生态学资料完整版

第七章种内和种间关系一、种内：存在于生物种群内部个体间1.种内竞争：意义：降低拥挤种群个体适合度，影响基础过程如繁殖力和死亡率，可使个体产生行为适应来克服竞争如扩散和领域性。①密度效应：个体：产量+死亡率。植物密度效应：⑴最后产量恒值法则：不管初始播种密度如何，在一定范围内，条件相同时，最后产量基本一致，只在密度很低的情况下成正比。Y单位面积产量=W（平均）个体平均质量*d密度=Ki常数。⑵Yoda氏-3/2自疏法则：自疏：随播种密度的提高，竞争使少量较大的个体存活。自疏导致密度与生物个体大小关系在双对数图上有典型的-3/2斜率。同时表明质量增加比密度减少快。②性别生态学：研究种内性别关系的类型、动态和决定的环境因素。包括：⑴亲代投入：花费于生产后代和抚育后代的能量和物质资源。⑵两性细胞结合：自体受精异体受精。一个物种可能采取一种或多种受精策略。无性优于有性原因：⑴可迅速繁殖⑵母体给下代复制的基因组是有性的两倍。无性特征：快，多；有性：抗逆。有性繁殖继续保持的因素：种间竞争和捕食关系。性比：雄：雌。Fisher氏性比理论：任何性比上的偏离都会被进化所纠正。稀少型有利：母体偏向生产性别较少的后代，母体的适合度就较高。特例：⑴如果一个性别个体对母体要求的花费比另一性别高，那么雌雄两性的相等投入导致便宜的性别有更多后代数。⑵雌体通过产生数量不等的良性后代，使生殖成效最大化。局域交配竞争：同胞姐妹间存在交配竞争，母体如果产同样多的雌雄将造成浪费。性选择：雌雄在行为、大小、形态上存在差异，是由于配偶竞争中生殖成效区别引起的，两性对后代投入差别大，低投入性别需要竞争。性内选择：同性间配偶竞争；性间选择：通过偏爱异性的某个特征。让步赛理论：拥有更奢侈的次生特征必须有好基因，而弱个体不能忍受这种能量消耗和被捕食风险增加。Fisher私奔模型：雄性诱惑性特征基因的编码随雌性挑剔基因编码而编码。植物性别特点：多样性、易变性。婚配制度：配偶数目、配偶持续时间、对后代抚育。雌投资大于雄：配子投资、抚育投资。单配制、多配制（一雄多雌、一雌多雄）。决定婚配的主要因素：资源分布、食物和营巢地在时间和空间上的分布。社会性行为：①领域：由个体、家庭或社群单位占据并保护不让其他成员侵入的空间。领域行为：保护方式鸣叫、气味、姿势标志；威胁、进攻。作用：利于减少同一或相邻社群成员争斗，维稳社群，保证资源来生长繁殖。领域面积的特点：⑴随占有者体重扩大⑵受食物品质影响⑶随生活史而变化。②社会等级：种群中各个动物地位有一定顺序，形成支配-从属。社会性等级稳定的生长快，对延续优势基因有作用。他感（异株克生）：植物通过向体外分泌化学物质（克生物质）对其他植物产生影响。意义：⑴对农林业生产管理有意义⑵对群落组成有影响⑶引起群落演替的原因之一。集群生活：缺点：易招天敌；个体资源竞争；易于流行传染病。优点：利于改变小气候条件；取食；共同防御天敌；抚育幼体；迁移或迁徙。阿利氏规律：种群有一个最适的种群密度，过密或过疏都会抑制种群增长。2.种间关系：研究多个物种间种群动态的相互影响——相互动态；彼此在进化过程和方向上的相互作用——共同进化。种间竞争：两物种或更多物种共同利用相同资源时而产生的竞争作用。竞争力取决于生态习性、生活型、生态幅等。竞争排斥原理（高斯假说）：在一个稳定环境内，完全的竞争者不能共存。竞争类型：⑴利用性竞争：通过损耗有限资源⑵干扰性竞争：直接相互作用。竞争的特点：⑴不对称性：一个体的竞争代价远高于另一个。⑵对一种资源的竞争，能影响对另一种资源的竞争。似然竞争：两种猎物以共同捕食者座位中介相互影响。生态位：物种在生物群落或系统中的功能地位和角色。N维生态位：每个资源都可当一个维，在此轴上可定义有机体将出现的范围。基础生态位：物种能栖息的理论最大空间。实际生态位：实际占有的生态位。互利共生可以扩大实际生态位。专性互利共生的单个种的生态位不存在。生态位分化：资源利用曲线：生物在某维度上的分布呈正态分布，表示物种具有的位置的变异度。极限相似性：物种在资源利用分化上的临街阈值。d/w=1。竞争释放：竞争者↓→生态位↑。性状替换：生态位↓→形态形状改变：为了减少竞争。浮游生物悖论：海上层存在大量浮游生物种类，日周期性、季节性、温度、光等变化，会排斥达成任何中间平衡。优先权效果：缝隙：由于极端天气或死亡，环境中产生无种群区域，竞争优势者往往是最先到达该地点的。①捕食：一种生物取食另一个体的全部或部分。包括：⑴典型捕食，袭击后杀死猎物⑵食草⑶寄生。特化种：食物选择性非常强。泛化种：吃多类型。单食者：吃一种类型。寡食者：少数几种。广食者：一定范围种类。Lotka-Volterra捕食者-猎物模型：前体：⑴相互关系中仅有一种捕食者和被食者⑵捕食者减少则被食者增加，反之亦然⑶猎物在没有捕食者时指数增长，反之捕食者指数减少。捕食者对被食者种群影响：⑴被捕食只占总死亡率一小部分⑵捕食者只捕食了超出环境支持的部分个体，不影响种群大小。捕食对策：为获得最大的觅食效率而才去的各种方法和措施。对策：⑴搜寻者：食谱倾向于广谱，搜寻较久，处理较快。⑵处理者：食谱特化。时间与搜寻者相反。⑶生产力较低环境中的捕食者比同等条件下好生境的同类食谱更宽⑷捕食者拒绝利润低的事物。协同进化（红皇后效应）：一个物种的形状因另一种进化而进化，而后一种也应对前面的变化而变化。食草：特点：植物不能逃避，而动物的危害只对于部分机体，剩下的可以再生。植物的防卫：⑴毒性、差的味道、降低使用价值⑵防御结构，倒钩、刺。植物-食草动物系统（放牧系统）：放牧活动调节植物的种间关系，使牧场植被保持一定的稳定性。寄生：寄生物寄居于另一个种的体内或体表，靠寄主体液、组织或消化物获取营养。⑴微寄生物：在寄主体内或表面繁殖⑵大寄生物：在体内或表面生长但不繁殖。注：身体大小不是决定其实微寄生物还是大寄生物的决定因素⑶拟寄生物（重寄生物）：在昆虫寄主身上或体内排卵，通常导致死亡。大多数寄生物属食生物者：仅在组织上生活，少数为食尸动物：在记住死后仍能继续存活在寄主上。被寄生对策：⑴免疫反应⑵行为对策：理毛、掉叶。寄生物和寄主的协同进化，常常使有害的副作用减弱甚至变为互利共生。社会性寄生：通过强迫其寄主动物为其提供食物或其他利益。种内窝寄生、种间窝寄生。②共生：偏利共生：对一方有利的共生关系。互利共生：两个体间互惠，可增加双方适合度。共生性互利共生：互利共生发生在紧密结合的物理关系生活的物体间。非共生性：不生活在一起。专性互利共生：永久性成对组合，其中一方或双发不能独立生活。兼性：共生者可能不相互依赖，仅是机会性共生。防御性互利共生：一方为另一方提供对捕食者或竞争者的防御。组织或细胞内共生。第八章群落一、群落：在相同时间聚集在同一地段的各物种种群集合。群落生态学：研究群落和环境相互关系。植物群落学（地植物学、植被生态学）：研究植物群落的结构功能形成发展以及所处环境的相互关系。群落基本特征：⑴具有一定种类组成⑵群落中物种间相互联系。共同适应无机环境，内部相互关系取得平衡。⑶群落有自己的内部环境⑷具一定结构，成层性、营养结构、季相变化等。⑸具动态特征⑹具一定的分布范围⑺具边界特征⑻不同物种具有不同等的群落重要性。群落性质：机体论学派：比拟为一个有机体，一个自然单位。个体派学论：特定群落中，每个物顶级演替学说：每个演替系列都由先锋阶段开始，经过不同演替阶段，到达中生状态的最终演替。单元顶级论：演替终点取决于气候。所有群落都有趋向性发展，最终形成气候顶级。多元顶级论：如果一个群落在生境中基本稳定，能自行繁殖并结束演替，就可看做顶极群落。取决于土壤顶级、地形顶级、气候、火烧、动物等。第十章群落分类和排序一、分类：对实体集合按属性数据所反应相似关系把它们分组，使组内成员尽量相似，不同组成员相异。群从单位理论（机体论）：群落类型使自然单位，和有机体一样有明确边界，间断可分。个体轮：群落连续无明显边界。不过是不同种群的组合。应采用排序（生境梯度分析）的方法来研究连续群落变化。实践证明群落既有连续的面，又有不连续的面。植物群落分类单位从高到底：植被型：建群种生活型相同或相似，同时对水热条件的生态关系一致的群落；群系：建群种或共建种相同的群落；群丛：片层结构相同，各层优势种相同。二、排序：把一个地区内所调查的群落样地，按照相似度来排定各样地的位序，从而分析之间及与生境的相互关系。直接排序（直接梯度分析）：利用环境因素，以生境或其中某生态因子变化排定生境地位。间接排序（群落排序）：用植物群落本身属性排定。分析植物种及其群落自身特征对环境的反应而客观地求得其在一定环境梯度上的排序和分类。第十一章生态系统的一般特征基本概念：在一定空间中共同栖息着的所有生物与环境之间不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。系统：彼此间相互作用、依赖的事物有规律地联合的集合体，是有序的整体。三个条件：⑴系统由许多组分组成⑵各成分不孤立⑶系统具独立的、特定的功能生产者：以简单无机物制造事物的自养生物。消费者：直接或间接依赖于生产者所制造的有机物质的异养生物：食草动物（一级消费者）、食肉动物（二级）、顶级食肉动物（三级）。分解者：把动植物的复杂有机物分解为生产者能重复利用的简单化合物并释放能量的异养生物。初级生产：自养生产过程；次级生产：异样再生产过程。食物链：生产者所固定的能量和物质通过一系列取食关系而在生态系统中传递，各种生物按其食关系排列的链状顺序。捕食食物链：以食草动物吃植物活体开始。碎屑食物链：以分解动植物尸体或粪便中有机物颗粒开始。营养级：一个营养级是指处于食物链某一环节上所有生物种总和。生态系统能流是单向的，通过各个营养级的能量逐渐减少，减少原因：⑴各营养级不能百分百利用前一级生物量⑵利用后的同化率不是百分之百⑶个营养及维持自身活动消耗能量，变成热消散。能量金字塔：通过个营养级的能量由低到高画图。生态效率能流过程中各个不同点上能量之比值。摄食量I、同化量A、呼吸量R、生产量P：呼吸消耗后净剩的同化能量值，以有机物质形式积累在生物体内或生态系统中。P=A-R。同化积累在生物体内或生态系统中。P=A-R。同化效率：吸收日光中光合固定的比例，或动物摄食能量中被同化比例。生产效率：形成新生物量的生产能量占同化能量百分比。消费效率：N+1级消费能量占N级净生产能量。林德曼效率（生态效率）：N+1营养级获得能量占N级获得能量之比。一、反馈调节控制论系统：具有调节其功能的反馈机制：系统的输出变成了决定系统未来功能的输入。可控制系统保持稳定，正反馈使系统偏离加剧。第十二章能量流动一、初级生产初级生产量（一次生产量）：植物所固定的太阳能或制造的有机物质。总初级生产量GP=全部生产量被呼吸消耗R+净初级生产量（NP）：植物生长生殖。单位：每年每平米所生产的有机物质干重[g/m2*a]或每年每平米固定的能量值。水体生态系统初级生产效率比陆地低，因为入射日光能是按照到达湖面的入射量计算的，但日光穿过水层到达实际进行光合作用地点时已经损失了很大一部分。初级生产的限制因素：陆地：光、水、CO2、营养物质、温度、食草动物。潜蒸发蒸腾PET：反映在特定辐射、温度、湿度、风速条件下蒸发到大气中水量的指标。PET-PPT（年降水量）可反映缺水程度，表示温度和降水等条件的联合作用。水域：光。初级生产量测定方法：⑴收货量测定法：陆地生态系统。定期收割植被，干燥到质量不变，以每年每平方米的干物质质量来表示。⑵氧气测定法：水生系统。黑白瓶法，用三个玻璃瓶其中一个包裹黑胶布和铅铂，从待测水体深度取水，保留白瓶测溶氧，剩余一瓶放置24小时，取出进行溶氧测定。⑶CO2测定法：用塑料帐将群落一部分罩住，测进入和抽出的空气CO2。⑷放射性标记物测定法：把放射性C14以碳酸盐形式放入含有自然水体浮游植物的样瓶中沉水短期培养，虑出浮游植物，干燥后测定放射活性。⑸叶绿素测定法：通过薄膜将自然水过滤，然后用丙酮提取，提出物测量吸光度，换算为叶绿素含量。二、次级生产次级生产过程：食物种群=动物未得到的+动物得到的=动物未吃进的+动物吃进的=未同化的+同化的=呼吸代谢+净次级生产量=被取食+未被取食。生产量测定：同化量和呼吸量P=A-R；按摄食量和粪尿量：A=C-FU。生产力测定：P=Pg（个体增重）+Pr（生殖后代生产量）消费效率：⑴植物种群增长率高、世代短、更新快，消费效率就高。⑵草本植物支持组织比木本少，能提供更多净初级生产量。⑶小型浮游植物的消费者密度很大，利用经初级生产量比例最高。三、分解：死有机物质的逐步降解。三步：碎裂：物理生物作用，把尸体分解为颗粒状碎裂。异化：有机物在酶的作用下分解进而成为矿物成分；淋溶：可溶物质被水淋洗出来。矿化：无机元素从有机物质中释放出来。最不易分解的物质是腐殖质，来源于木质，是一种无构造、暗色、化学结构复杂的物质，基本成分是胡敏素。分解过程的速率和特点，取决于待分解资源的质量、分解者生物种类、分解时理化环境。分解生物：细菌真菌：成为有效分解者原因：⑴生长型：微生物有群体生长和丝状生长两生长型，丝状可以穿透和入侵有机质深部，使营养物质在被菌丝体打成众多微笑空隙的土壤中移动方便。但所需时间较长。群体生长可以短时间内迅速利用表面微生境，体积小有利于侵入微小空隙利用颗粒状有机质。⑵营养方式：微生物通过分泌细胞外酶，把底物分解成简单的分子状态再吸收。节能的营养方式。动物：⑴微型土壤动物100μm以下，属粘附类型⑵中型土壤动物，100μm~2mm，调节微生物种群大小和对大型动物粪便进行处理加工，碎裂的贡献不大⑶大型2~20mm巨型土壤动物，是碎裂植物残叶和翻动土壤的动力。一般通过埋放装有残落物的网袋观察土壤动物的分解作用。水生分解者：⑴碎裂这⑵颗粒状有机物质搜集者，一类从沉积物手机，一类从水体中滤食⑶刮食者：刮取石栎表面藻类和死有机物⑷藻类草食动物⑸捕食动物分解活动需要营养物质供应，所以营养物质含量成为分解过程的限制因素。尤其是N。第十三章物质循环一、一般特征物质循环和能量流动并行。二者区别：生物固定的光能量流经生态系统通常只有一次，之后以热的形式逐渐耗散。分室模型：把生态系统中元素的各种状态看做不同分室，而元素进出分室就像物理和生物过程改变了元素状态。当一种生物吃另一种生物，它们使C在分室间转换。全球循环（全球生物地球化学循环）代表了各种生态局域事件的总和。类型：水循环、气体型循环、沉积型循环。气体型循环大气和海洋是主要储存库，有气体形式分子参与。沉积型循环中午气体参与，主要通过岩石风化和沉积物分解为营养物质。两者都受太阳能驱动，依托于水循环。水循环太阳辐射使水蒸发进入大气，风推动大气中水蒸气移动，以降水进入海洋大陆，大陆上的水可能暂存于土壤湖河，再以蒸发蒸腾或地下水最后返回海洋。分为大循环：海陆间；小循环：陆地或海洋中。三、C：意义：⑴C是构成生物体最重要的元素⑵化石燃料的大规模使用造成影响可能是当代气候变化的重要原因。过程：⑴生物的同化、异化过程；⑵大气海洋间CO2交换⑶碳酸盐沉淀作用。C库包括CO2、海洋中无机C、生物体中有机C，源：释放CO的库。汇：吸收。失汇：人类活动释放的CO2有大约25%的全球碳流的汇是科学尚未研究清楚的。生态系统的净生产量：生态系统的C收入和C支出的差值四、N：一般生物不能利用N，必须通过固氮结合成硝酸盐和亚硝酸盐或者氨后，植物才能利用。天然固氮：生物固氮、闪电高能固氮；人工固氮：氮肥生产、化石燃料释放。自生固氮菌：根瘤菌、蓝细菌。固氮意义：⑴全球尺度上平衡反硝化作用⑵演替起源于固氮生物的入侵⑶大气的N只有通过固氮作用进入生物循环。氨化作用：蛋白质水解为氨基酸，氨基酸中C被氧化释放出NH3的过程。硝化作用：氨的氧化。反硝化：硝酸盐转化为亚硝酸盐释放NO，进一步还原产生N2O和N2。人工固氮的两面性：对于养活世界上不断增加的人口做了巨大贡献。但⑴水体硝酸盐含量对于生物是危险的，蓝婴病。⑵容易从土壤中淋洗出来污染地下水和地表水⑶流入水体造成富营养化⑷造成可耕土壤的酸化，进一步造成微量元素流失⑸增加地下水重金属含量⑹把NO送入大气，造成在同温层与氧反应破坏臭氧，在对流层作为温室气体促进气候变暖⑺在日光作用下形成光化学烟雾⑻与S一起造成酸雨。五、P：不以气体参加循环。海洋中大部分以钙盐形式沉淀，是不完全的循环六、S：沉积型+气体型。陆地进入大气：火山爆发、沙尘带入、化石燃料、森林火灾和湿地等陆地生态系统释放。返回陆地：干沉降、降水。返回海洋：风七、元素循环相互作用：光合作用呼吸作用中，C和O关联，海洋生态系统初级生产速率受N/P比影响，淡水中P的有效性也受硝酸盐和氧气影响。第十四章生态系统类型和分布一、陆地生态系统植被：覆盖一个地区的植物群落总体。分布取决于气候条件，特别是热量和水分。水平地带性：地球表面的水热条件等因素沿纬度或经度递变，引起植被也随之水平更替。纬度地带性：北半球低纬度到高纬度：热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带夏绿阔叶林、寒温带针叶林、寒带冻原。经向地带性：以水分条件为主导因素引起植被分布由沿海向内陆发生更替。地带性植被：分布在显域地境：具有壤制土或粘质土、非盐渍化的、排水良好的平地或坡地的植被。其最能反映一个地区的气候特点。隐域植被：出现在两个及以上的植被带。它们的分布常常受某一生态因素，斑点或条带嵌入地带性植被类型中。平均大陆植被模式突：南半球没有和北半球对应的北方针叶林和苔原带，生物群落大致与纬线平行。北纬40和南纬40间由于信风影响，西侧为干旱区，东侧湿润。亚热带荒漠延伸到海岸，南半球它们只在沿海。中国植被：东南到西北：湿润森林区、半干旱草原区、内陆干旱荒漠区。纬向：东部北向南：寒温带、温带、暖温带、亚热带、热带。针叶落叶林、针叶阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、热带季雨林、雨林。西部北到南：温带半荒漠荒漠带、暖温带荒漠带、高寒荒漠带、高寒草原带、高原山地灌丛草原带。垂直地带性：植被带大致与山坡等高线平行，并且具有一定垂直厚度。山麓到山顶，温度下降、降水量增加又下降、风速增大、太阳辐射增强、土壤条件变化。落叶阔叶林、针阔叶混交林、常绿针叶林、矮曲林、高山冻原。局部地形：坡度和坡向。植物地利预测法则：南坡北坡植物预测更南更北植物。二、淡水生态系统：沿岸带、湖沼带、深底带。三、海洋生态系统：寒冷海域区系成分丰富，热带贫乏。潮间带（沿岸带）、浅海带（亚沿岸带）、半深海带、深海带、大洋带四、类型热带雨林：耐阴、喜雨、喜高温、结构层次不明显、层外植物丰富的乔木植物群落。分布赤道南北5~10°以内。年平均25~30度，降水量超过2000，土壤为红壤或砖红壤。特点：⑴种类组成特别丰富，大部分是高大乔木⑵群落结构复杂，树冠不齐，分层不明显⑶藤本及附生植物极丰富⑷树干高大挺直分支小树干光滑，常具板状根或支柱根⑸茎花现象⑹寄生植物普遍⑺终年生长发育⑻动物种类最丰富亚热带常绿阔叶林：湿润的亚热带气候，建群种和优势种叶子大椭圆形革质，表面蜡层具光泽，能反射光线又叫“照叶林”。乔木树种枝端形成的冬芽有芽鳞保护。林相较整齐，树冠微波起伏状，暗绿色。夏绿阔叶林：夏季长叶、动机落叶的乔木组成。四季分明，夏季多雨炎热，冬季寒冷，季相变化十分明显。乔木层、灌木层、草本层。植物资源非常丰富，温带水果品质好。北方针叶林（泰加林）：大陆性气候，夏季温凉，冬季严寒，降水集中在夏季。群落简单。草原：由耐寒的旱生多年生草本植物为主（有时为旱生小灌木）。季相变化明显，动物区系丰富。分为草甸草原、典型草原、荒漠草原、高寒草原。荒漠：超旱生半乔木、半灌木、小半灌木和灌木占优势的稀疏植被。生态条件极严酷，日温差大，夏季炎热干燥，降水少于250mm，多大风沙尘，物理风化强烈，土地贫瘠。植被稀疏但生活型生物型多种多样。我国荒漠与中亚荒漠相比春雨型短命植物不发达，因春季缺降水。冻原（苔原）：寒带植物。生态条件十分严峻，冬季漫长寒冷，夏季凉爽短促，降水次数多，水分蒸发差，空气湿度大，风大云多。永冻层：土层下面永久处于冻结状态的岩土层。特点：⑴植被组成简单⑵群落结构简单⑶植物严寒中营养器官不受损伤，可生长开花⑷全部为多年生植物，多数种类常绿青藏高原的高寒植被：特点⑴热量丰富，植被分布界限高⑵大陆性强，植被旱生性显著⑶植被带宽广⑷山地植被垂直带明显。从东南向西北，随地势增高，依次：山地森林带、高寒灌丛、高寒草甸带、高寒草原带、高寒荒漠带应用生态应用生态学：研究如何利用生态学的理论和原理来解释、指导、解决社会实践中所存在的问题温室效应：由于大气层的气体（二氧化碳、甲烷、臭氧等）浓度变化引起的全球变暖厄尔尼诺：东