生物与环境专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件

普通生态学第一章生物与环境第1页教学目：1、掌握环境、生态因子及其对生物作用原理。2、掌握最小因子定律、耐受性定律、使用期温法则、动物热能代谢特征等。掌握光照、温度对生物影响及其生态学意义。3、了解土壤、水等生态因子对生物作用。第2页本章内容生态因子

生物与环境相互作用

最小因子、限制因子与耐受程度第3页生态因子环境(environment)概念：指某一特定生物体或生物群体以外空间及直接、间接影响该生物体或生物群体生存一切事物总和。大环境与小环境第4页大环境与小环境大环境：地域环境、地球环境、宇宙环境；如西双版纳环境，昆明黑龙潭环境等小环境：直接影响生物生命活动近邻环境。如洞穴环境，树荫下环境等环境中气候大气候：小环境(地域以上范围)气候条件小气候：小环境气候条件

第5页小气候第6页蜂鸟巢小气候拂晓前时温度，巢上方树枝降低了孵卵雌鸟热量损失（Calder,1973）

小气候一根腐木上小环境分布格局（Schimitschek,1931）

第7页

相关概念生态因子(ecologicalfactors)是在环境因子中，直接或间接影响生物生长、发育、生殖、行为和分布环境因子。生存条件：生态因子中生物生存不能缺乏环境要素。生态环境：一定区域全部生态因子总和。生境：特定生物体或群体栖息地生态环境。生态因子分类生态因子作用及特征生态因子第8页（2）生态因子分类

依据性质划分为：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、土壤成份理化性质及土壤生物等地形因子：如陆地、海洋、海拔高度、山脉走向与坡度等生物因子：包含动物、植物和微生物之间各种相互作用人为因子：人类活动对自然破坏及对环境污染第9页（2）生态因子分类有没有生命特征：生物因子和非生物因子对生物种群数量变动作用密度制约因子：食物、天敌等生物因子非密度制约因子：温度、降水等气候因子稳定性及其作用特点稳定因子：终年恒定因子，决定生物分布，如地心引力、地磁等变动因子：周期性变动因子：一年四季改变和潮汐涨落非周期性变动因子：如风、降雨、捕食等第10页密度制约因子和非密度制约因子密度制约因子环境因子中，对生物作用强度随生物密度而改变因子类型有正负两类，在密度增加状态下，正者作用造成生物密度深入增加；负者造成密度反馈性降低，有调整种群密度作用。普通生物因子常为密度制约因子。

非密度制约因子

环境因子中，对生物作用强度与生物密度改变无关因子。第11页12

种群死亡率改变种群密度梯度密度制约非密度制约逆密度制约造成种群死亡率改变环境因子作用于种群强度，随种群密度梯度改变而改变密度制约因子与非密度制约性因子比较第12页种群出生率改变种群密度梯度密度制约非密度制约逆密度制约造成种群出生率改变环境因子作用于种群强度随种群密度梯度改变而改变；含有调整种群密度作用密度制约因子与非密度制约性因子比较第13页三、生态因子分类

第14页生态因子作用特征综合作用：生态因子间相互联络、相互影响、相互制约（每一个生态因子都是在与其它生态因子相互影响、相互制约中起作用，任何一个生态因子改变都会在不一样程度上引发其它生态因子改变。

）主导因子作用：生态因子非等价（各种生态因子对生物影响是非等价，其中必定有1~2个生态因子起着主要作用，是影响生物主导因子。）阶段性：生物发育不一样阶段，需要不一样不可替换性和赔偿性：一个因子缺失不能由另外一个因子来替换，生态因子间不可替换，但在一定程度上能够赔偿。

直接作用和间接作用：直接因子：直接对生物发生影响生态因子间接因子：经过影响直接因子而对生物发生影响生态因子第15页1.2生物与环境相互作用1.2.1环境对生物作用环境对生物决定作用环境对生物塑造作用1.2.2生物对环境反作用生物对环境适应生物对环境因子改变第16页1.2.1环境对生物作用对生物存活影响对生物生长、发育影响对生殖、繁衍影响对生物数量和分布影响对生物种内、种间关系影响

第17页1.2.2生物对环境反作用（1）生物对环境适应方式形态适应生理适应行为适应

各种适应都有对应遗传基础第18页19

胡椒蛾黑化胡椒蛾个体案例1.胡椒蛾黑化现象生物对生物环境响应与适应第19页1008060300200100Wintersmoke,ug/m3Percentfrequencyofmelanicpepperedmoths196019701980烟尘实测值烟尘改变趋势黑化蛾改变趋势伴随污染减轻，黑化蛾在群体中频率逐步下降第20页21

夜间降低代谢率有花蜜供给，没有休眠，要消耗大量能量案例2.食物与代谢第21页（2）生物对环境因子改变森林吸收太阳辐射、降低风速、保持水分、防治土壤冻结土壤微生物和土壤动物改变土壤结构和性质过分放牧造成草场退化人类活动造成全球环境改变……第22页1.3最小因子、限制因子与耐受程度1.3.1利比希最小因子定律1.3.2限制因子1.3.3耐受程度和生态幅（1）耐受性定律（2）生态幅（3）耐受程度调整第23页

1.3.1利比希最小因子定律

(Liebig’slawofminimum)基本内容低于某种生物需要最小量任何特定因子，是决定该种生物生存和分布根本原因。应用中应注意问题定律成立条件：生物内环境和外环境处于稳定状态注意：生态因子间替换作用第24页1.3.2限制因子和限制因子定律限制因子(limitingfactor)

限制因子是对生物生存、生长、繁殖或扩散等起限制作用因子当生态因子靠近或超出生物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最小量和高于生物正常生长所需最大量时，都对生物含有限制性影响Blackman，1905，基于利比希最小因子定律应用价值第25页26

南北较高纬度地域低温是影响非洲蜂深入向高纬度范围扩散限制因子。案例：低温对非洲蜂分布限制第26页1.3.3耐受程度与生态幅（1）Shelford耐受性定律(Lawoftolerance)任何一个生态因子在数量或质量上不足或过多时会使该种生物衰退或不能生存Shelford，1913第27页图2-1生物对某一环境因子耐受性都含有一定范围第28页最适范围亚适范围

亚适范围

不适范围

不适范围

不能生存

因子梯度

渐增

生命活动或数量

生物对环境因子耐受曲线耐受曲线第29页第30页生态幅

生态幅(ecologicalamplitude）概念每一个生物对每一个生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上最低点和最高点。在最低点和最高点(或称耐受性上限和下限)之间范围生态幅度广温性(eurythermal狭温性(stenothermal)广水性(euryhydric) 狭水性(stenohydric)广盐性(euryhaline) 狭盐性(stenohaline)广食性(euryphagic) 狭食性(stenophagic)广光性(euryphotic) 狭光性(stenophotic)…………第31页广生态幅度狭生态幅度生命活动或数量环境因子改变梯度生态幅度宽狭比较第32页广温性生物狭温喜热生物生命活动或数量温度改变梯度低→高狭温喜冷生物生物对温度耐受第33页最适范围

不适范围

不能生存

因子梯度

渐增

生命活动强度或数量

生物对环境因子耐受曲线实际表现亚适范围

亚适范围

不适范围

耐受曲线第34页（2）Shelford耐受性定律发展生物对不一样生态因子耐受范围不一样，不一样年纪、季节、栖息地等同种生物对生态因子耐受性不一样对很多生态因子耐受范围都很宽生物，其分布区普通很广个体发育不一样阶段，对生态因子耐受程度不一样不一样生物种，对同一生态因子耐受性不一样某一生态因子处于非最适状态下时，生物对其它生态因子耐受程度也下降

第35页生物对各生态因子耐受性之间相互关系

第36页第37页谷蠹(Rhizoperthadominica)死亡率与小麦中含水量和温度之间关系(图)。第38页固定不变最适概念只有在单一生态因子起作用时才能成立，当同时有几个因子作用于一个生物时，这种生物适合度将随这几个生态因子不一样组合而发生改变，也就是说，这几个生态因子之间是相互作用、相互影响。注意：第39页第40页耐受程度调整驯化自然驯化和人工驯化生理改变和遗传改变驯化可能：生物特征差异，诱导条件差异生物学意义：适应环境改变能力第41页案例：不一样温度下驯化造成耗氧量差异

102030温度℃耗氧量（ml·g-1·h-1）5℃驯化25℃驯化04080120160

200第42页假如把金鱼在两种不一样温度下（24℃和37.5℃）进行长久驯化，那么最终它们对温度耐受程度就会产生显著差异（图2-9）。

第43页Acclimation与acclimatization区分驯化气候驯化第44页驯化（acclimation）是指在试验条件下诱发生理赔偿机制，普通只需要较短时间。气候驯化（acclimatization）则是指在自然环境条件下所诱发生理赔偿改变，这种改变通常需要较长时间。第45页内稳态生物经过控制体内环境(体温、糖、氧浓度、