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高中生物联赛《生态学》知识要点总结


高中生物联赛<生态学>知识要点总结
生态学是研究有机体与其周围环境——包括非生物环境和生物环境相互关系的科学,非生物环境是指光、温、水、营养物 等理化因素,生物环境则是同种和异种的其他有机体。生态学是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。 种群:栖息在同一地域中同种个体组成的复合体 群落:栖息在同一地域中的动物、植物和微生物的复合体 生态系统:在同一地域中的生物群落和非生物环境的复合体,它与生物地理群落(biogeocoenosis)同义 生物圈(biosphere) :地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所,包括岩石圈的上层、全部水圈和大气圈的下层

第一部分 第一部分 生物与环境
一、环境和生态因子 1. 概念 ①. 环境:某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和 生物的环境区分为小环境和大环境。小环境是指对生物有着直接影响的邻接环境,如接近植物个体表面的大气环 境、土壤环境和动物洞穴内的小气候等。大环境则是指地区环境(如具有不同气候和植被特点的地理区域) 、地球环 境(包括大气圈、岩石圈、水圈、土壤圈和生物圈的全球环境)和宇宙环境 ②. 生态因子: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 据性质:非生物因子(气候因子、土壤因子、地形因子) 、生物因子(捕食、寄生、互惠等) 、人为因子 据对种群数量变化的作用:密度制约因子(食物、天敌等)和非密度制约因子(土壤、气候等) 据生态因子的稳定程度:稳定因子(地磁、太阳辐射)和变动因子(周期变动因子和非周期变动因子) 2. 作用特点 综合性 非等价性 阶段性作用 不可替代性和互补性 直接作用和间接作用 二、耐受限度 1. 最小因子法则(李比希) :低于某种生物需要的最小量的任何特定因子,是决定该物种生存和分布的根本因素。 条件:严格稳定状态,即物质和能量输入输出平衡;应用时,必须考虑到各种因子之间的相互关系 2. Shelford 耐受性法则:生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限,上下限之间就是生物对这种生态因子的 耐受范围,其中包括最适生存区。 如:阴阳坡景观的差异受光、t、湿度等 如:植物春化阶段的低温因子 如:低温对春化阶段及气候生长阶段作用差异 如:光减弱,但 CO2 浓度增加 如:光、t 等直接;坡向、坡度等间接

注意: 注意: 对同一生态因子,不同种类的生物耐受范围是很不相同的;一般说来,若一种生物对所有生态因子的耐受范围都是广的, 则此种生物在自然界的分布也一定很广,反之亦然;各种生物通常在生殖阶段对生态因子的要求比较严格;一种生物的耐受范 围越广,对某一特定点的适应能力也就越低,相反狭生态幅的生物,通常对范围狭窄的环境条件具有极强的适应能力,但却丧 失了在其他条件下的生存能力;自然界中的动植物很少能够生活在对他们来说是最适宜的地方,而只能生活在它们占有更大竞 争优势的地方。 生态幅:每一种生物对每一种因素都有一个耐受范围,过多或不足都可能使其生命活动受到抑制,乃至死亡。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

3. 限制因子:在众多生态因子中,任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子。 限制因子可以是一个,也可以是 2 个或多个 4. 生物群落带:具有相似群落的一个区域生态系统类型。如:热带森林群落带、温带森林群落带和苔原生物群落带等 三、生物对耐受因子的调整 1. 驯化:一种生物长期生活在它的最适生存范围偏一侧的环境条件下,导致生物耐受曲线的位置移动。 实质是生物体内决定代谢速率酶系统的适应性改变。 2. 休眠 -----动植物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制。 植物种子的休眠,几十年后仍能保持萌发能力。 昆虫的滞育(diapause) ;恒温动物的蛰伏(torpor) ;冬眠(hibernation) ;夏眠(aestivation) 休眠的生物学意义:使动物最大限度地减少能量消耗。抵御极端不利环境。 3. 昼夜节律和其他周期性的补偿变化 生物在不同的季节表现出不同的生理最适状态,是对生态因子周期性变化适应的结果。一般认为这种耐受性的 节律变化是由外在因素决定的。 例外的是:某些耐受性的周期变化至少有一部分是由生物自身的内在节律引起的。 蜥蜴适宜温度下限在白天的 12h 内从 4.5 变化到 7.5,即使环境条件固定不变,这种周期性也会表现出来。 壁虎的喜好温度在傍晚时达到最高,白天较低,这种日周期变化也会表现出来。 四、生态因素及其对生物的影响

1. 光

一切生命的最基本能源

依据对光照强度的要求不同,植物分为阳生植物、阴生植物和耐阴植物三种生态类型。阳生植物要在阳光充足的环境中生 长,如杨、柳、栎、松、沙漠草原植物和一般农作物;阴生植物喜在潮湿、背阴的地方生长,如人参、三七、冷杉等;耐阴植 物介于两类之间,既能在阳地生长,也能在较阴地带生长,如党参、云杉、山毛榉。 ①. 光照强度的生态作用 光形态建设:黄化现象---植物在黑暗环境中不能合成叶绿素,但能合成胡萝卜素,导致叶子发黄的现象。 光谱中波长不同的波段对植物的作用也不同,如蓝紫光能抑制植物的幼芽形成,抑制植物伸长,使植株呈现形态矮小,还 能引起向光性的敏感,促进花青素等色素的形成,也能控制和促进细胞分化;蓝光能激活同化二氧化碳的酶类;紫外线能抑制 某些生长激素的形成,抑制茎的伸长,引起向光性敏感和花青素形成;红光能促使茎的生长、植物开花和种子萌发。 ②. 生物对光周期的适应 a. 昼夜节律 动物的活动行为、体温变化、能量代谢、激素的变化等;植物光合作用、蒸腾作用、积累和消耗等 b. 光周期现象:植物开花结果、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 日照长度能影响植物的生长、发育和开花。 按照对日照时间的要求,植物分长日照、短日照、 中日照和日中性四类。长日照植物需日照时间很 长,如日照不足,就不能形成花芽,延长日照时间 可提早开花,如大麦、小麦、油菜、菠菜、凤仙花、 除虫菊。 短日照植物在暗期比较长的条件下, 可以 提早开花。 而在长日照下不能开花, 如水稻的某些 品种、大豆、棉、麻、牵牛。中日照植物在昼夜长 短几乎相等的条件下才能开花, 过长过短都不能开 花, 如甘蔗的某些品种。 日中性植物受日照时间影 响较小, 不同日照都能开花, 如番茄、 黄瓜、 刀豆、 蒲公英等

2. 温度
①. 生物对温度的反应 生物的生存都具有一定的温度范围。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。 有效积温法则:K=N(T-C)

N 为生长发育所需时间,T 为发育期间的平均温度,K 是总积温(常数) 为发育起点温度 ,C 局限性: a. 发育起点温度通常是在恒温条件下测得的,这与昆虫在自然变温条件下的发育有所出入(变温下的昆虫发育较快) b. 有效积温法则是以温度与发育速率呈直线关系为前提,但事实上两者间是呈 S 形关系,即在最适温的两侧发育速 率均减慢 c. 除温度外,生物发育同时还受其他生态因子的影响 d. 积温法则不能用于有休眠和滞育生物的世代数计算 ②. 生物对极端温度的适应 a. 低温:低于临界(下限) 温度,发生寒害和冻害。 冻害原因:冰结晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构;溶剂水结冰,电解质浓度改变,引起细胞渗透压变化, 导致蛋白质变性;脱水使蛋白质沉淀;代谢失调 形态上的适应——植物:芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小;动物:增加隔热层,体形增大,外露部分减小。 生理上的适应——植物:减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低冰点,增加红外线和可见光的吸收带( 高山和极地植物) ;动物:增加体内产热,维持体温恒定,局部异温等。如:鹿蹄草通过在叶细胞 中大量贮存五碳糖、粘液等物质可使其结冰温度下降到-31℃。 行为上的适应——迁移和冬眠/休眠等。 b. 高温:超过临界(上限)温度,也是有害的,如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等 形态上的适应——植物:密毛、鳞片滤光;体色反光;叶缘向上或暂时折叠;厚的木栓层;动物:体形变小,外露部分 增大;腿长将体抬离地面 生理上的适应——植物:降低细胞含水量,增加糖或盐浓度,减缓代谢率;蒸腾加强;动物:放宽恒温范围;贮存热量, 减少内外温差。 行为上的适应——植物:关闭气孔。动物:休眠,穴居,昼伏夜出等 ③. 温度对生物分布的影响 极端温度(高温和低温)常常成为限制生物分布的重要因素。如高温限制白桦、云杉在自然条件下不能在华北平原生长, 苹果,梨、桃不能在热带地区栽培;菜粉蝶不能忍受 26℃以上的高温,所以 26℃就是其分布的南限。 对植物和变温动物来说,决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低温,因此界限比较明显。如:橡胶分布的 北界是北纬 24°40′(云南盈江) ,海拔高度的上限是 960m(云南盈江) ;椰子为北纬 24°30′(厦门)和海拔 640 米(海南 岛) ;苹果蚜分布的北界是 1 月等温线为 3~4℃的地区;东亚飞蝗分布的北界是年等温线为 13.6℃的地方。 ④. 温度对动物形态的影响 葛洛格规律——恒温动物在温暖地区个体黑色素增多,在干旱地区则红,黄,棕色为多,在寒冷地区色素逐渐减弱。 阿伦定律——同类恒温动物在寒冷地区的肢体(尾、耳、嘴和四肢等)趋于缩短、变小;在温暖地区则相反。 约丹规律——鱼类的脊椎数目在低温水域中比在温暖水域中多。 贝格曼规律——高纬度恒温动物往往比来自低纬度恒温动物个体高大,导致其相对体表面积较小。 如:东北虎颅骨长 331--345mm,华南虎仅 283--318mm

3. 水
①. 水与植物 据对水分依赖的程度不同,植物分水生植物和陆生植物两大类。 水生植物:据生长的深浅度不同,水生植物可分为沉水植物、浮水植物和挺水植物三类。 水中含氧量低,则通气组织形成的通气系统发达;光照弱,则沉水植物和浮水植物叶片薄,表皮细胞含叶绿体;浮力较大, 则沉水植物和浮水植物的机械组织不发达;表皮无气孔,轻度角质化或完全不角质化;维管组织和根系均不发达。 陆生植物:按着生土壤干湿程度不同,分成湿生植物、中生植物和旱生植物。 湿生植物在潮湿环境中生长,抗旱力最小。如蕨类、水稻、观音莲等。中生植物生长在水分条件适中的陆地上。常见的陆 生植物一般多为中生植物。旱生植物在干旱环境中生长,较长时间干旱仍能维持水分平衡和正常生长发育。如生长在沙漠的骆 驼刺、麻黄、仙人掌科植物、景天科植物等。 ②. 水与动物 a.分类: 水对动物的生态作用是多方面的。它能影响动物的分布、动物的体色、动物的繁殖、生长发育及动物行为等等。 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。 浮游动物 水生动物 水中动物 水底动物 湿生动物 陆生动物 b.鱼类的水平衡 中生动物 旱生动物 变形虫、放射虫、鞭毛虫等 大多数鱼类 海星、鳐、比目鱼 两栖类 大多数动物 沙鼠、骆驼等

淡水硬骨鱼类:高渗性,即体内渗透压高于体外;进入体内的水通过肾脏排出大量的低浓度尿,保持水平衡,丢失的溶 质可从食物中得到 海洋硬骨鱼:低渗性即体内渗透压低于体外水分向外扩散,盐分进入体内。通过食物、代谢水和饮水获得水,多种多 样的泌盐组织排出多余的盐分。 软骨鱼:等渗性即体内渗透压等于体外水和盐以大致相等的速度在体内外之间扩散。仅排泄失水,通过食物、饮水、 代谢水获得水,泌盐器官排出多余的盐分 c.渗透压调节 动物失水途径主要有皮肤蒸发、呼吸失水和排泄失水。丢失的水分从食物、代谢水和直接饮水三个方面弥补。 其保水机制为:减小皮肤的透水性;减少身体的表面蒸发;减少呼吸失水;减少排泄失水;利用代谢水

4. 土壤等其他因素
①. 土壤 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。 ②. 大气:N2(生物固氮) 2(呼吸) 、O 、CO2(光合、温室效应)

第二部分 种群生态学
种群是同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。如:一个池塘中全部大大小小的青鱼 基本特征:空间特征(均匀分布、集群分布、随机分布) 、数量特征、遗传特征(即种群基因库) 单体生物:每一个体来源于一个受精卵,个体形态和发育可以预测。如:鸟类、哺乳类、昆虫、两栖类等。 构件生物:受精卵首先发育成一结构构件,然后在发育成更多的构件。如:大多数植物、海绵、水螅和珊瑚。 一、种群动态 1. 种群密度:单位空间内某个种群个体总数或生物量。 统计方法: a. 总数调查普查法:计算全部存活个体数。如:鸟、鼠可采取数巢穴的方法,人的总数统计则进行人口普查。 b. 取样调查法:五点取样、等距取样、标志重捕法等 2. 出生率和死亡率、迁入率和迁出率 实际的出生率或称生态出生率总是低于理想的最大出生率的, 实际死亡率或生态死亡率总是远远大于最小死亡率。 3. 年龄组成 4. 性别比例 二、种群数量动态 种群研究的核心问题是种群的数量变动 1. 存活曲线 表示一个种群在一定时期内的存活量的指标,也是衡量种群增长的基本参数 A:幼体存活率高 B:死亡率稳定 C:幼体死亡率高 2. 种群增长模型 如:大型哺乳动物、人 如:一些鸟类、水螅、小型哺乳动物 如:无脊椎动物、产卵鱼类、贝类和松树等 (①②为非密度制约增长;③为密度制约增长)

①.“J”型曲线(种群离散增长模型)

条件:食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下 数学模型:Nt=N0λ
t

N 为种群大小,t 为时间,λ为种群的周限增长率 注:若两侧取对数,则其曲线为直线 ②. 种群连续增长模型( “J”型曲线)

Nt=N0ert
③. “S”型曲线 条件:自然条件下 数学模型:dN / dt = r N (1-N/K) 注意:K 值和 K/2 3. 自然种群的变动 -----逻辑斯蒂方程

N
K K

N
K

减幅振荡
4. 种群密度的调节

t

稳定极限周期

t

混沌动态

t

①. 外源性种群理论 a. 密度制约因子 有些因素的作用是随种群密度的变化而变化。如:传染病在密度大的种群中更容易传播,因种群密度越大, 其对种群数量的影响就越大,反之,种群密度小,对种群的影响就小。 b. 非密度制约因子 有些因素虽对种群数量起限制作用,但其作用强度与种群密度无关。如:气候因素:刮风、下雨、降雪、气温 无论密度制约因子还是非密度制约因子,都是通过影响种群出生率、死亡率或迁移率而起着控制种群密度的作用。 一般说来,生物种群数量的不规则变动往往同非密度制约因素有关。非密度制约因素对种群数量的作用一般总是很 猛烈的,灾难性的。如:我国历史上屡有记载的蝗灾是由东亚飞蝗引起的。引起蝗虫大发生的一个物理因素是干旱,东亚 飞蝗在禾本科植物的荒草地中产卵,如果雨水多,虫卵因水淹或霉菌感染而大量死亡,因而不能成灾,只有气候干旱蝗虫 才能大发生,所以我国历史上干旱常伴随蝗灾。 ②. 内源性种群理论 a. 行为调节:认为社群行为是一种调节种群密度的机制。 b. 内分泌调节:某些哺乳动物的周期性数量变动受内分泌的调节。 c. 遗传调节:当种群密度增加,死亡率降低时,自然选择压力比较松弛,结种群内变异性增加,许多遗传型较差 的个体存活下来。当条件回到正常的时候,这些低质个体由于自然选择压力增加而被淘汰,于是降低 了种群内部的变异性。 5. 种群对数量变动的适应对策 ①. K-对策:气候稳定的系统,如热带雨林,物种数量接近于环境容纳量的水平,与逻辑斯蒂增长模型中 K 值接近, 故称 K 对策。特点:寿命长,个体大,死亡率较低,生殖力弱,亲代对子代有效地保护,但缺乏有效的散布 方式。K 对策种群的死亡率主要由与种群密度相关的因素引起。K 对策生物在新环境中定居能力较差,它常出 现在群落演替的晚期。大部分脊椎动物属于 K 对策者。 ②. r-对策:气候条件多变的系统中,种群密度常处于增长状态,是高增长率(r) ,故称 r 对策。特点:寿命短, 个体小,死亡率高,生育时间早且生殖率高,发育快。往往是临时性生态环境的占据者,常常出现在群落演替 的早期。其种群的死亡率主要由环境变化引起,与种群密度无关。绝大部分无脊椎动物属 r 对策者。 r-选择 气候 死亡 多变,难以预测、不确定 常是灾难性的、无规律、非密度制约 K-选择 稳定、可预测、较确定 比较有规律、受密度制约

存活 种群大小 种内、种间竞争 选择倾向 寿命 最终结果

存活曲线C型,幼体存活率低 时间上变动大,不稳定,通常低于环境容纳量K值 多变,通常不紧张 发育快;增长力高;提早生育;体型小;单次生殖 短,通常小于1年 高繁殖力

存活曲线A、B型,幼体存活率高 时间上稳定,密度临近环境容纳量K值 经常保持紧张 发育缓慢;竞争力高;延迟生育;体型大;多次生殖 长,通常大于1年 高存活力

6. 性选择(性别生态学) 性内选择:通过同性成员间的配偶竞争 性间选择:通过偏爱异性的某个独特特征 ①. 植物性选择 a. 性别系统 雌雄同花、雌雄异花、雌雄异株 b. 选择受精(selective fertilization) :具有特定遗传基础的精核与卵细胞优先受精的现象。 表现: 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等现象。 意义: Ⅰ、可保证最适应的两性细胞的高度融合,从而增强后代的存活能力 Ⅱ、限制异种之间的自由交配,使种间生殖隔离,从而保证各个种的相对稳定性。 ②. 动物性选择 a. 性选择形式: 通常表现为修饰、色泽、求偶行为等方面,形成明显的雌雄二形现象。动物中,绝大多数物种是由雄性 做出求偶行为,表现在颜色修饰、声音或动作上的差异(特别是鸟类) b. 雌性动物的婚配选择 c. 婚配制度: 概念:种群内婚配的各种类型,包括异性间相互识别,配偶数目,配偶持续时间,及对后代的抚育等。 决定因素:资源的分布,主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布情况 高质而分布均匀的资源有利于产生一雌一雄的单配偶制。 高质资源呈斑点状分布时有利于产生一雄多雌的配偶制。 自然界中存在的例证:鹪鹩通常是一雄多雌制的,但在英国北部的一些岛屿上是单配偶制 分类: Ⅰ、单配制:天鹅、丹顶鹤、鸳鸯、鸣禽、狐、河狸、鼬等 Ⅱ、一雄多雌:最普遍的婚配制度。如:海狗雄性先争夺和保护领域,一雄常有雌性 3~40 只以上 Ⅲ、一雌多雄:如:距翅水雉 如:雄性哺乳动物的鹿角、洞角、獠牙、大犬齿 如:极乐鸟、孔雀等雄鸟具有漂亮的尾和头羽

第三部分
一、种内关系 1. 种内竞争(种内斗争)

种内关系和种间关系

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。 种内斗争对种的生存是有利的,可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。 2. 种内互助 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. 性比 Fisher 氏性比理论:大多数生物种群的性比倾向于 1:1 4. 领域性和社会等级 ①. 领域

概念:由个体、家庭或其他社群单位所占据的、并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间。 保卫领域的方式:鸣叫、气味标志或特异的姿势、威胁或直接进攻驱赶入侵者 种类:脊椎动物中最多,尤其是鸟兽。 规律: a. 领域面积随领域占有者的体重而扩大 b. 食肉性种类的领域面积较同样体重的食草性种类大,并且体重越大,这种差别也越大 c. 领域行为和面积会随生活史,尤其是繁殖节律而变化,如鸟类一般在营巢期中领域行为最强烈,面积也大 ②. 社会等级 其形成的基础是支配行为,或称支配-从属关系。如:鸡群中通过啄击现象形成等级 二、种间关系 1. 种间竞争(竞争) 如:大草履虫和双核小草履虫 ①. 分类: a. 资源利用性竞争 b. 相互干涉性竞争 ②. 共同特点: a. 不对称性即竞争结果的不等性 如:大草履虫和双核小草履虫、藤壶和小藤壶 b. 对一种资源的竞争,能影响对另一种资源的竞争结果 如:冠层中占优势的植物,减少了竞争对手进行光合作用所需的阳光辐射 ③. 生态位即竞争排除性法则 生态位上相同的两个物种不可能在同一地区内共存。如果生活在同一地区内,由于剧烈竞争,它们之间必然 出现栖息地、食性、活动时间或其他特征上的生态位分化或一物种灭绝。 生态位是可以变化的 2. 捕食 ①. 分类: 狭义:典型捕食 广义: 典型捕食 食草作用 拟寄生者 ②. 典型捕食: 捕食者和被捕食者为协同进化。捕食者具有如锐齿、利爪、尖喙、毒牙等工具,诱饵追击、集体围猎等方式, 而猎物也形成了一系列行为对策,如保护色、警戒色、拟态、假死、快跑、集体抵御等以逃避被捕食 捕食的数量动态: Lotka-Volterra 竞争模型: 随着时间的改变,猎物密度逐渐增加,捕食者密度也追随它而增加,但 具时滞) ;捕食者密度的上升,必将减少猎物的密度,而猎物密度的减少, 捕食者也将减少;而后者又造成了猎物增加的条件,重复着以前的过程。 局限性:如:对于多食性动物受猎物密度影响就很小 牛津大学附近的小哺乳类及其捕食者灰林鸮之间关系,即小哺乳类种群变化,但鸮的种群稳定 3. 寄生 类型 微寄生物:寄主体内或体表繁殖 大寄生物:寄主体内或表面生长,但不繁殖。如:蚜虫、蝉等吸取植物汁液;蛔虫等 拟寄生物(也叫重寄生物) :主要是寄生蜂和蝇,它们在昆虫寄主身上或体内产卵,通常导致寄主死亡 4. 共栖: 如:狮吃斑马 如:羊吃草 如:寄生蜂,将卵产在昆虫卵内,一般要缓慢地杀死宿主 如:狮子捕食羚羊或斑马 如:加拉帕戈斯群岛上地雀的分化 如:蟾蜍幼体水生取食藻类及碎屑;成体陆生,捕食昆虫 如:大草履虫和双核小草履虫 如:杂拟谷盗和锯谷盗;他感作用

生物在某一生态位维度上的分布,常呈正态分布。其曲线称为资源利用曲线

寄生:寄生物从宿主获得营养,一般不杀死宿主

两种生物生活在一起,对一方有利,对另一方也无害(偏利共生)或者对双方都有利,两者分开以后都能够独立 生活(兼性互利共生) 。 如:附生植物与被附生植物;海葵和寄居蟹(也是一种原始合作) ;海葵和双锯鱼;海绵与俪虾即偕老同穴 海葵常固着在寄居蟹的外壳上,海葵靠刺细胞防御敌害,间接保护寄居蟹而寄居蟹到处爬动, 可使海葵得到更多的食物,但彼此分开以后仍能独立生活 5. 互利共生 地衣;珊瑚;蜜蜂和植物;白蚁的食粪行为、肠道的微生物等 专性互利共生: 兼性互利共生:包括原始合作,如:蚂蚁和蚜虫

第四部分
一、基本特征

群落生态学

具有一定的种类组成:生物群落由一定的动物,植物和微生物种群组成;种间关系;生态位;具有一定的结构:空间结构、 营养结构、生态结构等;动态的(群落演替) :群落有其发生、发展、成熟和衰败与灭亡的阶段;范围和边界;优势种、建群种、 亚优势种、伴生种及偶见种 二、群落种类组成 1. 群落成员型: ①. 优势种和建群种 优势种:对群落结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种。 通常为个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积较大、生活能力较强的植物种类。 群落的不同层次可以有各自的优势种 如:森林群落中,乔木层、灌木层、草本层和地被层分别存在各自的优势种,其中乔木层的优势种, 即优势层的优势种常称为建群种。 如果具有两个或两个以上同等重要的建群种,则称为“共建种群落”或“共优种群落” ②. 亚优势种:个体数量与作用都次于优势种,但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起一定作用的植物种 ③. 伴生种:为群落的常见种类,它与优势种相伴存在,但不起主要作用。 ④. 偶见种和罕见种:偶见种可能偶然地由人们带入或随着某种条件的改变而侵入群落中,也可能是衰退中的残遗种。 2. 数量特征 ①. 种的个体数量 a. 多度:对物种个体数目多少的一种估测指标。通常用于野外调查。分:极多、很多、多、尚多、少、稀少、个别 b. 密度:单位面积或单位空间上的一个实测数据。 相对密度:样地内某一种植物的个体数占全部植物种个体数的百分比 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 c. 盖度:植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比,即投影盖度。 分:种盖度(分盖度) 、层盖度(种组盖度) 、总盖度(群落盖度) d. 频度:某个物种在调查范围内出现的频率。频度=某物种出现的样方数/样方总数×100% e. 高度、重量和体积 ②. 综合数量指标 a. 优势度: b. 重要值:重要值(I.V. )=相对密度+相对频度+相对优势度(相对基盖度) 草原群落,相对优势度可用相对盖度代替: 重要值=相对密度+相对频度+相对盖度 3. 种的多样性 ①. 概念及分类 生物多样性(Biodiversity):所有来源的活的生物体中变异性,这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态 系统及其所构成生态综合体。 分:遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性 一般来说,多样性越高,群落越稳定 Heredity diversity :狭义-----生物物种内基因差别的多样性

广义-----生物个体中所包含的遗传信息之总和 Species diversity:一个地区内物种的多样化 Ecosystem diversity:生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化及生态系统内生境差异、生态过程变化 的多样性 Landscape diversity:景观在结构、功能和时间变化方面的多样性或变异性,揭示了景观的复杂性,是对 景观水平生物组成多样化程度的表征 ②. 多样性指数 Simpson's diversity index:基于无限大小的群落 即:随机取样的两个个体属于不同种的概率=1-随机取样的两个个体属于同种的概率 Shannon-Weiner index:个体出现的紊乱和不确定性 Margalef 三、群落的结构 1. 生活型 群落空间结构决定于两个要素,即群落中各物种的生活型及相同生活型的物种所组成的层片; 生活型是生物对外界环境适应的外部表现形式,同一生活型的生物,不但体态相似,而且在适应特点上也是相似的。 陆地植物的 5 个生活型: 高位芽植物:休眠芽位于距地面 25cm 以上 地上芽植物:更新芽位于土壤表面之上,25cm 之下,多为半灌木或草本植物 地面芽植物:又称浅地下芽植物或半隐芽植物,更新芽位于近地面土层内,冬季地上部分全枯死,多年生草本植物 隐芽植物:更新芽位于较深土层中或水中,多为鳞茎类、块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物 一年生植物:以种子越冬 2. 结构 ①. 垂直结构 即分层现象,与光的利用有关。森林群落分为林冠层、下木层、灌木层、草本层和地被层等层次;温带夏绿阔叶 林分层现象最为明显,寒温带针叶林的成层结构简单,而热带森林的成层结构最为复杂 动物的分层现象主要与食物、筑巢有关;影响浮游动物垂直分布的原因主要是阳光、温度、食物和含氧量等。 多数浮游动物一般是趋向弱光的,因此,白天多分布在较深的水层,而在夜间则上升到表层活动 ②. 水平结构:镶嵌性;地形、土壤湿度和盐渍化程度的差异以及人与动物的影响,是群落镶嵌性的主要原因 ③. 时间结构:季相(周期性) ④. 边缘效应:群落交错区种的数目及一些种的密度增大的趋势;群落交错区是一个交叉地带或种群竞争的紧张地带 3. 群落结构影响因素 ①. 生物因素:竞争、捕食 ②. 干扰:干扰造成群落断层 ③. 岛屿效应:一般来说,岛面积越大,种数越多;岛屿面积越大且距大陆越近的岛屿,其留居物种的数目最多, 而岛屿面积越小且距大陆越远的,其留居物种的数目最少;岛屿物种进化快,离大陆远的特有种较多 四、群落的演替 1.类型 ①. 按照演替发生的时间进程,可分为: 世纪演替-----延续时间相当长久,以地质年代计算。常伴随气候的历史变迁或地貌的大规模改造而发生(冰川) 长期演替-----延续达几十年,有时达几百年。如:云杉林被采伐后的恢复演替 快速演替-----延续几年或十几年。草原弃耕地的恢复演替。但要以撂荒面积不大和种子传播来源就近为条件 ②. 按演替发生的起始条件划分,可以分为: 初生演替-----开始于原生裸地或原生芜原(完全没有植被并且也没有任何植物繁殖体存在的裸露地段) 次生演替-----开始于次生裸地或次生芜原(不存在植被,但在土壤或基质中保留有植物繁殖体的裸地) ③. 按基质的性质划分可分为: 水生演替-----开始于水生环境中,但一般都发展到陆地群落。如:淡水湖或池塘中水生群落向中生群落的转变过程 旱生演替-----开始于干旱缺水的基质上。如:裸露的岩石表面上生物群落的形成过程 index:群落或生境中物种数目的多寡 Species evenness:群落或生境中全部物种个体数目的分配情况反映的是各物种个体数目分配的均匀程度

2.控制因素 ①. 植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性 植物的定居包括植物的发芽、生长和繁殖三个方面。植物繁殖体的迁移和散布是群落演替的先决条件。 ②. 群落内部环境的变化: 如:云杉林采伐后的林间空旷地段,首先出现的是喜光草本植物。但当喜光的阔叶树种定居下来并在草本层 以上形成郁闭树冠时,喜光草本便被耐阴草本所取代 ③. 种内和种间关系的改变 如:密度增加时,种群内部的关系紧张,竞争能力强的种群得以充分发展,而竞争能力弱的种群则逐步缩小 自己的地盘,甚至被排挤到群落之外。 ④. 外界环境条件的变化 决定群落演替的根本原因存在于群落内部,群落之外的环境因素是引起演替的重要条件。 如:气候决定着群落的外貌和群落的分布,也影响到群落的结构和生产力,气候的变化是演替的诱发因素; 土壤的理化性质的改变势必引起植物、土壤动物和微生物的生活,导致土壤群落内部物种关系的重新调整 ⑤. 人为活动 3. 演替的特征 群落演替的结果使不稳定的、生产量低的群落逐步达到物种丰富、能高效率地利用日光能的稳定的顶极群落。 演替具有一定的方向,表现在以下几个方面: 能量:总生产量增加,但净生产量降低,表现为群落内有机物总量增多,无机物从生物外部转移到生物体内 结构:营养结构、空间结构越来越复杂,多样性增高,稳定性越来越强 生活史:生物个体增大,生活周期变长,生态位变窄;从物质循环角度来看,从开放转为封闭,交换速度变慢。

第五部分

生态系统生态学

生态系统的共同特征:是生态学上的一个结构和功能单位,属于生态学上的最高层次;内部具有自我调节、自我组织、自 我更新能力的动态系统;能量流动、物质循环和信息传递是其三大功能 一、生态系统结构 六种构成成分:无机物质、有机化合物 、气候因素、生产者、消费者、分解者 生产者:能利用简单的无机物质制造食物的自养生物,有各种绿色植物、蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。 消费者:异养生物,主要指以其他生物为食的各种动物,包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等 一级消费者(植食动物) :如蝗虫、兔、马等 二级消费者(肉食动物) :如食野兔的狐和猎捕羚羊的猎豹等 三级消费者(二级肉食动物) 、顶级消费者 分解者:异养生物,把动植物死亡后的残体分解为比较简单的化合物,最终分解为最简单的无机物并把它们释放到环境 中去,供生产者重新吸收和利用。有:细菌和真菌、某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物 二、食物链和食物网 植物所固定的太阳能通过一系列的取食和被取食的关系在生态系统中传递的传递关系称为食物链 食物链类型 碎屑食物链:以碎屑为基础。高等植物的枯枝落叶被分解者所利用,分解成碎屑,然后再为多种动物所食。 其构成方式为枯枝落叶→分解者或碎屑→食碎屑动物→小型肉食动物→大型肉食动物。 捕食食物链:以生产者为基础,继之以植食性动物和肉食性动物。各种生物以捕食关系连接起来的能量流动渠道, 是生态系统中最常见的一种食物链。如在草原上:青草→野兔→狐狸→狼。 寄生食物链:由宿主和寄生生物构成,由于寄生生物的生活史很复杂,所以寄生食物链也很复杂。 如哺乳动物:鸟类→跳蚤→细滴虫(寄生原生动物)→细菌→病毒。 腐食食物链:以动物尸体为基础。如:动物尸体→丽蝇。 一般说来,食物链的环节不会多于五个,因能量在沿着捕食食物链的传递过程中,能量转化效率大约只有 10% 三、生态金字塔 1. 能量金字塔 在顺着营养级序列传递时,大部分用于呼吸以维持生命活动或被分解者利用,只有 10%左右输送给下一营养级 2. 数量金字塔

生态系统中,生产者的数量大于植食动物,植食动物的数量又大于肉食动物,而顶级肉食动物的数量是最少的。 3. 生物量金字塔 生物量金字塔表明,生产者的生物量,一般大于植食动物的,而植食动物的生物量,一般又大于肉食动物的。

注:有时数量金字塔和生物量金字塔是倒塔形的。以湖泊和海洋为例,春季,藻类繁盛,浮游植物的数量必定大于浮游动 物,但在其他季节,情况正相反。 四、能量流动 1. 生态效率 各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系。 一般来说, 大型动物的生长效率低于小型动物, 老年动物的生长效率低于幼年动物。 肉食动物的同化效率高于植食动物。 2. 初级生产 生产量或生产力:在一定时间或阶段内某个种群或群落生产出来的有机物总量 初级生产:植物把太阳能转化为化学能的过程 初级生产力:初级生产积累能量的速率,通常以单位时间、单位面积内累积的能量或生产的干重来表示。 一般用初级生产力来衡量整个生态系统的生产力的高低。 初级生产量又可分为: 总初级生产量:在某单位时间内生产者所固定的全部太阳能。 净初级生产量:总初级生产量减掉生产者呼吸消耗后上的数值,即植物在该系统中构成的有机物质和能量 陆地以热带雨林的净初级生产量最高。 生物量:单位面积上动物、植物或微生物的重量 如:一片森林中松树或松树上的叶片、这片林中的啄木鸟或松塔牛肝菌的重量 3. 次级生产 次级生产:除初级生产者以外的其他有机物体的生产,即消费者还原者利用初级生产量进行同化作用,表现为动物 和微生物的生长、繁殖和营养物质的存贮等其他生命活动的过程。 如:牧草被牛、羊采食以后,体重增加,繁殖后代等过程 初级、二级、三级消费者的生产量都属于次级生产量。可用下列公式计算次级生产量: 次级生产量=同化量-呼吸量 五、物质循环 环境中的无机物被绿色植物吸收转化成有机物后沿着食物链被多次利用后,又被分解者分解成无机物返回到环境中去。生 态系统中的物质循环又称为生物地化循环。 特点:能量流经生态系统最终以热的形式消散,能量流动是单方向的,因此生态系统必须不断地从外界获得能量。而物质 的流动是循环式的,各种物质都能以可被植物利用的形式重返环境。能量流动和物质循环都是借助于生物之间的取食过程进行 的;生物地化循环可以用“库”和“流通率”两个概念加以描述;此循环在受人类干扰以前,一般是处于一种稳定的平衡状态; 元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象 类型:水循环、气体型循环(C、O、N)和沉积型循环(P、S) 或: 次级生产量=个体增重+新个体体重量

第六部分
一、环境问题 1. 温室效应与气候变暖

应用生态学

二氧化碳和悬浮粒子都是大气中的自然组分。前者在光合作用和呼吸作用的碳循环中具有重要作用;后者包括来自火山爆 发、火灾的灰分和烟灰、风沙中的尘埃和水气凝结成的小水滴等。这两类物质是决定地球温度以至气候的关键因素 2. 酸雨 pH<5.6 酸雨使植物的种子发芽率和幼苗的成熟率降低,影响光合作用的效率,降低土壤的肥力,造成森林枯萎,树木死亡。湖泊 可因酸雨而增加酸度,结果氢离子多,钙含量降低。 3. 臭氧层破坏 4. 农药污染 二、资源问题 在自然界中凡是能提供人类生活和生产需要的任何形式的物质,均可称为自然资源 分为: 非枯竭的自然资源:这类资源供给稳定、数量丰富,几乎不受人类活动的影响,一般不因利用而枯竭。 如:太阳能、风能、潮汐能、全球性水资源、大气和气候等。 可枯竭的自然资源:这类资源是在地球演化过程中的不同时期形成的,数量有限,其中有的将会枯竭,如化石燃料; 而有些则在不合理利用时才会枯竭,如能适当利用就可不断更新,例如生物资源。 又可分为: 可更新自然资源:主要包括土地资源、地区性水资源和生物资源等。 非更新自然资源:包括金属矿物和多数非金属矿物、化石燃料等 如:DDT 的富集


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