第1部分有机体与环境-1生物与环境

1、 主讲教师：蒋万祥主讲教师：蒋万祥 枣庄学院生命科学学院枣庄学院生命科学学院 E-mail: 2012-2013-2 2012-2013-2普通生态学普通生态学第一部分第一部分 有机体与环境有机体与环境1 1 生物与环境生物与环境 生态因子生态因子1.1 1.1.1 环境环境(environment)环境环境是指某一特定生物体或生物群体周围一切是指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。物群体生存的各种因素。生物环境一般可分为大环境和小环境大环境大环境(macroenvironment)是指地

2、区环境、地球环境及宇宙环境。是指地区环境、地球环境及宇宙环境。小环境小环境(microenvironment)是指对生物有着直接影响的邻近环境，即指小是指对生物有着直接影响的邻近环境，即指小范围内的特定栖息地。范围内的特定栖息地。大环境直接影响着小环境，对生物体也有直接或间接大环境直接影响着小环境，对生物体也有直接或间接的影响。的影响。 大气候大气候：大环境中的气候。是指离地面大环境中的气候。是指离地面1.5m以以上的气候，是由大气范围因素所决定上的气候，是由大气范围因素所决定，如大气环，如大气环流、地理经纬度、距海洋距离、大面积地形等流、地理经纬度、距海洋距离、大面积地形等。 小气候：小气候

3、：小环境中的气候。是指近地面大气层小环境中的气候。是指近地面大气层1.5m1.5m以内的气候，小气候变化大。以内的气候，小气候变化大。 生境生境(habitat) 指特定生物体或群体的栖息地的生态指特定生物体或群体的栖息地的生态环境。环境。是指环境要素中对生物起作用的因子，如光是指环境要素中对生物起作用的因子，如光照、照、温度、水分、氧气、二氧化碳、食物和其他温度、水分、氧气、二氧化碳、食物和其他生物等。生物等。 区别：生态因子和环境因子区别：生态因子和环境因子生态因子生态因子是环境因子中对生物起作用的因子。是环境因子中对生物起作用的因子。环境因子环境因子生物体外部的全部环境要素。生物体外部的

4、全部环境要素。1.1.2 生态因子生态因子(ecological factor)1. 生态因子的分类生态因子的分类（1）按性质分）按性质分气候因子（如温度、水分、光照、风等）气候因子（如温度、水分、光照、风等）土壤因子（土壤结构、土壤成分、土壤生物）土壤因子（土壤结构、土壤成分、土壤生物）地形因子（如陆地、海洋、海拔高度、坡度）地形因子（如陆地、海洋、海拔高度、坡度）生物因子（包括动物、植物和微生物的作用）生物因子（包括动物、植物和微生物的作用）人为因子人为因子（2）按有无生命的特征分：）按有无生命的特征分：生物因子生物因子非生物因子非生物因子（3）按生态因子对动物种群数量变动的作用分）按生态

5、因子对动物种群数量变动的作用分密度制约因子：如食物、天敌、流行病等密度制约因子：如食物、天敌、流行病等非密度制约因子：如温度、降水等。非密度制约因子：如温度、降水等。 （4）按生态因子的稳定性及其作用特点分：）按生态因子的稳定性及其作用特点分：稳定因子：稳定因子：周期性变动因子：如一年四季变化和潮周期性变动因子：如一年四季变化和潮汐涨落等。汐涨落等。 ( (生物对这些因子也形成了生物对这些因子也形成了周期性的适应，影响生物分布周期性的适应，影响生物分布) )非周期性变动因子：如风、降雨、捕食非周期性变动因子：如风、降雨、捕食等。等。( (生物来不及适应，影响生物数量生物来不及适应，影响生物数量

6、) )变动因子：变动因子：如地心引力、地磁和太阳辐射常数等。如地心引力、地磁和太阳辐射常数等。决定了生物的分布决定了生物的分布2. 生态因子作用特征生态因子作用特征（1 1）综合作用）综合作用（2 2）主导因子作用）主导因子作用（3 3）阶段性作用）阶段性作用（4 4）不可替代性和补偿性作用）不可替代性和补偿性作用（5 5）直接作用和间接作用）直接作用和间接作用（1 1）综合作用）综合作用例如：水体中温度与溶氧量的关系。例如：水体中温度与溶氧量的关系。温度温度()()淡水淡水(ml/L)(ml/L) 海水海水(ml/L)(ml/L)CO2CO2致死浓致死浓度度(ml/L)(ml/L)0 010

7、.2910.297.977.9710108.028.026 6353512012015157 722225 5797920206 657575 5313130305 557574 446466060（2 2）主导因子作用）主导因子作用如春化阶段的低温因子。如春化阶段的低温因子。（3 3）阶段性作用）阶段性作用某一生态因子的有益作用常常只限于生物生某一生态因子的有益作用常常只限于生物生长发育的某一特定阶段。长发育的某一特定阶段。 如低温对某些作物的春化阶段是比不可少的，但如低温对某些作物的春化阶段是比不可少的，但在其后的生长阶段是有害的：在其后的生长阶段是有害的： 很多昆虫的幼虫和成虫生活在完全

8、不同的生境中，很多昆虫的幼虫和成虫生活在完全不同的生境中，对生态因子的要求差异很大。对生态因子的要求差异很大。（4 4）不可替代性和补偿性作用）不可替代性和补偿性作用A.A.因子之间是不可替代的。如种子发芽实验。因子之间是不可替代的。如种子发芽实验。B.B.补偿性。补偿性。 如：光照强度的减弱所引起的光合作用下降可靠如：光照强度的减弱所引起的光合作用下降可靠C02C02浓度的增加得到补偿。浓度的增加得到补偿。 锶大量存在时可减少钙不足时对动物造成的锶大量存在时可减少钙不足时对动物造成的有害影响有害影响 生物与环境的相互关系生物与环境的相互关系1.2 1.2.1 环境对生物的作用环境对生物的作用

9、生物在不同的环境中，会产生不同的适应性变异。生物在不同的环境中，会产生不同的适应性变异。欧鳊欧鳊(Abramis brama) 随着气温由南到北逐渐变冷，它的繁殖也随着气温由南到北逐渐变冷，它的繁殖也由南方的一年连续产卵逐级变成一年产一次卵。由南方的一年连续产卵逐级变成一年产一次卵。美洲鹿鼠美洲鹿鼠(Peromyscus mamiculatus)从海平面到从海平面到4000m海拔连续分布形成海拔连续分布形成10个亚种，它们的血液氧结合个亚种，它们的血液氧结合能力随着海拔升高而增加，即对低氧环境产生了适应性的遗传变异。能力随着海拔升高而增加，即对低氧环境产生了适应性的遗传变异。耆草的生态差异是来

10、自于对各自环境气候的适应。耆草的生态差异是来自于对各自环境气候的适应。表现在改变了生态因子的状况以及生物的协同进化。表现在改变了生态因子的状况以及生物的协同进化。1.2.2 生物对环境的反作用生物对环境的反作用 生物与生物之间的相互关系更为密切。例生物与生物之间的相互关系更为密切。例如捕食者与猎物、寄生者与宿主，它们之如捕食者与猎物、寄生者与宿主，它们之间的关系很难说谁是作用、谁是反作用，间的关系很难说谁是作用、谁是反作用，而是相互的，可称之为而是相互的，可称之为相互作用相互作用或或交互作交互作用（用（interaction）。 相互作用的两个物种在长期进化过程中，相互作用的两个物种在长期进化

11、过程中，相互形成了一系列形态、生理和生态的适相互形成了一系列形态、生理和生态的适应性。这种复杂的相互作用及其伴随的适应性。这种复杂的相互作用及其伴随的适应特征是通过自然选择、适者生存法则形应特征是通过自然选择、适者生存法则形成的，是成的，是协同进化协同进化（coevolutioncoevolution）的表现。的表现。如猞猁和野兔。如猞猁和野兔。 最小因子、限制因子与耐受限度最小因子、限制因子与耐受限度1.3 1.3.1 利比希最小因子定律利比希最小因子定律(Ligbigs “law of minimum”)德国农业化学家德国农业化学家Liebig在在1840年提出年提出“植物的植物的生长取决

12、于那些最少量状态的营养元素生长取决于那些最少量状态的营养元素”。后人称。后人称此理论为利比希最小因子定律。此理论为利比希最小因子定律。任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这受极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因素称为个因素称为限制因子。限制因子。 注意：注意：如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广，而且这种因子非常稳定，这种因子就不太可能广，而且这种因子非常稳定，这种因子就不太可能成为限制因子，相反，耐受范围很窄，又易于变化，成为限制因子，相反，耐受范围很窄，又易于变

13、化，它很可能就是一种限制因子。它很可能就是一种限制因子。 1.3.2 限制因子限制因子 limiting factor1.3.3 耐受限度与生态幅耐受限度与生态幅1. 耐受性定律耐受性定律(Law of tolerance) 美国生态学家美国生态学家Shelford谢尔福德谢尔福德 于于1913年提出年提出。 任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过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。种生物衰退或不能生存。2. 生态幅生态幅(ecological amplitude) 每一

14、种生物对每一种生态因子都有一个耐受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（或称耐受性的上限和下限）之间低点和最高点（或称耐受性的上限和下限）之间的范围，称为生态幅或生态价。的范围，称为生态幅或生态价。耐受下限耐受下限生理生理紧张紧张带带不能不能耐受耐受带带最适值最适值适 宜 范 围适 宜 范 围生理生理紧张紧张带带不能不能耐受耐受带带耐受上限耐受上限 鲑鱼鲑鱼鲈鱼鲈鱼鲶鱼鲶鱼鲤鱼鲤鱼生物的分布区生物的分布区最适生理分布区和最适生态分布区。最适生理分布区和最适生态分布区。3、耐受限度的调整、耐受限度的

15、调整（1 1）驯化）驯化生物可以通过自然驯化或人工驯化改变生物生物可以通过自然驯化或人工驯化改变生物的耐受范围，使适宜生存范围的上下限发生移动，的耐受范围，使适宜生存范围的上下限发生移动，形成一个新的最适度，去适应环境的变化。形成一个新的最适度，去适应环境的变化。驯化驯化 acclimationacclimatisation一种生物长期生活在它的最适生存范围偏一侧一种生物长期生活在它的最适生存范围偏一侧的环境条件下，久而久之就会导致该种生物耐受曲的环境条件下，久而久之就会导致该种生物耐受曲线的位置移动，并可产生一个新的最适生存范围，线的位置移动，并可产生一个新的最适生存范围，而适宜范围的上下限

16、也会发生移动。而适宜范围的上下限也会发生移动。驯化驯化acclimation一词是指在实验条件下诱发的生理补一词是指在实验条件下诱发的生理补偿机制，一般只需要较短的时间偿机制，一般只需要较短的时间。驯化驯化acclimatisation一词是指在自然环境条件下所诱发一词是指在自然环境条件下所诱发的生理补偿变化，这种变化通常需要较长的时间。的生理补偿变化，这种变化通常需要较长的时间。（2）休眠）休眠 dormancy （即处于不活动状态）是动植物抵御暂时不利（即处于不活动状态）是动植物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制。（动植物一环境条件的一种非常有效的生理机制。（动植物一旦进入休眠期

17、，它们对环境条件的耐受范围就会比旦进入休眠期，它们对环境条件的耐受范围就会比正常活动时宽得多。）正常活动时宽得多。）（4）内稳态机制）内稳态机制 Homeostasis即生物控制自身的体内环境使其保持相对稳即生物控制自身的体内环境使其保持相对稳定，是进化发展过程中形成的一种更进步的机制，定，是进化发展过程中形成的一种更进步的机制，它或多或少能够减少生物对外界条件的依赖性。它或多或少能够减少生物对外界条件的依赖性。内稳态生物和非内稳态生物的区别内稳态生物和非内稳态生物的区别 内稳态生物内稳态生物非内稳态生物非内稳态生物是在进化过程中后来产生的是在进化过程中后来产生的, ,往往是有机体结构比较高等往往是有机体结构比较高等的动物的动物, ,它们具有发达的调它们具有发达的调节机制节机制是有机体进化上比较低等的是有机体进化上比较低等的生物，它们缺乏特殊的调节生物，它们缺乏特殊的调节能力，或调节能力很弱。能力，或调节能力很弱。内环境变动较小，动物难以内环境变动较小，动物难以耐受内环境的较大变动。耐受内环境的较大变动。* *大变动意味着内环境失调。大变动意味着内环境失调。（如体温）变异性大，动物（如体温）变异性大，动物耐受内环境的变动能力较强耐受内环境的变动能