生态学复习重点.doc

生态学绪论1、生态学是研究有机体及其周围环境相互关系的科学。2、4个组织层次：个体、种群、群落和生态系统。有机体与环境1、生物环境一般可分为大环境和小环境。 大环境是指地区环境、地球环境和宇宙环境。 小环境：对生物直接影响的邻接环境。2、生境：所有生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或群体栖息地的生态环境称为生境。3、生态因子的分类（需展开说）：P7按性质分：气候因子（如温度、水分、光照、风、气压和雷电等）、土壤因子（如土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤生物等）、地形因子（如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等）、生物因子（包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用）人为因子（由于人类的活动对自然的破坏及对环境的污染作用）。按有无生命特征分：生物因子、非生物因子。按生态因子对动物种群数量变动的作用分：密度制约因子、非密度制约因子。按生态因子的稳定性及其作用特点分：稳定因子、变动因子。4、生态因子作用特征：综合作用：环境中的每个生态因子不是孤立的、单独的存在，总是与其他因子相互联系、相互影响、相互制约的。主导因子作用：对生物其作用的众多因子并非等价的，其中有一个是起决定性作用的，它的改变会引起其他生态因子发生变化。阶段性作用：在不同发育阶段，生物需要不同的生态因子或生态因子不同的强度。不可替代性和补偿性作用：对生物起作用的诸多生态因子虽然非等价，但都很重要，一个都不能缺少，不能由另一个因子来代替。但是在一定条件下，当某一因子的数量不足，可依靠相近生态因子的加强得以补偿，而获得相似的生态效应。直接作用和间接作用：生态因子对生物的行为、生长、繁殖和分布的作用可以是直接的，也可以是间接的，有的还要经过几个中间因子。5、利比希最小因子定律：低于某种生物需要的最小任何特定因子，是决定该物种生存和分布的根本因素。6、限制因子：任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因素称为限制因子。7、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的耐受限度时会使该种生物衰退或不能生存。8、生态幅：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（或耐受性的上限和下限）之间的范围，称为生态幅或生态价。能量环境1、地球上光的分布：地表的光照强度也随着时间和空间而变化。一般来说，随纬度升高光照强度减弱，随海拔升高光照强度增加。一年中，夏季光照强度最大，冬季最弱。一天中，中午光照强度最大，早晚最弱。光照强度还随地形变化而变化，如北纬30地方，南坡接受的太阳辐射总量超过平地，而平地大于北坡。由于地表上的总辐射量决定于光照强度和日照时间，所以中纬度地区的总辐射量有时可以超过赤道地区，因而小麦、土豆或其他作物能在较高纬度地区在较短的生长期中成熟。2、光合有效辐射：光合作用系统只能够利用太阳光谱的一个有限带，即380710nm波长的辐射能。3、光周期现象：植物的开花结果、落叶及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙和换羽毛等，是对日照长短的规律性变化的反应，称为光周期现象。植物的光周期现象：长日照植物：日照超过某一数值或黑夜小于某一数值时才能开花的植物；短日照植物：日照小于某一数值或黑夜大于某一数值时才能开花的植物；中日照植物：昼夜长度接近相等时才能开花的植物；日中性植物：开花不受日照长度影响的植物。动物的光周期现象：繁殖：长日照动物和短日照动物；昆虫滞育；换毛与换羽；动物迁徙4、有效积温：生物完成某个发育阶段所需的总热量。不同物种，完成发育所需积温不同。一般起源于或适应于高纬度地区种植的植物，所需有效积温较少，反之则较多。5、贝格曼规律：内温动物，在比较冷得气候区，身体体积比较大，在比较暖的气候区，身体体积比较小。物质能量1、陆地植物的水平衡：湿生植物：抗旱能力小，不能忍受长时间缺水，但抗涝性很强，根部通过通过通气组织和茎叶的通气组织相连接，以保证根的供养；中生植物：由于环境中水分少，而逐步形成一套保持水分平衡的结构与功能。旱生植物：根据其形态、生理特性和抗旱方式可划分为少浆液植物和多浆液植物。少浆液植物体内水分含量极少，特点表现在叶面积缩小，以减少蒸腾量，叶片结构有各种变化，气孔多下陷，以减少蒸腾作用。发展了及发达的根系，可从深的地下吸水。细胞内有大量亲水胶体物质，使细胞内渗透压高，能使根从含水量很少的土壤中吸收水分。在多浆液的旱生植物中，根、茎、叶薄壁组织逐渐变为储水组织，成为肉质性器官。这是由于细胞内有大量的五碳糖，提高了胞汁液浓度，能增强植物的保水性能。2、水生植物：水体中含氧浓度大大低于空气的氧浓度，水生植物对缺氧环境的适应，使根、茎、叶内形成一套互相连接的通气系统。3、种群的内分布型：均匀的，随机的，成群的4、年龄锥体：典型金字塔型椎体，基部宽，顶部狭，表示中群中有大量幼体，而年老个体很少，种群的出生率大于死亡率，代表增长型种群。钟型锥体，锥体形态和老、中、幼个体比例介于型和型种群之间，出生率和死亡率大致相平衡，年龄结构和种群大小都保持不变，代表稳定型种群。壶型锥体，锥体基部比较狭，而顶部比较宽，表示种群中幼体比例减少，而老年个体占很高比例，说明种群正处于衰老阶段，死亡率大于出生率，该类型年龄锥体代表下降型种群。5、逻辑斯蒂方程：“S”型曲线有两个特点：曲线渐远于K值，即平衡密度。曲线上升是平滑的。产生“S”型曲线的最简单的数学模型可以解释并描述为上述指数增长方程乘上一个密度制约因子（1-N/K）,就得到生态学发展史上著名的逻辑斯蒂方程。dN/dt=rN(1-N/K) K：环境容纳量；r：增长率在种群增长早期阶段，种群大小N很小，N/K值也很小，因此1-N/K接近于1，所以抑制效应可以忽略不计，种群实质上为rN，呈几何增长。然而，当N变大时，抑制效应增加，直到当N=K时，(1-N/K)变成了（1-K/K），等于0，这是种群的增长为0，种群达到了一个稳定的大小不变的平衡状态。逻辑斯蒂曲线常划分为5个时期：开始期，也可称潜伏期，种群个体数很少，密度增长缓慢。加速期：随个体数增加，密度增长逐渐加快。转折期：当个体数达到饱和密度一般（即K/2）时，密度增长最快。减速期：个体数超过K/2以后，密度增长逐渐变慢。饱和期：种群个体数达到K值而饱和。r与K的生物学意义。r表示种群的增长能力，K是环境容纳量，即物种在特定环境中的平衡密度。但应注意K同其他生态学特征一样，也是随环境条件（资源量）的改变而改变的。生活史对策1、生活史对策：生物在生存斗争中获得的生存对策，称为生态对策，或生活史对策。2、r-选择和K-选择r-选择种类：是在不稳定环境中进化的，因而使种群增长率r最大。特点：快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分配和短的世代周期。K-选择种类：具有使种群竞争能力最大化的特征。特点：慢速发展，大型成体，数量少但体型大的后代，低繁殖能量分配和长的世代周期。种群与中间关系1、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物种，不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存。竞争排斥原理高斯假说具有相似环境要求的两个物种，为争取有限的食物、空间等环境资源，大多不能长期共存，除非环境改变了竞争的平衡，或是两个物种发生分离，否则两者之间的生存竞争迟早导致竞争能力差的物种死亡，即被另一个物种取代，这种现象被称为竞争排斥原理。2、共生作用（知道什么情况是什么类型）偏利共生：两个不同物种的个体间发生一种对一方有利的关系。互利共生：是不同种两个体间一种互惠关系，可增加双方的适合度。群落的组成与结构1、群落的基本特征（8大特征，掌握基本内容）具有一定的种类组成：任何一个生物群落都是一个由一定的动物、植物和微生物种群组成。群落中各物种之间是相互联系的：生物群落并非种群的简单集合。（取决条件：其一是必须共同适应它们所处的无机环境，其二是它们内部的相互关系必须取得协调与平衡）群落具有自己的内部环境：群落与其环境不可分割。具有一定结构：空间上的成层性（包括地上和地下）、物种之间的营养结构以及时间上的季相变化等。具有一定的动态特征：任何一个生物群落都有它的发生、发展、成熟（即顶级阶段）和衰败与灭亡阶段。具有一定的分布范围：每一生物群落都分布在特定的地段或特定的生境上，不同群落的生境和分布范围不同。具有边界特征：群落交错区群落中各物种不具有同等的群落学重要性：在一个群落中，有些物种对群落的结构、功能以及稳定性具有重大的贡献，而有些物种确处于次要的和附属的地位。2、群落的种类组成：优势种：对群落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。亚优势种：指个体数量与作用都次于优势种，但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的植物种。伴生种：为群落的常见种类，它与优势种相伴存在，但对群落环境的影响不起主要作用。偶见种：可能偶然地由人们带入或随着某种条件的改变而侵入群落中，也可能是衰退中的残遗种。建群种：优势层的优势种常称建群种。3、种的多样性：物种多样性具有两种含义：其一是种的数目或丰富度，它是指一个群落或生境中物种数目的多寡；其二是种的均匀度，它是指一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，它反映的是各物种个体数目分配的均匀程度。4、生活型：是生物对外界环境适应的外部表现形式，同一生活型的生物，不但体态相似，而且在适应特点上也是相似的。5、以休眠或复苏芽所处位置的高低和保护的方式为依托，把高等植物划分为五大生活型类群：高位芽植物：芽或顶端嫩枝位于离地面25cm以上的较高处的枝条上。地上芽植物：芽或顶端嫩枝位于地表或很接近地表处，一般都不高出土表2030cm。地面芽植物：在不利季节，植物体上部分死亡，只是被土壤和残落物保护的地下部分仍然活着，并在地面处有芽。地下芽植物：渡过恶劣环境的芽埋在土表以下，或位于水体中。一年生植物：只能再良好季节中生长的植物，它们以种子的形式渡过不良季节。6、群落的垂直结构：群落的垂直结构最直观的就是它的成层性。成层性是植物群落结构的基本特征之一，也是野外调查植被时首先观察到的特征。7、季相：植物群落的外貌在不同季节是不同的，故把群落季节性的外貌称之为季相。如北方的落叶阔叶林，呈现出明显的四个季相。8、边缘效应：群落中种的数目及一些种群密度比相邻群落大。群落交错区种的数目及一些种的密度增大的趋势被称为边缘效应。群落的动态1、原生裸地：是指从来没有植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了（包括原有植被下的土壤）的地段，如冰川的移动等造成的裸地。2、次生裸地：是指原有的植被虽已不存在，但原有植被下的土壤条件基本保留，甚至还有曾经生长在此的种子或其他繁殖体的地段。如森林砍伐、火烧等等造成的裸地。3、定居：就是植物繁殖体到达新地点后，开始发芽、生长和繁殖的过程。4、水生演替系列（了解）5、旱生演替系列（各阶段植物群落）：地衣植物群落阶段：岩石表面无土壤，光照强，温度变化大，贫瘠而干燥。苔藓植物群落阶段：在地衣群落发展的后期，开始出现了苔藓植物。苔藓植物与地衣相似，能够忍受极端干旱的环境。苔藓植物的残体比地衣大得多，苔藓的生长可以积累更多的腐殖质，同时对岩石表面的改造作用更加剧烈。岩石颗粒变得更细小，松软层更厚，为土壤的发育和形成创造了条件。草本植物群落阶段：种子植物对环境的改造作用更加剧烈，小气候和土壤条件更有利于植物的生长。灌木群落阶段：它们常与高草浑生，形成“高草灌木群落”。乔木群落阶段：灌木群落发展到一定时期，为乔木的生存提供了良好的环境，喜阳的树木开始增多。6、演替方向：进展演替：是指随着演替的进行，生物群落的结构和种类成分由简单到复杂，群落对环境的利用由不充分到充分，群落生产力由低到逐步增高，群落逐渐发展为中生化，生物群落对外界环境的改造逐渐强烈。逆行演替：进程与进展演替相反，它导致生物群落结构的简单化，不能充分利用环境，生产力逐渐下降，不能充分利用地面，群落旱生化，对外界环境的改造轻微。7、单元顶级论：一般的演替系列的终点取决于该地区的气候性质，主要表现在顶级群落的优势种能够很好地适应于地区的气候条件，这样的群落称之为顶级群落。群落的分类与排序1、群丛：是植物群落分类的基本单位，相当于植物分类的种。生态系统的一般特征1、生态系统的成分：非生物环境、生产者、消费者、分解者。2、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种的总和。3、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、功能上的稳定和能量输入、输出上的稳定。生态平衡是一种动态平衡，因为能量流动和物质循环总在不间断地进行，生物个体也在不间断地进行更新。生态系统中的能量流动1、净初级生产量（记住公式）：总初级生产量（GP）、呼吸所消耗的全部生产量（R）和净初级生产量（MP）三者之间的关系：GP=NP+R NP=GP-R2、十分之一法则：在食物链的结构中，营养级之间的能量转化效率大概是十分之一，其中十分之九，由于消费者采食时的选择性浪费以及呼吸和排泄物等而被消耗掉。3、热力学第一定律：在自然发生的所有现象中，能量既不能消失也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式。4、热力学第二定律：在封闭系统中，一切过程都伴随着能量的改变，在能量的传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和作功过程中，除了一部分可以继续传递和作功的能量（自由能）外，总有一部分不能继续传递和作功，而以热的形式消散，这部分能量使系统的熵和无序性增加。生态系统的物质循环1、全球生物化学循环：即水循环、气体型循环和沉积型循环。气体型循环：大气和海洋是主要贮存库，有气体形式的分子参与循环过程，如二氧化碳、氧、氮等循环。沉积型循环：其分子和化合物没有气体形态，并主要通过岩石风化和沉积物分解成为生态系统可利用的营养物质，如磷、钙、纳、镁等。气体型循环和沉积