环科环境生态学chapter2生物与

环境生态学

第二章

生物与环境(I)南京信息工程大学环境科学与工程学院教师：杨孟Email:学习内容和目标学习内容生态因子生物与环境因子的相互作用学习目标掌握生态因子的相关概念掌握生态因子作用的一般规律。掌握生物适应生态因子的一般规律。1生态因子相关概念生态因子的分类生态因子作用的特征生态因子的限制性作用1.1相关概念环境概念：某一特定生物体或生物群体周围一切因素的总和，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。内涵：环境的本质就是生物生存和发展的资源或影响这种资源的因素。1.1相关概念生态因子：环境要素中对生物起作用的因子。生存条件：生态因子中生物生存不能缺少的生态因子的总称。生态环境：一定区域所有生态因子的总和。生境（Habitat）：特定生物个体或群体的栖息地的生态环境。1.2生态因子的分类根据性质划分为：气候因子：如温度、水分、光照、风、气压和雷电等。土壤因子：如土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤生物等。地形因子：如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等。生物因子：包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用。人为因子：人类活动对自然的破坏及对环境的污染。1.3生态因子作用的特征综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约。主导因子作用：生态因子的非等价性。阶段性作用：生物发育的不同阶段需要不同。不可替代和补偿作用：生态因子间不可替代，但在一定程度上可以补偿。直接和间接作用直接因子：直接对生物发生影响的生态因子间接因子：通过影响直接因子而对生物发生影响生态因子直接和间接作用直接：光、CO2、水间接：地形、竞争主导因子作用对个体生存起着决定性作用的生态因子光合作用中光因子是主导因子CO2H2O影响植物光合作用的生态因子生态因子的阶段性作用光强-光合速率曲线A：比例阶段B：过渡阶段C：饱和阶段CO2是限制因子光合作用呼吸作用光强光合速率光是限制因子温度和湿度对生物适合度的综合作用和补偿作用32.5aaa因为影响调节温度的生理过程由摄水的难易程度控制。温度低时，提高湿度具有一定的补偿作用。1.4生态因子的限制性作用1.4.1利比希最小因子定律1.4.2限制因子和限制因子定律1.4.3耐受限度和生态幅耐受性定律生态幅1.4.1利比希最小因子定律

(Liebig’slawofminimum)基本内容低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。应用中应注意的问题定律成立条件：生物的内环境和外环境处于稳定状态。注意：生态因子间的补偿作用。1.4.2限制因子和限制因子定律限制因子(limitingfactor)限制因子是对生物的生存、生长、繁殖或扩散等起限制作用的因子。当生态因子接近或超过生物的耐受性极限而影响其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子成为该生物限制因子。限制因子定律(Lawoflimitingfactor)生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高于生物正常生长所需的最大量时，都对生物具有限制性影响。Blackman，1905，基于利比希最小因子定律。该定律的应用价值案例：低温对非洲化蜜蜂分布的限制1.4.3耐受限度和生态幅(1)Shelford耐受性定律(Lawoftolerance)任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多时会使该种生物衰退或不能生存。Shelford，1913Shelford耐受性定律的发展生物对不同生态因子的耐受范围不同，而耐受性还会因年龄、季节、栖息地区等的不同而有差异。对很多生态因子耐受范围都很宽的生物，其分布区一般很广。个体发育的不同阶段，对生态因子的耐受限度不同。不同的生物种，对同一生态因子的耐受性不同。某一生态因子处于非最适状态下时，生物对其他生态因子的耐受限度也下降。种群数量数量很低种群消失种群消失数量很低数量最高不能耐受区生理受抑制生理受抑制不能耐受区最适区

环境梯度低耐受性下限耐受性上限高生态幅耐受曲线（1）耐受曲线（2）(2)生态幅

ecologicalamplitude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最高点，在这两点之间的范围就称为生态幅。三基点：最高点、最低点、最适点。窄(Steno-)广(Eury-)狭温(stenotherm)广温(eurytherm)

狭湿(stenohydric)广湿(euryhydric)

狭盐(stenohaline)广盐(euryhaline)

狭食(stenophagic)广食(euryphagic)

狭栖(stenoecious)广栖(euryecious)生态幅度的宽狭比较生态因子变化梯度生命活动或数量案例：不同生态幅生物的耐受曲线温度梯度低→高生命活动或数量2生物与环境因子的相互作用2.1环境对生物的作用环境对生物的决定作用环境对生物的塑造作用2.2生物对环境的反作用生物对环境的适应生物对环境因子的改变2.1环境对生物的作用对生物存活的影响对生物生长、发育的影响（形态结构）对生殖、繁衍的影响对生物的数量和分布的影响对生物的种内、种间关系的影响生物遭到限制性因子影响时怎么办？适应生物所具有的有助于生存和繁殖的任何可遗传特征都是适应。适应性特征可以是形态的、生理的和行为的。自然选择是由繁殖成功的差异驱动的，适应是自然选择的结果。2.2生物对环境的反作用2.2.1生物对环境的适应适应方法趋同和趋异适应内稳态机制扩大耐受限度生物节律和周期性（1）适应方法形态适应：保护、保护色、警戒色与拟态等行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、防御和抗敌等生理适应：生物钟、休眠、生理生化变化等。（2）

趋同和趋异适应趋同适应(convergentadaptation)

→

生活型趋异适应(divergentadaptation)

→

生态型>25cm位于近地面土层<25cm位于较深土层中1:水生植物2~3:沼生植物4~5:地下芽植物6:地面芽植物7~8:地上芽植物9:高位芽植物Raunkiaer植物生活型系统生活型（lifeform）：不同种的生物，由于长期生存在相同的自然生态条件或人为培育条件下，发生趋同适应，并经过自然选择或人工选择而形成的，具有类似的形态、生理和生态特性的物种类群称为生活型。生活型是生物的一种生态分类单位。研究生态型的意义发现植物在胁迫条件下的伤害机制；筛选对胁迫具有较强适应性的生态型。在高浓度的铅胁迫下形成东南景天铅富集生态型。生态型（Ecotype）：地理分布广的物种根据地方性环境条件调整耐受限度和最适度形成的地方性适应种群。是具有遗传差异，能很好地适应一组特殊环境的亚种。（3）

内稳态机制扩大耐受限度内稳态即生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制，它能减少生物对外界条件的依赖性，从而大大提高生物对外界环境的适应能力。内稳态调节可以通过生理行为方式来实现。内稳态机制不能完全摆脱环境因子的限制，它只能扩大自己的生态幅度。例如：恒温动物（4）生物节律和周期性生物能够（通过进化）形成一种内部控制机制，利用物理环境的自然周期性，使它们的活动合乎时宜，并安排它们的生活史，以便从适宜的条件中受益。光周期和温周期。小结生态因子的类型生态因子作用的特点/规律环境对生物的生态作用生物对环境的适应生物对生态因子的