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生态学复习整理
成考专升本生态学基础复习资料
总要求：
了解生态学的发展现状和发展趋势，理解生态学的基本观点和生态学过程，掌握生态学的基本概念和基本原理等理论知识；应用生态学的观点，指导人类的生产实践活动，协调人与自然的关系。
复习考试内容：
一、绪论
「要求」
掌握生态学的概念及生态学的基本观点；了解生态学的发展历史、现代生态学的发展趋势、生态学的分支学科、生态学的研究方法。
（－）生态学的概念和研究内容
1.生态学的定义
生态学（Ecology）是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。
2.生态学的研究内容
（1）个体生态学
（2）种群生态学 （3）群落生态学
（4）生态系统生态学 （5）景观生态学（6）全球生态学
●种群的自然调节在环境无明显变化的条件下，种群数量有保持稳定的趋势。
一个种群所栖环境的空间和资源是有限的，只能承载一定数量的生物，承载量接近饱和时，如果种群数量（密度）再增加，增长率则会下降乃至出现负值，使种群数量减少；而当种群数量（密度）减少到一定限度时，增长率会再度上升，最终使种群数量达到该环境允许的稳定水平。
对种群自然调节规律的研究可以指导生产实践。
例如，制定合理的渔业捕捞量和林业采伐量，可保证在不伤及生物资源再生能力的前提下取得最佳产量。
●物种间的相互依赖和相互制约一个生物群落中的任何物种都与其他物种存在着相互依赖和相互制约的关系。
常见的是：
①食物链。
在食物链中，居于相邻环节的两物种的数量比例有保持相对稳定的趋势。
如捕食者的生存依赖于被捕食者，其数量也受被捕食者的制约；而被捕食者的生存和数量也同样受捕食者的制约。
两者间的数量保持相对稳定。
②竞争。
物种间常因利用同一资源而发生竞争：
如植物间争光、争空间、争水、争土壤养分；动物间争食物、争栖居地等。
在长期进化中、竞争促进了物种的生态特性的分化，结果使竞争关系得到缓和，并使生物群落产生出一定的结构。
例如森林中既有高大喜阳的乔木,又有矮小耐阴的灌木，各得其所；林中动物或有昼出夜出之分,或有食性差异，互不相扰。
③互利共生。
如地衣中菌藻相依为生，大型草食动物依赖胃肠道中寄生的微生物帮助消化，以及蚁和蚜虫的共生关系等，都表现了物种间的相互依赖的关系。
以上几种关系使生物群落表现出复杂而稳定的结构，即生态平衡，平衡的破坏常可能导致某种生物资源的永久性丧失。
●物质的循环再生生态系统的代谢功能就是保持生命所需的物质不断地循环再生。
阳光提供的能量驱动着物质在生态系统中不停地循环流动，既包括环境中的物质循环、生物间的营养传递和生物与环境间的物质交换，也包括生命物质的合成与分解等物质形式的转换。
物质循环的正常运行，要求一定的生态系统结构。
随着生物的进化和扩散，环境中大量无机物质被合成为生命物质，形成了广袤的森林、草原以及生息其中的飞禽走兽。
一般说，发展中的生物群落的物质代谢是进多出少，而当群落成熟后代谢趋于平衡，进出大致相当。
人们在改造自然的过程中须注意到物质代谢的规律。
一方面，在生产中只能因势利导，合理开发生物资源，而不可只顾一时，竭泽而渔。
目前世界上已有大面积农田因肥力减退未得到及时补偿而减产。
另一方面，还应控制环境污染。
由于大量有毒的工业废物进入环境，超越了生态系统和生物圈的降解和自净能力，因而造成毒物积累，损害了人类与其他生物的生活环境。
●生物与环境的交互作用生物进化就是生物与环境交互作用的产物。
生物在生活过程中不断地由环境输入并向其输出物质，而被生物改变的物质环境反过来又影响或选择生物，二者总是朝着相互适应的协同方向发展，即通常所说的正常的自然演替。
随着人类活动领域的扩展,对环境的影响也越加明显。
在改造自然的活动中，人类自觉或不自觉地做了不少违背自然规律的事，损害了自身利益。
如对某些自然资源的长期滥伐、滥捕、滥采造成资源短缺和枯竭，从而不能满足人类自身需要；大量的工业污染直接危害人类自身健康等，这些都是人与环境交互作用的结果，是大自然受破坏后所产生的一种反作用。
3.生态学分支学科
（1）根据组织层次分类：
有个体生态学、种群生态学、群落生态学生态系统生态学等。
（2）根据生物类群分类：
有微生物生态学、植物生态学、动物生态学、人类生态学等；还可细分，如昆虫生态学、鱼类生态学等。
（3）根据生境类型分类：
有陆地生态学和水域生态学；前者又可分为森林生态学、草原生态学、荒漠生态学、土壤生态学等，后者可分为海洋生态学、湖沼生态学、流域生态学等；还有更细的划分，如植物根际生态学、肠道生态学等。
（4）根据研究方法分类：
（5）根据交叉学科分类：
（6）根据应用领域分类：
农业生态学、医学生态学、工业资源生态学、环境保护生态学、环境生态学、生态保育、生态信息学、城市生态学、生态系统服务、景观生态学等。
分支学科
①按所研究的生物类别分，有微生物生态学、植物生态学、动物生态学、人类生态学等；还可细分，如昆虫生态学、鱼类生态学等。
②按生物系统的结构层次分，有个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学等。
③按生物栖居的环境类别分，有陆地生态学和水域生态学；前者又可分为森林生态学、草原生态学、荒漠生态学等，后者可分为海洋生态学、湖沼生态学、河流生态学等；还有更细的划分，如植物根际生态学、肠道生态学等。
④生态学与非生命科学相结合的，有数学生态学、化学生态学、物理生态学、地理生态学、经济生态学等；与生命科学其他分支相结合的有生理生态学、行为生态学、遗传生态学、进化生态学、古生态学等。
⑤应用性分支学科有：
农业生态学、医学生态学、工业资源生态学、污染生态学（环境保护生态学）、城市生态学等。
（二）生态学的发展简史
1.生态学的萌芽时期
2.生态学的建立时期
3生态学的巩固时期
4.现代生态学时期
二.生态学的发展简史
生态学的发展可概括为三个阶段，即萌芽期、成长期和现代生态学发展期。
生态学萌芽时期（公元前2000年椆?
4～16世纪欧洲文艺复兴时期）
早在公元前2000～1000年间，朦胧的生态学思想已见诸于希腊和中国的古歌谣和著作中。
公元前700年，李冉的《道德经》已表达了人类生存的地球“水木金火土”五行相生相克的思想；《管子·地员篇》、《春秋》、《庄子》都记载有土壤性质与植物生长和品质的关系，以及动物的行为等。
欧洲Empedocles在公元5世纪的著作中就注意到植物与环境的关系；Aristotle按栖息地划分了动物类群，其弟子Theophratus提出植物群落涵义以及动物体色是对环境的适应。
中国的秦汉时期和罗马帝国盛期，《吕氏春秋》、《农政全书》、《齐民要术》等一些著作，都不乏生物与环境关系的描述。
这一时期以古代思想家、农学家对生物与环境相互关系的朴素的整体观为其特点。
生态学的建立与成长时期（公元16世纪?
0世纪40年代）
这一时期是生态学建立、生态学理论形成、生物种群和群落由定性向定量描述、生态学实验方法发展的辉煌时期。
其建立和发展历程可概括为以下几个阶段：
奠基时期：
这一阶段始于16世纪文艺复兴之后。
各学科的科学家都为生态学的诞生做了大量的工作。
如曾被推许为第一个现代化学家的Boyle（1967）发表了低压对动物物种的试验结果，标志着动物生理生态学的开端；1735年法国昆虫学家Reaumur在其昆虫学著作中，记述了许多昆虫生态学资料，他被认为是研究温度与昆虫发育生理的先驱。
Malthus（1978）发表了他的《人口论》，阐述了对人口增长和食物关系的看法；Humbodt（1807）发表了《植物地理知识》，描述了物种的分布规律；C.Darwin（1859）年发表的《物种起源》，更系统地深化了对生物与环境相互关系的认识；德国生物学家Haeckel（1866）对生态学予以定义；德国的Mobius（1877）创立了生物群落概念；Warming（1895）发表的《以生态地理为基础的植物分布》被认为是植物生态学诞生的标志；德国Schroter提出了个体生态学和群体生态学两个概念。
这些学者以及许多未提及的学者所做的共作，为生态学的建立和发展打下了良好的基础。
建立初期：
自1990年生态学被公认为生物学的一个独立分支学科到1920年，虽然在个体、种群和群落的水平开展了许多研究工作，但总的来说还处于定性描述阶段，缺乏对生态现象的解释。
发展期：
自本世纪20一50年代，生态学得到了迅速的发展，研究重点已开始由定性转为定量描述。
这一时期，动物种群生态学得到取得了一些重要的发现并得到了的迅速的发展，如Peral（1920）和Read（1920）对logistic方程的再发现，这个方程是描述种群数量变化的最基本方程；Lotka（1925）和Volterra（1926）分别提出了描述两个种群间相互作用Lotka-Volterra方程；C.Elton（1927）在《动物生态学》一书中提出了食物链、数量金字塔、生态位等非常有意义的概念；Lindeman（1942）提出了生态系统物质生产率的渐减法则。
植物生态学着重在植物群落生态学方面有了很大的发展，一些学者如Clements、Tansley、Whittaker、Gleason、Chapman等先后提出了诸如顶极群落、演替动态、生物群落类型（biome）、植被连续性和排序等重要的概念，对生态学理论的发展起了重要的推动作用。
同时由于各地自然条件不同，植物区系和植被性质差别甚远，在认识上和工作方法上也各有千秋，形成了几个中心或学派。
①英美学派：
它的代表人物分别是美国的F.D.Clements和英国的A.G.Tansly。
他们的特点是重视群落的动态，从植物群落演替观点提出演替系列、演替阶段群落分类方法，并提出了演替顶极的概念（Climax），他们俩分别是单元顶极学说和多元顶极学说的代表人物。
②法-瑞学派:
这个学派以瑞士的苏利士（Zurich）大学和法国的蒙伯利埃（Montpellier）大学为中心。
代表人物是:
瑞士的Rubel，著有《地植物学的研究方法》（1922）；法国的Braun一Blanquet，著有《植物社会学》（1928）。
这学派的特点是重视群落研究的方法，用特征种和区别种划分群落的类型，建立了严密的植被等级分类系统。
③北欧学派：
这个学派以瑞典Uppsala大学为中心，代表人物Rietz，他们重视群落分析、森林群落与土壤pH值关系，1935年以后，与法-瑞学派合流，合称西欧学派，或叫大陆学派，不过仍保留把植物群落分得很细的特点。
④前苏联学派：
这个学派以V，N·Sukachev院士为代表。
他们以建群种定名群丛，建立了一个等级分类系统，并且很重视制图工作，完成了全苏植被图。
在这个时期内，动、植物生态学分别在两个方面有较大的发展。
美国两位著名的人物Clements和Shelfield（1939年）曾经合写了一本《生物生态学》（Bio-ecology），外表上好像是统一的，但实际上还是各写各的，所以有的学者称这阶段为动、植物生态学并行发展的阶段。
直到生态系统概念的提出，才发生根本性的变化。
现代生态学的发展期（20世纪50年代至今）
20世纪50年代以来，人类的经济和科学技术获得了史无前例的飞速发展，既给人类带来了进步和幸福，也带来了环境、人口、资源和全球变化等关系到人类自身生存的重大问题。
在解决这些重大社会问题的过程中，生态学与其它学科相互渗透，相互促进，并获得的了重大的发展。
它有以下一些特点：
1、整体观的发展
（1）．动植物生态学由分别单独发展走向统一，生态系统研究成为主流。
（2）．生态学不仅与生理学、遗传学、行为学、进化论等生物学各个分支领域相结合形成了一系列新的领域，并且与数学、地学、化学、物理学等自然科学相交叉，产生了许多边缘学科；甚至超越自然科学界限，与经济学、社会学、城市科学相结合，生态学成了自然科学和社会科学相接的真正桥梁之一。
（3）.生态系统理论与农、林、牧、渔各业生产、环境保护和污染处理相结合，并发展为生态工程和生态系统工程。
（4）生态学与系统分析或系统工程的相结合形成了系统生态学。
2、生态学研究对象的多层次性更加明显。
现代生态学研究对象向宏观和微观两极多层次发展，小自分子状态、细胞生态，大至景观生态、区域生态、生物圈或全球生态，虽然宏观仍是主流，但微观的成就同样重大而不可忽视。
而在生态学建立时，其研究对象则主要是有机体、种群、群落和生态系统几个宏观层次。
3、生态学研究的国际性是其发展的趋势
生态学问题往往超越国界，二次大战以后，有上百个国家参加的国际规划一个接一个。
最重要的是60年代的IBP（国际生物学计划），70年代的MAB（人与生物圈计划），以及现在正在执行中的IGBP（国际地圈生物圈计划）和DIVERSITAS（生物多样性计划）。
为保证世界环境的质量和人类社会的持续发展，如保护臭氧层、预防全球气候变化的影响，国际上一个紧接一个地签定了一系列协定。
1992年各国首脑在巴西里约热内卢签署的《生物多样性公约》是近十年来对全球有较大影响力和约束力的一个国际公约，有许多方面涉及到了各国的生态学问题。
（1）.国际生物学计划（IBP）：
由联合国科教文组织（UNESCO）提出，1964年开始执行，包括陆地生产力、淡水生产力、海洋生产力和资源利用管理等7个领域，其中心是全球主要生态系统的结构、功能和生物生产力研究。
工友97个国家参加，我国没有参加。
（2）.人与生物圈计划（MAB）：
由联合国科教文组织（UNESCO）1970年提出，是一个国际性、政府间的多学科的综合研究计划，是IBP的继续。
它的主要任务是研究在人类活动的影响下，地球上不同区域各类生态系统的结构、功能及其发展趋势，预报生物圈及其资源的变化和这些变化对人类本身的影响，其目的是通过自然科学和社会科学这两个方面，研究人类今天的行动对未来世界的影响，为改善全球性人与环境的相互关系，提供科学依据，确保在人口不断增长的情况下合理管理与利用环境及资源，保证人类社会持续协调地发展。
有近百个国家加入这个组织，我国已于1979年参加了这个该研究计划。
（3）.国际地圈生物圈计划（IGBP）：
由国际科学联盟委员会（ICSU）于1984年正式提出，1991年开始执行，主要的目标是：
解释和了解调节地球独特生命环境的相互作用的物理、化学和生物学过程，系统中正在出现的变化，人类活动对它们的影响方式。
即用全球的观点和新的努力，把地球和生物作为相互作用的紧密相关的系统了来研究。
共包括10个核心计划和7个关键问题。
（4）.生物多样性计划（DIVERSITAS）：
由国际生物科学联盟（IUBS）在1991年最早提出，并在环境问题科学委员会（SCOPE）和联合国科教文组织（UNESCO）等国际组织参加进来以后，将生物多样性研究的各个方面加以组织和整合，正式提出DIVERSITAS研究项目并开始执行。
1996年7月，科学指导委员会草拟并通过了当前DIVERSITAS“操作计划”的最后版本。
操作计划共有10个组成方面的内容，其中5个为核心组成部分。
“生物多样性对生态系统功能的作用”是其最核心的组成部分，生物多样性的保护、恢复和持续利用既是重要的研究内容又是研究所要达到的最后目的。
（三）生态学的基本视角和研究方法
1.基本视角
（1）整体观和综合现
（2）层次结构理论
（3）新生特性原则
2.研究方法
（1）野外调查研究
（2）实验室研究
（3）系统分析和模型
二、生物与环境
「要求」理解生物和生态因子之间的关系；掌握环境和生态因子的概念以及生态因子相互作用的规律。
（一）环境与生态因子
1.环境的概念及其类型
（l）环境的概念
生态学中的环境概念是指生态系统中生物有机体周围一切要素的总和，包括生物生存空间内的各种条件。
生物有机体的存活需要不断地与其周围环境进行物质与能量的交换。
一方面环境向生物有机体提供生长、发育和繁殖所必需的物质和能量，使生物有机体不断受到环境的作用；而另一方面，生物又通过各种途径不断地影响和改造环境。
生物与环境的这种相互作用，使得生物不可能脱离环境而存在。
（2）环境的类型
2.生态因子的概念与分类
（1）生态因子的概念
生态因子是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布等有着直接或间接影响的环境要素，如光照、温度、水分、食物和其他相关生物等。
生态因子中生物生存所不可缺少的环境要素，也称生物的生存因子。
（2）生态因子的分类
生态因子的类型多种多样，分类方法也不统一。
简单、传统的方法是把生态因子分为生物因子和非生物因子。
前者包括生物种内和种间的相互关系；后者则包括气候、土壤、地形等。
1．气候因子
气候因子也称地理因子，包括光、温度、水分、空气等。
根据各因子的特点和性质，还可再细分为若干因子。
如光因子可分为光强、光质和光周期等，温度因子可分为平均温度、积温、节律性变温和非节律性变温等。
2．土壤因子
土壤是气候因子和生物因子共同作用的产物，土壤因子包括土壤结构、土壤的理化性质、土壤肥力和土壤生物等。
3．地形因子
地形因子如地面的起伏、坡度、坡向、阴坡和阳坡等，通过影响气候和土壤，间接地影响植物的生长和分布。
4．生物因子
生物因子包括生物之间的各种相互关系，如捕食、寄生、竞争和互惠共生等。
5．人为因子
把人为因子从生物因子中分离出来是为了强调人的作用的特殊性和重要性。
人类活动对自然界的影响越来越大和越来越带有全球性，分布在地球各地的生物都直接或间接受到人类活动的巨大影响。
3.生态因子的作用规律
（1）综合作用
（2）主导因子作用
（3）直接作用和间接作用
（4）阶段性作用
（5）不可代替性和补偿作用
（6）限制性作用（李比希最低率、谢尔福德耐性定律）
（二）生物与光因子
1.光照度的生态作用与生物的适应
（1）光照度对生物的生长发育和形态建成的重要影响
（2）生物对光照度的适应类型
2.光质的生态作用与生物的适应
（l）生理辐射
（2）红外光和紫外光
3.日照长度的生态作用与光周期现象
（1）昼夜节律
（2）光周期现象
（三）生物与温度因子
1.温度因子的生态作用
（1）生物生长
（2）生物发育
（3）生物的地理分布
（4）有效积温法则
2.节律性变温的生态作用
（1）温周期现象
（2）物候节律
（3）休眠
3.极端温度的生态作用
（1）极端低温对生物的影响与生物的适应
（2）极端高温对生物的影响与生物的适应
四、种群生态
「要求」掌握种群的概念及其基本特征；理解种群数量变动及种内、种间关系的基本原理和规律；了解种群调节的几个主要学说。
（一）种群的概念和基本特征
1.种群的概念：
是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。
2.种群的基本特征
（1）种群密度
（2）种群分布型 （3）种群出生率与死亡率
（4）种群的年龄结构 （5）种群性比
自然种群具有三个特征：
（1）空间特征：
种群具有一定的分布区域和分存形式。
（2）数量特征：
每单位面积（或空间）上的个体数量（即密度）将随时间而发生变动。
（3）遗传特征：
种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其它物种，但基因组成同样是处于变动之中的。
（二）自然种群的数量变动
1.环境容量
2.内禀自然增长率
3.种群增长型
（1）指数增长
（2）逻辑斯谛增长
4.种群数量的变动趋势
（1）季节消长
（2）不规则波动 （3）周期性波动（4）种群爆发或大发生
（5）种群平衡 （6）种群的衰落和灭亡 （7）生态入侵
（三）种内、种间关系
1.种内关系
（1）植物的密度效应
（2）性别生态
（3）动物的领域性和社会等级
2.种间关系
（1）竞争
是利用有限资源（如食物、空间等）的个体间的相互作用，导致竞争个体的适合度降低。
竞争即可在利用共同资源的物种间发生，也可在同种个体间发生。
1、种内竞争（intraspecificcompletion）。
种内竞争可能激烈，因为个体趋向于需要分享共同资源。
尽管资源需求可能有年龄差异（如欧鳊，Abramiabramal，一种淡水鱼，其幼鱼摄食小的浮游动物，而成鱼以大型底栖无脊椎动物为食）。
或性差异（例如，由于大多数雄鸟的食饵大小比雌鸟的小的多，说明不同性别间选择食饵的差异）。
对资源利用的普遍重叠程度意味着种内竞争是生态学的一种主要影响力。
通过降低拥挤种群个体的适合度，它即可影响基础过程如繁殖力和死亡率，进而调节种群大小，并可使个体产生行为适应来克服或应付竞争，如扩散（dispersal）和领域性（territorality）。
2、种间竞争：
当两物咱利用同样的有限资源时，种间竞争就会发生。
（2）捕食
捕食（Predation）摄取其他生物个体（猎物）的全部或部分。
广义的捕食包括四种类型
1.典型的捕食是指食肉动物吃食草动物或其它食肉动物。
2.食草动物吃绿色植物，这种情况下植物往往未被杀死而受损害。
3、昆虫中的拟寄生者（Parasitoids），例如寄生蜂，它们与真寄生虫者（如血吸虫）的区别是总要杀死其宿主。
4、同类相食（Cannibalism），也是捕食现象的一种特例，只不过是捕食者与被食者是同一特种而已。
（3）共生
（4）寄生
一、寄生的概念
寄生（parastisu）一种生物从另一种的体液、组织或已消化物质获取营养并造成对宿主危害，更严格说，寄生物从较大的宿主组织中摄取营养物，是一种弱者依附于强者的情况。
二、寄生物的多样性
（1）微寄生物（Microparasites），在寄主体内或表面繁殖。
（2）大寄生物（Macroparasites）在寄主体内或表面生长，但不繁殖。
主要的寄生物有细菌、病毒、真菌和原生动物。
在动物中，寄生蠕虫特别重要，而昆虫是植物的主要大寄生物。
专性寄生必需以宿主为营养来源，兼性寄生也能营自由活动。
拟寄生物（parasitoids）包含一大类昆虫大寄生物，它们在昆虫宿主身上或体内产卵，通常导致寄主死亡。
三、传播方式
寄生物可以横向传播（在种群个体之间），或在少数情况下，以纵向传播（从母体到后低）。
横向传播或直接或间接，由传播媒体或中间宿主做中介。
有时候传播的主要途径是经过另一种而“偶然”获得。
四、寄主对疾病的反应
脊椎动物被微寄生物感染后会产生强烈的免疫反应,这种反应有两种明显成份：
①细胞免疫反应，吞噬细胞（如白血细胞-T淋巴细胞）攻击并吞没病原体细胞。
②B-细胞免疫反应，以特定蛋白（或抗体）的生产为基础，由B淋巴细胞结合到病原体表面。
如果再次遭遇同样病原体（或抗原），免疫记忆会快速生产特异抗体，提高免疫力。
③行为对策（behavioralstrategies）对降低寄生水平也很重要。
许多脊椎动物具备整理行为，有效地去除外寄生物。
植物和低等动物在受到感染后也能提高免疫力，但没有脊椎动物那样复杂的特异性。
例如，烟草植物的一片叶子被烟草花叶病毒感染后，会提高整个植物体的防御性化学物质水平，从而增加对多种病原体的抵抗力。
食草作用也会引起类似反应。
（5）他感作用
3.种群调节
（1）种群调节的概念
（2）种群调节的机制
（四）种群的进化与适应
1.自然选择与人工选择
2.物种的形成与消亡
3.
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