1-基础生态学第1章-生物与环境

1、第一部分 有机体与环境,生物依赖于环境：从环境中获得能量和进行物质循环，需适应于环境才能生存； 生物又影响环境：改变环境的条件，使其更加适宜于生物的生存。,主要内容,环境与生态因子的概念，生物与环境相互作用的规律 利比希最小因子定律，限制因子定律，耐受性定律 光因子的生态作用及生物的适应 温度的生态作用及生物对温度的适应 风、火因子对生物的作用 水因子的生态作用及生物对水的适应 大气、土壤的生态作用及生物的适应,第1章 生物与环境,环境的变化决定了生物的分布与多度; 生物的生存又影响了环境; 生物与环境是相互作用、相互依存的。,一、生态因子,环境（environment） 指某一特定生物体或生

2、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物群体生存的各种因素。,环境的类型,（1）按环境的主体分类： 以人为主体的人类环境，其他的生命物质和非生命物质均被视为环境要素； 另一种是以生物为主体的生物环境，生物体以外的所有自然条件都称为环境要素。,（2）按环境的范围大小分类： 宇宙环境（星际环境） 地球环境 区域环境 微环境 内环境,大环境：地区环境、地球环境和宇宙环境；大环境中的气候为大气候，指离地面1.5m以上的气候，是由大范围因素所决定。影响生物的生存与分布。 小环境：指对生物有直接影响的邻接环境，小环境中的气候称小气候，指近地面1.5m以内的气候。为生物提供选择自身所需要

3、的生活条件。,2. 生态因子,构成环境的各要素称为环境因子。 环境因子中一切对生物的生长、发育、繁殖、分布和行为等起直接或间接作用的因子称为生态因子（ecological factor）。,生态因子中生物生存不可缺少的因子称为生物的生存条件。 所有的生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或群体的栖息地的生态环境称为生境（habitat）。,2.1 生态因子的分类,按性质分：气候、土壤、地形、生物、人为 按有无生命分：生物因子与非生物因子 按对动物种群数量变动的作用分： 密度制约因子（density dependent factor） 非密度制约因子（density independent fa

4、ctor ） 按稳定性及其作用特点分：稳定因子和变动因子,2.2 生态因子的作用特征,综合作用 主导因子作用 阶段性作用 不可替代性和补偿性作用 直接作用和间接作用,二、生物与环境的相互作用,1. 环境对生物的作用 A. 影响生物的生长、发育、繁殖和行为； B. 影响生物生育力和死亡率，导致种群数量的改变； C. 限制生物的分布区域。,生物可以从形态、生理、行为等方面进行调整，适应环境的变化,例如：欧鳊（Abramis brama）随气温由南到北逐渐变冷，其繁殖也由南方的一年连续产卵逐级变成一年产一次卵，以适应水温的变化，并形成遗传固定性特征。 美洲鹿鼠（Peromyscus mamicula

5、tus）从海平面到4000m海拔连续分布形成10个亚种，其血液氧的结合能力随海拔升高而增加，即对低氧产生了适应性的遗传变异。,2.2 生物对环境的反作用,改变生态因子的状况； 土壤微生物与土壤动物的活动，改变了土壤的结构和理化性质； 动植物残体的分解，改变了土壤养分； 导致全球气候变化。,生物与生物之间的相互作用（interaction），如捕食者和猎物，寄生者和宿主等。,三、生态因子的作用规律（最小因子、限制因子与耐受限度）,1840年德国农业化学家J. Liebig（利比希）提出： 植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元 素；即低于某种生物需要的最小量的任何特定因 子，是决定该种生物生

6、存和分布的根本因素利比 希最小因子定律（Liebigs law of minimum）。,3.1 利比希最小因子定律,E. P. Odum对利比希最小因子定律的补充,该定律只有在严格的稳定条件下才能应用。如果 一个生态系统中，物质和能量的输入和输出不是 处于平衡状态时，就不能应用。 各因子之间有补偿作用。当一个特定因子处于最 少量状态时，其他处于高浓度或过量状态的物 质，会补偿这一特定因子的不足。,3.2 限制因子,任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子就称为限制因子（limiting factor）。 因子处于最小量时，可以成为生物的限制因子

7、；但因子过量时，同样也会成为限制因子，即生态因子的最大状态也具有限制性影响，这就是限制因子定律（Law of limiting factor ）。,3.3 耐受限度,耐受性定律（law of tolerance）：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都会使该种生物衰退或不能生存。,耐受性定律不仅估计了环境因子量的变化，还估计了生物本身的耐受限度；同时该定律也允许生态因子间的相互作用。,同种生物对不同生态因子的耐受范围存在差异，且耐受性还会因年龄、季节、栖息地等的不同而有差异。 不同生物对同一生态因子的耐受性不同。 生物在整个个体发育过程中，对生态因

8、子的耐受限度不同。 生物对某一生态因子处于非最适状态时，对其他生态因子的耐受限度也会下降。,耐受性定律的发展,生态幅（ecological amplitude）,每种生物对每个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。在最低点和最高点（或称耐受性的下限和上限）之间的范围，称为生态幅或生态价（ecological valence）。,生态幅中有个最适区，该区内生物生理状态最佳。生态幅是由生物的遗传特性决定的。,生态学中常用“广”（eury-）和“狭”（steno-）表示生态幅的宽度，它们与不同因子的组合，表示生物对某一生态因子的适应范围。如： 广温性（eurythermal）、狭

9、温性（stenothermal） 广水性（euryhydric）、狭水性（stenohydric） 广食性（euryphagic）、狭食性（stenophagic） 广盐性（euryhaline）、狭盐性（stenohaline）,广温性生物与狭温性生物的生态幅比较（引自孙儒泳，1992）,狭温性生物的耐受性下限、上限与最适温度相距很近，对广温性生物影响很小的温度变化，对狭温性生物可能成为临界。,当生物对环境中某一生态因子的适应范围较宽，而对另一因子的适应范围较窄时，生态幅常受到后一种生态因子的限制。 生物在不同发育期对生态因子的耐受限度不同，生态幅往往取决于它临界期的耐受限度。 生物的生态幅对其分布有重要影响，每种生物的分布区，由它的生态幅和环境相互作用所决定的。,耐受限度的调整,生物对环境生态因子的耐受范围并非固定不变，可通过自然驯化和人工驯化改变生物的耐受范围，适应环境的变化。,耐受限度随环境温度的改变（转引自孙儒泳，1992）,生物内稳态与耐受限度的调整,内稳态（homeost