限制与调节因子课件

1、第五章限制与调节因子李颖河南大学经济学院 密歇根大学中国信息研究中心2015年1月30日系统生态学研讨班第1页，共27页。汇报内容一、本章主要内容介绍二、 近期研究进展三、研究问题四、推荐阅读文献第2页，共27页。一、本章主要内容介绍第3页，共27页。5.1、限制因子一、限制因子，李比希最小因子定律（Liebigs law of minimum），Shelford耐受定律补充概念：生态因子（ecological factor）指对生物有影响的各种环境因子。常直接作用于个体和群体，主要影响个体生存和繁殖、种群分布和数量、群落结构和功能等。一般将生态因子分为非生物因子和生物因子两大类。非生物因子包

2、括温度、 湿度、风、日照等理化因素；生物因子包括同种和异种的生物个体。前者形成种内关系，后者形成种间关系，如捕食、竞争、寄生、互利共生等。在生物发展史中，生态因子作为选择因素淘汰掉不适应的物种。生态因子还可能直接诱发基因突变或重组，促进生物进化的进程。第4页，共27页。 一个概念和两个定律1、限制因子就是限制生物生存和繁殖的关键性因子。2、Liebig最小因子定律植物的生长取决于那些处于最少量因素的营养元素，要在实践中应用最小因子定律，还须补充两点：一是Liebig定律只能严格地适用于稳定状态，即能量和物质的流入和流出处于平衡的情况下；二要考虑因子间的替代作用。限制因子概念的主要价值是使生态学

3、家掌握了一把研究生物与环境复杂关系的钥匙，因为各种生态因子对生物来说并非同等重要，生态学家一旦找到了限制因子，就意味着找到了影响生物存在和发展的关键性因子。3、Shelford耐受定律-生物的生存需要依赖环境中的多种条件，而且生物有机体对环境因子的耐受性有一个上限和下限，任何因子不足或过多，接近或超过了某种生物的耐受限度，该种生物的生存就会受到影响，甚至灭绝。即某类生物的多度或分布被超过该生物所能耐受的最高限和最低限的因子所控制。第5页，共27页。生物种的耐受性限度图解对耐受定律的补充：每种生物对每个生态因子都有一个耐受范围，耐受范围有宽有窄；对所有因子耐受范围都很宽的生物，一般分布很广；生物

4、在整个发育过程中，耐受性不同，繁殖期通常是一个敏感期；在一个因子处在不适状态时，对另一个因子的耐受能力可能下降；生物实际上并不在某一特定环境因子最适的范围内生活，可能是因为有其他更重要的因子在起作用。第6页，共27页。5.2、因子补偿作用与生态型 1、生物对因子的补偿作用除了能适应环境外，在一定程度范围内，生物还能改变自然环境，减少温度、光、水等生态因子的限制作用。某一因子的数量不足，有时可以由其他因子来补偿。例如光照不足所引起的光合作用的下降可由CO2浓度的增加得到补偿。因子补偿作用发生在季节性和地理梯度上。2、生态型（ecotype）是物种对某一特定生境发生基因型反应的产物，是与特定生境相

5、协调的基因型集群。一般说来，物种分布越广，特别是分布区内生境差异越大，分化出的生态型就越多；物种系统发育的历史越久，分化的机会也越多。生态型是新种的先驱。对生态型的研究可用以分析种内生态适应的形成，了解种内分化及定型的过程和原因。生态型的分化也是物种进化的基础，所以研究物种如何在不同生境条件下分化为不同的生态型，是研究新物种形成过程的重要内容。第7页，共27页。5.3、作为调节因子的生存条件生物不仅能通过耐受来适应物理环境，而且能够利用物理环境的自然周期性，使他们的活动合乎时宜，并安排他们的生活史，以便从适宜的条件中受益。生物钟昼夜节律预报最适的摄食、开花、迁徙和冬眠等的时间。第8页，共27页

6、。5.4、土壤：陆地生态系统的组成 土壤提供生物生活所必须的矿物质元素和水分。因而，它是生态系统中物质与能量交换的重要场所；生态系统中的许多基本功能过程是在土壤中进行的，如固氮作用、分解作用、脱氮作用等都是物质在生物圈中良性循环所不可缺少的过程。同时，它本身又是生态系统中生物部分和无机环境部分相互作用的产物。土壤中生活着各种各样的微生物和土壤动物，能对外来的各种物质进行分解、转化和改造，故土壤被人们看成是一个自然净化系统。 第9页，共27页。5.5、火生态火如何起到限制因子的作用，火未必是坏的？黄石公园是一个森林大火频发的地方，但奇怪的是，公园管理处对黄石公园的火灾却采取“以火管理”(Let

7、it Burn)的政策，只要不是人为因素造成，且不危及人的生命及财产，园内的巡逻员都不干涉，让它自生自灭。扭叶松生命因火而延续；森林火给整个生态系统带来的好处很多，其中最重要的一条，要算营养物的再循环了。如果黄石公园没有森林火，这里的许多物种有可能会慢慢“饿死”。火所烧毁的一切，从生态学的观点来看，并非浪费，只是物质和能量转换的一种形式。周期性过火是调节和维持某些生态系统的主要自然过程之一，火是土地管理的工具。 第10页，共27页。5.6、其他物理限制因子1、温度2、光照3、电离辐射4、水5、地下水6、温度和湿度的共同作用7、大气气体8、大量营养元素和微量营养元素9、风和水流 第11页，共27

8、页。5.7、毒性物质的生物放大 食物链浓缩或生物放大Biomagnification也叫生物富集作用。一般指的是自然环境中的有毒害的物质含量沿生物链在各级生物体内逐渐递增的现象。例如DDT或汞的浓度沿生物链的递增生物富集的主要原因是因为这些有害的物质一旦进入生物体内，就不容易排出，只进不出，一步一步的叠加，最终在生物链的最顶部的生物体内的含量可能达到比原始环境高百万级别的浓度。导致这种增长可能发生的原因是：持久性 - 该物质不能被环境过程分解食物链生物能量 - 当它在一个食物链向上移动，该物质的浓度逐渐增加低或不存在的内部降解或该物质的排泄率 - 通常是由于不溶于水 第12页，共27页。5.8

9、、人为胁迫是工业社会的限制因子急性胁迫(突然发作，强度激剧增加，周期较短）慢性胁迫（持续时间较长或频繁复发，但强度不高是一种经常令人烦恼的干扰）空气污染热污染杀虫剂如：人为胁迫对土壤生态系统的影响：农业人口密度大、人们生活贫困落后、文化素质低, 再加上土层浅薄, 耕地少且质量差, 粮食缺口大, 扩垦坡耕地, 致使已超负荷承载的土地上普遍出现“越穷越垦, 越垦越穷”的恶化循环局面。不合理的土地利用方式、耕作方式以及大量施用化肥农药, 使土壤的许多理化性质发生变化, 引起土壤质量变化, 土壤明显退化, 土壤生态系统生物集群多样性程度降低, 土壤肥力下降、团粒结构破坏, 对病虫害的抵御能力减弱, 最

10、终使土壤生态系统的生产力遭到彻底破坏。 第13页，共27页。二、 近期研究进展社会生态系统限制因子的研究区域性生态环境胁迫评价区域人居环境自然适宜性评价产业集群演进中集群企业与周围演化环境的互动及影响因素 第14页，共27页。1、城市生态支持系统可持续发展的限制因子 宁小莉等（2005）对包头市的城市生态支持系统自1992年2001年十年以来的发展轨迹进行了研究分析,得出包头市“城市生态支持系统支持水平较低”的结论,在此基础上提出了包头市城市生态支持系统的主要限制因子。目的在于通过对包头市城市生态支持系统的综合水平的分析与评价,正确认识城市发展中存在的问题,提高城市生态支持系统的结构、功能,提

11、高限制因子容量,推动包头市城市生态支持系统的建设,促进城市健康发展。 第15页，共27页。 贾良清等（2004）以佛山市为例,选择了资源、环境、生物和灾害等因素,各因素再选择若干评价要素,采用几何平均法计算了城市生态系统安全指数。资源安全评价选择了能源、水资源和粮食等要素,其安全指数为0.22;环境安全评价选择了水环境、大气环境、固体废物和农业环境,其安全指数为0.58;生物安全因素安全评价选择了生物多样性保护、外来入侵物种、森林植被等要素,其安全指数为0.30;选择水土流失、地质灾害、气象灾害和生物灾害等要素进行生态灾害安全评价,指数为0.79;佛山市生态安全综合指数为0.42。研究还表明,

12、生态安全评价宜根据最小限制因子定律,选择关键影响因子进行评价。第16页，共27页。 2、企业成长环境中的限制因子 刘洪德; 史竹青(2008) 基于生物生境的含义及生物成长环境中生态因子的分类对企业成长的环境因子进行类比划分。因为生态因子的限制因子对企业成长极为重要,因此必须要对限制因子定律、限制因子与主导因子的相互关系以及限制因子的阶段性作用有一个清楚的认识。同时结合生物生态因子的特点总结了企业成长环境中生态因子的特点,主要包括系统性、动态性、差异性、共生性、不可替代性和补偿性、不可控制性等。对企业成长环境生态因子的分析是十分必要的,并针对企业信息的灰色特征提出了企业成长环境因子的灰色关联分

13、析方法,并对评价结果进行了分析。第17页，共27页。3、教育生态系统的限制因子 教育生态学的基本原理是： （）限制因子定津。在教育生态学中将自然限制因子扩展到社会、精神因子。对教育生态系统，最主要的限制因子是能量流与信息流，能理流不足低于基本需求时，会限制教育的规模数量和质量。当然，限制因子多种多样，对限制因子要看到它的客观限制性，重视它，分析它，不断排除其限制作用和影响，教育发展就会更快些、更好些。 （）耐度定律与最适度原则。教育发展的数量、规模和速度要在国民经济的承受范围之内，否则即使发展了，还是要退下来的。量力而行，尽力而为即是符合耐度定律的。教育生态的个体、群体、系统在自身发展的一定阶

14、段上，对周围生态环境的各种生态因子都有自己适应范围的上限和下限，在此范围内主体能很好发展，否则将走向反面，这就是教育、教学中应该遵守的最适度原则。第18页，共27页。 4、产业生态系统的限制因子 张晶（2014）综述了产业生态系统和系统动力学相关研究，在此基础上构建产业生态系统的仿真模型，以徐州市为对象进行了实证研究，根据对仿真模型的调控找出了产业生态系统演变的限制因子，提出了调控的策略加快其向高级形态系统演化的进程。 韩廷春等（2008）把金融生态环境分解为经济基础、制度变迁、金融监管、人民生活水平、人口受教育程度五个方面，并运用 Granger 因果检验等计量方法，检验了在 1978200

15、5 年期间中国金融生态环境组成成分的变化对金融主体发展的影响。研究发现，金融生态环境能够有效地影响金融主体的发展，但在不同阶段，影响金融主体发展的金融生态环境因素是各不相同的。第19页，共27页。 5、区域性生态环境胁迫评价 柏超等（2014） 生态环境胁迫是指对维持生态系统稳定或良好演变的各种不利因素,是指示和预测某个生态系统或区域生态环境状况的重要因素。已有的生态胁迫研究主要集中在植物生理角度,区域性生态环境胁迫侧重于定性的评价,缺乏综合性定量评价。从人类活动和自然变化两方面来选取8小类共计20项指标,构建区域生态环境胁迫评价体系,运用主成分分析法、Z分数法和综合指数法,以期对广东省生态环

16、境胁迫20002010年的格局和变化情况进行综合性的定量评价。结果表明:过去10年,广东省人类活动胁迫呈加重的态势,2000年人类活动胁迫指数为546.23,2005年880.62,2010年为1 225.47,4个片区的人类活动胁迫指数也在增加,10年间各片区胁迫指数从大到小排名均为珠三角粤东粤西粤北,各市中受人类活动胁迫最大的为深圳市,最小的为河源市;全省自然灾害胁迫呈先增加后减少的趋势,粤西呈一直减少趋势,粤北呈逐渐增加趋势,珠三角呈现先增加后减少的趋势,而粤东呈先减少后增加的趋势,各市自然灾害发生面积较大的代表城市为湛江市,较小的为深圳市。第20页，共27页。 6、区域人居环境自然适宜

17、性评价 邓神宝，张青年（2014）基于 GIS 平台，选取地形、地被、气候、水文等自然因子，探讨了广东省不同地区的自然适宜性和限制性因子。研究表明: 广东省的人居环境指数介于 29. 6 91. 2 之间，整体格局是中部人居环境指数较高，往南和往北均呈逐渐降低趋势。比较适宜区的分布面积最广，占全省面积的 67. 46%，相应人口最多，占全省人口的 71. 07%; 一般适宜区土地面积占全省面积的 28. 8%，相应人口占 21. 54%; 高度适宜区面积占 2. 97%，人口占 7. 32%; 临界适宜区面积、人口占比均最低，分别为 0. 77%、0. 07%。地形起伏大是粤北的共同限制因子，

18、水热匹配状况差是湛江、茂名的主导限制因子，地被覆盖稀疏是珠三角部分经济发达地区的主要限制因子，大部分一般适宜区同时受多个自然因子限制。第21页，共27页。 7、产业集群演进研究:基于组织生态视角 王发明（2010）将生态学的思想引入集群理论,“特定因子”、“生态因子”和“限制因子”的实质就类似于企业生存和发展的资源,如果集群内企业生存和发展所需要的资源不足的时候,企业就可能死亡或离开这个集群,从而影响集群的存在和集群的竞争力。另外,企业在发现某地缺乏所需要的资源时,同样会去别的地方寻找其需要的资源,而相的企业会通过各种信息了解这种情况,从而通过模仿而寻找资源,并实现企业在其他地方的集聚。第22

19、页，共27页。三、研究问题1、需要对各地区金融生态环境中的生态因子进行系统分析，按照一定的标准进行归类，区分各区域金融生境的利导因子、限制因子，利导和限制的状况怎样。2、需要进一步研究在不同生态环境下，按照类别进行生态优化，并按照类别提出金融机构应怎样适应和反作用于生态环境，如何推动金融组织的持续健康稳定发展。3、不同产业生态系统的限制因子研究。4、产业集群不同演化阶段的限制因子研究。 第23页，共27页。四、推荐阅读文献1张晶.基于系统动力学产业生态系统的限制因子的实证研究j 中国科技论坛 2014/03 2宁小莉; 秦树辉; 包玉海.包头市城市生态支持系统可持续发展的限制因子探讨J 人文地

20、理 2005/06 3贾良清; 欧阳志云; 赵同谦; 王效科城市生态安全评价研究J , 生态环境 2004/04 4葛敏.金融产业生态系统及其和谐性研究M .南京大学出版社,2011年5刘洪德; 史竹青.企业成长环境的生态因子探析J , 贵州社会科学 2008/05 6段仁燕; 黄敏毅.生态学限制因子定律在高等教育中的应用研究J , 安徽农学通报 2007/20 7蔡晓燕; 龚建文.创业教育的限制因子分析及创业教育模式的探索J , 中国高等医学教育 2010/04 8王宇露; 黄中伟.基于组织生态学的脆弱银行生境改善研究J , 经济经纬 2007/05 9韩国文; 王浩权.论金融生态的研究意义

21、与金融生态学的研究内容 J , 西北师大学报(社会科学版) 2008/01 10王宇露.金融生态与金融生态环境研究的演进及其述评 J , 生态经济 2007/06 第24页，共27页。11柏超; 陈敏; 肖荣波; 庄长伟.广东省生态环境胁迫综合评价研究J , 广东农业科学 2014/14 12 瑞典劳拉詹南金融地理学金融家的视角M北京:商务印书馆，2001. 13韩廷春 , 雷颖絜 . 金融生态环境对金融主体发展的影响J. 世界经济 ,2008(3).14王发明.产业集群演进研究:基于组织生态视角 大连理工大学学报(社会科学版) 2010/02 15 Odum E P, Finn J T, F

22、ranz E H. Perturbation Theory and theSubsidy-Stress GradientJ.BioScience,1979,29(6):349-352.16 Knight R L, Swaney D P. In Defense of EcosystemsJ.AmericanNaturalist,1981,l17(6):991-992.17 Sprugel D G, Bormann F H. Natural disturbance and the steadystate in high -altitude balsam fir forests J.Science,

23、1981,211:390-393.18 Paine R T. Disaster, catastrophe and local persistence of the seapalm Postelsia PalmaeformisJ.Science,1979,205: 685-687.19AJDLambertEfL BOOnsEco-industrial parks：Stianlating Sustainable Developgent in Mixed Industrial ParksJTechnovatiou2002(22)：471484第25页，共27页。20 徐小林区域金融生态环境评价方法J金融研究，2005（11）.21 曹元芳，李西江区域金融生态环境评价指标体系的构建J改革，2006（2）.22 萧安