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生态学 第二版 杨持主编生态因子：是指环境中对生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。环境因子：指生物体外部的全部环境要素。生态因子的分类：气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子。温度的生态学作用：生物体内的生物化学反应过程必须在一定的温度范围内才能正常进行。温度的变化可引起环境中其她生态因子的改变。温度在空间上的变化：纬度：低纬度地区太阳高度角度大，太阳辐射量也大，辐射量的季节分配要比高纬度地区均匀。随着海拔的升高，温度逐渐降低，这种递减夏季较大，冬季较小，可用此来划分相应的植被气候带。地形特点：不同的坡向，热量的分布也不均匀，一般南坡比北坡大，封闭的谷地和盆地，往往会出现逆温现象。积温：植物整个收获发育期或某一发育阶段高于一定温度度数以上的昼夜温度总和。生物对极端温度的适应：形态方面的适应：植物：北极和高山植物的芽和叶片受到油脂类物质的保护，芽具鳞片，植物体表面生有蜡粉盒密毛，植物矮小并常成匍匐状，垫状或莲座状等。这种形态有利于保持较高的温度，减轻严寒的影响。动物：Bergman规律：生活在高纬度地球的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大，因为个体大的动物，其单位体重散热相对较小少。Allen规律：恒温动物生体的突出部位如四肢、尾巴和外耳在低温环境中有变小变短的趋势，是减少散热的一种适应。恒温动物的另一形态适应是在寒冷地区和寒冷季节增加毛和羽毛的数量和质量或增加皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。生理方面的适应：植物：生活在低温环境中的植物常通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类，脂肪和色素等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力。动物：靠增加体内热量来增强御寒能力和保持体温。动物对低温环境的适应主要表现在热中性区宽、下临界点温度低和在临界点温度以下的曲线斜率小。行为方面的适应：主要表现在：休眠：有利于增加抗寒能力。迁移：可躲避低温环境。土壤因子的生态作用：是许多生物栖居的场所，是生物进化的过度环境，是植物生长的基质和营养库，是污染物转化的重要场所。植物对土壤因子的适应：酸性土植物，是指只能生长在酸性或强酸性土上。在碱性土和钙质土上不能生长或生长不良的植物。钙质土植物：适应于生长在含有高量代换性的钙、镁离子而缺乏代换性氢离子的钙质土或石灰性土壤中植物，在酸性土壤中不能生长。盐土对植物的影响：引起植物的生理干旱，伤害植物组织，引起细胞中毒，影响植物的正常营养，妨碍气孔关闭，导致植物干旱枯萎。碱土对植物的影响：土壤的强碱性能毒害植物的根系，土壤物理性质恶化，土壤结构破坏，影响植物生长发育。一种分类：旱生盐土植物，湿生盐土植物。第二种分类：聚盐性植物，泌盐性植物，不透盐性植物。种群的动态研究的变化规律：种群的数量和密度、种群的分布、种群的数量变动和扩散迁移、种群调节。种群的增长模型：一、与密度无关的种群增长模型：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，因而其增长率不随种群本身的密度而变化，呈指数式增长。种群离散增长模型：当入1种群上升，=1时种群稳定，0入1时种群下降，=0时，雌体没有繁殖，种群在下一代中灭亡。种群的连续增长模型：，她与密度无关。二、与密度有关的种群增长模型：增加的两点假设：1、有一个环境容纳量。2、增长率随密度上升而按比例下降。这种种群的增长是呈S型。她有两大特点：1、曲线接近K值，即平衡密度。2、曲线上升是平滑的。逻辑斯谛方程：分为五个时期：开始期：种群个体数少，密度增长缓慢。加速期：随个体的增加，密度增长逐渐加快。转折期：当个体数达到饱和密度一半时，密度增长最快。减速期：个体超过K/2时密度增长逐渐变慢。饱和期：种群数达到K值而饱和。她的意义：1、她是许多两个相互作用种群增长模型的基础。2、她也渔捞、，林业、农业等实践领域中，确定最大持续产量的主要模型。3、模型中两个参数K、r已成为生物进化对策理论中的重要概念。种群的空间格局：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局。可分为三类：均匀型、随机型、成群型。均匀分布产生的原因：种群内个体的竞争，分泌有毒物质于土壤中阻止同种植物籽苗的生长。随机型：每一个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她个体的分布。成群分布：自然界最常见，成因：生境不均匀、繁殖特性和种子的传布方式、动物的社会行为。成群分布可分为：均匀群、随机群、成群群。格局规模：丛块的大小以及丛块占调查面积的比例。格局强度：丛块间的相对密度差或丛块内与间隙的相对密度差。格局纹理：丛块间空隙的大小则反应了格局的纹理的粗细。丛块的大且相隔远，称纹理粗糙，反之则称纹理细密。繁殖成效：生物个体现时的繁殖输出与未来繁殖输出的总和。繁殖成效的特点：是衡量个体在生产子代方面对未来世代生存与发展的贡献。是物种固有的遗传特性，但在变化的环境中也具有一定的生态可塑性。繁殖的价值：指在相同时间内特定年龄个体相对于新个体的潜在繁殖贡献。包括现时繁殖价值和剩余繁殖价值即繁殖的期望值。亲本投资：指有机体在生产子代以及和管理时所消耗的能量，时间和资源量。繁殖成本：有机体在繁殖后代时，对能量或资源的所有消费。Cody的分配原理：生活史中的各个生命环节，都要分享有限资源。如果增加某一生命环节的能量分配，就必然要以减少其她环节的能量分配为代价。繁殖的格局：一次繁殖：在生活史，只繁殖一次即死亡的生物。多次繁殖：生物体在性成熟后，可多次重复繁殖过程。繁殖的策略：E.Pianka提出的理论：r-选择：有利增大内禀增长率的选择。这类物种称为r-策略者，她是新生境的开拓者，但存活要靠机会，又称为机会主义者K-选择：有利于增加竞争能力的选择，这类物种成称为k-策略者，她稳定环境的维护者，又称为保守主义者当生境发生灾变时，很难迅速恢复，如再有竞争者抑制，就可能趋向灭亡。r-选择的特征：快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高繁殖能量分配，短的世代周期。K-选择的特征：慢速发育，大型成体，数量少但体型大的后代，低繁殖能量分配，长的世代周期。她感作用：一种植物对通向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其她植物产生直接或间接的影响。生态位：是每一个种在一定生境的群落中都有不同于其她种自己的时间、空间位置和功能单位。高斯假说：当两个物种利用同一资源和空间时，两个物种越相似，其生态位重叠就越多，竞争就越激烈。竞争排斥原理：在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的，但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存。寄生：一种生物从另一种的体液、组织或已消化物质获取营养并造成对宿主危害。共生：指两种不同生物之间所形成的紧密互利关系。偏利共生：对一方有利的共生。互利共生：是两物种相互有利的共居关系，彼此之间或者存在营养方面相互依赖，或者存在防卫性的相互照应。群落：指一定时间内居住在一定空间范围内的生物种群的集合。群落的基本特征：一定外貌、一定的种类组成、一定的结构、一定的动态特征、一定的分布范围、形成群落环境、群落的边界特征群落的性质：机体论学派认为，任何一个植物群落都要经历一个从先锋阶段到相对稳定的顶级阶段的演替过程，并认为：生物群落是间断分开的。个体论学派认为，群落的存在依赖于特定的生境与物种的选择性，但环境条件在时空上都是不断变化的因此，在连续环境下的群落组成是逐渐变化的，群落之间不具明显的边界，不同群落类型只能是任意认定的。即：群落是连续的。现代生态学认为：群落存在着连续性的一面，也有间断性的一面种的个体数量指标：多度、密度、盖度、频度、高度、重量、体积。多度：某一个钟在群落中的个体数目。物种丰富度：指种群所包含的物种数目盖度：植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比。频度：是指某物种在样本总体中的出现率。种的综合数量指标：优势度，重要值。优势度的指标时种的盖度和密度。演替是一个群落代替另一个群落的过程，是朝着一个方向连续的变化过程。波动是短期的可逆的变化，其逐年的变化方向常常不同，一般不发生新种的定向代替。波动的原因：环境条件的波动变化，生物本身的活动周期，人为活动的影响。演替的基本类型：按时间分：世纪演替、长期演替、快速演替。按起始条件分：原生演替、次生演替。按基质的性质分：水生演替、旱生演替。单元顶极假说：一个地区的全部演替都将会聚为一个单一、稳定、成熟的植物群落或顶级群落。这种顶级群落的特征只取决于气候。多元顶极理论：如果一个群落在某种生境中基本稳定，能自行繁殖并结束她的演替过程，就可看着是顶极群落。顶极-格局假说：植物群落虽然、由于地形、土壤的显著差异及干扰，必然产生某些不连续，但从整体上看，植物群落是一个相互交织的连续体。景观中的种各以自己的方式对环境因素进行独特的反应，种常常以许多不同的方式结合到一个景观的多数群落中去，并以不同方式参与构成不同的群落。种并不是间单地属于特殊群落相应明确的类群，是，彼此相互联系的复杂而精巧的群落配置。相同点：都承认顶级群落是经过单向变化而达到稳定状态的群落，在时间上的变化和空间上的分布，都是和生境相适应的。不同点：单认为：气候是演替的第一因素，其她的都是第二位的，但可以阻止群落向气候顶级发展，在一个气候区域内，所有群路都有趋同性的发展，最终形成气候顶级。生态系统：生物群落与生存环境之间，以及生物种群相互之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转换和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡整体。生态系统的共同特性：1、生态系统是生态学上的一个主要的结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。2、生态系统内部具有自我调节能力，系统的结构越复杂，物种数目约多，自我调节能力也越强。3、能量流动，物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。4、生态系统的营养级一般不会超过5到6级。5、生态系统是一个动态系统，要经历gig从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。生态系统的组成：非生物环境、生产者、消费者、分解者。非生物因素包括：无机物质、有机化合物、气候因素。生态系统的结构特征：空间结构包括：垂直结构和水平结构。时间结构包括：长时间度量(生态系统进化)，中等时间度量(群落演替)，短时间变化(季节、昼夜)食物链：生物成员之间以食物营养关系彼此联系起来的序列。食物链的类型：捕食食物链、碎食食物链寄生性食物链、腐生性食物链。生态系统中各类食物链特点：一、在同一个食物链中，常包含有食性和其她生活习性极不相同的多种生物。二、在同一个生态系统中，可能有多条食物链，她们的长短不同，营养级数目不等。三、在人工生态系统中，食物链的长度可以人为调节。四、在不同的生态系统中，各类食物链的比重不同。五、在任一生态系统中，各类食物链总是协同起作用。生态系统的营养结构：以营养为纽带，把生物和非生物成分紧密地结合起来，构成了以生产者、消费者和分解者为中心的三大功能类群。营养级：指处于食物链某一环节上的所有生物的总和。营养级之间的关系已经不是指一种生物和另一种生物之间的关系，而是一类生物和另一类生物之间的营养关系。生态金子塔：生态系统各个营养级之间的量值自基础营养级向上排列，呈现出下大上小的类似金子塔德结构。生态平衡：指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，她包括结构上的稳定，功能上的稳定和能量输入、输出上的稳定。生态平衡的含义：一、她是生态系统长期进化所形成的一种动态平衡。二、她反映了生态系统内生物与生物、生物与环境之间的相互关系所表现出来的稳定特征。生态平衡的失调：当外来干扰超过生态系统自我调节的能力，而不能恢复到原初状态的现象。产生的原因：生物种类成分的改变，森林和植被的破坏，环境破坏。生态危机：是指由于人类盲目活动而导致局部地区，甚至整个生物圈结构好功能的失衡，从威胁到人类的生活。原因：人类对自然资源不合理的开发利用，人类对自然环境的污染。反馈调节：当生态系统中某一成分发生变化时，她必然会引起其她成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈。分类有：负反馈和正反馈初级生产：绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能，由无机物合成、转化成复杂的有机物。总初级生产量：绿色植物通过光合作用合成有机物质的数量。净初级生产量：绿色植物所固定的太阳能减去植物呼吸消耗后的剩余的部分。生物量：指单位面积内动物、植物等生物的总数量。生产量：单位时间单位面积上的有机物质生产量。初级生产量的限制因素：阳光、水、营养元素、植物类型、污染。太阳辐射的光质，光强、光量及光照时间。光合路径。污染：由于工业的过速增长，使环境中污染物猛增，这些物质被排入大气、土壤和河流，进入生态系统后，引起初级生产的下降，严重的污染还使绿色植物生产衰减，使生态系统结构及作用发生变化。初级生产量测定的方法：收割法、二氧化碳同化法、黑白瓶法、放射性同位素测定法。次级生产：生态系统中初级生产以外的生物生产，即消费者利用初级生产的产品进行新陈代谢。经过同化作用形成异养生物自身的物质。初级生产量不能全部转化为次级生产量的原因是：不可食、不得食、可利用而未被利用、已被食但未吃下、不能消化、呼吸消耗。次级生产量的测定：同化能量=呼吸消耗+净生产量净生产量=生长+出生能量逐级递减的原因：一、各营养级消费者不可能百分百地利用前一营养级的生物量二、各营养级的同化作用也不是百分百的，总有一部分不被同化三、生物在维持生命过程中进行新陈代谢，总要消耗一部分能量。生物浓缩：又叫生物富集，生态系统中同一营养级上的许多生物种群或者生物个体，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物。使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。物质循环的特点：一、物质不灭，循环往复二、物质循环与能量流动不可分割，相辅相成三、物质循环的生物富集四、生态系统对物质循环有一定的调节能力五、物质循环中生物的作用六、各物质循环过程相互联系，不可分割。生物化学循环的类型：一气相型：其贮存库是大气和海洋具有明显的全球性循环比较迅速可对干扰进行相当快地自我调节。她与温室效应、酸雨、酸雾、臭氧层破坏密切相关。二是沉积型：贮存库是地壳经自然风化和人类的开采后释放为植物所吸收，参与生命物质的形成，并沿食物链转移由动植物残体或排泄物经微生物的分解作用，将元素返回环境。碳循环：环境中的二氧化碳通过光合作用被固定在有机物质中，然后通过食物链的传递，在生态系统中进行循环。碳循环的途径：一细胞水平上的循环：在光合作用和呼吸作用之间二个体水平上的循环：大气二氧化碳和植物之间三食物链水平上的循环：大气二氧化碳-植物-动物-微生物之间陆地生态系统分布格局：一水平地带性分布1纬度地带性规律A随着纬度的增加，从南到北，由于热量带的更替，各种植被类型也相应地出现有规律依次更替的现象。B从赤道到北极：热带雨林、亚热带常阔林、温带落阔林、寒带针叶林、极地苔原。我国的书上分布情况看书上268页。2度地带规律性A从东到西由于水分的变化，植被类型也相应地出现有规律的依次更替的现象。B从沿海到内地森林-草原-荒漠。我国的268页植被垂直带特点：A、反映山体所处的一定纬度和一定经度的水平地带性的特征；B、从属于水平地带性的特征；C、水平地带性是基础，她决定着山地垂直地带的系统。山地生态系统的带状排列是按一定秩序出现的，沿山地形成一定的体系，被称为山地垂直带谱。体现经度地带性的山体垂直带的组成情况，还与该经度地带所处的纬度有一定的相关性。垂直带永远不能完全符合于水平带的原因1)最理想的垂直带是热带岛屿山地，但这里的温度条件缺少年变化。2)各地垂直带的降水状况，反映了当地的降水特点。3)大陆性气候区，垂直带往往受到破坏。4)高山上光照强烈，紫外线多，空气稀薄，与极地不同。5)垂直带的厚度远较水平带窄。全球气候变化一)温室效应与气候变暖：CO2和悬浮粒子的增加，是造成温室效应和气候变暖的主要原因。CO2是影响地球热量平衡的主要因素。海平面上升对人类社会的影响(1)部分沿海城市将内迁，沿海的水利设施、堤防受到破坏。(2)影响沿海的耕地面积，特别是河流三角洲和沿海平原，使土地盐碱化和沼泽化。3)气候带北移，湿润区和干旱区将重新配制。减少CO2排放的途径有二条：A.改进能源结构；B.提高能源效率。(二)臭氧层的破坏在地面空气中的臭氧是一种污染物，但在大气层上部的臭氧是地球的保护层，能阻止过量的紫外线到达地球表面。大气层中臭氧的减少是人类活动造成的，人类排放的氟利昂(CFCl3)、NOX等，都能分解大气层中的臭氧。三)烟雾事件随着工业和交通运输的发展，由工厂和汽车排放的有害气体，在一定条件下形成烟雾，对人类和生物造成危害，称为烟雾事件。(四)酸雨酸雨一般是指pH5