 稀有的程度取决于:物种的地理分布范I弔I;生境的耐受 性;种群人小。稀有物种易于灭绝。 非密度制约性增长模型 在食物、空间增加资源无限的情况下,种群增长不因种擀密 度而变化,种群呈指数式增长,以内禀增长率增长,种群增 长率不变 种群离散增长模型 应用于世代不重叠牛物(1年牛植物或1年繁殖1次的昆 虫 等) 单种群增长模型:(差分方程)Nt+i=XNt N厂LN。N 种群人小; / 时间;A种群周限增长率若兄值: 1,种群数量増长 . 则岀生率死亡率,一个世代后种群数 量增殖R()倍(增长)。 1,种群
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