生态学期末总结.docx

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生态学期末总结

第一章 绪论

§1.1地球上的生命与生物圈

1.生物圈（biosphere）：

是指地球上的全部生命和一切适合于生物栖息的场所。

包括岩石圈的上层、全不谁圈和大气圈的下层。

2.盖娅（Gaia）假说：

又叫大地假说。

认为：

地球表面的温度和化学组成是受地球表面的生命总体（生物圈）主动调节的。

§1.2生态学的形成与发展

1.生态学（ecology）：

是由赫克尔于1866年提出的，是研究生物及环境间相互关系的科学。

2.四大学派

（1）北欧学派：

由瑞典乌普萨拉（Uppsala）大学的R.Sernauder创建。

以注重群落分析为特点。

（2）法瑞学派：

代表人为J.Braun-Blanquet。

把植物群落生态学称为“植物社会学”，用特征种和区别种划分群落类型，建立严密的植被等级分类系统。

常被称为植被区系学派。

1953年后，与北欧学派合流，被称为西欧学派或大陆学派。

（3）英美学派：

代表人为F.E.Clements和A.G.Transley,以研究植物群落演替和创建顶极群落著名。

（4）苏联学派：

注重建群种和优势种，重视植被生态、植被地理与植被制图工作。

趋向成熟生态学从描述，解释走向机制研究，构建了自己独特的系统。

第二章生物与环境

§2.1环境概念及其类型

1.环境（environment）：

是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和

2.生态因子（ecologicalfactors）：

环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。

生态因子通常分为非生物因子和生物因子两大类

§2.2生态因子作用分析

1.生态因子作用的特征

（1）综合作用：

环境中的生态因子总是与其他因子相互联系、相互影响、相互制约的。

（2）主导因子作用：

生态因子对生物的作用是非等价的，某一因子改变会引起其他生态因子的改变，使生物的生长发育发生变化。

（3）阶段性作用：

在不同发育阶段，生物需要不同的生态因子或不同强度的生态因子。

（4）不可替代性和补偿作用：

生态因子的缺少，不能由另外因子来替代；但在一定条件下，某一因子数量的不足，可由相近生态因子的加强得到补偿。

（5）直接作用和间接作用：

生态因子对生物的行为、生长、繁殖和分布的作用可以是直接的，也可以是间接的，有时还要经过几个中间因子。

2.限制因子定律（Blackman’slawoflimitingfactors）：

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。

3.限制因子（limitingfactor）：

所有接近或超过生物的耐受性极限而影响其生存、生长、繁殖或扩散的生态因子。

4.利比希最小因子定律（Liebig’slawofminimum）：

植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素。

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。

只适用于稳定状态，即物质和能量的输入和输出处于平衡时，还要注意生态因子间的补偿作用。

5.谢尔福德耐受性定律（Shelford’slawoftolerance）：

任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多，即当其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。

6.生态幅（ecologicalamplitude）：

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。

在最低点和最高点之间的范围

7.内稳态（homeostasis）：

是生物控制体内环境，使之不随外部环境发生变化的相对稳定的机制。

意义在于能减少生物对外界条件的依赖性，提高其适应性。

但仍不能完全摆脱环境的限制；同时维持内稳态是生物扩大耐性限度的一种重要机制.

8.驯化（acclimation）：

是指在实验室条件下诱发的生理补偿机制，一般只需较短的时间。

9.气候驯化（acclimatisation）：

是指在自然环境条件下诱发的生理补偿机制，这种变化需要较长的时间。

§2.3生态因子的生态作用及生物的适应

一、光因子的生态作用及生物的适应

（一）光强的生态作用于生物的适应

1.光强对生物的生长发育和形态建成有重要作用

2.光照强度与水生生物

3.光照强度与陆生植物：

阳地植物；阴地植物；耐阴植物

4.光照强度与动物的行为及发育

（二）光质的生态作用与生物的适应

1.光质与植物

2.光质与动物

3.光质与微生物

（三）光照时间的生态作用及生物的适应

1.光周期

2.光周期现象

（1）    植物的光周期：

长日照植物；短日照植物；中日照植物；中间性植物

（2）    动物的光周期

①鸟类的迁飞和生殖腺发育，筑巢

②哺乳动物的生殖和换毛

③鱼类的生殖和洄游

④昆虫的冬眠和洄游

二、温度对生物的生态作用及生物的适应

（一）生物对温度的反应

1.温度三基点：

最低温度、最适温度、最高温度

2.有效积温法则计算式如下：

K＝N（T－T0）

N=天数，T=某天的摄氏度，T0=某种的生物学零度。

（二）生物对极端温度的适应

1.阿伦规律（Allen’srule）：

寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象.。

2.贝格曼规律（Bergman’srule）：

生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大。

3.乔丹规律（Jordan’srule）：

鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多。

（三）温度与生物地理分布

（四）温周期现象与生物适应

1.温周期现象（Thertnoperiodism）：

植物生长在变温下生长较好。

2.物候学（Phenology）：

是研究生物的季节性节律变化与环境季节变化关系的科学。

3.休眠（dormancy）：

是指生物的潜伏，蛰伏或不活动状态。

第三章种群及其基本特征

§3.1种群的概念

1.种群（population）：

是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。

2.单体生物（unitaryorganism）组成的种群：

每一个体都由一个受精卵发育而来.

3.构件生物（modularorganism）：

受精卵首先发育成一结构单位或构件，然后发育成更多的构件。

4.自然种群有3个基本特征：

①空间特征，种群具有一定分布区域；

②数量特征，每单位面积的个体数量是变动的；

③遗传特征，种群具有一定基因组成，区别于其他物种。

§3.2种群的动态

1.密度是单位面积单位体积或单住生境中个体的数目。

2.种群统计学统计指标，大致分为3类。

（1）种群密度这是种群的最基本特征。

（2）初级种群参数、包括出生率、死亡率、迁入、迁出，这些参数与种群密度变化相关。

（3）次级种群参数，包括性比、年龄结构和种群增长率等。

种群统计学就足种群的出生、死亡、迂移性比、年龄结构等的统计学研究。

①年龄、时期结构和性比

年龄结构：

把每一年龄群个体的数量、描述为一个年龄群对整个种群的比率。

年龄锥体（agepyramid）：

是以不同宽度的横柱上到下配置而成的图。

横柱的高低位置表示从幼年到老年的不同年龄组，宽度表示各年龄组的个体数或种群中所占的百分比。

年龄锥体有3种类型：

增长型种群、稳定型种群、下降型种群。

②性比（sexratio）：

指种群中雌、雄个体比例。

3.生命表、存活曲线和种群增长率

①生命表

A.动态生命表（dynamiclifetable）：

根据大约同一时间出生的一组个体从出生到死亡的记录编制的生命表。

B.静态生命表（staticlifetable）：

根据某一特定时间对种群作一年龄结构调查数据而编制的生命表。

C.综合生命表（complexlifetable）:

包括了出生率Mx栏的生命表。

②存活曲线：

A型：

凸形，幼体存活率高而老年死亡率高

B型：

对角俄形，生活周期中有较稳定死亡率

C型：

凹型，幼体死亡率很高。

4.种群的增长模型——逻辑斯蒂方程

开始期、加速期、转折期、减速期、饱和期

5.自然种群的数量变动

（1）种群增长

（2）季节消长

（3）不规则波动

（4）周期性波动

（5）种群大爆发

（6）种群平衡

（7）种群衰落与死亡

（8）生态入侵（ecologicalinvasion）：

由于人类有意或无意地带入适宜其栖息地和繁衍地区，种群不断扩大。

§3.3种群的空间格局

1．种群的空间结构（spatialpattern）：

种群的个体在其生话空间的位置或布局.

2．类型：

（1）随机分布

（2）均匀分布

（3）聚集分布。

§3.4种群调节

第四章 种群生活史

§4.1 生活史概述

1.生活史：

一个生物从出生到死亡的全部过程，又称生活周期，其既具有遗传的稳定性，同时也具有形状的可塑性。

2.生活史对策：

生物在生存斗争中获得的生存对策.如，生殖对策、取食对策、迁移对策、体型大小对策。

一、个体大小

个体大小是有机体最明显的表面形状，个体大小首先是生物遗传上的特征，一般来说，与下列几点特征有关：

    1．与生活周期的长短有关 

    2．与生存对策有关

    3．与进化速度有关

    4．与竞争能力有关

二、生长与发育速度

1．生长：

生物物质的增加或生物细胞数量的增加．

2．发育：

生物体结构和功能的复杂及幼体由不成熟到成熟的过程。

3．“S”型增长曲线，包括停滞期、指数期、静止期。

（1）停滞期：

这是生物体的准备生长期，可能受幼株个体小、分裂细胞少、器官尚未完全形成、获取营养的能力较小和生长的环境条件尚未达到最适时期等因素的影响。

（2）指数期：

这是生物的真正生长期，生长的内外因素都达到最有利状态。

（3）静止期：

当越来越多的细胞开始死亡，细胞分裂乃至组织和器官的形成越来越慢，最终达到平衡呈静止状态。

三、繁殖

1．繁殖：

有机体生产出与自己相似后代的现象。

2．繁殖方式：

（1）营养繁殖：

从生物营养体的一个部分生长发育为一个新个体的方式。

（2）孢子繁殖：

不经过有性过程，由孢子直接发育形成新个体的繁殖方式。

（3）有性繁殖：

通过细胞核的结合形成新个体的过程。

3．繁殖意义：

（1）在现存环境条件下的扩展性。

（2）对多变环境的适应性

（3）增加繁殖速度

（4）增加繁殖潜力

（5）增加在自然选择压力下的进化速度

四、扩散

1.扩散：

生物个体或繁殖体从一个生境转移到另一个生境中。

2．方式：

主动扩散、被动扩散

（一）植物扩散

1．影响因素

（1）繁殖体的产量

（2）繁殖体的可动性

（3）传播因子

（4）地形条件

2．植物扩散的生态学意义

（1）寻求适宜的生存环境；

（2）扩大分布范围；

（3）减少种内竞争；

（4）保存种群延续。

（二）动物的扩散

1．影响因素：

（1）资源不足；

（2）驱逐；

（3）生境灾变气候；

（4）追寻配偶；

（5）躲避天敌等。

2．扩散方式：

迁出、迁入、迁移

3．迁移原因分类

（1）外因性迁移：

由环境变化引起

①周期性迁移：

昼夜迁移、季节迁移

②非周期性迁移：

自然灾害

（2）内因性迁移：

种群内部的繁殖和密度的影响发生的。

蝗虫迁移

4．动物扩散的生态学意义

（1）可以使种群内部和种群间个体得以交换，防止产生近亲繁殖而产生的不良后果；

（2）可以补充或维持在正常分布区以外的暂时性分布区域的种群数量；

（3）扩大种群的分布区。

§4.2 繁殖成效

一、繁殖价值

1．繁殖价值（reproductivevalue）：

是指在相同时间内特定年龄个体相对于新生个体的潜在繁殖贡献。

2．繁殖价值（RV）公式：

RV＝M＋RRV

   式中：

M=当年繁殖价值或当年生育力；

       RRV=剩余繁殖价值或余生中繁殖的期望值。

二、亲本投资

1．亲本投资（parentalinvestment）：

有机体在产生子代以及抚育和管护时所消耗的能量、时间和资源量称亲本投资。

2．具有抚育习性生物的亲本投资

（1）K对策：

产生较少的子代，把大部分的能量投资于对子代的抚育上，以确保子代有较高的存活率；

（2）R对策：

产生较多的子代，把较少的能量投资于子代的抚育上，由于子代的数量是与每个子代所得到的抚育成正比，所以，多产子代物种的存活率降低，需要大量后备个体来补偿。

三、繁殖成本

3．不具有抚育习性生物的亲本投资（大小和数量）

 亲本投资的再分配主要在子代个体的大小和数量的多少上取舍，即有些生物子代个体较小，但数量较多；有些生物子代的个体较大，但数量较少。

应当说，各种形式的亲代投资策略都是有效的。

一个物种采取哪一种投资对策取决于该种的具体情况。

三、繁殖成本

1．繁殖成本（reproductivecosts）：

有机体在繁殖后代时对能量或资源的所有消耗称为繁殖成本。

2．繁殖与生存的权衡（trade-offsbetween reproductionandlive）：

繁殖要使生长和存活付出成本。

成功的生活史是能量协调使用的结果

3．能量分配原理（principleofallocation）

生活史中的各个生命环节（例如，维持生命、生长和繁殖，乃至各种竞争），都要分享有限资源。

如果增加某一生命环节的能量分配，就必然要以减少其他环节能量分配为代价，这就是所谓的能量分配原理。

§4.3 繁殖格局

一、一次繁殖和多次繁殖

1．一次繁殖生物（semelparity）

2．多次繁殖生物（iteroparity）

3．繁殖与自然选择

4．不同生境条件下常拥有不同繁殖格局类型的植物。

不利于生物生长或生存的恶劣条件下，多以一次结实的草本植物占优势；而在有利于生长和生存的良好环境条件下，则是以多结实的草本植物或木本植物占优势。

二、生活年限与繁殖

1．生活年限是生物在整个生活史所经历的时间。

据此可把植物划分为一年生植物、二年生植物和多年生植物。

把动物划分为短命型、中等寿命型和长寿型。

2．自然选择在存活和繁殖之间进行权衡择优，我们把一次繁殖中的短命型视为提前繁殖；把长寿型视为延迟繁殖。

3．在具有充分生长空间、生态条件不利的生境，且其生育能力并不增加的前提下，提前与延迟繁殖对一次繁殖生物和多次繁殖生物将分别发生不同的影响。

§4.4繁殖策略

一、r-选择和k-选择

1．r-选择

（1）r选择：

有利于增大内禀增长率的选择

（2）特点：

以量取胜，机会主义者，是新生境的开拓者，快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分配和短的世代周期，破坏后极易恢复。

（3）意义：

有害动植物防治，r选择要多次清楚

2．k-选择

（1）k-选择：

有利于竞争能力增加的选择称为K－选择。

（2）特点：

以质取胜，保守主义者，是旧生境的维护者，慢速发育，大型成株，数量少，但体型大的后代，低繁殖能量分配和长的世代周期，破坏后不易恢复。

（3）意义：

濒危动植物保护，防止k下降到灭绝点，否则，种群难以恢复。

二、R-、C-、S-选择的生活史式样

1．R-干扰型，生活于资源丰富多变的生境中。

2．C-竞争型，资源丰富的可预测生境中，快速提取资源。

3．S-胁迫忍耐型，资源胁迫的环境中，产生适应的结构

三、波动与稳定

§4.5性选择

一、植物的选择授精

1．概述

（1）选择授精（selectivefertilization）：

是指具有特定遗传基础的精核与卵细胞优先授精的现象。

实际上，这种选择贯穿于授粉到受精的整个过程。

（2）机理：

选择授精主要表现为生理生化和遗传上的特征，包括自交不亲和性、远缘杂交不亲和性、多个花粉精核间的竞争现象。

2．选择受精的生物学意义

（1）在同种中保证最适应的两性细胞的高度融合，从而增强其后代的存活能力；  

（2）限制异种之间的自由交配，使种间生殖隔离，从而保证了各个种的相对稳定性。

二、动物的性选择

选择的依据

（1）修饰（ornamentation）

（2）色泽（coloration）

（3）求偶行为（courtshipbehavior）

第五章种内与种间关系

§5.1 种内关系

一、密度效应

1．密度效应：

在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现邻接个体之间的相互影响。

2．最后产量恒值法则

（1）在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群的密度如何，最后产量差不多总是一样的。

（2）公式：

Y=Wad=Ki

Y=单位面积产量，Wa=植物个体平均重量，d=为密度，Ki=常数

（3）原因：

密度增加时，竞争加强，生长率下降，个体变小

3．-3\2自疏法则

（1）自疏现象：

同一种植物因密度引起的个体死亡

（2）-3\2自疏法则：

W=cd-a，a为一个恒定数值等于3/2，其双对数曲线斜率为-3/2,故称为-3/2自疏法则。

二、动植物的性行为

（一）植物的性别系统

（二）动物的婚配制度

1．婚配制度的定义与进化

（1）婚配制度：

是指种群内婚配的各种类型．

（2）婚配类型：

①异性间相互识别

②配偶的数目

③配偶持续时间

④对后代的抚育

2．决定婚配制度类型的环境因素

3．婚配制度的类型

（1）一雄多雌

（2）一雌多雄

（3）单配偶制

（三）领域性

1．领域（territory）：

动物的个体、家庭，甚至社群所占据的、并积极保卫不让同种其它个体侵入的空间

2．领域行为：

占有领域的行为

（四）社会等级

社会等级（socialhierarchy）:

一群同种动物中，各个体的地位有一定的顺序性。

§5.2 种间关系

一、种间竞争

（一）高斯假说

竞争排斥（competitiveexclusion）原理:

高斯（Gause）认为共存只能出现在物种生态位分化的稳定、均匀环境中，因为，如果两物种具有同样的需要，一物种就会处于主导地位而排除另一物种。

（二）洛特卡-沃尔泰勒（Lotka-Volterra）模型

（三）生态位理论

1．生态位（niche）是物种在生物群落或生态系统中的地位和作用。

2．基础生态位（fundamentalniche）：

生物群落中，某一物种所栖息的理论上的最大空间，称为基础生态位。

3．实际生态位（realizedniche）：

生物群落中物种实际占有的生态位空间

4．生态位重叠（nicheoverlap）:

两物种生态位空间的相互重叠部分．

5．生态位漂移（nicheshift）:

资源竞争而导致两物种的生态位发生变化

6．性状替代（characterdisplacement）:

竞争产生的生态位收缩导致物种形态性状的变化，叫性状替代。

7．生态位分离（nicheseparation）:

种间竞争结果使两物种的生态位发生分化，从而使生态位分开。

8．竞争释放（competionrelease）:

在缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位，这种现象称竞争释放。

9．似然竞争：

一个种群个体数量的增加会导致捕食者种群个体数量增加，从而加重了对另一物种的捕食（妨碍）作用，反之亦然。

由于通过共同捕食者而相互影响，两个物种可都不受资源短缺的限制。

二、他感作用

（一）他感作用概念

他感作用（allelopathy）：

某些植物能分泌一些有害化学物质，阻止别种植物在其周围生长．

（二）他感作用的物质

（三）他感作用的生态学意义

三、捕食作用

（一）捕食者与猎物

（二）草食作用

四、寄生与共生

（一）寄生

（二）偏利共生

（三）互利共生

第六章 生物群落的组成与结构

§6.1 生物群落的基本概念

一、生物群落的定义

群落（community）：

特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成及其它们与环境之间彼此影响，相互作用，具有一定的外貌与结构，包括形态结构与营养结构，并具有特定的功能的生物集合体。

二、群落的基本特征

1.具有一定的外貌：

高度，密度，生长类型的差异所致

2.具有一定的种类组成：

是区别不同群落的首要特征

3.具有一定的群落结构：

包括形态结构，生态结构和营养结构。

4.形成群落环境：

定居生物对生活环境的产生重大影响，并形成群落环境。

5.不同物种之间的相互影响：

群落中不同的物种在有序状态下共存。

6.具有一定的动态特征：

 包括具有季节动态、年际动态、演替和演化。

7.一定的分布范围：

分布在特定的地段或特定的生境。

8.群落的边界特特征：

边界有的明确，有的不明确

三、群落的性质

1．有机体论学派（organismicschool）

群落是客观存在的实体，是一个有组织的生物系统，像有机体与种群那样，被称为机体论学派。

2.个体论学派（individualisticschool）

   群落是生态学家为了便于研究，从一个连续变化着的植被连续体中人为确定的一组物种的组合，被称为个体论学派。

§6.2群落的种类组成

一、种类组成的性质分析

1.优势种：

对群落结构和群落环境形成有明显控制作用的物种。

通常是数量多，盖度大，生物量高，体积大，生活能力强的优势度大的物种。

2.建群种：

优势层的优势种。

3.亚优势种：

优势度次于优势种，但在群落性质和环境方面仍起一定的作用的植物种。

4.伴生种：

群落中的常见种类，与优势种相伴而生。

5.偶见种或稀见种：

群里中出现频率很低，数量稀少种类。

为人为偶然带入、入侵或残遗种类。

二、种类组成的数量特征

（一）种的个体数量指标

1.多度：

一个种在群落中的个体数目。

2.密度：

单位面积上的个体数。

（1）相对密度：

某一物种的个体数点全部物种个体数的百分比。

（2）密度比：

某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比。

3.盖度：

指植物地上部分的垂直投影面积占样地面积的百分比。

（1）可分为种盖度（分盖度）、层盖度（种组盖度）、总盖度（群落盖度）

（2）基盖度：

植物基部的覆盖面积。

（3）相对盖度：

某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比。

（4）盖度比：

某一物种的盖度占最大物种的盖度的百分比。

4.频度：

（1）频度：

某个物种在调查范围内出现的频率。

（2）频度定律【略】

5.高度：

植株的高度。

6.重量：

度量种群生物量或现存量的重要指标。

7.体积：

度量生物所占空间的大小。

林业中据此计算材积（木材生产量），即胸高断面积（s）、树高（h）和行数（f）三者乘积。

行数是树干体积与等高同底的圆柱体体积之比。

（二）综合数量指标

1.优势度：

表示一个种在群落中的地位和作用。

2.重要值：

表示某个种在群落中的地位和作用的综合指标．公式为：

重要值=相对密度＋相对频度＋相对优势度（相对基盖度）。

3.综合优势比（SDR）：

在密度比、盖度比、频度比、高度比和重量比中取任意二项求其平均值，再乘100％。

三、种间关联

1.种间关联：

种之间的相互作用

（1）正关联：

两个种能经常生活在一起，出现的次数比期望值高；

（2）负关联：

两个种互相排斥，出现的次数少于期望值。

2.关联系数（associationcoeffients）

（1）表示关联性的数值：

-1到+1

（2）关联系数的