15生态学精要.pptx

1、沈显生中国科学技术大学生命科学学院,第15章生态学基础,主要内容,一、生态因子及作用规律 二、种群的基本特征三、群落的特点四、生态系统三流运动规律,为什么要学习生态学？,生态学已经从生物学和地学中分离出来，形成了具有 自身理论系统的一门学科。从个人成长需要看，生态学可拓展和丰富我们的知识 结构。做生态文明的使者，倡导绿色消费。从社会发展看，生态学已经涉及到各个方面，尤其是 人类发展面临的问题。实现可持续发展。从宏观生物学的角度，将给你在微观研究领域提出许 多新的课题。,理论生态学研究内容个体环境种群(n 同种个体)环境群落(n不同种群)环境不同群落的复合体生态系统生态学的精髓是适应与进化,应用

2、生态学的分支学科,农业生态学工业生态学林业生态学草地生态学旅游生态学环境生态学城市生态学资源生态学自然保护生态学养殖生态学,恢复生态学与生态工程学灾害生态学有害动物管理生态学景观生态学全球变化生态学经济生态学可持续发展生态学人类生态学根据张金屯应用生态 学，科学出版社，2003,一、生态因子及作用规律,生态因子和生态环境的概念在自然界，能够直接地或间接地对生物的生长发育和 繁殖产生影响的环境要素，称为生态因子。各种生物对生态因子（如温度）所能耐受的上限与下 限之间的幅度称为生态幅，它反映了生物对环境因 素的适应能力。,以温度为例,生物对温度适应的3个定律,Bergman 定律：同种恒温动物的身

3、体，在寒冷 地区个体大，在温暖地区个体小。如：野猪，老虎Alen定律：同种恒温动物的突出部分，在寒冷 地区小，在温暖地区大。如：北极狐、赤狐、非洲大耳狐Jordan定律：水生同种脊椎动物，在寒冷水域 个体大，在温暖地区个体小。,北极狐,赤狐,非洲大耳狐,生物学零度与积温,生物学零度各种生物都有一个代谢活动的最 低温度。低于该温度生物受到伤害。香蕉180 C积温在生物某发育阶段或生活史，逐天的温 度累计值。活动积温大于0 0 C的积温。有效积温大于生物学零度的积温。积温定律：每种生物某发育阶段或生活史，需要的 有效积温是个常数（固定值）。,水和土壤,水的生理作用：（略）,水的温度变化：春、夏、秋

4、、冬水的大循环和小循环：（略）土壤的形成与类型：（略）土壤的肥力4要素：水、肥、气、热土壤生物的作用：（略）,雨热同期,物候与物候定律,物候生物长期适应原产地的气候条 件，形成了与此相适应的发育节律。Hopkins定律：在北美洲温带地区，自 南向北1度，自东向西5度，自山下向上400英尺，同种植物的物候阶段在春季推迟4天；在秋季提前4天。Mashoum家族的发现：祖孙5代人，在连续192年对房前7棵乔木进行观察，结果（1）物候有周期，约12年。（2）物 候的迟与早，与1-5月的降水有关系。,生态因子分析的原则,综合作用主导作用阶段性作用非替代性作用周期性作用直接与间接作用生态辩证法(需要理论与

5、实践结合才能够掌握),n植物对外界物理刺激的响应,信号传导途径的发现,外部环境因子和植物激素的作用都是通过细胞 内的信号传导途径和基因的转录表达来实现 的。1990 年，美国斯坦福大学 的专家发现，对拟南芥每天,未触摸,触摸的,人为地触摸两次，实验组植 物体的高度比对照组（未实 施每天人为触摸的植物）低34倍。这与动物相反,不同震动音频对豌豆的实验,课堂作业,1、如果给你5-10粒南瓜籽，你如何 进行栽培设计与田间管理，希望最 终生产出一个南瓜王？（写出设计方案和步骤）当堂10-15分钟完成,二、种群的基本特征,种群的概念?种群的基本特征:数量特征,空间特征,遗传特征.（一）数量特征 种群的年

6、龄结构种群的年龄结构从生态学的角度可以分成增长型、稳定型和衰退型 3类。,种群增长模型,1、不连续增长模型Nt+1=Nt.周限增长率=Nt+1/Nt,2、种群指数增长,指数增长模式（连续增长）在没有限制的指数增长中，增长速度（G）与个体数量（N）成正比，也就是说，个 体数量越大，增长速度越快。指数增长模式只是一种理想 的状态：dN/dt=r N,在细菌实际增长的曲线中分为3段：最初起始阶段，个体数量的增长在加 速；对数增长阶段；减速阶段。种群生长限制因子、环境限制因子在指数增长方程中加入环境容纳量K,3、逻辑斯蒂增长模型,NK种群数量下降NK种群数量上升N=K种群数量不变,（二）生活史对策与生

7、殖价,生活史对策：r-选择护仔能力弱的物种。K-选择护仔能力强的物种。生殖价：用于生殖的代价，要符合生态经济学原则。例如：枝鲤；苦草。能量分配：用于繁殖的能量，是占总能量的多少最合适？,（三）种内关系,种内竞争（分摊性竞争；争夺性竞争）例如：（农业八字宪法：水、肥、土、种，密，保、管、工）种内互助（负竞争；社会性）种内捕食（黄鳝等）,（四）种间关系,捕食也是群落中普遍存 在的种群间的一种相互 关系。寄生是指一种生物生存于另一种生物的体内或体表 并从中获利。（半寄生？）捕食者与猎物的协同进化是不对称的。,美 洲 西 番 莲 叶 型 变,达,得萨克斯阿斯 拉加,共生关系,共生是另一类种群间互利的相

8、互关系，这种互 利的关系被固定以后，如果失去一方，另一方 便不能生存，例如地衣就是藻类和真菌的共生 体。物种的相互关系和相互作用还包括互惠、共栖、抗生等多种形式。,2种生物的种群 紧密联系在一起，相互受益，相 互依存的关系。,蚂蚁和金合欢,互利共生(mutualism)关系,非内嵌在本机 的视频文件，无法获取该视 频文件,协同进化,Coevolution是一个物种的性状 作为对另一物种性状的反应而进化，而后者的这一性状本身又是作为对前 者性状的反应而进化。作用对象捕食者与猎物之间，寄生者与宿主之间，花与传粉昆虫之 间,群落的概念占据特定空间和时间的多种生物种群的集合体和功 能单位被称为群落。特

9、点：群落具有一定的 结构、一定的种类组成 和一定的种间相互关系，群落是动态发育的。,三、群落的特点,决定植被类型分布的是温度和降雨量,热带雨林分布在亚洲东南部、非洲中部和西部以及南 美洲和大洋洲以北赤道附近。垂直分布明显 生物种类多高大常绿乔木、灌木层、草本层、藤本植物灵长类、鸟类、各种昆虫,地球上的主要群落类型,(12属5,海洋中的海草场0种被子植物),国家一级保护动物儒艮正在进食,生态系统的概念生态系统是一个生物群落与非生物环境相互作用而 构成的集合体，是生物学研究的最高生命层次。,四、生态系统三流的运动规律,能量流、物质流、信息流运动规律,能量流沿食物链流动，越流越细，林德曼定律。物质流生物库与环境库间循环，完 全循环与半循环。信息流生物种群和群落间的信号联系。,生态系统的管理,生态系统管理的意义（自学）生态系统管理的方法（自学）生态系统管理的先进模式（如，马雅农场）日本的“四维农业”作物产品秸秆蘑菇牛饲料蚯蚓蚯蚓粪便作肥料,希望同学们,用生态学知识武装自己的头脑；树立可持续发展的理念和生态价值观；规范自己的生态文明行为；倡导绿色消费；从自己做起，积极影响他人，争做生态文明的使者。,