植物生态学重点复习资料

生态学ecology：是硕士物之间及其与周边环境之间互有关系的学科。1866年由德国动物学家欧内斯特.海克尔Ernesthaeckel提出概念植物生态学：研究植物与其它生物之间及其与环境互有关系的规律的学科。研究内容：个体生态学，种群生态学，群落生态学，生态系统学生态因子：指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。生态因子类别：1)气候因子2)土壤因子3)地形因子4)生物因子5)人为因子生态幅:每一种物种对环境因子综适宜应范畴的大小生态因子作用的普通特性：1．综合作用2．主导因子3．不可替代性和可调剂性4．阶段性5．直接作用和间接作用6.限制因子限制因子：任何一种生态因子只要靠近或超出生物的耐受范畴，就会成为这种生物的限制因子。生理辐射光:0.4-0.76um，又称为可见光。0.6-0.7微米的橙红光、0.4-0.47微米的蓝紫光生理活性最大。对绿光0.5-0.6微米几乎不吸取红光增进碳水化合物的形成，对植物开花、茎的伸长和种子萌发有影响。蓝光增进蛋白质的合成。紫外线:克制茎的延伸，增进花青素的形成。灭生性辐射光波长不大于0.29微米，被臭氧层吸取。红外光:波长不不大于0.7微米，几乎不吸取，增热效应，光周期反映林内光照的重要特点：1．强度削弱：约70%被枝叶吸取，20%反射，透射进入的光只有10%2.光质变化：以红外光、绿光为主，橙红、蓝光吸取率80-95%。叶片表皮细胞吸取大量紫外线。3.分布不均（光片、光斑）4.日照时间缩短：由高到低越阴暗，树种耐阴性越强光赔偿点（CP）：低光照条件下，植物的光合作用较弱，当植物合成的产品正好等于呼吸消耗这时的光照强度称为*光饱和点（SP）：当光照强度增加到一定程度后，光合作用增加的幅度逐步减缓，最后达成一定程度，不再随光照强度而增加，这时的光照强度称为光照对植物生长和形态构造的影响：1.种子萌发2.茎的生长和分化3.苗木根系4.叶片形态构造5.树冠6.花芽分化果树修剪7.果实品质阳性树种和阴性树种的重要区别：(1)天然更新种子萌发、幼苗、幼树生长(2)光赔偿点和光饱和点阳性树种（落叶松、松）光赔偿点不不大于200lux，阴性树种（槭、榆）50lux(3)树冠外形阳性树种树冠较稀疏，枝下高较高阴性树种树冠较稠密，枝下高较低(4)叶片分化及颜色：阳性树种全阳生叶；叶绿素含量较低，淡绿色阴性树种阳生叶、阴生叶；深绿色(5)生长发育过程：阳性树种生长快，成熟早，寿命短阴性树种生长慢，成熟晚，寿命长我国常见的阳性树种：落叶松、马尾松、樟子松、白桦等阴性树种：云杉、冷杉纬度每增高1度，年平均气温约下降0.5—0.9℃海拔每增高1000米，年平均气温约下降5.5℃。温度空间变化：纬度海拔坡向（南坡2光照强气温高干燥喜暖耐旱植物）森林群落内温度的重要特点：昼夜、季节温差较小，自林冠层到地表层温差越来越小;最高温度低于林外空旷地，最低温度只略高或稍低于林外空旷地，两个温度极值均出现在林冠层表面。因素：枝叶遮挡太阳辐射；蒸腾作用消耗热量对周边地区的气温影响：减少气温；减小温差节律性变温：温度随昼夜和季节而发生有规律的变化。温周期现象：植物对温度昼夜变化节律所做出的反映。季节性变温：物候：植物长久适应于温度、水分有规律季节变化，形成与此对应的植物发育节律。物候期：植物这种发芽、生长、现蕾、开花、结实、果实成熟、落叶休眠等生长、发育阶段。积温：普通把在植物整个生长发育期或某一发育阶段内，高于一定温度度数以上的日平均温度总和，称为某植物或某发育阶段的积温。有效积温：从某一时期内的平均温度减去生物学零度（即机能进行的最低点温度），将其成果乘以该时期的天数。计算K=N（T-T0）K：某植物为完毕发育阶段或生活周期所需要的有效积温T：n天的平均温度N：某植物为完毕发育阶段或生活周期所经的天数T0：某植物为完毕发育阶段或生活周期的起始温度（生物学零度）活动积温：从某一时期内的平均温度减去物理学零度，将其成果乘以该时期的天数。计算K`=n（T-0）=nT例：桃树开花期需15天，开花期的平均气温为12℃，开花期的最低气温为6℃，求桃树开花所需的有效积温和活动积温。K=15*（12℃-6℃）=90℃K’=15*12℃=450℃冻害发生的生理机制（因素）：植物组织内结冰时，细胞壁外面的纯水膜首先结冰，后来温度每下降1℃，压力增加12巴。温度继续下降，冰晶进一步扩大，成果首先使细胞失水，引发细胞原生质浓缩，造成胶体物质（酶）的沉淀；另首先压力增加，能促使细胞膜变性和细胞壁破裂，最后造成植物死亡。低温适应叶和芽有油脂,芽具芽鳞,体具蜡粉和密毛,树干木栓层厚，矮小,匍匐状、垫状。贝格曼规律：体形大的恒温动物，单位体重散热量相对较少。阿伦规律：恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和耳等在低温环境中有变小变短的趋势。高温适应植物体具密毛和鳞片，白色，叶片革质，叶缘向光排列或折叠，树干木栓层厚水分对植物的重要性：构成物质；作为反映物直接参加体内的生理生化反映；良好的溶剂；产生膨压；比热大,调节体温。水分大循环：水从海洋以水汽形式被运输到陆地上空，凝结成降水又沿地面或地下流入海洋的过程。水分小循环：水在陆地（海洋）上蒸发成水汽，进入到大气中凝结成降水回到地面（海洋）的过程。林内的水分状况的重要特点：地表蒸发比空旷地明显减少、空气湿度较大，普通大10-20%，有时40%，越到下层越大，越稳定;土壤湿度表层土壤含水量高于空旷地，深层35-50cm土壤含水量低于空旷地。有助于林下幼苗、幼树、灌草本植物的生长，也为某些病菌提供条件耐旱植物、重要特点：渗入压高；根系发达；叶器官较不发达，甚而退化，或含有控制蒸腾作用的构造。常见的耐旱树种有：樟子松、马尾松、园柏、侧柏等；中生植物；湿生植物重要特点：渗入压低；根系不发达；控制蒸腾作用的构造很弱，通气组织。常见的湿生树种：赤杨、柳、枫杨等（对比差别）森林减少地表径流、保持水土、修养水源的重要因素：（1）林冠截流使雨水冲击地面的力量削弱，因而形成的地表径流较弱；云杉林林冠截留量28%；（2）苔藓层和死地被物层能吸取大量的降水，从而减少地表径流量；容水量500%，370%（3）土壤层疏松，空隙多，富含腐殖质，水分容易被吸取和渗入下去，使地表径流转为地下径流；土壤60cm处，土壤稳渗速度>6mm/min，而林区瞬时最大降水速度<3mm/min，降水能够全部下渗（4）春季融雪林内比林外晚,并且缓慢，雪水容易被土壤吸取渗入下去。二氧化碳的生物循环：绿色植物从大气中获得二氧化碳，同化成有机物，供动物食用，动物和植物又通过呼吸作用把部分二氧化碳返回大气，微生物把动植物的残体分解，把二氧化碳返还大气。（碳循环：在大气、陆地生命体和土壤有机质等几个分室中的迁移和转化过程。或绿色植物(生产者)在光合作用时从大气中获得碳，合成糖类，然后通过消费者和分解者，通过呼吸作用和残体腐烂分解，碳又返回大气的过程。）温室效应：大气中的二氧化碳象玻璃温室同样，能透过太阳辐射，地面辐射的红外线热能很难散发出去，使温度升高的效应。大气污染：污染源：工厂燃料燃烧，加工过程中废气排放、汽车尾气等，我国为煤烟型污染。污染物：（1）氧化型（臭氧、NO2哮喘，肺水肿、Cl2、PAN等）（2）还原型SO2（100ppm以上，咽喉痛）、HF、H2S、CO（200ppm,急性中毒）（3）碱性型（氨）（4）粉尘（落尘d>10um，飘尘d<10um），肺炎、矽肺（5）光化学烟雾。树木对大气污染的抗性，常绿阔叶树不不大于落叶阔叶树，落叶阔叶树不不大于针叶树。植物对环境污染的净化效应：1吸取二氧化碳与放出氧的作用2．吸滞尘埃作用3．吸取有毒气体作用4杀菌作用5减少噪音的作用风对树木形态和解剖构造的影响：1．器官矮化，植株矮态2．树冠畸型3．木材断面偏心4．旱生构造加强树种适应生长的土壤PH范畴3-8：普通能适应PH3.7-4.5的为大多数针叶树种，适应PH4.5-5.5为大多数针叶树和某些阔叶树种，适应PH5.5-6.9为大多数阔叶树，PH不不大于8的多数森林植物难以生长。常见的耐贫瘠树种：马尾松、樟子松、黑桦、蒙古柞不耐贫瘠树种：白蜡树、榆树、槭树、杉木、苦楝菌根：真菌与树木根系的共生体。内生型：真菌菌丝进一步根的表皮细胞内部。不形成根套。槭树、南洋杉、鹅掌楸等。藻状菌；内外兼生型子囊菌；外生型菌根：真菌菌丝仅侵入树木根外层细胞之间而不进入细胞腔内。菌丝在根表面形成根套。桦、柞、冷杉等。担孢子菌、子囊菌或藻状菌盐碱土植物聚盐泌盐：盐腺不透盐：有机化合物（糖、游离氨基酸等）（抗方式）生活型：不同种类的植物由于对于综合环境条件的长久适应，而含有相似或相似的外貌特性。生活型的划分：(1)高位芽植物Ph(2)地上芽植物Ch(3)地面芽植物H(4)地下芽植物G(5)一年生植物Th高位芽占优势的群落，气候温热多湿地面芽占优势的群落，冬季严寒，漫长隐芽占优势的群落，冷，湿一年生占优势的群落，干旱生态型：同种植物的不同个体群，由于长久生长在不同的环境条件或人为哺育条件下，经自然选择或人工选择而分化形成了形态、生理和生态特性不同的基因型类群。种群（population)：在一定的时间和空间内，同一种生物的个体群。种群数量增加模型：（P64)1指数式增加(J型）与密度无关的增加模型：1）离散增加模型（1）世代不重叠，一生繁殖一次，低等生物Nt＝No（Ro的t次方）Ro净生殖率N种群数量；t时间（2）世代重叠，一生繁殖多次，有固定繁殖周期Nt＝No（小λ）的t次方λ周限增加率2）持续增加模型Malthus方程（1798）世代重叠，一生繁殖多次，无固定繁殖周期Nt＝No（e的rt次方）计划生育人口政策：dN/dt＝rNRo=NT/N0=e的rT次方Ro净生殖率；T一种世代时间；r=ln(Ro)/Tr=b-d瞬时增加率；t时间;N种群数量;r>0种群数量增加r=0稳定r<0下降2.逻辑斯谛增加（S型）Verhulst-Pearl方程与密度有关的增加模型：环境资源有限，有竞争dN/dt＝rN[（K-N）/K正反馈负反馈=rN-rN2/KN＝K/1+e的（a-rt）次方k:环境最大容纳量；（K-N)/K:环境阻力；a:参数，其值取决于N。表达曲线对原点的相对位置TR=1/r:自然返回时间1）K-N>0增加2）K-N=0稳定；3)K-N<0下降5个时期：1）开始期：增加缓慢2）加速期：快速增加3）转折期：数量达成K/2时，增加最快，拐点可获得最大持续产量4）减速期：数量超出K/2后，增加减慢5）饱和期：趋于K值而饱和种群的年纪构造用年纪金字塔表达，分为：增加型种群稳定型种群衰退型种群种群个体的空间分布格局1随机分布少见2均匀分布罕见3集群（团块、成群）分布常见密度效应:在一定时间内，当种群的个体数目增加时,必然会出现邻接个体之间的互相影响.-3/2自疏法则：1）产量平均个体重W=K（N的-a次方）1/W=AN+B(倒数产量法则）a=3/2N种群密度单位面积产量y=KN的1-a次方1/y=A+B/N2)体积单株材积V=K（Nm的-a次方）单位面积蓄积量y=K（N的1-a次方）3）直径N=K（D的-a次方）（P62）森林植物间的直接关系：1）共生：根瘤、菌根2）附生关系：苔藓、地衣、兰花3）攀援植物攀援植物对树木的危害：绞结树木；使树木输导营养物质受阻；树干被缠绕，削弱同化过程。4）寄生与半寄生寄生植物：菟丝子、列当等半寄生植物：桑寄生、槲寄生植物森林植物间的间接关系：1）竞争competition:同种或异种的生物个体间所发生的对环境资源和生存空间的争夺.竞争排斥原理（Gause假说）：两个资源运用方式完全相似的种不能长久共存，一方必然要排斥另一方。生态位（niche)：生态系统中种群在时间、空间上的位置及其与有关种群间的功效关系。基础生态位：能够为某一物种所栖息的理论上的最大空间。无竞争Hutchinson(1957)实际生态位：物种实际占有的生态位空间。有竞争Loltka-Volterra竞争方程（P102）dN1/dt=r1N1[(K1-N1-aN2)/K1]dN2/dt=r2N2[(K2-N2-ßN1)/K2]a竞争系数：每存在一种种2个体对种1的不良影响；ß竞争系数：每存在一种种1个体对种2的不良影响；竞争成果：a>K1/k2,或ß>K2/K1均可胜a>K1/k2,和ß<K2/K1种2胜a<K1/k2,和ß>K2/K1种1胜a<K1/k2,和ß<K2/K1共存2）原始合作3）他感生态入侵：由于人类故意识或无意识地把某种生物带入适宜其生长繁殖的地区，其种群不停扩大，分布区逐步扩展，造成的生物多样性的丧失或削弱的现象。植物群落种类数量特性:1、多度：某种植物的个体数。密度：单位面积某种植物的个体数相对多度=某种植物的个体数/同一生活型全部植物个体数之和*100%2、盖度明显度（乔木）：树木胸高断面积。相对明显度=某种植物的胸高断面积/同一生活型全部植物胸高断面积之和*100%3、频度频度＝某种植物出现的样方数/全部样方数相对频度=某种植物的频度/同一生活型全部植物频度之和*100%4、重要值＝相对多度＋相对明显度（盖度）＋相对频度5、重要值序=按重要值的次序排序6、优势种：群落中个体数量多，盖度大，生活力强，决定整个群落种类构成、构造和生境的重要特性，对其它植物生长发育起重要作用的植物种，重要值排在第一位。亚优势种：重要值仅次于优势种，排在第二、三位，在群落中起的作用仅次于优势种。建群种：群落重要层次的优势种，是群落的建造者，决定整个群落的内部构造和特殊生境单优群落：只有一种优势种的群落森林群落的基本层次：乔木层、灌木层、草本层、死地被物、层间植物（藤本、附生、寄生植物，水热条件不同，发达程度不同）又可按高度人为地分出若干亚层(高度相差不超出10%的树木划为同一亚层）林相：林木的层次构造群落演替：在一定地段上，一种植物群落依次被另一种植物群落所替代的过程。方向：进展演替：在未经干扰的自然状态下，群落从种类少，构造简朴，不稳定，生物量低的群落发展到种类多，构造复杂，稳定，生物量高的群落。群落对环境的改造作用加强，群落更加充足运用环境，生境向中生化方向发展。逆行演替：由于人为破坏或自然灾害等干扰因素，原来稳定性大，构造复杂的群落，退化为构造简朴，稳定性小的群落。干扰因素消失，仍向进展方向发展。原生演替、次生演替及两者的区别原生演替：是从原生裸地上开始的群落演替。原生裸地没有土壤层，没有植物繁殖体，生境条件极为恶劣，演替持续时间长。千年次生演替：是从次生裸地上开始的群落演替。次生裸地有土壤层，有植物繁殖体，演替持续时间较短，有干扰因素的作用。数十年到数百年旱生演替系列的原生演替的普通过程：1．地衣群落阶段2．苔藓群落阶段3．草本群落阶段4．木本植物群落阶段水生演替系列的原生演替普通过程：1．自由漂浮植物群落阶段2。沉水植物群落阶段3．浮叶根生植物群落阶段4．挺水植物阶段5．湿生草本植物阶段6．木本植物阶段次生演替过程：涉及：群落的退化、群落的复生外界因素作用的程度和持续的时间对次生演替的影响：人为破坏程度越严重，持续时间越长，群落退化的阶段越少、越远，退化速度越快，群落恢复的阶段也就多，恢复速度也就慢。当破坏极严重，持续时间极长，并且原生群落被大面积彻底破坏时，群落的复生条件已不复存在，则群落的演替就转向原生演替。单元顶级学说（美）Clements(克里门茨)提出重要观点：在一定的地区内，按照演替的发生过程，群落相继替代，通过一系列的演替阶段，最后达成与该地区气候相适应的最稳定最平衡的状态，即气候顶极。一种气候区只有一种气候性演替顶极多元顶级学说（英）Tansley(坦斯利)提出一种气候区域内，除气候顶级外，还应当有其它如地形顶级、土壤顶级、火顶级、风顶级等多个顶级群落共同镶嵌形成的顶级植被。多数人同意顶级格式假说Whittaker(怀梯克)(美）提出同意多元顶级学说，但不同意多元论主张的群落是一种独立的不持续的单位，认为群落间有某种内在的联系，由于在一定区域内，环境因子存在梯度变化（水、温度、养分），多个顶级群落间的关系不是单纯的镶嵌，而是一种与环境梯度格式相对应的逐步过渡的群落格式。植物群落分类的重要学派一）英美学派：以克里门茨和坦斯利为代表以植被动态、群落发生及演替的理论进行分类，分类单位为群系、群丛、群丛相（二）法瑞学派：以布朗．布朗喀为代表以植物区系为基础，根据群落特性种鉴别群落重要在阿尔卑斯山和地中海沿岸，分类单位为群丛，下设亚群丛（三）生态学派（乌克兰学派）：波格来勃涅克为代表重要以环境条件为根据，分类单位为立地条件、林型、林分型（四）生物地理群落学派：以苏卡乔夫为代表综合考虑群落的生物特性及环境条件《中国植被》分类系统（P179）：植被型组针叶林（外貌）；植被型寒温性针叶林（水热条件）；植被亚型寒温性落叶针叶林（优势层片）；群系组落叶松林（建群种同属）；群系兴安落叶松林（建群种）；亚群系（次优势层片）；群丛组（层片构造相似，优势层片与次优势层片优势种相似）；群丛（层片构造相似，各层片的优势种相似）；亚群丛（群丛内部的分化）。根据外貌、构造、环境条件、优势种、种类构成等特性进行划分11个植被型组，29个植被型，550个群系，几千个群丛水平地带性分布：水热条件随经纬度变化造成植物群落沿经纬度有规律地分布。垂直地带性分布：水热条件随海拔高度变化造成植物群落沿海拔高度有规律地分布。世界森林六林型：1.针叶林2、落叶阔叶林又称夏绿林3、亚热带常绿落叶林又称照叶林4、硬叶常绿阔叶林5、热带雨林6、热带季雨林（雨绿林）中国植被分区：1寒温带针叶林区大兴安岭兴安落叶松2温带针阔混交林区小兴安岭、长白山、完达山、老爷岭等以红松-杂木为主3暖温带落叶阔叶林区辽东、胶东、华北、淮北、渭河平原、黄土高原南部、成徽盆地；多次生林，以栎类为重要建群种，辽东栎、麻栎、栓皮栎、锐齿槲栎等4亚热带常绿阔叶林区长江中下游，北至秦岭淮河，西到横断山、云贵高原，东部为华中、华南大部分地区；以壳斗科、樟科、木兰科、山茶科、金缕梅科植物为主5热带季雨林、雨林区6温带草原区1）中温草原地带2）暖温带草原7温带荒漠区新疆、甘肃8青藏高原高寒植被区植被的垂直带谱：随着海拔的升高而依次出现的植被带的具体次序。森林分布的水平地带性与垂直地带性的关系垂直地带性以水平地带性为基础，垂直带谱的基带必须与水平地带性植被一致。两者之间有一一对应的关系甘肃省植被区划：（一）北亚热带森林植被区域（二）温带森林植被区域（三）温带草原植被区域（四）温带荒漠植被区域（五）祁连山山地植被区域（六）甘南高原、山地植被区域生态系统（Ecosystem）：在一定的时间和空间内，生物的和非生物的成分之间，通过不停的物质循环和能量流动而互相作用，