绿化中级职称生态学部分.doc

生态学部分一、生态学：（一）概念：1、 生态学：是研究生物与生物、生物与环境相互关系的一门学科。2、 种群：是栖息在同一地域中同种个体组成的复合体，即由个体组成的群体。它有出生率、死亡率、增长率、有年龄结构和性别比例。3、 生物群落：是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物的复合体。有群落结构、演替、多样性、稳定性等。4、 生态系统：指自然界一定空间范围内生物因子与非生物因子（无机物质、有机物质、气象因子等），相互作用形成有一个自然综合体，它具有一定的结构，并能进行物质循环，能量转换，起着互相依赖和互相制约的作用。5、 食物链：自然界中，生物之间形成的吃与被吃的关系，这一关系叫食物链。6、 环境：指某一特定生物体或生物群落以外的空间及直接、间接影响其生存的一切事物的总和（针对某一特定主体或中心而言，主体不同即环境也不同）。7、 生态因子：环境因子中对生物起作用的因子，是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的因子。如：温度、湿度、食物、氧气及其他生物。（二）生态因子分类（生物的生存环境中包含很多生态因子）（五类）1、 气象因子：温度、湿度、光、降水、风、气压、雷电。2、 土壤因子：土壤结构、土壤有机物和无机物、土壤生物。3、 地形因子：地面起伏、坡度、阴阳坡等。4、 生物因子：生物之间的各种相互关系如捕食、寄生、竟争、互惠共生。5、 人为因子：强调人的特殊性和重要性，对生物生存质量、数量、分布有直接影响。（三）生态因子的综合作用每一个生态因子都是在与其它因子的相互影响、相互制约中起作用，任何一下因子的变化都会在不同程度上引起其它因子的变化，这就是生态因子的综合作用。例如：光照、强度的变化会引起土温、土湿、大气湿度的改变。（四）生态因子的主导作用（非等价性）在诸多因子中，其中必有1或2个是对生物起主导作用的因子，这1-2个因子所起的作用叫主导作用。这个两个因子就叫主导因子。 主导因子的两个含义： 主导因子的改变会引起其它因子改变。 主导因子又称限制因子（如光照决定植物生长量）。（五）环境（功能、特征）1、 分类：大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境，大环境不仅直接影响小环境而且也对生物体，也有着直接或间接的影响。小环境：指对生物有直接影响的邻近环境，例如：植物体表面的大气环境、土壤环境等。2、 环境的概念：指生物体生活空间的外界自然条件的总和。（无机环境因素和有机生物体）3、 环境因子（要素）：环境中各个因素叫环境因子（不一定对植物都有作用）如N2。（六）研究种群的意义：1、种群：是在一定空间中同种个体的组合。如森林中的杨树种群、梅花鹿种群等。种群是物种在自然界中存在的基本单位（分类中）是生物群落的基本单位。种群的个体是随着时间的推移而死亡、消失，还可以通过繁殖新个体得以补充而持续进化，所以种群又是一个演化单位，一个遗传单位，一个进化单位，所以研究种群对于保护生物多样性、维持生态平衡很有实际意义。2、种群生态学：研究种群的数量、分布、以及种群与栖息环境中的非生物因素和其它生物种群的相互作用。3、生态入侵：把由于人类有意识或无意识的把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定的扩展这个过程，叫做生态入侵。例如：外来物种美国白蛾，可取食300多种植物，是无烟的灾害，其天敌有白蛾周氏啮小蜂。还有强大小蠹，两种害虫对我国的植物构成威胁。（七）种间竞争：是指两种或更多种生物共同利用同一资源而产生的相互竞争作用。1、 竞争类型：资源利用性竞争：两物种间没有直接干涉，只有资源总量减少而影响竞争的存活、生殖、生长。相互干涉性竞争：就是吃与被吃影响生存数量。如：植物他感作用（克生作用）即是通过分泌有害化学物质，阻止别种植物在其周围生长。2、 植物的竞争： 冠竞争（光辐射）； 根竞争（水、养分）（八）生态位：是指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。如食草动物与食肉动物在营养关系上占不同地位、起不同作用。（九）互利共生：对寄生物与寄主双方都有利的生活方式称为互利共生。互利共生表现类型： 种植与饲养的共生（人与作物）。 有花植物与传粉动物的共生。 高等植物与真菌的互利共生（根瘤菌），地衣是藻类和真菌的互利共生。寄生：一种生物从另一种生物中获取营养并对寄主造成危害，这一现象称为寄生。（寄生物将卵产在幼虫体内，随着生长，将幼虫体内的器官消耗完毕，剩下空壳。2偏利共生：仅对一方有利对另一方有害则为偏利共生。（十）现代生态学的特点和发展趋势1、 现代生态学的特点： A、应用了数学、物理、化学和工程技术。B、电子计算机、高精度的分析测定技术。C、高分辨率的遥感仪器。D、地理信息系统先进技术和手段。涉及领域非常广泛，加强横向联系的研究。研究范畴从宏观、微观向两极逐渐深入。全球性的环境问题引起了科学家的关注。2、 现代生态学发展趋势： 生态系统生态学研究是生态学发展的主流。 系统生态学的发展是系统分析和生态学的结合。 群落生态学从描述群落结构，发展到数量分类和排序，并探讨群落结构形成的机理。 现代生态学向宏观和微观两极发展，研究更深入，多学科渗透，行为生态学，化学生态学，进化生态学等。 应用生态学，迅速向前发展，涉及科学（自然和社会）结合点，经济生态学、农业生态学、城市生态学等。与应用领域密切结合，研究层次更为宏观，（景观生态学、全球生态学）。二、 生物群落概念：一个生态系统中具有生命，具有一定的形态结构、营养结构，执行一定的功能的部分即生物群落或在特定的生境下，彼此相互影响、相互作用生物种群有规律的组合。（一）生物群落的基本特征（七个特征） 生物群落具有一定的种类组成，即动、植、微生物种群组成。种类多（数量多）即体现生物多样性。 不同物种之间相互影响，三类物种有规律共处在有序状态下生存。 形成群落环境，生物群落以其居住环境产生影响。 具有一定的结构（松散结构）A、形态结构；B生态结构；C营养结构。 具有一定的动态特征，（有生命的生物处于运动之中）A季节；B年际；C演替；D演化。 具有一定的分布范围：任何一个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。生物群落的边界特征：明显的边缘效应（一块小麦农田的四周）。（二）、群落的结构：1群落的垂直结构群落分层现象，陆地群落分层与光的利用有关（四层：林冠层、下木层、草本层、地被层、）。2、 群落的水平结构指群落的水平格局分布：镶嵌性；复合体。3、 植物密度效应和生长可塑性（构件可多、可少、依环境）密度效应是最后产量衡值法则（在很大播种密度范围内最终产量与正常播种时的产量相等。）-3/2自疏法则（播种密度高影响生存，自疏）（三）、生物（植物）的群落演替：1、 概念：指某一地段上一种生物（植物）群落被另一种生物（植物）所取代的过程。2、 演替过程：优势种的发育导致群落内光照、温度、水分状况的改变，为演替创造了条件。云杉采伐空地出现喜光草本植物喜光阔叶树耐荫草本植物替代喜光草本植物云杉长大后（最上层郁闭后）。演替具有方向性和周期性。3、 影响群落演替的主要因素（五种） 植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性，是群落演替的先决条件。 群落内部环境的变化：植物种群特别是优势种的发育导致群落内光照、湿度、水分状况的改变，从而造成种群的演替。 尚未成熟的物种内和物种之间的变化。 外部环境条件的变化：虽然决定群落的演替的根本原因是群落内部的变化，但是群落的外界环境条件、气候、土壤等也是引起演替的重要条件。 人类活动：人对生物引起演替的影响远远超过其它所有的自然因子，因为人类活动是有意识、有目的地进行的，可以对其起着促进、抑制、改造和建设的作用。（砍伐森林、开垦荒地等）三、生态系统（一）概念生态系统：是指一个地段上，由生物与非生物环境构成的有机系统的总和。如一片森林、一个公园、一块草地。（二）生态系统的结构、组成及功能组成：1.初级生产者：绿色植物利用光能及无机物制造有机物2.消费者：草皮，肉食动物取食植物3.分解者：细菌、真菌等，将死的有机体分解成简单的无机化合物，归还到环境中供植物利用。4.无机环境因子（光、大气、热、水、土）生态系统至少包括1、3、4，从外界输入光能、水、营分和气体、通过内部能量流动和物质循环，把多余物质和能量等释放或输出，返回大气、土壤及水圈，所以生态系统又是一个开放的系统。.（三）食物链和食物网1、 食物链：植物固定的能量，通过生物之间食与被食的链条式的传递关系，该链条被称为食物链，一般至少有3个环节。例如：草兔狐狸。2、 食物网：生态系统中，由多个食物链交织在一起形成的的网状关系，被称为食物网。例如：草蝗虫鸟蛇猫头鹰3、食物链的类型：i. 捕食食物链：吃与被吃形成的食物链（能量转换）ii. 碎屑食物链：丽蝇在动物尸体内产卵，卵孵化成幼虫，幼虫吃腐臭的蛋白质。iii. 寄生食物链：小蜂产卵于姬蜂幼虫内，姬蜂又寄生于其它昆虫体内。4、营养级的概念：是指处于食物链某一环节上所有生物种类的总和，（是一类生物与处于不同营养层次上，另一类生物之间的关系）。营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量就越少，当少到一定程度时，就不可能再维持另一个营养级中生物的生存了。5、生态金字塔概念：指各个营养级之间的数量关系，这种数量关系：、 可采用生物量单位生物量金字塔（各级生物总重量）、 可采用能量单位能量金字塔（各营养级固定能量）、 可采用数量单位数量金字塔（各级个体数量）。结论：能量从一个营养级流向另一个营养级总是逐渐减少的。数量和生物量，由于某些生态系统（海洋生物）可出现倒锥形金字塔，即依次递增。6、生态效率的概念：指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系。I（摄取或吸收）生物所摄取的能量A（同化）生物消化道内被吸收的能量。R（呼吸）指在新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量。P（生产量）呼吸消耗后净剩的能量，并以有机物质的形式累积在生态系统中。（四）、生态系统中的物质循环和能量流动： 物质循环和能量流动都是借助于生物之间的取食过程而进行的，但这两个过程是密不可分的，能量流动总是伴随着物质循环进行，物质循环是封闭式的循环，能量流动是开放型。因为能量是储存在有机分子键中，当能量通过呼吸过程被释放出来的时候，有机物被分解成无机物被释放到环境中去。太阳能植物有机质各级消费者排泄物、残体物质流动是封闭式的循环。在物质循环过程中，每一过程中都有能量的散失和消耗。太阳能只有通过生产者的光合作用才能源源不断地输入生态系统，然后再被其他生物所利用。生产者通过光合作用，不仅为本身的生存、生长、繁殖提供营养物质和能量，而且它所制造的有机物质也是消费者和分解者唯一的能量来源。（五）生态系统平衡：是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，包括结构上、功能上、能量输入输出上的稳定，是一种动态平衡（且种类趋于多样化、结构复杂化、功能完善化）自然界生态系统的一个重要的特点就是按常常趋向于达到一种稳态或平衡状态，使系统内的所有成分彼此相互协调，而且生态系统可以在一定限度内进行自我调节实现平衡。（六） 生态系统反馈：1、正反馈：不抑制却加速最初发生变化的那个种群，这样破坏平衡状态对环境极大的破坏（具有爆发性）。2、负反馈：抑制和减弱最初发生变化的那个种群的变化，使生态系统达到和保持平衡或稳态 。（七）举例说明食物网复杂性与生态稳定性的关系：自然界，生态系统中生物之间构成的食物链，交织在一起组成了复杂的食物网。例如：一个岛屿有一个食物链草鹿狼，其中一旦鹿消失，狼就会饿死，如果还有另外两种食草动物（羊、牛），鹿虽然消失了，还有其它捕食对象，所以狼照样能生存，生态仍然能够保持平衡。这样这个生态系统就具有一定的稳定性。所以食物网越复杂，生态系统抵抗外界力量的干扰能力就越强。食物网越简单，生态系统的稳定性就越差，这个生态系统就容易发生波动和毁灭。复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件。（八）计算生态系统中能量的效率：同化效率=An/In=固定的日光能/吸收的日光能（植物） = An/In=同化的食物能/摄取的食物能（动物） 生长效率=Pn/An=n营养级的净生产量能量/n营养级的同化能量 消耗或利用效率=In+1/Pn=n+1营养级摄取能量/n营养级的净生产能量。（九）发展生态农业的意义：发展生态农业就是有效地运用生态系统中生物群落共生的原理、多种成分间的相互协调和互补的功能原理以及物质和能量多层次、多途径利用和转化的原理，建立能合理利用自然资源，保持生态稳定和持续高效的农业生态系统。其目的就在于提高太阳能的利用率、生物能的转化率和农副业废弃物的再生循环利用率。因地制宜地，利用自然资源，使农、林、牧、渔、加工业得到协调发展，从而提高农业生产力，获得更多的粮食和其他农副产品，以满足人们的日意增长的物质需求，达到可持续发展。所以生态农业是今后世界农业发展的一个重要方向。（十）生态对策（进化对策）1.概念：各种生物在进化过程中，形成了特有的生活史，人们把生物在生存斗争中获得生存的对策，称为生态对策或生活史对策（进化对策）。2.生态对策类型与特点：两大类： K对策，选择的生物出生率低，寿命长、个体大，具有完善的保护后代机制，扩散能力较弱，但竞争能力强。特点：种群数量较稳定，导致生境退化的可能性小。具有亲代关怀行为，个体大，竞争力强等特点以保证在生存竞争中取得胜利。 r对策：能使种群迅速恢复，高扩散力，又使它的迅速离开恶劣的生境，并在别的地方建立了新的种群。特点：死亡率高，运动性强。r对策者与K相反，扩散力强，竞争力弱，属于机会主义物种。（十一）生态适应：生物对生态环境的适应即为生态适应。例如：植物对水分的需求，与所处环境的水分条件，有时处于矛盾中，那么在其生长发育过程中，即要适应水分的不足，有时还要适应水分过多的情况，由于长期适应，就会在生物学上表现出一定的特性，据此，可将植物分为：旱生：叶质地硬，革质，有光泽，细胞失水，不易萎蔫，气孔小，如黄杨。中生：油松、桑树等。湿生：水松、枫杨、柳树等。（十二）生物对生态因子耐受限度的微调驯化：如果一种生物长期对它的最适生存范围上限或下限偏一侧的环境条件下，久而久之就会产生一个新的最适生存范围，其上下限值发生了移动，（酶的改变起作用），不同植物有不同的驯化能力。休眠：是生物抵御适应不良环境条件的一种有效的生理机制。在致死限度内维持生存，但会进入休眠状态，对环境的耐受范围就会比正常活动时宽得多（种子、昆虫）。昼夜节律和其它周期性的补偿变化是生物对生态因子周期变化不断适应的结果。如；植物白天进行光合作用，黑夜进行呼吸作用。（十三）植物（生物）与环境作用的基本规律：环境既包括无机环境因素，也包括生物有机体因素，对植物而言，是植物生存地点周围空间的一切因素，如气候、土壤、生物（动物、植物、微生物）等等。从环境中分离出来的因素，称为环境因子。只有对植物起作用的环境因子叫生态因子。如N2气对共生性的植物来说就是生态因子，反之，则不是生态因子。影响植物生长发育的六大生态因子是：光因子、温度因子、水因子、土壤、生物、大气，各生态因子不是孤立地对植物发生作用，而是综合在一起影响着植物的生长发育。生态环境决定着植物种类（一定的植物一定的生境）有什么样的生境就决定了有什么样的植物种类（适地适栽）。（十四）生态因子对植物的综合作用： 1、 生态因子综合作用：一个生态因子对植物无论有多么重要，它的作用也只能在其他因子的配合下，才能表现出来，即各生态因子综合作用于植物体。2、植物作用的主导因子：组成环境的所有生态因子，都是植物生活所必需的，但在一定的条件下，其中必有一下因子起决定性作用，即主导因子，也称限制因子，他限制了植物的继续扩展与分布，甚至生存。3、植物作用的不可代替性：植物在生长发育过程中所需要生存条件光、热等因子，对植物的作用不是等价的，但都同等重要，是不可缺少的，如缺少其中的一种便会影响生长、发育，甚至死亡。任何因子都不能由另个一个因子替代，即生态因子不可代替，但可以调剂、补充。 4、生态因子对植物的作用具有阶段性：每一个生态因子对植物各个不同发育阶段所起的生态作用是不相同的，即植物对生态因子的需要是分阶段的。5、生物的限制因子生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，但其中必有一种或少数几种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子，这些关键因子即为限制因子。 任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，就会成为这种生物的限制因子。 一种生物的耐受范围越广，对某一特定睥环境适应能力也就越低。如果一种生物对某一种生态因子的耐受范围很窄，这种因子又易于变化，那么它很可能成为该物种的限制因子。（氧气对水生生物来说就是限制因子）（十五）生态系统能量流动的特点：1、 生系统中的能量流动是单方向的和不可逆转的。2、 能量在流动过程中逐渐减少，传递效率不可能是百分之百，新陈代谢活动都会消耗相当多的能量，这些能量最终都以热的形式消散到周围空间中去，由此可见，任何一个生态系统都需要不断地得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。如果在一个较长的时期内中断能量输入，生态系统即会自