第二章-生物与环境13节.ppt

第一节环境的概念及其类型 一 环境的概念1 环境 environment 某一特定生物或生物体以外的空间 以及直接或间接影响该生物体生物群体生存的一切事物的总和 理解环境概念的要点 相对的概念 针对某一主体而言的 主体不同 环境的范围大小不同 环境是某一主体周围一切事物的总和 太阳和地球是生物生存最根本的环境基础 二 环境的类型 环境的类型通常按环境的主体 性质范围等特征划分如下 1 按环境的主体分目前有两种体系 人类环境 是以人为主体 其他的生命物质和非生命物质都被视为环境要素 这类环境称为人类环境 在环境科学中 多数学者都采用这种分类方法环境 是以生物为主体 生物体以外的所有自然条件称为环境 这是一般生态学书刊上所采用的 2 按环境的性质可将环境分为3类 自然环境 半自然环境 被人类破坏后的环境 社会环境 3 按环境的范围大小可将环境分为五类 宇宙环境 spaceenvironment或称星际环境 空间环境 指大气层以外的宇宙空间 是人类活动进人大气层以外的空间和地球邻近天体的过程中提出的新概念 对太阳系中的地球而言 整个太阳系就是地球生存和运动的宇宙环境 地球环境 globalenvironment或称地理环境geoenvironment 全球环境 指大气圈中的对流层 水圈 土壤圈 岩石圈和生物圈 地球环境与人类及生物的关系尤为密切 其中生物圈中的生物把地球上各个圈层的关系密切地联系在一起 并推动各种物质循环和能量转换 对栖息于地球表面的动植物而言 整个地球表面就是它们生存和发展的环境 区域环境 regionalenvironment 指占有某一特定地域空间的自然环境 它是由地球表面不同地区的5个自然因层相互配合而形成的 不同地区 形成各不相同的区域环境特点 分布着不同的生物群落 微环境 micro environment 指区域环境中 由于某一个 或几个 圈层的细微变化而产生的环境差异所形成的小环境 内环境 innerenvironment 指生物体内组织或细胞间的环境 对生物体的生长和繁育具有直接的影响 例如 叶片内部 直接和叶肉细胞接触的气腔 气室 通气系统 都是形成内环境的场所 内环境对植物有直接的影响 且不能为外环境所代替 第三节生态因子作用分析 一 生态因子的概念 二 生态因子的类型 三 生态因子作用的一般特征 四 生态因子的限制性作用 一 生态因子的概念 1 环境 environment 指作用于生物 个体或群体 的外界条件的总和 包括生物存在的空间 以及维持其生命活动的物质和能量 2 生态因子 ecologicalfactor 环境中凡是对生物起作用的事物被称作生态因子3 生存条件 existencecondition 生物生长发育所必需的生态因子被称为生存条件 4 生境 habitat 具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境称为生境 其中包括生物本身对环境的影响 二 生态因子的类型1 在生态学中 一般把生态因子分为非生物因子 指无机因子或物理因子 生物因子 种内与种间的相互作用关系 2 道本迈尔按性质来分 气候因子 光 温度 水 风 地形因子 土壤因子 生物因子 人类因子 3 根据因子的变化对生物数量的影响状况分为 1 密度制约因素 因子的影响程度随种群密度而变化 对种群数量具有调节作用 主要为生物因子 如食物 天敌等 2 非密度制约因素 因子的影响程度不随种群密度而变化 对种群数量无调节作用 这类因子主要是非生物因子 如温度 降水等 4 还有人把生态因子分为直接因子 对生物直接起作用的因子 如 光 水分 温度等 间接因子 通过改变其他因子而间接影响生物 如 海拔高度和地形 三 生态因子作用的一般特征 1 综合作用 环境中各种生态因子不是孤立存在的 而是彼此联系 互相促进 互相制约 任何一个单因子的变化 都必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用 2 主导因子作用 在诸多环境因子中 有一个对生物起决定性作用的生态因子 称为主导因 主导因子发生变化会引起其他因子也发生变化 如池塘中的溶解氧 直接作用和间接作用 区分生态因子的直接作用和间接作用对认识生物的生长 发育 繁殖及分布都很重要 环境中的地形因子 其起伏程度 坡向 坡度 海拔高度及经纬度等对生物的作用不是直接的 但它们能影响光照 温度 雨水等因子的分布 因而对生物产生间接作用 这些地方的光照 温度 水分状况则对生物类型 生长和分布起直接的作用 阶段性作用 由于生物生长发育不同阶段对生态因子的需求不同 因此 生态因子对生物的作用也具阶段性 这种阶段性是由生态环境的规律性变化所造成的 不可代替性和补偿作用 环境中各种生态因子对生物的作用虽然不尽相同 但都各具有重要性 尤其是作为主导作用的因子 如果缺少 便会影响生物的正常生长发育 甚至造成其生病或死亡 所以从总体上说生态因子是不可代替的 但是局部是能补偿的 四 生态因子的限制性作用1 限制因子 限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制性因子 当某一因子不能满足生物一生或某一发展阶段的生存需要时 就可成为限制因子 在繁殖期 最容易阻挠和限制生物繁殖的因子可能成为限制因子 限制因子的确定 通过观察 分析 实验相结合的途径 2 Liebig最小因子定律 德国农业化学家BaronJustusLiebig认为每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养元素 并阐明在植物生长所必需的元素中 供给量最少 与需要量比相差最大 的元素决定着植物的产量 Liebig指出 植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量 这一概念被称做 Liebig最小因子定律 E P Odum 1973 建议对Liebig定律做两点补充 1 这一定律只适用于稳定状态 即能量和物质的流入和流出处于平稳的情况下才适用 2 要考虑生态因子之间的替代作用 即当一个特定因子处于最小量状态时 其他处于高浓度或过量状态下的物质 可能有替代作用 替代这一特定因子的不足 因而最低因子并不是绝对的 3 Shelford耐性定律 Shelford slawoftolerance 生物的存在与繁殖 要依赖于某种综合环境因子的存在 只要其中一项因子的量 或质 不足或过多 超过了某种生物的耐性限度 则使该物种不能生存 甚至灭绝 这一概念被称为Shelford耐性定律 理解概念的要点 该定律把最低量因子和最高量因子相结合 任何接近或超过耐性下限或耐性上限的因子都称做限制因子 生物的耐性限度会因发育时期 季节 环境条件的不同而变化 当一个种生长旺盛时 会提高对一些因子的耐性限度 相反 当遇到不利因子影响它的生长发育时 也会降低对其他因子的耐性限度 耐性定律是最小因子定律的进一步发展 表现在 1 它不仅考虑了因子量的过少 而且也考虑了因子量的过多 2 耐性定律不仅估计了环境因子量的变化方面 并且估计了生物本身的耐受性问题 一些与耐性定律有关的术语 广温性动物 狭温性动物狭食性 广食性狭栖性 广栖性 4 耐受限度 thelimitsoftolerance 每一个种只能在环境条件的一定范围内生存和繁殖 生物种在其生存范围内 对任一生态因子的需求总有其上限和下限 二者间的幅度就是其对该因子的耐受限度 RonaldGood 1953 概念的理解要点 生物对某些因子的耐受限度可能很宽 对另一些因子的可能很窄 该种的实际分布决定于各种因子的复合 一个种的生态幅即适应生境范围的大小是由其生境中的所有生态因子耐性限度的综合决定的 生物的耐受限度会因发育时期 季节 环境条件的不同而变化 当生长旺盛时会提高对一些因子的耐受限度 相反 当遇到不利因子影响生物的生长和发育时 也会降低对其他因子的耐性限度 在自然界中生物对某一因子的耐受限度实际范围几乎都比潜在范围小 其原因为 在不利因因素影响下 提高了对基础代谢的生理调节所付出的代价 生境中辅助因子降低了代谢强度的上限或下限水平 5 生态幅 物种适应于生境范围的大小生态幅与分布区是生物适应环境的结果 五 生物内稳态及耐性限度的调整 1 生物的内稳态机制 内稳态机制 即生物控制体内环境使之不随外部环境发生变化的相对稳定的机制 内稳态机制的意义 能减少生物对外界条件的依赖性 提高其适应性 但仍不能完全摆脱环境的限制 维持内稳态是生物扩大耐性限度的一种重要机制 内稳态实现的途径 生理过程和行为的调解 内稳态生物和非内稳态生物 具有内稳态机制的生物被称为内稳态生物 不具有内稳态机制的生物被称为非内稳态生物 它们之间的基本区别 内稳态生物的耐性范围除取决于体内酶系统的特性外 还有赖于内稳态机制能够发挥作用的范围 如恒温动物 恒渗动物 非内稳态生物的耐性范围之简单的决定于体内酶系统在什么温度范围内起作用 如变温动物 变渗动物 2 耐性限度的驯化生物借助于驯化过程可适当调整其对某个生态因子的最适生存范围或耐受限度的上 下限 若一种生物长期生活在偏离其最适生存范围一侧的环境条件下 会导致该种生物耐受曲线的位置移动 产生一个新的生存范围和最适区域 Acclimation 驯化 指在实验室条件下诱发的生理补偿机制 一般只需较短的时间 Acclimatisation 驯化 指在自然