生态学复习讲义

生态学：第一章、1、生态学（Ecology）：生态学是研究动物对有机和无机环境的全部关系的科学。2、个体（individual）种群（population）群落（community）生态系统（ecosystem）景观（landscape）生物圈（biosphere）等级组织：生物大分子基因细胞个体种群群落生态系统景观生物圈4、四个著名的生态学派：1)北欧学派：由瑞典Uppsala大学的R．Sernauder所创建，继承人为G．E．DuRietz。以注重群落分析为特点。2)法瑞学派：他们把植物群落生态学称为“植物社会学”，并用特征种和区别种划分群落类型，建立了严密的植被等级分类系统。常被称为植物区系学派。代表人物为J．Braun—Blanquet。1935年后，北欧学派与本学派合流，被称为西欧学派或大陆学派。3)英美学派：代表人物是美国的F．E．Clements与英国的A．G．Tansley，以研究植物群落的演替和创建顶极学说而著名，有人称之为动态学派。4)苏联学派：以B．H．Cyкaчёв为代表，他们注重建群种与优势种，建立了一个植被等级分类系统，并重视植被生态、植被地理与植被制图工作。他们的工作以植物群落和植被为主，统称为“地植物学”。5、“3S”技术（RS、GIS、GPS技术）6、生态学研究内容：①是研究生物环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学分支学科；②生态学尽管向宏观和微观两个方向发展，但其研究中心为种群、群落和生态系统，属宏观生态学的范畴；③生态学研究的重点在于生态系统和生物圈中各组分之间的相互作用。7、现代生态学的特征：（1）生态学内涵加深（２）生态学外延的扩大（３）全球生态学与环境运动的兴起。第二章、1、生态系统(ecosystem)（A.G.Tansley1936）：在一定空间中共同栖居着的所有生物(生物群落)与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。2、生态系统的共同特性①是生态学研究的最高层次；②具有自我调节能力；③能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；④营养级一般不会超过5～6级；⑤是一个动态系统。3、生态系统组成：非生物环境无机物质：O2、N2、CO2、水和各种无机盐。有机物质：蛋白质、糖类、脂肪和腐殖质等。气候因素(及其他物理条件）：温度、风和雨雪等。生物群落生产者(producer)：绿色植物，也包括一些化能合成细菌。消费者(consumer)：食草动物、食肉动物、大型食肉动物分解者(decomposer)：利用动植物残体及其它有机物为食的小型异养生物，包括微生物；原生动物；腐食性动物生态系统的结构：垂直结构②水平结构③营养结构（食物链、食物网）④时间结构5、营养级(trophiclevel)：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和6、生态金字塔：①能量金字塔：由各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔；以相同的单位面积和单位时间内的生产者和各级消费者所积累的能量比率来构造；单位千卡/平方米·年生物量金字塔：以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较典型，因为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则数量金字塔：单位面积内生产者的个体数目为塔基，以相同面积内各营养级位有机体数目构成塔身及塔顶。一般每一个营养级所包括的有机体数目，沿食物链向上递减。7、不同类型金字塔的比较⑴能量金字塔表达营养结构最全面，确切表示食物通过食物链的效率，永远是正塔型⑵数量金字塔过分突出小生物体的重要性⑶生物量金字塔过分突出大生物体的重要性8、生态效率：各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值。9、能量参数：摄取量（I）：表示各生物所摄取的能量同化量(A)：动物消化道内被吸收的能量，即消费者吸收所采食的食物能；植物光合作用所固定的日光能呼吸量(R)：生物在呼吸等新陈代谢和各种活动所消耗的全部能量生产量(P)：生物呼吸消耗后所净剩的同化能量值。P=A-R10、营养级内的生态效率：⑴同化效率：（An/In）=固定的日光能/吸收的日光能（植物）（An/In）=同化的食物能/摄取的食物能（动物）肉食动物的同化效率高于植食动物生产效率：组织生长效率：Pe=Pn/An生态生长效率:Ee=Pn/In营养级越高，生长效率越低植物的生长效率>动物植物将光合能量大约40%呼吸，60%生长肉食动物同化能量大约65%用于呼吸，35%用于生长哺乳动物呼吸消耗的能量最多，大约占同化量的97-99%，只有1%-3%用于净生产量11、营养级间的生态效率：：⑴消费效率：消费效率量度一个营养级对前一营养级的相对取食压力。Ce=In+1/Pn一般在20-35%范围内，每一营养级净生产的65%-75%进入碎屑食物链利用效率：利用效率的高低，说明前一营养级的净生产量被后一营养级同化多少Ue=An+1/Pn⑵林德曼效率：林德曼效率：n+1营养级所获得的能量占n营养级所获得的能量之比：Le=In+1/In林得曼定律（十分之一定律）：能量沿营养级的移动时，逐级变小，后一营养级只能是前一营养级能量的十分之一左右。12、生态平衡：生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态，它包括结构、功能和能量输入和输出的稳定13、生态系统的功能：物质生产（初级、次级生产）、能量流动、物质循环、信息传递14、生态系统的特征：⑴生态系统的开放性：⑵生态系统的方向性；⑶生态系统的连通性；⑷生态系统的层次性；⑸生态系统的动态性第三章、1、环境（environment）：指某一特定生物或群体以外的空间，及直接、间接影响生物体或群体生存的一切事物的总和。环境是一个相对概念，有大小之分。2、环境类型按环境的主体分：环境科学：环境——人生态学：环境——物⑵按环境的性质分：自然环境半自然环境（被人类破坏后的环境）社会环境按范围分：大环境和小环境。大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境。宇宙环境（spaceenvironment）：大气层外的宇宙环境地球环境（globalenvironment）：五大圈层组成的环境地区环境（regionalenvironment）：占有某一特定地或空间的自然环境。小环境：指对生物有直接影响的邻接环境，即指小范围内的特定栖息地。微环境（micro-environment）：区域环境的异质性形成内环境（inner-environment）：生物体内组织或细胞内的环境环境因子(environmentfactor）：指作用于生物（个体或群体）的外界的全部环境总和。4、生态因子(ecologicalfactor)：环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。二者关系：环境因子包括生态因子。5、生物与非生物之间的关系：生态作用、生态适应和生态反作用。6、生物与生物环境的关系：横向关系、纵向关系和亲缘关系7、生态作用的一般特征：综合性、不等价性、不可替代性和互补性、阶段性、直接作用性和间接作用性8、生态因子的限制作用：⑴限制因子(limitingfactors)：限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制性因子。即任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围就会成为该生物的限制因子。⑵Liebig最小因子定律：“植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量”，这一概念被称为Liebig最小因子定律。9、生态因子的限制作用Shelford耐性定律对耐受性定律的补充：生物在不同发育期，对生态因子耐受限度不同；不同的生物种对同一生态因子的耐受性不同；生物对某一生态因子处于非最适状态下时；对其他因子的耐受限度也下降。耐受范围是可变的；自然耐受限度的实际范围比潜在范围要小；⑹生活在最适环境中的生物很少；意义：找到影响生物生存和发展的关键因子，集中力量研究它，确定某一因子与生物生长发育的定量关系。10、生态幅（ecologicalamplitude）：概念：每种生物对每种环境因素都有一个耐受范围，即有一个上限和一个下限，上限和下限之间的范围称为生态幅（ecologicalamplitude）或生态价（ecologicalvalence）11、耐性限度和生态幅的异同共同点：⑴都是生物适应环境的结果。生物的适应是建立在生物与环境统一的基本原理上。生态学不仅揭示适应性的因果关系，还要寻求生物适应性的途径。⑵生物的生态幅与耐性限度都是长期自然选择的结果，每个种都有一定的适应范围，且有其低限和高限以及最适点。生物适应的实际范围不仅几乎都比潜在范围小，还常常发生偏离。不同点：⑴耐性限度一般对某一生态因子而言，是从生物本身出发，主要指某一种的生物学特性；生态幅即指环境条件的综合即生境。是从生态适应的角度来讨论。12、光对生物的影响及生物适应：光照强度及其生物的适应：①光强对生物的生长发育和形态建成有重要的作用：黄化现象②光照强度与水生植物：光补偿点、光饱和点植物对光照强度的适应类型：以光为主导因子的植物生态类型：阳生、阴生和耐阴性植物。13、温度对生物的影响及生物适应：影响：⑴温度对生物生长的影响：三基点温度（最高、最低和最适温度）⑵温度对生物发育的影响：有效积温法则：K=N(T-T0)有效积温法则的应用预测某个地区某种生物可能发生的世代数，并绘出生物的世代分布图。即：发生的世代数=K/K1=(地区适于生物发育的年总积温)/(生物完成1世代需要的积温)。预测生物地理分布的北界推算生物的年发生历，益虫的保护和利用，害虫的预防和防治。可根据有效积温制定农业气候区划，合理安排作物。应用积温预报农时，K.A.季米里亚席夫说“农民将依据温度的总额计算作物的成熟日期。”适应：①生物对极端低温的适应；②生物对极端高温的适应；③温度与生物的地理分布；温周期现象；⑤物候的形成；⑥休眠13、水分对生物的影响及生物适应：影响：⑴水对植物生长发育的影响：水分对植物生长有最低、最适和最高值3基点⑵水对动物生长发育的影响：水分不足时，引起动物的滞育和休眠许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关适应：⑴植物对水的适应（水生植物、陆生植物）⑵动物对水的适应（水生动物、陆生动物）土壤对生物的影响及生物适应：适应：根据植物对土壤酸碱度的反应的植物分类：酸性土植物、中性土植物和碱性土植物根据植物对土壤钙质的反应的植物分类：喜钙植物和嫌钙植物（泥炭藓）根据植物对土壤含盐量反应的植物分类：盐土植物和碱土植物植物对极端土壤环境的适应：盐碱土植物沙生植物大气对生物的影响及生物的适应：⑴氧的来源：光合作用紫外线的光解作用、O3的形成和作用氧与动物的能量代谢动物对高海拔低氧的适应植物与氧：光合作用=20×呼吸作用森林吸收CO2释放O2的量约为草地的5倍成年人呼吸消耗O2释放CO2的量与10m2森林光合作用的产物相当⑵大气中CO2的浓度与温室效应CO2来源：煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和微生物的分解作用。CO2特点：透过太阳辐射，而不能透过地面反射的红外线结果：导致地面温度升高CO2与植物：C3和C4植物比较CO2与光合作用效率⑶风的作用及生物的适应：风的类型：山谷风、焚风、布拉风风对生物的影响及生物的适应对植物生长发育的影响：加强蒸腾作用、旗形树对植物繁殖的影响：传播的动力风对动物的影响：取食、迁移和分布风的破坏作用：干旱、沙化16、地形对生物的影响及生物的适应：海拔升高：气温↓，湿度↑，降水↑↓，林线坡向：东、南、西、北坡，南坡森林？坡位：上坡位、中坡位、下坡位、山麓凸坡、凹坡和直行坡度：水分流失山坡的开阔度：宽谷（通风、干燥）、峡谷（阴暗、潮湿）第五章、1、种群（population）：是指一定时间、一定空间同种个体的集合，它是种与环境相互作用的复合体。2、丰富度（abundance）：是种群最基本的数量特征，是种群绝对数量的测度。3、密度（density）：单位面积或空间上的个体数目。4、单体生物（unitaryorganism）：各个个体保持基本一致的形态结构，都由一个受精卵发育而来。5、构件生物：（modularorganism）：由一个合子发育成一套构件（modules）组成的个体，并且构件数很不相同，从构件产生的新构件，其多少随环境条件而变化。6、种群的空间格局：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或者布局。⑴空间格局的类型：①均匀型(uniform)②随机型(random)③集群型(clumped)分布格局形成的原因：①繁殖特性：近距离，集群；远距离，随机②生物发育阶段：自疏导致集群→随机③植物演替阶段：初期：集群；顶极：随机生境不均匀；⑤动物的社会行为7、种群统计学⑴种群的年龄结构⑵出生率与死亡率（‰）⑶迁入与迁出⑷性比⑸生命表8、种群离散增长模型⑴条件：增长是无界的；世代不相重叠；无迁入和迁出；不具年龄结构⑵数学模型：Nt+1=R0NtNt=N0R0tlgNt=lgN0+(lgR0)t⑶意义：R0>1种群上升，R0=1种群稳定，0<R0<1种群下降，R0=0雌体无繁殖，种群在一代中灭亡。9、种群连续增长模型：Ⅰ、指数增长模型，Malsthus方程⑴条件：世代重叠；生活史短；无特定繁殖期；环境无限；繁殖速率恒定公式：dN/dt=rN“J”型曲线Nt=N0ert意义：r>0种群上升；r=0种群稳定；r<0种群下降Ⅱ与密度有关的连续增长模型（逻辑斯谛增长方程）⑴条件：世代重叠；连续性生长；环境有限；繁殖速率不恒定⑵环境容纳量:由环境资源所决定的种群限度.即某一环境所能维持的种群数量.通常以K表示，当Nt=K时，种群为零增长，即dN/dt=0。数学模型J增长与S增长10、逻辑斯谛曲线常划分为5个时期：①开始期②加速期③转折期④减速期⑤饱和期。11.逻辑斯谛曲线意义:①它是许多两个相互作用种群增长模型的基础；②它也是渔捞、林业、农业等实践领域中，确定最大持续产量(maximumsustainedyield)的主要模型；③模型中两个参数r、K，已成为生物进化对策理论中的重要概念。12、种内关系：密度效应、竞争、性行为、领域性与社会等级等。⑴密度效应：在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现邻接个体之间的相互影响，称为密度效应。植物的密度效应，已发现有两个特殊的规律：最后产量恒值法则-3/2自疏法则13、种间竞争：Lotka-Volterra模型单独生长：逻辑斯蒂增长曲线物种1：dN1/dt=r1N1（1-N1/K1）物种2：dN2/dt=r2N2（1-N2/K2）一起生长，发生竞争物种1：dN1/dt=r1N1[（K1-N1-aN2）/K1]物种2：dN2/dt=r2N2[（K2-N2-bN1）/K2]（a、b为物种1和2的竞争系数）四种竞争结果14、生态位(niche)：指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用共位群/同资源种团（guild）：以相同方式利用相同资源的所有种。竞争释放(competitiverelease)：缺乏竞争者时，物种实际生态位扩张的现象性状替换(characterdisplacement)：竞争产生的生态位收缩导致形态变化的现象18、他感作用：植物体通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接影响的现象。19、寄生(parasitism)：是指一个种寄居在另一个种的体内或体表，从而摄取寄主养料以维持生活的现象20、种群调节的外因理论：气候学派生物学派21、内因理论：行为调节内分泌调节遗传调节22、生态对策（ecologicalstrategy）：是指在种群生活史的各个阶段为适应不同环境而表现出的各种生态习性，包括形态、生理、生殖、生态等适应特征和行为。23、r-对策的优缺点：优点：生殖率高，发育速度快，世代时间短，因此，种群在数量较低时，可以迅速恢复到较高的水平；后代数量多，通常具有较大的扩散迁移能力。缺点：死亡率高、竞争力弱、缺乏对后代的关怀，高的瞬时增长率必然导致种群的不稳定性，因此，种群的密度经常激烈变动。24、K-对策的优缺点：优点：种群的数量较稳定，一般保持在K值附近，但不超过此值，因此，导致生境退化的可能性小；具有个体大和竞争能力强等特征，保证它们在生存竞争中取得胜利。缺点：由于r值较低，种群一旦遭到危害，难以恢复，有可能灭绝。25、r-对策与K-对策的比较：第六章、1、群落(community)：在相同时间聚集在同一地段上的各物种种群的集合2、群落的基本特征：具有一定的外貌具有一定的种类组成具有一定的结构形成群落环境不同物种之间的相互影响一定的动态特征一定的分布范围群落的边界特征3、群落性质：4、种类组成性质分析：优势种(dominantspecies)：对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物建群种(constructivespecies)：优势层中的优势种亚优势种(subdominantspecies)：指个体数量与作用都次于优势种，但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的植物种伴生种(companionspecies)：群落的常见种类，与优势种相伴存在，但不起主要作用偶见种(rarespecies)：在群落中出现频率很低的种类，多是由于种群本身数量稀少的缘故5、种类组成的数量特征⑴种的个体数量指标：多度、密度、盖度、频度、高度、重量、体积种的综合数量指标：优势度、重要值、综合优势比、物种存在度和恒有度5、群落结构要素：①生活型②叶片大小、性质及叶面积指数③层片④同资源种团⑤生态位6、成层现象（verticalstratification）：群落这种垂直分化就形成了群落的层次，称为群落垂直分层。7、群落的水平结构：群落的配置状况或水平格局，也称二维结构。8、群落交错区(生态交错区、生态过渡带,ecotone)：两个或多个群落之间(或生态地带之间)的过渡区域9、边缘效应(edgeeffect)：群落交错区种的数目及种的密度有增大的趋势。10、影响群落组成和结构的因素：生物因素：竞争；捕食空间异质性与群落结构岛屿与群落结构平衡说与非平衡说11、平衡说与非平衡说①干扰对群落重要作用认识上的不同；②平衡说的焦点是系统处于平衡点时的性质，而对于时间和变异性注意不足；而非平衡说焦点为时间和变异性。③平衡说视群落为封闭系统；非平衡说视群落为开放系统。12、演替（succession）：随着时间的推移，生物群落中一些物种侵入，另一些物种消失，群落组成和环境向一定方向产生有顺序的发展变化，称为演替。13、控制演替的几种主要因素①环境不断变化②植物繁殖体的散布③种内和种间关系的改变④外部环境条件的改变⑤人类的活动14、演替的基本类型起始条件：原生演替和次生演替主导因素：内因性演替/外因性演替基质：水生基质演替/旱生基质演替时间：世纪演替/长期演替/快速演替代谢：自养性演替/异养性演替15、群落的分类：第七章、1、植被（vegetation）：覆盖一个地区的植物群落总称为植被。2、第八章、1、初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初级生产力初级生产量的限制因素：光、二氧化碳、水和营养物质。3、生物量(biomass)：是指单位面积内动物、植物等生物的总数量(kg/m2)。生物量只指有生命的活体，以鲜重(FW)或干重(DW)表示。4、生产量（production），又称生产力或生产率：指单位时间、单位面