生态学基础复习重点

《生态学基础》复习重点

（供期末考试复习参考）第1章生态学的定义生态学的发展阶段生态学的分支学科什么是生态学（Ecology）？研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学生态学的研究对象及分支学科?分子（molecular）个体（individual）种群（population）群落（community）生态系统（ecosystem）景观（landscape）生物圈（biosphere）环境概念：环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境。大环境中的气候被称为大气候。小环境：是指对生物有直接影响的邻接环境，即小范围内的特定栖息地。生态因子：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。生态因子是环境中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部要素。最小因子、限制因子与耐受限度“最小因子定律”–植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子限制因子–在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子“耐受性定律”–每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上的最低点和一个生态学上的最高点，在最高点和最低点之间的范围就称为生态幅或生态价适应组合:生物对非生物环境条件表现出一整套协同的适应特性，称适应组合。如骆驼和仙人掌对炎热干旱环境的适应单体生物和构件生物?单体生物（unitaryorganism）?单体生物个体清楚，基本保持一致的体形，每一个体来源于一个受精卵。如鸟类、兽类等。?构件生物（modularorganism）?构件生物由一个合子发育成一套构件，由这些构件组成个体。如水稻、浮萍、树等。种群主要特征?

数量特征?种群参数变化是种群动态的重要体现。?空间特征?组成种群的个体在其生活空间中的位状态或布局，称为种群的内分布型?遗传特征?种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。?种群是物种存在的基本单位，也是物种进化的基本单位。种群还是生物群落的基本组成单位。即群落是由物种的种群所组成的。种群的分布格局?个体可能呈随机、均匀和聚集分布等格局?均匀分布：S2／m=0(S2样方个体数的方差，m为样方个体的平均数)—原因：种群内个体间的竞争。?随机分布：S2／m=1--原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。?聚集分布：S2／m>1--原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。生命表?同生群生命表（动态生命表；特定年龄生命表；水平生命表)：根据大约同一时间出生的一组个体（同生群）从出生到死亡的记录编制的生命表称同生群生命表。?静态生命表(特定时间生命表；垂直生命表）：根据某一特定时间对种群作一年龄结构调查数据而编制的生命表称静态生命表。存活曲线?Ⅰ型存活曲线:幼体和中年个体的存活率相对高，老年个体的死亡率高。?Ⅱ型存活曲线：各年龄段的死亡率恒定，曲线呈对角线型。?Ⅲ型存活曲线:一段极高的幼体死亡率时期之后，存活率相对高内禀增长能力定义：在种群不受限制的条件下，即能够排除不利的天气条件，提供理想的食物条件，排除捕食者和疾病，我们能够观察到种群的最大增长能力（rm

）。mm是最大的瞬时增长率，即内禀增长率非密度制约种群增长模型?在资源充分（无限的环境）的情况下，种群的增长不受密度制约，种群以几何和指数增长。几何级数式增长或指数增长，种群的增长曲线为“J”型，又称“J”型增长。种群的逻辑斯谛增长(连续增长模型)：随着资源的消耗，种群增长率变慢，并趋向停止，因此，自然种群常呈逻辑斯谛增长。体现在增长曲线上为“S”型。种群停止增长处的种群大小通常称“环境容纳量”或K，即环境能维持的特定种群的个体数量。种群增长可以用逻辑斯谛模型描述。?模型前提条件：增长率变化：有限环境，有一个环境条件所允许的最大种群值，即环境容纳量K；世代重叠；密度与增长率关系是随种群的密度增加，种群的增长率所受的影响逐渐地、按比例地增加。r'=r(1-N/K)。?数学模型：dN/dt＝r?N=rN(1-N/K)（微分式）?模型行为：该曲线在N=K/2处有一个拐点，在拐点上，dN/dt最大，在拐点前，dN/dt

随种群增加而上升，在拐点后，dN/dt随种群增加而下降，因此，曲线可划分为：①开始期(潜伏期)(N→0)，②加速期(N→K／2)，③转折期(N＝K／2)，④减速期(N→K)，⑤饱和期(N＝K)r-对策和k-对策，在进化过程中各有其优缺点。?k-对策者的种群保持在k-值临近，生育力降低，存活率增加，防御和保护幼体的能力较强，寿命长和个体大，所有这些特征都保证k-对策者在激烈的生存竞争中取利胜利。但是，k-对策者种群在受到过度死亡或激烈动乱之后，回到平衡水平的能力是有限的。如果确实很低，还有可能灭绝。?相反，r-对策者的密度是经常激烈变动的，常常突然暴发并猛烈下降。选择有利于高rm值。但它们的死亡率高，防御能力弱，竞争能力不强。在数量很低时，它们不象k-对策者易于灭绝，而通过迅速增殖而恢复到较高水平。?如果说，k-对策者在生存竞争中是以“质”取胜，则r-对策者可视为以“量”取胜。所以有的学者将r-对策者称为“机会主义者”（opportunists）。r-对策者的高死亡率，广运动性和连续地面临新局面，可能使其成为物种形成的丰富的源泉。-3/2自疏法则：同一种植物因密度引起的个体死亡。自疏导致的密度和个体重量的关系：W=Cd-3/2双对数曲线斜率为-3/2,故称为-3/2自疏法则。高斯假说(竞争排斥原理)?在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、但具有相同资源利用方式的物种，不能长期共存在一起?要求相同资源的两个物种不共存于一个空间?长期共存在同一地区的两个物种，由于剧烈竞争，他们必然会出现栖息地、食物、活动时间或其他特征上的生态位分化A生态位(niche)–指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色；在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其在相关种群之间的功能关系群落交错区与边缘效应?群落交错区（ecotone）(生态交错区或生态过渡带)：两个或多个群落之间的过渡地带。?边缘效应(edgeeffect)：群落交错区的生物种类和种群密度增加的现象称边缘交应。?边缘效应产生的原因：在群落交错区往往包含两个重叠群落中所有的一些种以及交错区的特在种；群落交错区的环境比较复杂，两类群落中的生物能够通过迁移而交流，能为不同生态类型植物定居，从而为更多的动物提供食物、营巢地隐蔽条件。群落演替(communitysuccession):自然群落中，一种群落被另一群落所取代的过程称群落演替。?多数群落的演替有一定的方向性，但也有一些群落有周期性的变化，即由一个类型转变为另一个类型，然后又回到原有的类型，称周期性演替，生态系统（ecosystem）的定义:?指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。生态系统的特点:?生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位，属于经典生态学研究的最高层次；生态系统具有自我调节能力；?能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；?生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量和这些能量在流动过程中的巨大损失，因此，营养级的数目通常不超过5－6个；?生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶段食物网(foodweb)：生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形成复杂的网络结构，此即食物网

食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养阶层或营养级，指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和生态系统的功能?能量流动：生产者→消费者→分解者，单向?物质循环：生物←→环境，双向?信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网。植物在单位面积、单位时间内，通过光合作用固定太阳能的量称为总初级生产(量)植物总初级生产（量）减ma去呼吸作用消耗掉的（R），余下的有机物质即为净初级生产（量）1.为什么说生态系统是地球上自然界的结构和功能单位

2、生态系统有哪些主要成分？它们是如何组成生态系统的

3、能量是怎样进入到生态系统中的？在生态系统中是如何流动的？

4.生态系统的组成成分是如何构成生态系统的为什么生态恢复时要考虑群落的演替因素简述种群的逻辑斯谛（Logistic）增长模型及其生物学意义什么是植物种内竞争所表现的密度效应？植物的种内竞争所表现的密度效应有2个法则，其一是最后产量恒值法则，即在密度变化的一定区间内，最终产量是恒定的而与播种的密度无关，可由公式表述：c=w·d,c:总产量，w:平均株重，d:密度。原因是种内竞争激烈，在资源有限的条件下，密度升高，则植株变小，构件减少。另一个是-3/2自疏法则，即：播种密度超过某一临界密度，则不仅影响植株的生长发育（速度），而且影响到种群的存活率，种群表现为密度越高，密度制约性死亡发生越早，且死亡率越高。自疏表现早晚在密度与平均株重的坐标图中表现出-3/2斜率的自疏线。什么是植物群落的原生演替和次生演替？请比较二者的异同。在植物群落发展变化过程中，一个群落代替另一个群落的现象称为演替。演替可以从裸露的地面上开始，也可以从已有的一个群落中开始。裸地可以分为原生裸地和次生裸地。原生裸地是指从来没有植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了的地段。次生裸地是指原有植被虽已不存在，但原有植被下的土壤条件基本保留，甚至还有曾经生长在此的种子或其他繁殖体的地段。（3分）植物群落的原生演替是指发生在原生裸地上的演替，次生演替是指发生在次生裸地上的演替。二者的共同点：（1）演替都是在裸地上开始。（2）群落在形成过程中，都有植物的传播、植物的定居和植物之间的竞争这三个方面的条件和作用。（3）都是进展演替，即群落向着物种多样化、中生化和高生产力方向演替。二者的不同点：（1）演替开始的土壤条件不同，原生演替开始的裸地条件严酷，从来没有植物的繁殖体或被彻底消灭了，而次生演替开始的裸地土壤条件基本保留，甚至还有一些繁殖体存在。（2）演替速度不同，原生演替慢，而次生演替快。原生裸地和次生裸地生态因子与环境因子层片与层次趋同适应与趋异适应1、

生态型与生活型2、生态幅与生态位3、优势种和建群种4、Adaptivesuites：适应组合5、Adaptivesuites：适应组合6、Fitness：适合度7、EcologicalBalance：生态平衡8、LifeForm：生活型9.

EcologicalRelationship10.

ShortDayPlant：短日照植物11.

EcologicalInvasion：生态入侵12、Predation：捕食13、Ecotone：群落交错区14、Metapopulation：复合种群15、Ecosystem：生态系统

简述种群的逻辑斯谛（Logistic）增长模型及其生物学意义在一定条件下，生物种群增长并不是按几何级数无限增长的。即开始增长速度快，随后速度慢直至停止增长（只是就某一值产生波动），这种增长曲线大致呈“S”型，这就是统称的逻辑斯谛（Logistic）增长模型。意义当一个物种迁入到一个新生态系统中后,其数量会发生变化.假设该物种的起始数量小于环境的最大容纳量,则数量会增长.增长方式有以下两种：（1）J型增长若该物种在此生态系统中无天敌,且食物空间等资源充足(理想环境),则增长函数为N(t)=n(p^t).其中,N(t)为第t年的种群数量,t为时间,p为每年的增长率(大于1).图象形似J形。（2）S型增长若该物种在此生态系统中有天敌,食物空间等资源也不充足(非理想环境),则增长函数满足逻辑斯谛方程。图象形似S形.逻辑斯谛方程即微分方程：dN/dt=rN（K-N）/K。当一个物种迁入到一个新生态系统中后，其数量会发生变化。假设该物种的起始数量小于环境的最大容纳量，则数量会增长。该物种在此生态系统中有天敌、食物、空间等资源也不足（非理想环境），则增长函数满足逻辑斯谛方程，图像呈S形，此方程是描述在资源有限的条件下种群增长规律的一个最佳数学模型。在以下内容中将具体介绍逻辑斯谛方程的原理、生态学意义及其应用逻辑斯谛方程的原理在种群增长早期阶段，种群大小N很小，N/K值也很小，因此1-N/K接近于1，所以抑制效应可以忽略不计，种群增长实质上为r/N，成几何增长。然而，当N变大时，抑制效应增加，直到当N=K时，（1-N/K）变成了（1-K/K），等于0，这时种群的增长为零，种群达到了一个稳定的大小不变的平衡状态。逻辑斯谛曲线经常划分为5个时期：（1）开时期，也称潜伏期，种群个体数很少，密度增长缓慢。（2）加速期，随个体数增加，密度增长逐渐加快。（3）转折期，当个体数达到饱和密度一般（即K/2）时，密度增长最快。（4）减速期，个体数超过K/2以后，密度增长逐渐变慢。（5）饱和期，种群个体数达到K值而饱和。1、逻辑斯谛方程中参数的生态学意义

逻辑斯谛方程中有两个参数r和K

意义：r—种群的增长能力

K—环境容纳量，即物种在特定环境中的平衡密度，随环境条件改变而改变。

2逻辑斯谛方程的生态学意义（1）是许多两个相互作用种群增长模型的基础；（2）是渔业、牧业、林业等领域确定最大持续产量的主要模型；（3）模型中两个参数r和K，已成为生物进化对策理论中的重要概念。（4）逻辑斯谛曲线更真实地反映了自然界中种群数量和环境容纳量的关系，能更科学有效的指导我们进行农业生产及种群研究。逻辑斯谛方程的重要意义：1，是许多两个相互作用种群增长模型的基础；2，是渔业、牧业、林业等领域确定最大持续产量的主要模型3，模型中两个参数r和K，已成为生物进化对策理论中的重要概念。最大持续产量为MSY=rK/4种群在有限环境中的连续增长模型是什么，论述其模型的行为及意义S型曲线?环境条件是有限的，因此，种群不可能按照“J”型曲线无限增长。当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间，食物和其他生活条件的种内竞争必将加剧，以该种群生物为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。当种群数量达到环境条件所允许的最大值（以K表示）时，种群数量将停止增长，有时会在K值左右保持相对稳定。假定种群的增长率随着种群密度的增加而按一定的比例下降，种群数量达到K值以后保持稳定，那么，将种群的这种增长方式用坐标图表示出来，就会呈“S”型曲线材料信息：2007年6月下旬以来，栖息在洞庭湖区约20亿只东方田鼠，泛滥成灾。生态学家研究发现，东方田鼠种群是在围湖造田期间迁入湖洲地的，迁入初期种群数量很少，但其繁殖能力很强，在最初的一个月内，种群数量每天增加1.47％。为研究东方田鼠种群数量的变化规律，请你来构建鼠种群增长的数学模型。(1)写出构建东方田鼠种群增长模型的主要步骤。(2)假设东方田鼠种群迁入初期为3000只，则30天后该种群的数量为__________只。(用公式表示，不必计算具体结果)【参考答案】(1)第一步，东方田鼠繁殖能力很强，在最初的一个月内，种群数量每天增加1.47％；第二步，鼠种群增长不会受种群密度增加的影响；第三步，Nt=N0·(其中，Nt代表t天后东方田鼠的数量，t表示天数，λ表示倍数，N0表示最初的东方田鼠的数量)；第四步，跟踪统计东方田鼠的数量，对所建立的数学模型进行检验或修正。(2)N30=3000×(1.0147)30大熊猫是我国特有的濒危物种，谈谈你对其濒危原因的认识，并提出拯救该物种的建议。（1）人类捕杀（2）（2）栖息环境破坏（2）（3）K-对策不易增加种群数量（2）（4）寡食性（2）（5）生殖进化的缺陷（2）建议：（1）保护其生存环境（保护区面积尽可能大）（2）提高其繁殖率和后代的成活率（3）采取增加遗传多样性的措施4．植物群落分布为什么具有"三向地带性"?"三向地带性"是指纬度地带性、经向地带性和垂直地带性。不同植物群落类群的分布，决定于环境因素的综合影响，主要取决于气候条件，特别是热量和水分，以及两者的结合作用。地球表面的热量随纬度位置而变化，从低纬度到高纬度热量呈带状分布。水分则随距海洋远近，以及大气环流和洋流特点递变，在经向上不同地区的水分条件不同。水分和热量的结合，导致了