《生态学基础知识》PPT课件.ppt

第二章生态学基础知识 生态学是研究生物与其周围环境之间相互关系及其机理的科学 环境科学则是以人类为中心 把人类生活与环境的相互影响作为一个整体来研究的一门学科 因此 生态学作为环境科学的基础理论 可以指导人们研究人类生存 发展与环境的相互关系 本章的主要内容 第一节生物与环境第二节种群生态学第三节群落生态学第四节生态系统生态学第五节生态系统稳定性与生态平衡 第一节生物与环境 一 环境与生态因子1 环境与生态因子的概念环境是指生物有机体周围一切的总和 即指某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接 间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和 组成环境的诸多因素即为生态因子 生态因子可以分成生物因子和非生物因子 前者包括生物种内和种间的相互关系 而后者则包括气候 土壤 地形等 生态因子作用的一般特征综合性不可替代性和互补性非等价性 2 生态因子的限制作用利比希最低因子定律在稳定状态下 当某种基本物质的可利用量接近所需的临界最小量时 这种基本物质即成为 限制因子 谢尔福德耐受定律任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多 这种不足或过多接近或达到某种生物的耐受上下限时 就会使生物衰退或不能生存下去 生物种的耐受性限度图解 1 生活型不同种的生物 由于长期生存在相同的自然生态条件和人工培育条件下 发生趋同适应 并经自然选择和人工选择而形成的具有类似形态 生理和生态特征的物种类群称为生活型 2 生态型同种生物的不同个体群 长期生存在不同的自然生态条件和人工培育条件下 发生趋异适应 并经自然选择和人工选择而分化形成的形态 生理和生态特征不同的基因型类群 称为生态型 第二节种群生态学 一 种群的概念和特征1 种群的概念种群是指同种生物在特定环境空间和特定时间内的所有个体的集群 是物种存在的基本单位 种群具有三个方面特征 空间特征 遗传特征 数量特征 2 种群的特征出生率和死亡率年龄结构和性比例空间分布种群密度 二 种群的数量变动1 生命表和存活曲线生命表 生命表是根据生物种群各年龄组的存活或死亡数据编制的一类统计表 生命表分动态的和静态的两种形式 藤壶的生命表 生命表中有若干栏 各栏符号在生态学中已成为惯例 其中X为按年龄的分段 nx为X期开始时的存活数 lx为X期开始时的存活率 dx为从X到X 1的死亡数 qx为从X到X 1期的死亡率 Lx是从X到X 1期的平均存活数 即Lx nx nx 1 2 Tx是进入X龄期的全部个体在进入X期以后的存活个体总年数 即Tx Lx ex为X期开始时的生命期望 即ex Tx nx e0是种群的平均寿命 表示出生时的动物 平均能够活多少年 存活曲线 根据上述生命表 以存活数量的对数值为纵坐标 以年龄为横坐标作图 可得到种群的存活曲线 I型 凸型存活曲线 表示种群在达到生理寿命之前只有少数个体死亡 如人类和一些大型哺乳动物 II型 对角线存活曲线 表示种群各年龄期的死亡率基本相同 如鸟类 大多数爬行动物和一些小型哺乳动物 III型 凹型存活曲线 表示种群幼体的死亡率很高 只有极少数个体能够活到生理寿命 如大多数鱼类 两栖类 海洋无脊椎动物等 存活曲线的类型 2 种群增长率和内禀增长率种群增长率r是指单位时间里某种群增长的百分比 内禀增长率rm是指在空间 食物量不受限制 排除天敌 疾病等其它种生物的影响 在某一特定的温度 湿度 光照和食物质量的环境条件下 种群的最大瞬时增长率 3 种群的增长模型种群在无限环境中的增长 J 形增长模型种群在有限环境中的增长 S 形增长模型 4 种群的数量变动与相对稳定性根据生物种群稳定性的动态类型 可以把生物分成两种类型 一种生物的种群密度比较稳定 经常处于环境容纳量K值周围 称为K 选择的生物 另一类生物的种群密度很不稳定 很少达到K值 大部分时间保持在逻辑斯谛曲线的上升阶段 称为r 选择的生物 三 种间关系1 种间竞争高斯假说 在一个稳定的环境中 由于竞争的结果 完全的竞争者不能共存 在进化过程中 由于激烈的竞争 可能向两个方向发展 一是一个物种完全排斥另一物种 二是两个物种之间必须出现栖息地 食性 活动时间或其它特征上的生态位分化 生态位是指生物种在生物群落或生态系统中的地位和作用 2 捕食3 互利 第三节群落生态学 一 群落的概念和特征1 群落的概念生物群落是指在特定空间或特定生境下 具有一定的生物种类组成 具有一定外貌 结构和功能的生物集合体 2 群落的特征具有一定的物种组成具有一定的外貌具有一定的群落结构具有一定的动态特征群落的边界特征 二 群落的结构1 群落的物种组成优势种是指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 亚优势种是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 伴生种是指与优势种相伴存在 但不起主要作用的植物种 偶见种是指由于种群本身数量稀少 在群落中出现频率很低的生物种 2 群落的垂直格局群落的垂直格局是指生物在空间的垂直分布上的分化 即群落的垂直分层现象 它既包括不同类型群落的垂直分化 也指同一群落的垂直分层 前者主要是指陆生群落不同海拔高度 水体群落不同水域深度上分布的物种和数量不同 其群落的类型也不同 后者是指不同的物种及其数量构成了群落内部的不同层次 3 群落的水平格局群落的水平格局是指群落沿水平方向的配置状况 它是群落空间分布的另一格局 群落水平格局的形成取决于一系列内外因素的综合 4 群落的时间格局群落的组成与结构随时间序列发生有规律的变化 这就是群落的时间格局 群落的时间格局包括两个方面的内容 一是由自然环境因素的时间节律所引起的群落各物种在时间结构上相应的周期变化 二是群落在长期历史演进中 由一种类型转变成另一种类型的顺序过程 即群落的演替与进化 三 群落的演替1 群落演替的概念 分类和特征群落演替是指群落经过一定历史发展时期 由一种类型转变为另一种类型 逐步向稳定群落发展的顺序过程 演替的类型划分 按演替发生的起始条件划分 可以分为原生演替和次生演替 按基质的性质划分 可以分为水生演替和旱生演替 按引起演替的原因划分 可以分为内因性演替和外因性演替 按演替过程时间的长短划分 可以分为地质演替和生态演替 按群落代谢特征划分 可以分为自养性演替和异养性演替 群落的演替的特征 演替方向 演替速度 演替效应 2 群落演替的一般过程裸地的形成物种的扩散和定居环境的变化物种竞争 3 顶极群落顶极群落的概念和特征顶极群落理论单元顶极学说多元顶极学说顶极群落格局学说 第四节生态系统生态学 一 生态系统的概念和特征1 生态系统的概念生态系统是指在一定时间和空间范围内 由生物群落与其环境组成的一个整体 该整体具有一定的大小和结构 各成员借助能量流动 物质循环和信息传递而相互联系 相互影响 相互依存 并形成具有自组织和自调节功能的复合体 2 生态系统的特征生态系统具有自我调节的能力生态系统具有能量流动 物质循环 信息传递的功能生态系统中营养级是有限的生态系统是一个动态系统 3 生态系统的类型根据人类对生态系统的影响程度生态系统可分为自然生态系统人工生态系统半自然生态系统三类 根据生态系统的环境性质和形态特征来划分 可把生态系统分为水域生态系统和陆地生态系统两大类 二 生态系统的组成和结构1 生态系统的组成生物生产者消费者分解者非生物 2 生态系统的结构形态结构食物链和食物网营养级和生态金字塔生态效率 三 生态系统的功能1 生态系统中的能量流动能量流动与热力学定律生态系统的生产生态系统能流模型 2 生态系统中物质循环水循环气体型循环沉积型循环 3 生态系统中的信息传递物理信息化学信息行为信息营养信息 第五节生态系统稳定性与生态平衡 一 生态系统稳定性1 生态系统稳定性的概念生态系统稳定性是指系统在一定时间过程中维持物种间相互组合及各物种数量关系的能力 以及在受到来自外部或内部扰动的情况下恢复到原来平衡状态的能力 生态系统的稳定性主要包括两个方面能力 抵抗力和恢复力 抵抗力是指生态系统抵抗扰动和维持系统的结构和功能保持其原状的能力 恢复力是指生态系统在遭受到扰动以后恢复到原初状态的能力 2 生态系统稳定性的调节机制生态系统的自我调节属于反馈调节 所谓反馈 就是构成系统的某一成份的输出与输入之间的关系 反馈有两种类型 即负反馈和正反馈 二 生态平衡1 生态平衡的概念生态平衡是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间 生物各个种群之间 通过能量流动 物质循环和信息传递 使它们相互之间达到高度适应 协调和统一的状态 2 生态平衡的特征是动态的平衡而不是静态的平衡是一种相对平衡而不是绝对平衡