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周期性变动因子：

一年四季变化和潮汐涨落

非周期性变动因子：

如风、降雨、捕食等

生态因子作用特征

综合作用：

生态因子间相互联系、相互影响、相互制约

主导因子作用：

生态因子非等价

阶段性作用：

生物发育的不同阶段，需要不同

不可替代性和补偿性作用：

生态因子间不可替代，但在一定程度上可以补偿

直接作用和间接作用：

直接因子：

直接对生物发生影响的生态因子

间接因子：

通过影响直接因子而对生物发生影响生态因子

生物对环境的适应

形态的适应仙人掌的针状叶

生理的适应生活在低温环境中的植物常通过以减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力。

行为的适应在行为方面的适应主要表现在休眠和迁移两个方面，前者有利于增加抗寒能力，后者可躲过低温环境。

协同进化

一个物种在进化上的变化同时改变了与该物种相关的其它物种所承受的选择压力，导致相关物种的改变，反过来又对该物种的变化施以影响的过程。

二个或更多的相互作用的物种，其各自的进化是相互影响的，从而形成了一个相互作用的进化系统，这一机制称为协同进化。

利比希最小因子定律

•基本内容

–低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。

–植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分。

•应用条件

–稳定状态

–生态因子间的替代作用

限制因子

–概念：

限制因子是对生物的生存、生长、繁殖或扩散等起限制作用的因子。

–解释：

任何生态因子接近或超过生物的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：

生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高于生物正常生长所需的最大量时，都对生物具有限制性影响（Blackman，1905，基于利比希最小因子定律）

Shelford耐受性定律

–任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多时，即接近或达到某种生物的耐受限度时，会使该种生物衰退或不能生存。

生态幅（或生态价）

概念：

每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。

在最低点和最高点（或称耐受性的上限和下限）之间的范围。

耐受限度的调整

驯化:

在自然环境或实验诱发的条件下，可以稍微调整生物对某个生态因子或某些生态因子的耐受范围。

气候驯化

实验驯化

生理变化和遗传变化

驯化可能：

生物特性差异，诱导条件差异

生物学意义：

适应环境变化能力

休眠：

环境条件如果超出了生物的适宜范围（但不能超出致死限度），虽然生物也能维持生活，但却常常以休眠状态适应这种环境。

（通过控制体内环境，如体温、糖、氧浓度、体液等，维持使其保持相对稳定性）

扩大了生物的生态幅与适应范围，但并不能完全摆脱环境的限制。

能量与环境

光质的生态作用和生物的适应

光质的生态作用

叶绿素的吸收光谱

不同光质的作用

蓝紫光：

促进蛋白质的合成红光：

促进糖的合成

过量的青光、蓝紫光和紫外线等短波光抑制植物的伸长生长，使植物向光性更敏感

紫外线能杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素D的合成

红外线是地表的基本热源，对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作用

生物对光质的适应

太阳鱼视力的灵敏峰值为500～530nm（较透明水层的光波长，利于摄食）；

绿色植物和绿藻（叶绿素和胡萝卜素）、红藻（藻红蛋白和藻蓝蛋白）、褐藻和硅藻（叶黄素）光合色素的差异，反映了对不同生境中光质的适应；

高山植物含花青素、叶面缩小、毛绒发达（紫外线抑制茎的生长，是一种保护适应）。

光照强度的生态作用

影响动物的生长发育（蛙卵）

影响动物的体色（蛱蝶体色）

影响植物叶绿素的形成

黄化现象：

一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄的现象（图2-6）

影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化

影响植物花果的数量和质量

植物对光照强度的适应

植物的向光性（仙人掌）

植物秋季落叶

光合能力（p18）

•C3植物和C4植物

阳地植物和阴地植物、耐阴植物

•生理差异

•形态差异

光周期现象：

植物的开花结果、落叶及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等，是对日照长短的规律性变化的反应，称为光周期现象。

植物的光周期现象

开花对日照长短的反应：

长日照、短日照、中日照和日中性植物

动物的光周期现象

动物繁殖的光周期：

长日照和短日照动物，春夏产子的意义

昆虫滞育（图2-9）、动物换毛换羽和迁徙的光周期

土壤温度的分布与变化

土壤温度与气温相关

土壤温度变化与深度有关（1m以下无昼夜变化，30m以下无季节性变化）

土壤温度变化时间较气温滞后，且与深度有关（图2-11）

温度变化周期与深度相关（短周期出现在土壤上层）

土壤温度的年变化与纬度、海拔有关

水温的成层现象

水温分层：

上湖层、斜温层（温梯层）和下湖层

春季环流和秋季环流

低纬度地区：

雨季引起表面水温降低，干季相反

海洋：

低纬度水域、中纬度水域有成层现象

酶反应速率与温度域

温度系数Q10（温度每升高10度，酶催化反应增加的倍数）

高温对生物的伤害

•高温的伤害：

蛋白质（酶）变性、有机体脱水

•不同物种对高温的耐受性不同

低温对生物的伤害

•低温的伤害：

冻害（freezeinjury）、冷害（chillinginjury）

冻害：

当温度低于-1度时，由于细胞内冰晶形成的损伤效应，使原生质膜发生破裂，蛋白质失活或变形，这种损伤叫冻害。

冷害：

指喜温生物在0度以上的温度条件下受伤或死亡，这可能是通过降低了生物的生理活动及破坏生理平衡造成的。

•不同物种对低温的耐受性不同

•生物的抗寒锻炼

生物发育和生长速度

发育阈温度（生物学零度）（p25）：

发育生长是在一定的温度范围上开始的，低于这个温度，生物不发育，这个温度叫做发育阈温度。

总积温（有效积温）：

K=N（T-C）：

发育速率是随着发育阈温度以上的温度呈线性增加的，它表明外温动物与植物的发育不仅需要一定的时间，还需要时间与温度的结合，即需要一定的总热量。

发育历期（N）和发育速率（1/N）

驯化和气候驯化

春化：

植物在发芽前需要一个寒冷期，由低温诱导开花。

（p26）

驯化（也叫实验驯化）

生物对低温的适应

植物

•形态结构：

油脂、鳞片、密毛、短小、匍匐状，厚皮

•生理适应：

细胞内物质含量变化（糖类、脂肪）

动物

•形态：

贝格曼规律、阿仑规律、毛、皮结构、脂肪层

•生理：

产热依靠基础代谢和非颤抖性产热（褐色脂肪），身体异温等（图2-21，2-24）

•行为：

迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群

贝格曼规律

内容：

高纬度的恒温动物比低纬度的相似种类个体要大，如东北虎大于华南虎。

原因：

一般认为，动物个体大则相同质量所对应的体表面积就小，对恒温动物来说在竞争中应付体表散热所损失的能量相对较少，在进化选择中是有利的。

阿仑规律

在寒冷地区生活的哺乳动物的四肢、耳、鼻、尾均有明显缩短的趋势。

寒冷地区对哺乳动物的主要生态问题是保持体温，躯体突出部分缩短可减少散热，对动物在环境中竞争显然是有利的。

生物对高温的适应

•形态适应：

叶片毛、鳞片、颜色、排列、叶片对折

降低细胞含水量（糖/盐浓度）；

旺盛的蒸腾作用；

适当放松恒温性（对动物而言，图2-25）

毛皮性质和颜色

体温过热

•行为适应：

栖居地点、活动时间（图2-26）

风对生物生长及形态的影响

强风能使植物矮化（原因：

p33）；

强风能使树木形成畸形树冠（旗形树）；

强风常使树木形成树皮厚，叶小而坚硬和强大的根系；

对鸟兽体表形态特征的影响，例如羽或毛较短，紧贴体表（例如，荒漠中的沙鸡、苔原上的雷鸟）。

物质环境

生物对水分的适应

陆地植物的水平衡

•水分来源：

根系吸收、茎叶吸收、体内代谢

•水分去向：

蒸腾作用、体内代谢

陆生植物的适应特征

发达的根系、叶面积很小、发达的储水组织

原生质渗透压特别高

•陆生植物的类型：

湿生植物、中生植物、旱生植物

陆生植物类型

•湿生植物：

不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。

如水稻、秋海棠。

•中生植物：

适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多、分布最光和数量最大的陆生植物。

•旱生植物：

生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。

主要分布在干热草原和荒漠地区。

其对干旱环境的适应表现在根系发达、叶面积很小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。

（图3-4，3-5，3-6）

水体环境的特征：

弱光、缺氧、粘性高、密度大、温度变化平缓

水生植物的适应特征

•发达的通气组织

•机械组织不发达甚至脱化

•水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状

水生植物的类型：

沉水植物、浮水植物、挺水植物

动物对水的适应

•水生动物

◦保持盐分与水分的平衡是水生动物适应环境的基础

◦主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡

◦淡水动物和海洋动物的差异

•陆生动物

◦形态结构

◦行为

◦生理

•动物对水环境的适应与植物不同之处

◦动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径来主动避开不良的水分环境

CO2的生态作用

•大气中CO2的浓度与温室效应

-CO2来源：

煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和微生物的分解作用。

-CO2特点：

透过太阳辐射，而不能透过地面反射的红外线

-结果：

导致地面温度升高

•CO2与植物

-C3植物利用CO2的效率比C4植物低

土壤质地与结构

•土壤由固、液和气三相系统组成，固体颗粒是组成土壤的物质基础

•土粒按直径大小分为粗砂、细粒、粉砂和粘粒，不同大小土粒的组合称为土壤质地（soiltexture）

•根据土壤质地可把土壤分为砂土、壤土和粘土三大类，其通气透水、保水保肥性能都不一样

•土壤结构（soilstructure）是指固体颗粒的排列方式、孔隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等。

•土壤质地与结构常常通过影响土壤的其它理化性质来影响生物的活动。

土壤温度

•植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及吸收能力有直接影响。

•限制养分的转化来影响根系的生长活动

•低的土温会降低根系的代谢和呼吸强度，抑制根系的生长，减弱其吸收作用。

•土温过高则促使根系过早成熟，根部木质化加大，从而减少根系的吸收面积。

土壤酸碱度

•与土壤微生物活动、有机质的合成与分解、营养元素的转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的能力及生物生长等有密切关系。

•土壤酸碱度对土壤动物区系及其分布有重要影响。

盐碱土植物对环境的适应

形态

◦植物矮小、干硬、叶不发达、蒸腾面小、气孔下陷、表皮有厚外皮、灰白绒毛

结构

◦细胞间隙小、栅栏组织发达、贮水细胞

生理

◦聚盐性植物：

从土壤里吸收盐，并把这些盐积聚在体内而不受伤害。

（盐角草）

◦泌盐性植物：

植物而是通过茎、叶表面上密布的分泌腺，把吸收的过多盐分排出体外。

（红树）

◦不透盐性植物：

根细胞对盐类的透过性非常小，几乎不或很少吸收土壤中的盐类。

（盐地风毛菊、蒿类）

种群及其基本特征

自然种群的基本特征

v空间特征：

种群具有一定的分布区域

v数量特征：

每单位面积（或空间）上的个体数量（即密度）及变动

v遗传特征：

种群具有一定的基因组成

●不是个体的简单相加：

有机体之间相互作用，整体上呈现组织结构特性

●个体之间差异性：

不同的发育阶段（年龄不同）；

同一生长阶段，个体贡献不同

●个体水平与种群水平的差异：

个体有出生、死亡，种群称为出生率和死亡率

种群的密度和分布

估计方法

总数量调查法：

在某一面积的同种个体数目。

样方法：

在若干样方中计算全部个体，以其平均值推广来估计种群整体。

样方需要有代表性并随机取样。

标记重捕法：

对移动位置的动物，在调查样地上，捕获一部分个体进行标志，经一定期限进行重捕。

根据重捕取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定，来估计样地中被调查的动物总数。

（前提条件：

捕获机会均等、无迁入迁出）

原理：

M=n:

其中M：

标记个体数；

n：

重捕个体数；

m：

重捕样中标记数；

N：

样地上个体总数。

种群总数的95％置信区间的估计按:

种群的空间结构

内分布型：

组成种群的个体在其生活空间中的状态或布局

类型：

随机的、均匀的、成群的

原因：

资源、繁殖体、行为

内分布型的检验：

方差/平均数比法

样方大小对格局的影响

生命表的类型

v动态生命表（又叫水平生命表）（p72）

▪同生群生命表

▪同生群和同生群分析（p72）

v静态生命表（又叫垂直生命表、特定时间生命表）

v动态生命表与静态生命表比较

存活曲线的模式

Ⅰ型：

表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别的死亡。

死亡率直到末期才升高。

如大型兽类和人类。

Ⅱ型：

表示个体各时期的死亡率是对等的。

鸟类

Ⅲ型：

表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。

鱼类、两栖类、牡蛎、甲壳类。

与密度有关的种群增长模型

两点假设

v环境容纳量（K）：

环境条件所容纳的种群最大值

v增长率随密度上升而降低的变化，是成比例的。

每一个体利用空间为1/K，N个体利用N/K空间，剩余空间为1-N/K。

种群增长的S形曲线

一个在资源有限的空间中生长的简单种群，其增长可简单的描述成“S”型曲线。

在种群增长早期阶段，种群大小N很小，N/K值也很小，因此1-N/K接近于1，所抑制效应可忽略不计，种群增长实质上为rN，呈几何增长。

当N变大时，抑制效应增高，直到当N=K时，（1-（N/K））变成了（1-（K/K））等于0，这时种群的增长为零，种群达到了一个稳定的大小不变的平衡状态。

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，其种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展的过程。

集合种群动态

v集合种群、局域种群、生境斑块（p89，p90）

v集合种群的数量变化小于局域种群的数量变化

v生态学研究的三个尺度：

局域尺度、集合种群尺度、地理尺度

v局域种群组成集合种群的4条标准（p90）

v集合种群的动态特征：

局域种群的连续周转、局域灭绝和再侵占

v集合种群动态：

生境斑块被占比例随时间的变化

v意义和应用：

景观管理、保护生物学、自然保护区

生物种及其变异与进化

生物种:

是一组具有相似形态和遗传特性的可以相互交配的自然种群，它们与其他种群间具有生殖隔离。

生物种的特点

由内聚因素（生殖、遗传、生态、行为、相互识别系统）联系起来的个体的集合；

可随时间进化改变的个体集合；

生态系统的功能单位。