生物与环境示范课

第一节环境的概念及其类型第二节生态因子作用分析第三节生态因子的生态作用及生物的适应第二章生物与环境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：①相对的概念，针对某一主体而言的，主体不同，环境的范畴大小不同。②环境是某一主体周边一切事物的总和。③太阳和地球是生物生存最根本的环境基础。二、环境的类型：环境的类型普通按环境的主体、性质范畴等特性划分以下：1、按环境的主体分现在有两种体系：人类环境：是以人为主体，其它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办法环境：是以生物为主体，生物体以外的全部自然条件称为环境，这是普通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、按环境的范畴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亲密。其中生物圈中的生物把地球上各个圈层的关系亲密地联系在一起，并推动多个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)指占有某一特定地区空间的自然环境，它是由地球表面不同地区的5个自然因层互相配合而形成的。不同地区，形成各不相似的区域环境特点，分布着不同的生物群落。微环境(micro-environment)指区域环境中，由于某一种(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含有直接的影响。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合。内环境对植物有直接的影响，且不能为外环境所替代。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、生态因子作用的普通特性四、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。涉及生物存在的空间，以及维持其生命活动的物质和能量。2．生态因子(ecologicalfactor)环境中但凡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，其中涉及生物本身对环境的影响。二、生态因子的类型1.在生态学中，普通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：种内与种间的互相作用关系。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，对种群数量含有调节作用。重要为生物因子，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，这类因子重要是非生物因子，如温度、降水等。4.尚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：通过变化其它因子而间接影响生物，如：海拔高度和地形。三、生态因子作用的普通特性：1.综合作用：环境中多个生态因子不是孤立存在的，而是彼此联系、互相增进、互相制约，任何一种单因子的变化，都必将引发其它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，有一种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发其它因子也发生变化。（如池塘中的溶解氧）３．直接作用和间接作用：分辨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。４．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。５．不可替代性和赔偿作用：环境中多个生态因子对生物的作用即使不尽相似，但都各含有重要性，特别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。因此从总体上说生态因子是不可替代的，但是局部是能赔偿的。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核心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。限制因子的拟定：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，供应量最少(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）这一定律只合用于稳定状态，即能量和物质的流入和流出处在平稳的状况下才合用；2）要考虑生态因子之间的替代作用。即当一种特定因子处在最小量状态时,其它处在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局限性。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)局限性或过多，超出了某种生物的耐性程度，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，任何靠近或超出耐性下限或耐性上限的因子都称做限制因子。生物的耐性程度会因发育时期、季节、环境条件的不同而变化，当一种种生长旺盛时，会提高对某些因子的耐性程度；相反，当碰到不利因子影响它的生长发育时，也会减少对其它因子的耐性程度。耐性定律是最小因子定律的进一步发展，体现在：1）它不仅考虑了因子量的过少，并且也考虑了因子量的过多；2）耐性定律不仅预计了环境因子量的变化方面，并且预计了生物本身的耐受性问题。某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.耐受程度（thelimitsoftolerance）每一种种只能在环境条件的一定范畴内生存和繁殖。生物种在其生存范畴内，对任一生态因子的需求总有其上限和下限。两者间的幅度就是其对该因子的耐受程度（RonaldGood,1953）。概念的理解要点：生物对某些因子的耐受程度可能很宽，对另某些因子的可能很窄，该种的实际分布决定于多个因子的复合。一种种的生态幅即适应生境范畴的大小是由其生境中的全部生态因子耐性程度的综合决定的。生物的耐受程度会因发育时期、季节、环境条件的不同而变化。当生长旺盛时会提高对某些因子的耐受程度；相反，当碰到不利因子影响生物的生长和发育时，也会减少对其它因子的耐性程度。在自然界中生物对某一因子的耐受程度实际范畴几乎都比潜在范畴小。其因素为：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。生境中辅助因子减少了代谢强度的上限或下限水平。5.生态幅：物种适应于生境范畴的大小生态幅与分布区是生物适应环境的成果。五、生物内稳态及耐性程度的调节：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程度的一种重要机制。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：含有内稳态机制的生物被称为内稳态生物；不含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畴除取决于体内酶系统的特性外，尚有赖于内稳态机制能够发挥作用的范畴。如恒温动物、恒渗动物。非内稳态生物的耐性范畴之简朴的决定于体内酶系统在什么温度范畴内起作用。如变温动物、变渗动物。2.耐性程度的驯化生物借助于驯化过程可适宜