生态学概论Word文件下载.docx

生态学概论Word文件下载.docx

《生态学概论Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生态学概论Word文件下载.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3S技术（RS、GIS、GPS）

2）分子生物技术

3）物理和化学技术

4）统计学方法

5）定位观测试验的网络化

3、生态学的方法论（现代生态学思想）：

1）层次观

2）整体观

3）系统观

4）综合观

5）协同进化观

第二章　系统观与生态系统

⏹系统观与生态系统

一、系统的定义（21）

　　系统：

由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体。

构成一个系统必须具备三个条件：

1有两个以上的组份

2组份之间具有密切的联系

3各组份能以整体的方式共同完成特定的功能

二、系统的基本性质（21）

1、系统组分的整体性

1）系统无论大小都具有一定边界

2）系统的层次性：

水平分离、垂直分离

3、系统结构的有序性

1）各组分之间具有一定的量比关系

2）各组分通过各种联系相互作用、相互制约

3）各组分、各层次分工合作，共同完成系统功能

4、系统功能的整合性（系统的整合效应）

5、系统结构和功能的可调控性

三、系统方法

1、系统分析方法

1）定性分析阶段

2）定量分析阶段

3）模型分析阶段

4）系统结构优化阶段

2、系统研究途径

1）黑箱方法

2）白箱方法

3）灰箱方法

四、生态系统的含义（24）

生态系统：

即生物群落与其生存环境之间，以及生物种群之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转换和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡体系。

简单来说，生态系统就是生物群落与其环境所构成的有机整体。

⏹生态系统的一般特征

一、生态系统的组成成分

1、非生物环境

2、生物组分

1）生产者

2）消费者

草食动物；

肉食动物；

大型肉食动物

3）分解者

通常将以上两部分区分为4个基本组成成分，即无机环境、生产者、消费者、分解者。

其中，生产者、消费者、分解者是生物群落的三大功能类群。

二、生态系统的一般结构（27）

三、生态系统的基本功能

能量流动、物质循环、信息传递

四、生态系统的生态过程

1、生产者与有机物的合成过程

2、消费者与有机物的转化过程

3、分解者与有机物的分解过程

分解过程的生态效应（29）：

1）通过动物、植物残体有机物质的分解，使营养物质得到再循环，微生物种群得到恢复和繁衍：

2）为碎屑食物链的各级生物提供了食物和物质基础：

3）产生了有调控作用的“环境激素”，可能对生态系统中其他生物的生长产生重大影响：

4）改造了地球表面的惰性物质。

五、生态系统的特点（29）

1、具有空间结构

2、具有时间变化

3、具有自动调控功能

1）同种生物的种群密度调控

2）不同种群之间的数量调控

3）生物与环境之间的相互适应调控

4、是开放系统

⏹生态系统的类型（31）

1、按环境性质划分：

水域生态系统、陆地生态系统、湿地生态系统

2、按人类对生态系统的影响划分：

自然生态系统、半自然生态系统、人工生态系统

第三章　生态系统中的生物与环境

⏹环境与生态因子的概念和类型

一、生物与环境关系的基本概念

环境：

生态学中，生物是环境的主体，环境指某一特定生物体或群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存与活动的外部条件的总和。

生境：

具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物下的次生环境的统称。

环境因子：

构成环境的各种要素。

生态因子：

环境因子中一切对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的因子。

生存因子（生存条件、生活条件）：

生态因子中生物生存不可缺少的因子。

生态因子种类：

气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子

二、环境与生态因子的类型

1、环境类型（59）：

1）按环境的空间尺度，可分为宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境、内环境；

2）按环境的性质，可分为物质环境、能量环境；

3）按人类影响程度，可分为人工环境、自然环境、半人工环境

2、生态因子的类型（60）：

1）气候因子：

如光、温度、水分、空气、雷电等；

2）土壤因子：

包括土壤结构、理化性质及土壤生物等；

3）地理因子：

如海拔高低、坡度坡向、地面的起伏等；

4）生物因子：

指与对象生物发生相互关系的动物、植物及微生物；

5）人为因子：

指对生物产生影响的人类活动。

⏹生态因子的作用规律

一、最小因子定律（62）

植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量。

应用前提：

1、在严格的“稳定状态”下。

即物质、能量的输入和输出处于平衡状况下才适用。

2、应考虑生态因子间的补偿作用。

环境中各因子之间是相互作用的，因子之间具有互补作用。

二、谢尔福德耐性定律（71）

生物对环境的适应存在耐性限度的法则。

耐性范围：

生物对其生存环境的适应有一个最小量和最大量的界限，生物只有处于这两个限度范围之间才能生存，这个最小到最大的限度称为生物的耐性范围。

生态幅：

每一个物种对环境因子适应范围的大小。

生物耐受限度的调整：

1、内稳态：

任何生物体在外界条件变化较大的情况下都具有维持体内理化状态相对稳定的能力。

2、驯化生物借助于驯化过程可以稍稍调整它们对某个生态因子的耐受范围。

3、休眠休眠是生物在不良环境条件时期的不活动状态，是生物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制。

三、生态因子作用的一般规律

1、生态因子的综合作用

2、生态因子的交互作用

3、生态因子作用的主次

4、生态因子的直接作用和间接作用

5、生态因子的阶段性作用

6、生态因子的不可代替性和补偿作用

⏹生态因子对生物的影响

一、光因子的生态作用及生物的适应（82）

1、光照强度的生态作用及生物的适应

2、光谱成分的生态作用及生物的适应

△不同光质对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态建成的诱导等影响是不同的。

△对物对不同光质也产生不同视觉、生理反应。

逃遁可影响其生殖、体色、迁徙及毛羽更换等生长发育过程。

3、光照时间的生态作用及生物的适应

①植物的光周期

光周期：

每天光照与黑夜交替称为一个光周期。

根据对长度的反应类型可把植物分为长日照植物和短日照植物。

了解植物的光周期现象对植物的引种驯化工作非常重要，引种前必须特别注意植物开花对光周期的要求。

园艺工作者常利用光周期现象人为控制开花时间，以便满足观赏需要。

②动物的光周期

脊椎动物中，鸟类的光周期现象最为明显，很多鸟类的迁徙都是由长短的变化所引起，由于长短的变化是地球上最严格和最稳定的周期变化，所以是生物节律最可靠的信号系统。

二、温度因子的生态作用及生物的适应（86）

①三基点温度

最低温度、最适温度、最高温度称为酶活性的三基点温度。

②气温与生物分布

地球上生物往往分布于其最适温度附近地区。

三、水因子的生态作用及生物的适应（91）

四、土壤因子的生态作用及生物的适应（94）　

①土温

②土壤水分

③土壤中空气

④土壤的质地和结构

⏹生物对生态因子的适应

　　一、生态适应及适应途径

　　生态适应：

生物为了适应环境的变化，从形态、生理、生化等方面作出有利于生存的改变。

　　生物对环境的适应途径：

1、趋同适应：

不同种类的生物，生存在相同或相似的环境条件下，常形成相同或相似的适应方式和途径。

2、趋异适应：

亲缘关系相近的生物有机体，长期生活在不同的环境条件下，而形成了不同的适应方式和途径。

二、生态型

　　同种生物的不同个体或群体，长期生存在不同的自然条件或人工培育条件下，发生了趋异适应，并经自然选择或人工选择而分化形成的生态、形态和生理特性不同的基因型类群。

按形成生态型的主导因子不同，可将植物生态型分为三类：

①气候生态型

②土壤生态型

③生物生态型

三、生活型（79）

　　不同种的生物，由于长期生存在相同的自然生态条件或人为培育条件下，发生趋同适应，并经自然选择或人工选择而形成具有类似的形态、生理和生态特性的物种类群。

丹麦生态学家C.Raunkiaer按休眠芽在不良季节的着生位置将陆生植物的生活型分为五大类：

1、高位芽植物

1大高位芽植物（＞30m）

2中高位芽植物（8－30m）

3小高位芽植物（2－8m）

4矮高位芽植物（0.25－2m）

2、地上芽植物（0－0.25m）

3、地面芽植物（近地面土层内）

4、地下芽植物（深层土或水中）

5、一年生植物

四、生境与生态位（81）

　　生境：

具体生物所生存的具体环境。

　　生态位：

生物完成其正常的生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。

①空间生态位

②营养生态位

③多维生态位或超体积生态位

　　在实际环境中，很少有物种能全部利用其基础生态位。

第四章　生态系统中的生物种群

⏹生物种群及种群生态学

　　生物种群：

在特定时间内，占据一定空间的同种生物个体的集合。

　　作为群体属性，种群具有三个主要特性：

（106）

Ø

空间特性：

具有一定的分布区域和分布方式

数量特性：

具有一定的密度、出生率和死亡率、年龄结构和性比　　

遗传特性：

具有一定的遗传组成和进化、适应的能力

　　种群生态学：

以生物种群及其环境为研究对象，研究种群的基本特征、种群的统计特征、数量动态及调节规律、种群内个体分布及种内、种间关系的一门分支学科。

⏹生物种群的基本特征

一、种群的大小和密度（107）

1、绝对密度（粗密度）：

单位空间内的个体数（或生物量）。

2、相对密度：

表示种群数量的丰富程度。

二、种群的年龄结构

1、增长型种群

2、稳定型种群

3、衰退型种群

三、种群的性别比例（108）

四、种群的出生率和死亡率

1、出生率

①生理出生率（physiologicalnatality）

②生态出生率（ecologicalnatality）

2、死亡率（mortality）

①生理死亡率（physiologicalmortality）

②生态死亡率（ecologicalmortality）

五、内禀增长率（rm）与环境容纳量（K）（110）

1、内禀增长率：

在环境条件没有限制性影响时，由种群的内在因素决定的、稳定的最大相对增殖速度。

2、环境容纳量：

在一个有限的环境中，某种群所能够稳定达到的最大数量或密度。

存活曲线：

　　用生命表中的lgnx栏对x栏作图即得存活曲线，用于表达该同生群的存活过程。

⏹生物种群的数量动态与调节

　一、种群数量增长的理论模型（112）

1、世代分离种群的指数增长Nt＝R0tN0

2、世代重叠种群的指数增长

①一生多次繁殖，规律性强的种群Nt=N0λt

②可连续繁殖，无特定繁殖期的种群dN/dt=rN或Nt=N0ert

3、逻辑斯蒂增长dN/dt=rN（1-N/K）或Nt=K/（1+ea-rt）

式中，a为参数，K/N0-1＝ea

二、种群的实际数量动态

1、种群波动：

种群的数量随时间的变化而上下摆动。

①季节性波动

②年际间的波动

2、种群爆发或种群大发生

3、种群衰落和灭亡

4、种群平衡：

种群较长期地维持在几乎同一水平上。

5、生态入侵

由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定的扩展，这一过程称为生态入侵。

三、种群数量波动的调节机制（113）

种群波动：

一般是指种群的数量随时间的变化而上下摆动的情况。

1、密度制约作用

1）种内调节

①领域性

②群体行为

2）种间牵制

2、非密度制约作用

四、种群的生态对策（118）

r－对策生物和K－对策生物的主要特征比较

r-选择生物

K-选择生物

环境条件

多变，不确定，难以预测

稳定，较确定，可预测

死亡率

高，为随机的、非密度制约的

低，有选择的、密度制约的

生殖率

高

低

种群密度

随时间变动大，不稳定，远远低于环境容纳量水平

随时间变化不大，通常稳定于环境容纳量水平或附近

种内、种间竞争

强弱不一，一般较弱

较强，激烈

选择倾向

发育快；

增长率高；

提早生育；

体形小；

一次繁殖；

高繁殖率

发育缓慢；

竞争力高；

延迟生育；

体形大；

多次繁殖；

高存活率

迁移能力

强，适于占领新的生境

弱，不易适应新的生境

寿命

短；

通常少于一年

长，通常大于一年

对子代的投资

小，常缺乏抚育和保护机制

大，具有完善的抚育和保护机制

能量分配

较多地分配给生殖

较多地用于逃避死亡和提高竞争能力

r－对策生物和K－对策生物的增长曲线

⏹生物种群的种内关系（119）

　　一、种群内个体的空间分布格局及其判定

1、随机型分布：

S2/m＝1

2、均匀型分布：

S2/m＝0

3、成群型分布：

S2/m＞1

二、群聚与分散

☐阿利氏原则：

种群的聚集程度和密度一样，随种类和条件而变化，过疏或过密都可能有限制性影响。

　三、种内竞争与自疏

1、分摊竞争

2、争夺竞争

3、最后产量恒值法则：

Y＝W×

d＝C

4、-3/2自疏法则：

W＝C×

da　，a＝-3/2

　四、隔离与领域性

　五、等级制

1、减少频繁的争斗，减少内耗

2、优势个体在食物、栖所、配偶的选择中均有优先权，这样保证了种内强者首先获得产生优势后代的机会，从种群整体而言，有利于种族的保存和延续

3、维持优势者的权威性，在生存斗争中具有积极的意义

⏹生物种群的种间关系

一、种间正相互作用（125）

1、原始合作：

两个生物种群生活在一起，彼此都有所得，但二者之间不存在依赖关系。

2、偏利共生：

共生的两种植物，一方得利，而对另一方无害。

3、互利共生：

两个生物种群生活在一起，相互依赖，相互得益。

二、种间负相互作用

种间竞争

①高斯（G.F.Gause）假说:

两个物种越相似,它们的生态位重叠就越多,竞争就越激烈。

②竞争排斥原理：

在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，即完全的竞争者不能共存。

竞争排斥原理与生态位理论的综合要点：

Ⅰ、一个稳定的群落中，占据相同生态位的两个物种，其中一个终究要灭亡。

Ⅱ、一个稳定的群落中，由于各种群在群落中具有各自的生态位，种群间避免了直接竞争，从而保证了群落的稳定。

Ⅲ、一个相互作用、生态位分化的群落系统，各种群在它们对群落的时间、空间和资源的利用方面，以及相互作用的可能类型方面都趋向于互相补充，而不是直接竞争，因此由多个种群组成的群落更能有效的利用环境资源，维持长期较高的生产力，具有更大的稳定性。

种间竞争的四种结果：

1/K1＜β/K2，1/K2＜α/K1：

不稳定共存

1/K1＞β/K2，1/K2＜α/K1：

物种2获胜

1/K1＜β/K2，1/K2＞α/K1：

物种1获胜

1/K1＞β/K2，1/K2＞α/K1：

稳定共存

1、捕食作用与寄生作用

协同进化：

一个物种的进化必然会改变作用于其他生物的选择压力，引起其他生物也发生变化，这些变化反过来又会引起相关物种的进一步变化，这种相互适应、相互作用的共同进化关系称为种间协同进化。

2、偏害作用

化感作用：

生物体向周围环境中释放化学物质影响邻近生物的生长和发育的现象。

既包括抑制作用，也包括促进作用。

第五章　生态系统中的生物群落

⏹生物群落及群落生态学

　　一、基本概念

1、生物群落：

一定时间内居住在一定空间范围内的多种生物种群的集合。

它包括植物、动物和微生物等各个物种的种群，共同组成生态系统中有生命的部分。

2、群落生态学：

　　　研究生物群落内生物与生物之间、生物个体之间的关系，分析生物群落的组成、特征、结构、机能、分布、演替及群落分类、排序等的生态学分支学科。

二、生物群落的基本特征（135）

1、具有一定的种类组成

2、具有一定的结构

3、具有一定的动态特征

4、不同物种之间相互影响

5、具有一定的分布范围

6、形成一定的群落环境

7、具有特定的群落边界特征

群落交错区与边缘效应

边缘效应：

由于群落交错区内生境条件的特殊性、异质性和不稳定性，使交错区内种的数目和一些种的密度增大的趋势。

⏹生物群落的组成（137）

　　一、群落的成员型

1、优势种和建群种

对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种称为优势种，其中群落优势层的优势种称为建群种。

2、亚优势种：

为个体数量与作用都仅次于优势种，在决定群落性质和控制群落环境方面也起一定作用的物种。

3、伴生种：

为群落的常见物种，它与优势种相伴存在，但在决定群落性质和控制群落环境方面不起主要作用。

4、偶见种：

是那些在群落中出现频率很低的物种，多半数量稀少。

二、群落组成的数量特征（140）

1、密度

　相对密度：

样地内某一物种的个体数占全部物种的个体数之和的百分比。

2、多度

3、盖度

　相对盖度：

样地内某一物种的分盖度占所有物种的分盖度之和的百分比。

4、频度

　相对频度：

某一物种的频度占所有物种频度之和的百分比。

5、高度、重量、体积

6、优势度和重要值

重要值＝相对密度＋相对频度＋相对盖度

⏹生物群落的结构

　一、群落的外貌

　二、群落的空间结构

1、群落的水平结构

群落的镶嵌性：

在二维空间中群落的不均匀配置，使群落在外形上表现为斑块相间的现象。

2、群落的垂直结构

　三、群落的时间结构

群落的季相：

随着季节的交替，群落所呈现的不同外貌。

四、影响群落组成和结构的因素

1、生物因素对群落结构的影响

竞争和捕食

2、干扰对群落结构的影响

中度干扰假说：

中等程度的干扰水平能维持最高的物种多样性。

3、空间异质性与群落结构

4、岛屿效应

岛屿的种－面积曲线：

S＝cAz

岛屿的面积越大，岛屿上物种数越多。

MacArthur平衡说：

dS/dt＝I－E

岛屿上的物种数不随时间而变化，这是一种动态平衡；

大岛比小岛能供养更多的种；

随岛屿距大陆的距离由近到远，平衡点的种数逐渐降低。

⏹群落演替

　　一、群落演替的概念

　　随着时间的推移，生物群落内一些物种消失，另一些物种侵入，群落组成及其环境向一定方向产生有顺序的发展变化的过程称为群落演替。

其主要标志是群落优势种或全部物种的变化。

　　在演替的过程中的不同阶段，各种过渡性群落所出现的时期称为序列期。

序列期内物种不断更替，早期出现的物种称为先锋种；

中期出现的物种称为过渡种或演替种；

演替发展到最后的稳定群落称为顶极群落，在顶极群落中出现的物种称为顶极种。

1、按起始基质的性质分：

原生演替、次生演替

2、按主导因素不同分：

内因性演替、外因性演替

3、按延续的时间长短分：

快速演替、长期演替、世纪演替

4、按代谢特征分：

自养性演替、异养性演替

三、群落演替序列及过程

1、群落演替序列

旱生原生演替序列

地衣群落→苔藓群落→草本群落→木本群落

水生原生演替序列

自由漂浮植物→沉水植物→浮叶根生植物→直立水生植物→湿生草本植物→木本植物

2、群落演替的过程

a）互不干扰阶段

b）相互干扰阶段

c）共摊阶段

d）进化阶段

五、群落顶极理论

1、单元顶极论

　在同一个气候区内只能形成一个气候顶极。

2、多元顶极论

　如果一个群落在某种生境中基本稳定，能自行繁殖，并结束它的演替过程，就可看作顶极群落，因此，不一定只形成一个气候顶极，还可形成其它顶极群落。

3、顶极－格局假说

　群落中的种群处于稳定状态；

达到演替趋向的最大值，即群落的总呼吸量与总初级生产量的比值接近1；

与生境的协同性高；

不同干扰形式和干扰时间所导致的不同演替系列都向类似的顶极群落会聚；

在同一区域内具有最大的中生性；

占有发育最成熟的土壤；

在一个气候区内最占优势。

六、群落演替的影响因素

1、植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性（先决条件）

2、群落内部环境的变化（动力）

3、种内和种间关系的变化（催化剂）

4、外界环境条件的变化（诱因）

5、人类的活动（主要因素）

⏹生物多样性与群落稳定性

　　一、生物多样性的概念和内涵

　　生物多样性（Biodiversity）是指生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。

　　生物多样性包括四个层次：

　　遗传多样性：

生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。

　　物种多样性：

生命有机体的多样性。

　　生态系统多样性：

生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。

　　景观多样性：

地球