最新高中生物竞赛辅导资料第六章生态学Word下载.docx

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环境因素，就其性质来说，可以分为三类，一类是无机或物理因素，包括光照、温度、湿度、土壤等因素；

另一类是有机或生物因素，包括各种生物之间的关系（种内和种间）；

第三类是人的因素，即人类活动的影响，这其实也属于生物因素，只是由于人类对于环境的影响越来越大，因而，人的因素被划出而列为第三类。

各种因素对于生物可以单独地直接起作用，也可联合起来发生作用。

如将一些长日照的植物放在短日照的地区，就不能开花结果。

但如人为地延长日照时间，就能开花结果。

而热带雨林植物既需要高气温也需要高湿度；

又如某些植物需要锌，但如放在阴湿处，对锌的需要量就降低了。

所以在研究环境对生物的影响时，既要分析单个因素的作用，同时也不能忽视多个因素的共同作用。

2.生态幅

生态幅是指每种生物对每一种环境因素都要求有适宜的量，过多或不足都可能使其生命活动受到抑制，乃至死亡，或者说，每一种生物对每一种因，素都有一个耐受范围，这个范围称为生态幅。

一般说来，在生态幅的中间为最适区，它的两端为两个生理受抑区，再向外延伸，超出生态幅，则为不能耐受区（图1-6-1）。

3.限制因素

生物进行生长发育需要从环境中摄取多种因素，在这些因素中，如果某一因素的量只是某一生物所需的最低量，而其他因素的量都比较丰富，则这一最低量的因素就是该生物生长的限制因素。

降低这一因素的含量，这一生物就不能生长。

限制因素可以是一个，也可以是2个或多个。

例如，在培养一种细菌时，如果别的条件不变，提高培养液中蛋白质的含量，细菌就长得快，否则就长得慢。

在这里蛋白质的量就是一个限制因素。

如果蛋白质和其他条件不变，把温度从20℃提高到25℃，细菌繁殖加快，那么温度也是一个限制因素了。

4.最低量定律所谓最低量定律是指各种生物的生长速度受它所需的环境因素中最低因素的限制。

如谷物产量往往不受水和C02含量的限制，而是受一些需要量很少的因素如硼、锰等的限制。

二、非生物因素

1．光

除极少数化能合成的生物外，日光是地球上一切生物的最终能源。

不同波长的光对生物的作用不同。

绿色植物的光合作用主要吸收可见光中的蓝紫光及红光。

变温动物依靠“晒太阳”升高体温，主要是依靠日光中红外光的作用。

波长在300—200nm之间的紫外光有强烈的杀菌作用，有破坏核酸与蛋白质结构的能力，因而有导致基因突变的作用。

光对动、植物的生活和生长发育都有影响。

动物的能量代谢、行为、生活周期和地理分布等都有直接或间接的影响。

夜出性动物及穴居动物需光极少，但多数动物有趋光性，只有在有光照的情况下才活动。

动物的昼夜节律以及蛰伏、繁殖、换毛等周期性活动都与光照周期的长短有关。

有几种蚊子在日照时间变短时即停止发育。

植物的开花也与日照长短有关。

动物的体色在缺乏阳光的环境中多为灰色或白色。

鱼背面的颜色总比腹面的颜色深。

自然界中的其他辐射如宇宙射线、r射线、X射线等对生物也有一定影响。

它们的作用主要是引起生殖系统、胚胎发育以及遗传特性的改变。

低等的生物一般对它们具有较高的抗性，而越高，等的生物（主要是动物）越是敏感。

2．温度

生物的生存都具有一定的温度范围。

干燥的细菌孢子对温度的耐受性很强，能耐受130℃的高温及-250℃的低温，但是多数生物只能生活在较窄范围内。

各类生物的抗寒与抗热能力不同，一般动物生命活动的低限是冰冻，高限是45℃，最适温度在20℃-25℃之间。

在可耐受的温度幅度之内，生物的生长发育及各种生理活动一般都是随温度上升而加快，在最适温度中生长发育最快，超过最适温度时，生长发育就要有所下降。

植物必须在一定温度条件下才能发芽。

昆虫完成一定的发育阶段需要一定积温（以温度与时间的乘积表

示）。

气温低时，发育时间就要长一些，高时就短一些（图1-6-2）。

因此可以根据：

有效积温法则，推算出害虫可能发生的时期与世代数，这是常用的一种预测害虫发生期的方法。

动物的行为随温度的变化而不同。

例如，在炎热干旱的沙漠中，昆虫、蛇和小型哺乳动物多在夜间活动，白天隐蔽于洞穴或阴凉处。

有些动物如爬行类，某些哺乳类，特别是蜗牛等动物在炎夏就不活动，进入夏眠。

很多动物冬季深藏地下，进入冬眠。

温度变化还可引起动物的迁徙，鱼类的洄游等。

温度也是决定生物分布的一个重要因素，热带生物不能在寒带生存。

如苹果、梨等主要因温度的限制而不能在热带生长，柑橘不能在北方栽种。

动物的区系分布也受温度的影响。

鸟类和哺乳类等恒温动物有较高的热能代谢水平，能靠自身代谢产热维持体温，因而受外界温度的影响较小，并且抗寒力也较大（狗能短时间内抗-100℃的低温）。

值得注意的是恒温动物的恒温不是绝对的，也受外界环境影响。

例如，很多啮齿类动物的体温就常随外界温度的变化，如季节差异、昼夜变化等而有所波动，甚至有些低等的哺乳动物在休眠时体温与变温动物相似。

3．水

水是生物体的重要组成部分，是生物生存必不可少的条件。

一般高等植物体含有60％-80％的水分，有的在90％以上。

一株玉米每天耗水2kg。

动物体也含有大量水分。

鱼含水约70％，蝌蚪含水约93％，水母含水可高达99％。

初生的婴儿含水量约为72％，成人含水量只有65％。

动物失水的后果常比饥饿更为严重。

动物的失水，可通过减少体内水分的消耗和从体外取得水分来补偿，有些水生动物可通过体表吸收水分。

两栖动物甚至可从空气中吸取水分，但主要的水采源仍是饮水及食物中的水分，另外还有一个来源为代谢水，即糖与脂肪氧化时产生的水。

骆驼在温和的季节吃进大量食物，把它们转化为脂肪而储藏起来，到了旱季缺水时，就靠脂肪分解，取得代谢水，维持体内正常水分。

湿度对于生物的生长发育及生殖力也有一定影响。

低湿可以抑制新陈代谢，高湿可以加速发育（有一定限度）。

仓库害虫必须在各粒含水量达13％以上才能大量繁殖。

啮齿类

动物，如食物中含水量减少，生长受到阻碍。

4．化学因素

对于陆生生物，化学因素主要是指大气成分，而对于水生生物，化学因素主要是指水的盐分与酸碱度。

二氧化碳是阻挡大气层外的紫外线辐射的屏障，也是植物进行光合作用的必需原料，因而也是制造一切生命物质的碳源。

但空气中过高的二氧化碳含量对于陆生动物有抑制生长发育的作用，甚至引起昏迷及死亡。

如粮食保管中用自然气调法（让昆虫呼吸作用来消耗氧及产生过多的二氧化碳）来抑制害虫的发生。

氧是除厌氧生物之外一切生物呼吸作用所必需的。

氧在细胞代谢中的主要功能是作为氢的最终受体，和氢结合形成水。

氧对脂肪、糖及蛋白质的氧化作用是动物获得能量的主要来源。

水生生物从水中摄取氧，动物在无氧时将窒息而死。

氮是生物体的主要成分，但是大气中的分子氮（N2）除固氮菌可以利用外，对于大多数生物没有直接的用处。

在水生环境中，盐分是最重要的。

按照盐类与生物的关系，可把水生生物分为两类：

变渗压的、恒渗压的。

前者体液的浓度随周围水中盐分的改变而改变，如很多海产的无脊椎动物等。

后者又可分为高渗与低渗两类。

淡水生物多数为高渗类，而咸水的种类多为低渗类。

这些动物对于渗透压的保持，主要是依靠水分的调节，其次是靠盐分的调节，也有少数依靠体表外膜的不渗透性，使与周围水体隔离（少数水生昆虫）。

草履虫和淡水的硬鱼就是依靠第一种机制，将多余的水分排出，维持一定的渗透压。

海产硬鱼则依靠第二种机制，它吸取海水，把水分与盐分一同摄人，但是它保留水分，把多余的盐分排出，以维持一定的渗透压。

两栖类及昆虫不能在海水中生存，主要就是由于它们缺少这种机制。

水的酸碱度对水生生物有重要影响。

深海海水的酸碱度pH约为8。

大面积、的淡水域酸碱度也较稳定，pH在6—9之间。

雨水由于溶解了空气中的C02，所以是偏酸性的，pH约在5．6。

沼泽地中由于腐殖质多而呈酸性。

大多水生生物喜中性或微碱性的水生环境，所以酸性的沼泽地中除了些嗜酸的植物、动物（如有壳变形虫类、某些小鞭毛虫等）外，很少有其他生物。

海洋和湖泊等水域有较强的调节pH的能力。

这是由于水域存在着H2C03和碳酸盐的缓冲系统。

酸碱度的改变对生物的生长生殖和活动都能产生影响。

例如，绿草履虫，在酸性的培养液中（pH6．0～6.3），体长可达120／um，在碱性培养中（pH7．6—8．0），体长只有86／um。

海胆在pH6．2的水中不能受精，pH低于4．6时死亡。

5．土壤因素

土壤是由地壳表面的风化层和其中的生物以及生物死亡分解而产生的腐殖质所构成。

土壤为陆生植物提供了固着的基地，也提供了矿物质和水，为很多细菌、真菌、多种地下动物（如原生动物、线虫）、各种地下昆虫（如蚂蚁）等提供了栖息地。

反过来，这些生物的新陈代谢又为土壤输送了多种有机质，并由此而不断地改变土壤的结构。

土壤中除空气和水外，它的固体物质包括无机的矿物质和有机的腐殖质两大部分。

土壤是比较稳定的环境，它的温度、湿度、酸碱度等除了表层以外都是很少变化的。

所以它是生物很好的栖息场所。

对于羞光动物更是一个理想的庇护所。

但是土壤在一定情况下，也有可能发生温度、湿度等的巨大变化。

土温太高（超过42℃）时，土栖的地蚕及其他节肢动物就会死亡，土壤温度季节性的改变，使某些土栖昆虫及蚯蚓等，发生垂直性的迁移；

冬季表层温度低时，它们向下迁移，夏季温度升高，它们向上迁移。

土壤湿度也可引起类似的改变；

湿度过高时，金针（叩头虫幼虫）等即向上迁移，水分过多时甚至可引起死亡，这就是利用灌溉杀虫的原理；

土壤过分干燥时也可引起某些动物的死亡。

三、生物因素

1．种内斗争

种内斗争是同种生物个体之间因对资源或其他因素的争夺而引发的斗争。

它是调节种群密度的一个重要因素。

同种植物个体之间的斗争表现在对水分、养料、光照等无机因素方面。

因此合理密植可以充分利用阳光、空间和地方，提高产量，栽种过密，作物之间相互遮光，争夺养料，通风性差，会降低作物产量。

同种动物之间，会由于食物、栖息地、繁殖等因素而引发的斗争也经常发生。

如池塘中蝌蚪过多时，蝌蚪的肠道中分泌出的有毒物质积累到一定浓度，从而抑制蝌蚪的生长和发育；

如果池塘中除了鲈鱼以外没有其他鱼类，那么鲈鱼就会以本种的幼鱼为食。

种内斗争对于失败的个体来说是有害的，甚至会引起死亡，但对于种的生存是有利的，它可以使同种内生存下来的个体得到比较充分的生活条件，或使出生的后代更优良一些。

2。

种内互助

种内互助现象是常见的。

动物通过种内互助可以更有效地获取食物、避敌，更好地适应周围的环境。

如麝牛群比单独的麝牛更能有效地防御狼群的袭击。

3．捕食

捕食是一种生物以另一种生物为食的现象。

捕食关系是群落中最常见的关系之一。

捕食者和被捕食者通过捕食关系来调节彼此数量上的波动关系，捕食者数量上的高峰总是在被捕食者之后。

两者在长期的自然选择过程中，在形态、生理和行为上产生了一系列的适应性。

捕食者不仅仅是动物，有些真菌也是捕食性的，如土壤中的指状节菌（图1-6-3A）能捕食土壤或水中的线虫。

当指状节菌接触到线虫时，菌线立刻膨胀，环绕在线虫体上，菌丝伸入线虫体内而将线虫消化吸收。

另外一种德拉指菌（图1-6-3B）以菌丝的球状末端附着到线虫体上，使线虫不得脱身，然后由菌丝分泌酶而消化吸收之。

捕食与被捕食者不是固定不变的，大鱼吃小鱼，大鱼是捕食者，小鱼是被捕食者。

小鱼吃虾米，小鱼变成了捕食者，虾米则是被捕食者。

虾米以浮游生物为食；

虾米又成了捕食者，在自然界捕食者和被捕食者经常保持平衡的关系。

捕