李博主編-生態(tài)學(xué)-講義1復(fù)習(xí)課程

1、博主編-生態(tài)學(xué)-講義1精品文檔李博主編生態(tài)學(xué)講義第一章生態(tài)學(xué)是一門科學(xué)生態(tài)學(xué)的定義生態(tài)學(xué)的形成與發(fā)展生態(tài)學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系一.生態(tài)學(xué)的定義1.生態(tài)學(xué)（ecology ）是研究生物與周圍環(huán)境和無(wú)機(jī)環(huán)境相互關(guān)系及機(jī)理的科學(xué)。 （E.Haeckel , 1866）它包括4個(gè)層次的內(nèi)容：生態(tài)學(xué)的定義還有很多：生態(tài)學(xué)是研究生物（包括動(dòng)物和植物）怎樣生活和它們?yōu)槭裁窗凑兆约旱纳罘绞缴畹目茖W(xué)。（埃爾頓，1927）生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體的分布和多度的科學(xué)。（ Andrenathes,1954 ）生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的科學(xué)。（ E.P.Odum, 1956）生態(tài)學(xué)是研究生命系統(tǒng)之間相互作用及其機(jī)理的

2、科學(xué)。（馬世駿，1980）生態(tài)學(xué)是綜合研究有機(jī)體、物理環(huán)境與人類社會(huì)的科學(xué)。（ E.P.Odum, 1997）二.生態(tài)學(xué)的形成與發(fā)展理論上：概念上的提出一-論著的出版一-學(xué)科的形成。時(shí)間上：萌芽時(shí)期 一-近代發(fā)展：4大學(xué)派的形成 一-現(xiàn)代發(fā)展：生態(tài)系統(tǒng)、人類生存環(huán)境的研究。實(shí)驗(yàn)技術(shù)上：描述定性定量模擬。（1）生態(tài)學(xué)萌發(fā)階段（時(shí)期）公元16世紀(jì)以前：在我國(guó)：公元前1200年 爾雅一書；公元前200年管子 地員篇”；公元前100年前后，農(nóng)歷確立了 24節(jié)氣，同時(shí)禽經(jīng)一書（鳥類生態(tài)）問(wèn)世； 本草綱目。在歐洲：公元前285年也有類似著作問(wèn)世。（2）近代生態(tài)學(xué)階段（公元17世紀(jì)一19世紀(jì)末）建立時(shí)期：1

3、7世紀(jì)后生態(tài)學(xué)作為一門科學(xué)開(kāi)始成長(zhǎng)。1792年德國(guó)植物學(xué)家 C.L.W川denow 出版了草學(xué)基礎(chǔ)；1807年德國(guó)A.Humbodt出版植物地理學(xué)知識(shí)提出植物群落“外貌”等概念；1798年Malthus人口論的發(fā)表；1859年達(dá)爾文的物種起源；1866年Haeckel在他的著作普通生物形態(tài)學(xué)中首先提出 ecology 一詞，并首次提出了生態(tài)學(xué) 定義。1895年E.Warming發(fā)表了他的劃時(shí)代著作以植物生態(tài)地理為基礎(chǔ)的植物分布學(xué)（1909年經(jīng)改寫成植物生態(tài)學(xué)）。（2）近代生態(tài)學(xué)階段（公元17世紀(jì)一19世紀(jì)末）鞏固時(shí)期（20世紀(jì)初至20世紀(jì)50年代）：（1）動(dòng)植物生態(tài)學(xué)并行發(fā)展，著作與教科書出版

4、。代表作：C.Cowels（1910）發(fā)表的生態(tài)學(xué)；F.E.Chements(1907)發(fā)表的生態(tài)學(xué)及生理學(xué)；前蘇聯(lián)蘇卡切夫的植物群落學(xué)(1908)、生物地理群落學(xué)與植物群落學(xué)(1945);A.G.Tamsley(1911)發(fā)表的英國(guó)的植被類型等；R.N.Chapman(1931)的動(dòng)物生態(tài)學(xué)；中國(guó)費(fèi)鴻年(1937)的動(dòng)物生態(tài)學(xué)；特別是W.C.Alle (1949)等的動(dòng)物生態(tài)學(xué)原理出版，被認(rèn)為是動(dòng)物生態(tài)進(jìn)入成熟期的重要 標(biāo)志。(2)近代生態(tài)學(xué)階段(公元17世紀(jì)一19世紀(jì)末)鞏固時(shí)期(20世紀(jì)初至20世紀(jì)50年代)：(2)學(xué)派的形成：主要有北歐學(xué)派：以注重群落結(jié)構(gòu)分析為特點(diǎn)。代表人物： G.E

5、.Du Rietz法瑞學(xué)派：注重群落生態(tài)外貌，強(qiáng)調(diào)特征種的作用。代表人物是J.Braum-Blanquet英美學(xué)派：以動(dòng)態(tài)和數(shù)量生態(tài)為特點(diǎn)。代表人物是Clements和Tansley俄國(guó)學(xué)派(前蘇聯(lián)學(xué)派)：植物(群落)與地學(xué)結(jié)合。代表人物：B.H.Cykayeb(三)現(xiàn)代生態(tài)學(xué)階段(20世紀(jì)60年代至現(xiàn)在)以人類生存環(huán)境為中心。三.生態(tài)學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系深入到自然科學(xué)和社會(huì)(人文)科學(xué)中，形成各自的分支學(xué)科。滲入到人類社會(huì)各種活動(dòng)甚至思維和意識(shí)中。第二章生物與環(huán)境一.環(huán)境概述二.生態(tài)因子1、定義:生態(tài)因子(ecological factors )是指環(huán)境中對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布 有

6、直接或間接作用的環(huán)境要素。2.生態(tài)因子作用的一般特征(一般規(guī)律)(1)綜合作用；(2)主導(dǎo)因子作用；(3)直接作用和間接作用；(4)階段性作用；(5)可調(diào)節(jié)(補(bǔ)償)作用但不可代替性；(6)限制性作用 一耐度限制及耐度限制的調(diào)節(jié)。限制因子(limiting factor ):限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子。在眾多生態(tài)因子中，任何接近或超過(guò)某種生物的耐受性極限，而且阻止其生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散甚至生存的因素。最小因素定律(law of minimum ):能夠影響生物的無(wú)數(shù)因子中，總有一個(gè)因素限制生物的生長(zhǎng)、生存或繁殖。耐性定律(law of tolerance ):耐性(tolerance ):指生物

7、能夠忍受外界極端條件的能力；指單個(gè)有機(jī)體或種 群能夠生存的某一生態(tài)因子的范圍。又稱shelford 耐性定律。任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量或質(zhì)量上的不足或過(guò)多，即當(dāng)其接 近或達(dá)到某種生物的耐受性限制時(shí)，而使該種生物衰退或不能生存。2.生態(tài)因子作用的一般特征(一般規(guī)律)耐性限度(the limits of tolerance ):每個(gè)種只能在環(huán)境條件一定范圍內(nèi)生存和繁殖。也即生物種在其生存范圍內(nèi)，對(duì)任一生態(tài)因子的需求總有其上限與下限，兩者之間的距離就是該種對(duì)該因子的耐性限度。生物種的耐性曲線(見(jiàn)圖例)：耐性限制用曲線表示，稱為耐性曲線(tolerance curve )。廣幅分布生物與狹幅分布生物分布

8、耐性曲線。耐度限制的調(diào)節(jié)通過(guò)下列主要方式：新環(huán)境適應(yīng)：馴化培育休眠 “逃避”限制生理節(jié)律變化和其他周期性補(bǔ)償變化調(diào)節(jié)的目的是對(duì)惡劣環(huán)境的克服，通過(guò)這些方式，使體內(nèi)生理、行為達(dá)到平衡，而抵抗惡劣環(huán)境。三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(1)光強(qiáng)的作用：生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建構(gòu)作用。典型例子一植物黃化現(xiàn)象(eitiolationphenomenon)。(2)光質(zhì)的作用：光合作用影響紅、橙光能對(duì)葉綠素有促進(jìn)，綠光不被植物吸收稱生理無(wú)效輻射紅光有利于糖的合成，藍(lán)光有利于蛋白質(zhì)的合成。光對(duì)動(dòng)物生殖、體色變化、遷徙、毛羽更換、生長(zhǎng)發(fā)育有影響。紫外光與動(dòng)物維生素 D產(chǎn)生關(guān)系密切，過(guò)強(qiáng)有致死作用，波長(zhǎng)360nm即開(kāi)始有殺

9、菌作用，在340nm240nm勺輻射條件下，可使細(xì)菌、真菌、線蟲的卵和病毒等停止活動(dòng)。200300nm的輻射下，殺菌力強(qiáng)，能殺滅空氣中、水面和各種物體邊面的微生物，這對(duì)于抑制自然界的傳 染病病原體是極為重要的。三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(3)光周期現(xiàn)象 一生物對(duì)光的生態(tài)反應(yīng)與適應(yīng)定義：生物對(duì)晝夜光暗循環(huán)格局的反應(yīng)所表現(xiàn)出的現(xiàn)象稱之為光周期現(xiàn)象。生物和許多周期現(xiàn)象是受日照長(zhǎng)短控制的，光周期是生命活動(dòng)的定時(shí)器和啟動(dòng)器。表1不同緯度地區(qū)的日照時(shí)間單位：h三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(3)光周期現(xiàn)象 一生物對(duì)光的生態(tài)反應(yīng)與適應(yīng)植物的光周期現(xiàn)象：長(zhǎng)日照植物、短日照植物、中日照植物、日照中植物。(不同光

10、照時(shí)間對(duì)開(kāi)花的作用而定)動(dòng)物的光周期現(xiàn)象：鳥類的光周期現(xiàn)象最為明顯，它的遷徙是由日照長(zhǎng)短變化所引起的；鳥類及某些獸類的生殖也 與日照長(zhǎng)短有關(guān)，如雪貂、野兔和刺猬等都是隨著春天日照長(zhǎng)度增加而開(kāi)始生殖(稱為長(zhǎng)日照 獸類)；綿羊、山羊和鹿等總隨著秋天短日照的到來(lái)而進(jìn)入生殖期(稱短日照獸類)。三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(1)溫度與生物生長(zhǎng)發(fā)育生長(zhǎng)： 土基點(diǎn)”一一最低、最適、最高溫度。發(fā)育：植物的春化作用(某些植物要經(jīng)過(guò)一個(gè)低溫階段才能開(kāi)花結(jié)果)。(2)生物對(duì)極端溫度的適應(yīng)對(duì)低溫適應(yīng)在形態(tài)、生理和行為方面的表現(xiàn)中國(guó)南北方幾種獸類顱骨長(zhǎng)度的比較：三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用說(shuō)明了生活在高緯度地區(qū)的恒溫動(dòng)

11、物其身體往往比生活在低緯度地區(qū)的同類個(gè)體大。個(gè)體大的動(dòng)物，其單位體重散熱量相對(duì)減少(貝格曼Begmar律)(表)。阿倫(Allen )規(guī)律：恒溫動(dòng)物身體的突出部分為四肢、尾巴、外身等在低溫環(huán)境中有變小的趨勢(shì)。在生理方面，生活在低溫環(huán)境中的植物通過(guò)減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中的糖類、脂肪等物 質(zhì)來(lái)降低植物的冰點(diǎn)，增加抗寒能力。動(dòng)物對(duì)低溫的適應(yīng)主要表現(xiàn)在代謝率與溫度關(guān)系中的熱 中性區(qū)寬，下臨界點(diǎn)溫度以下的曲線率小等幾個(gè)方面(圖)。(3)物候節(jié)律：物候又稱物候現(xiàn)象(phenological phenomenon ),是指生物的生命活動(dòng)對(duì)季節(jié)變化的反應(yīng)現(xiàn)象。物候?qū)W(pheology )則是指研究生物與

12、氣候周期變化相互關(guān)系的科學(xué)。三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(1)水因子對(duì)生物生長(zhǎng)發(fā)育的作用：水分不足，使植物萎蕉；使動(dòng)物滯育或休眠。某些動(dòng)物的周期性繁殖與降水季節(jié)密切相關(guān)，如澳洲鸚鵡遇到干旱年份，就停止繁殖；而某些龍腦香科植物遇到干旱年份卻產(chǎn)生用發(fā)性開(kāi)花結(jié)果(2)生物對(duì)水因子的適應(yīng)三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(2)生物對(duì)水因子的適應(yīng)植物依其對(duì)水分需求劃分為水生植物、陸生植物兩大類型。各類型下又分別劃分為沉水植物、浮水植物、挺水植物、濕生植物、旱生植物和中生植物等。(圖解)陸生動(dòng)物對(duì)水因子的適應(yīng)形態(tài)結(jié)構(gòu)上的適應(yīng)：以各種不同形態(tài)結(jié)構(gòu)，使體內(nèi)水分平衡。行為上的適應(yīng)：沙漠動(dòng)物晝伏夜出；遷徙等。生理上的適

13、應(yīng)：沙漠之舟”駱駝可以17天喝水，身體脫水達(dá)體重的27%,仍然照常行走。它不僅具有貯水的胃，駝峰中還儲(chǔ)藏豐富的脂肪，有消耗過(guò)程中產(chǎn)生大量水分；其血液中具有特殊的脂肪和蛋白質(zhì)，不易脫水。三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(1)氧的生態(tài)作用；(2)氮的生態(tài)作用；(3) CO2勺生態(tài)作用(對(duì)動(dòng)植物個(gè)體潛在的影響)；使植物氣孔開(kāi)度減少，減少蒸騰，提高水分利用。CO2濃度相對(duì)提高，使C3植物光合作用不斷增加(C4植物達(dá)到飽和點(diǎn)后則不隨 CO2濃度提 高，光合作用增加)。CO2能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)一一植物生長(zhǎng)速率隨全球 CO2濃度的提高而增加。高濃度的CO2能改變植物形態(tài)結(jié)構(gòu)一一幼苗分枝增多，葉面積指數(shù)加大等。三.

14、生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(4)大氣污染與植物；大氣主要污染物對(duì)植物的危害(影響)二氧化硫(SO2 )對(duì)植物的影響：傷害閾值為 0.250.55ppm , 28小時(shí)；典型癥狀一一葉片脈間 呈不規(guī)則的點(diǎn)狀、條狀或塊狀壞死區(qū)。氟化氫(HF)對(duì)植物的影響：傷害閾值 >40ppm；典型癥狀一一葉尖和葉緣壞死。臭氧(03)對(duì)植物的影響：傷害閾值0.050.15ppm 0.58 小時(shí)；典型癥狀一一葉面上出現(xiàn)密集的細(xì)小斑點(diǎn)。乙烯對(duì)植物的影響：傷害閾值10100ppb;典型癥狀一一“偏上生長(zhǎng)”致使葉片、花、果脫落。植物對(duì)大氣的凈化作用吸收CO2放出O2 :造林綠化與人類維系呼吸；吸收有毒氣體：吸收二氧化硫

15、( SO2 )及氟化氫(HF)最優(yōu)；驅(qū)菌殺菌作用：有些植物分泌殺菌素，如1ha松柏林24小時(shí)分泌34kg殺菌素；阻滯粉塵：針葉林阻粉塵量 3234噸/年，闊葉林68噸/年；吸收放射性物質(zhì)：吸收中子r射線。三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(4)大氣污染與植物；大氣污染監(jiān)測(cè)指示植物a.作為指示植物的基本條件：能夠綜合反映大氣污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的強(qiáng)度；能夠較早地發(fā)現(xiàn)污染(對(duì)大氣污染敏感)；能夠同時(shí)檢測(cè)多種大氣污染物；能夠反映出一個(gè)地區(qū)的污染歷史(基本年輪的化學(xué)分析)。b.常見(jiàn)(用)的指示植物：地衣最敏感，0.0150.105Ppm二氧化硫下無(wú)法生存(但反應(yīng)慢)。大氣污染的植物監(jiān)測(cè)形態(tài)及生長(zhǎng)量觀測(cè)：iA=

16、wo/wm群落生活力調(diào)查(見(jiàn)城市生態(tài)學(xué)一一孟德政等譯，1986);現(xiàn)場(chǎng)盆栽定點(diǎn)監(jiān)測(cè)；生理生化指標(biāo)測(cè)定 一一光合作用，呼吸作用，氣孔開(kāi)放度，細(xì)胞膜透性，葉液PH直變化，植物體內(nèi)酶體變化等。三.生態(tài)因子對(duì)生物的生態(tài)作用(1) 土壤化學(xué)性質(zhì)與植物的關(guān)系PH直3或9對(duì)根系嚴(yán)重傷害礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素與植物(2)植物的鹽害和抗鹽性植物的抗鹽方式：排除鹽分一一泌鹽植物；稀鹽植物(稀釋鹽分)；富集鹽分；拒絕吸收(3)植物對(duì)土壤適應(yīng)的生態(tài)類型對(duì)PH®的適應(yīng)一一嗜酸性植物、嗜酸一耐堿植物、嗜堿一耐酸植物、嗜堿植物。 鈣土植物、鹽生植物、抗鹽植物(4) 土壤污染的植物監(jiān)測(cè)土壤污染一一重金屬污染、如汞、鎘、碑、化

17、學(xué)農(nóng)藥污染等。監(jiān)測(cè)：植物群落調(diào)查，蔬菜及作物調(diào)查，實(shí)驗(yàn)分析第三章 種群一、種群的基本特征1、種群的定義(population )種群是占據(jù)特定空間(地理位置)的同種有機(jī)體的集合群。種群是占據(jù)某一地區(qū)的某個(gè)種的個(gè)體總和(Friederich , 1930)某一特定時(shí)間占據(jù)某一特定空間的一群同種有機(jī)體(Merrile,1981 )種群是物種在自然界中存在的基本單位，又是生物群落的基本組成單位。種群是一種特殊組合，具有獨(dú)特性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、機(jī)能，有自動(dòng)調(diào)節(jié)大小的能力。種群生態(tài)學(xué)(population ecology )研究同種生物個(gè)體群數(shù)量動(dòng)態(tài)、特性分化及其發(fā)生發(fā)展的科學(xué)。(種群生物學(xué) populatio

18、n biology )一、種群的基本特征1、種群的定義(population )種群生態(tài)學(xué)歷史發(fā)展概況及主要代表作：J. L. Harper, 1977, Population Biology of Plant . Academic press , London and New York .J . W Silvertown , 1982. Introduction to plant population ecology. Longman Londonand New York .王伯芯等，1995,植物種群學(xué).廣州：廣東高等教育出版社.2 .種群的基本特征(1)分布格局(distribution

19、 pattern )種群內(nèi)個(gè)體空間分布方式或配置特點(diǎn)。(圖)均勻分布(uniform distribution )隨機(jī)分布(random distribution)集群分布(contagious distribution)種群分布格局最簡(jiǎn)易的判斷方法，通過(guò)公式S2=E (%m)2/n-1 計(jì)算其中：n調(diào)查時(shí)樣方數(shù)m每個(gè)樣方中個(gè)體平均數(shù)x一樣方中的個(gè)體總數(shù)S2 一方差(分散度)根據(jù)S2的值可判斷：當(dāng)S2=0即S2Vm寸，為均勻分布當(dāng)S2= m時(shí)為隨機(jī)分布當(dāng)S2>m時(shí)為集群分布2 .種群的基本特征(2)年齡結(jié)構(gòu)(age structure )種群內(nèi)不同年齡的個(gè)體數(shù)量分布情況。根據(jù)年齡結(jié)構(gòu)劃分

20、三種種群類型：增長(zhǎng)型、穩(wěn)定型、衰退型。(見(jiàn)圖)增長(zhǎng)型種群(increasing population )年齡結(jié)構(gòu)成典型金字塔型，表示種群有大量幼體，老齡個(gè)體小，出生率大于死亡率。穩(wěn)定型種群(stable population )出生率與死亡率大致平衡，種群穩(wěn)定。下降(衰退)種群(declining population )倒金字塔型。種群中幼體減少，老體比例增大，死亡率大于出生率。種群(特別是優(yōu)勢(shì)種)年齡結(jié)構(gòu)，直接關(guān)系著其本身及其所在群落的發(fā)展趨勢(shì)，是種群及其所 在群落的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)的主要指標(biāo)。測(cè)定種群的年齡結(jié)構(gòu)，便可分析它的自然動(dòng)態(tài)，推知它及其所 在群落的歷史，預(yù)測(cè)它們的未來(lái)。2 .種群的基本特

21、征(3)性比(sex ration ) 性比是種群中雄性個(gè)體和雌性個(gè)體數(shù)目的比例。受精卵的臺(tái)/，大致是50: 50,這叫第一性比。由于種種原因，臺(tái)/，比繼續(xù)變化，到個(gè)體成熟時(shí)為正的臺(tái)/，比例叫第二性比。最后還有充分成熟的個(gè)體性比，叫第三性比。性比對(duì)種群配偶關(guān)系及繁殖潛力有很大的影響。2.種群的基本特征(4)生命表(life table )是指列舉同生群在特定年齡中個(gè)體的死亡和存活比率的一張清單。同生群(cohort)同時(shí)出生的個(gè)體種群。類型：圖解生命表(diagrammatic life table )以圖解來(lái)表示生物一個(gè)世代的歷程。常規(guī)生命表 (conventional life table

22、)動(dòng)態(tài)生命表(dynamic life table) 真實(shí)記錄生物個(gè)體存活情況。靜態(tài)生命表(static life table)一記錄某一特定時(shí)間獲得的各齡級(jí)個(gè)體數(shù)情況而編制成的。作用(意義)：綜合記錄了生物體生命過(guò)程的重要數(shù)據(jù)；系統(tǒng)表示出種群完整生命過(guò)程；研究種群數(shù)量動(dòng)態(tài)必不可少的方法。二.種群的增長(zhǎng)與調(diào)節(jié)1 .種群增長(zhǎng)的模型(1)馬爾薩斯(Malthus )方程：又稱指數(shù)增長(zhǎng)模型。Nt=N0ert指數(shù)增長(zhǎng)；ln Nt =ln NOtrt對(duì)數(shù)增長(zhǎng)(2)邏輯斯蒂增長(zhǎng)(Logistic growth )模型：是比利時(shí)學(xué)者 Verhulst 1838 年創(chuàng)立的。邏輯斯蒂增長(zhǎng)模型是指種群在有限環(huán)境下

23、，受環(huán)境制約且與密度相關(guān)的增長(zhǎng)方式。Nt=k/1+(1- Nt/k)e-rt(3) Leslie Lefkorich 矩陣模型：nt+1=MtntMt是e p、i的距陣，nt和nt+1分別是在t和t+1時(shí)種群各階段個(gè)體數(shù)的列向量，從 中計(jì)算 消。當(dāng)人=1,表示種群穩(wěn)定；當(dāng) 人1表示種群正在增長(zhǎng)；入1,種群趨向衰退。2 .種群大小的調(diào)節(jié)(population regulation )種群大小的調(diào)節(jié)是指種群大小的控制或者是指種群大小所表現(xiàn)的作用限度。調(diào)節(jié)種群大小的因素非密度相關(guān)一一外界(物理)因素，如降水、溫度、土壤狀況等。密度相關(guān)(密度依賴)一一內(nèi)部的生物因素。自疏(self thinning)

24、 與-3/2 定律：自疏一一指同種植物因種群密度而引起種群個(gè)體死亡而密度減少的過(guò)程。3/2定律一一植物種群自疏過(guò)程中，其個(gè)體平均重量與種群密度成-3/2直 線斜率的變化。W=Cd-3/2 logw=logc-3/2logdW評(píng)均單株重量C為常數(shù)d種群密度(植物個(gè)體重量與密度說(shuō)：密度降低，重量增大)3 .人類種群的增長(zhǎng)與調(diào)節(jié)(1)世界及我國(guó)人口的增長(zhǎng)趨勢(shì)(見(jiàn)圖)(2)我國(guó)人口的調(diào)節(jié)我國(guó)目前人口增長(zhǎng)的特點(diǎn)：面臨建國(guó)以來(lái)的第三次出生高峰；人口老化趨勢(shì)出現(xiàn)；人口的科學(xué)文化素質(zhì)較低。我國(guó)人口的調(diào)節(jié)：總方針一一控制人口的增長(zhǎng)，提高人口的素質(zhì)；目標(biāo)2000前力爭(zhēng)把中國(guó)平均人口自然增長(zhǎng)率控制在12.5 %。內(nèi)

25、，期望下世紀(jì)中葉穩(wěn)定在1516億；措施一一堅(jiān)持優(yōu)生優(yōu)育，計(jì)劃生育；掃除青壯年文盲，實(shí)行九年制義務(wù)教育。三、種群生活史(一)種群在其生活史中表現(xiàn)的特征(二)繁殖格局( reproduction patterns )(三)繁殖策略( reproduction stratagem )(四)性選擇(sexual selection )三、種群生活史(一)種群在其生活史中表現(xiàn)的特征1 .生活史的定義一個(gè)生物從出生到生物所經(jīng)歷的全部過(guò)程稱為生活史( life history )或生活周期(life cycle )。2 .表現(xiàn)的主要特征個(gè)體大?。菏巧锏倪z傳特征，與生活周期長(zhǎng)短有很好相關(guān)性。生長(zhǎng)與發(fā)育速度：

26、呈S”形生長(zhǎng)曲線，包括停滯期、指數(shù)期、靜止期。3 .表現(xiàn)的主要特征繁殖：指有機(jī)體生產(chǎn)出與自己相似后代的現(xiàn)象，是生物形成新個(gè)體的所有方式的總稱。包括： 有性生殖(sexual reproduction ):是指通過(guò)兩性細(xì)胞核的結(jié)合形成新個(gè)體的繁殖方式。無(wú)性生殖(asexual reproduction ):抱子生殖(spore reproduction )是指生殖細(xì)胞即抱子不經(jīng)過(guò)有性過(guò)程而直接發(fā)育成新個(gè)體的 繁殖方式。營(yíng)養(yǎng)繁殖(vegetative reproduction )繁殖與物種的生存和發(fā)展關(guān)系極密切，它是生活史中的核心問(wèn)題。4 .表現(xiàn)的主要特征擴(kuò)散：指生物個(gè)體或繁殖體從一個(gè)生境轉(zhuǎn)移到另

27、一個(gè)生境中。植物的擴(kuò)散(繁殖體的傳播)：擴(kuò)散形式水力、動(dòng)物(包括人)、風(fēng)力。各自有特殊的適應(yīng)性。動(dòng)物擴(kuò)散(主動(dòng)擴(kuò)散)擴(kuò)散形式遷出、遷入、遷移遷出(emigration )分離出去而不再歸來(lái)的單方向移動(dòng)。遷入(immigration )進(jìn)入的單方向移動(dòng)。遷移(migration )周期性的離開(kāi)和返回。(回游、遷徙)動(dòng)植物擴(kuò)散的生物學(xué)與生態(tài)學(xué)意義可以使種群內(nèi)和種群間的個(gè)體得以交換，防止長(zhǎng)期近親繁殖而產(chǎn)生不良的后果；可以補(bǔ)充或維持在正常分布區(qū)以外的暫時(shí)性分布區(qū)域的種群數(shù)量； 擴(kuò)大種群分布區(qū)。(二)繁殖格局( reproduction patterns )1、一次繁殖和多次繁殖在生活史中，只繁殖一次即

28、死亡的生物稱為一次繁殖生物( semelparity )。一生中能夠繁 殖多次的生物稱為多次繁殖生物(iteroparity )。2、生活年限與繁殖植物可劃分為一年生、二年生和多年生三種類型的生活年限；動(dòng)物也分別劃分為短命型、中等 壽命型和長(zhǎng)壽型三種類型的生活年限。有機(jī)體的生活年限(life-span )或壽命(lifetime )既具遺傳性，也具有較大的生態(tài)可塑性，通常前者為生理壽命，后者為實(shí)際壽命或生態(tài)壽命。短命型可視為提前繁殖，長(zhǎng)壽型視為延遲繁殖。繁殖格局是自然選擇的結(jié)果，。它主要視生境條件決定的。(三)繁殖策略( reproduction seratagem )繁殖策略是表示生物對(duì)它所

29、處生存條件的不同適應(yīng)方式。MacArthur(1962)提出的r-K選擇的生活史策略。1. r-選擇有利于增大內(nèi)稟增長(zhǎng)率的選擇稱為r-選擇。r-選擇的物種稱為r-策略者(r-strategistis )。r-策略者是新生境的開(kāi)拓者，但存活要靠機(jī)會(huì)，所以在一定意義上它們是機(jī)會(huì)主義者”，很容易出現(xiàn) 突然的爆發(fā)和猛烈的破產(chǎn) ”2. k-選擇一一有利于競(jìng)爭(zhēng)能力增加的選擇稱為k-選擇。k-選擇的物種稱為k-策略者(K-strategistis )。k-策略者是穩(wěn)定環(huán)境的維護(hù)者，在一定意義上，它們是保守主義者，當(dāng)生存環(huán)境發(fā)生災(zāi)變 時(shí)，很難迅速恢復(fù)，如果再有競(jìng)爭(zhēng)者抑制，就可能趨向滅絕。3. r-選擇和k-選

30、擇的相關(guān)特征(見(jiàn)表)在動(dòng)物中，大分類動(dòng)物間比較時(shí)，昆蟲可視為r-選擇，脊木t動(dòng)物為k-選擇；在分類單位之內(nèi)比較時(shí)，體形大，生育力低，對(duì)幼小個(gè)體有良好保護(hù)的為典型的k-選擇，體形小，生育力高，對(duì)幼小個(gè)體優(yōu)育時(shí)間短的，為典型的 r-選擇。在植物中，一年生植物如農(nóng)田雜草，原生和次生裸地的先鋒草種屬于r-選擇，大多數(shù)森林樹種屬于k-選擇。生物種群的繁殖策略也是自然選擇的結(jié)果。(四)性選擇(sexual selection )1 .植物的選擇受精選擇受精(selective fertilization )是指具有特定遺傳基礎(chǔ)的精核與卵細(xì)胞優(yōu)先受精的現(xiàn) 象。選擇受精主要表現(xiàn)為生理生化和遺傳上的特征，包括自

31、交不親和性、遠(yuǎn)緣雜交、不親和性、多個(gè)花粉精核間的競(jìng)爭(zhēng)等現(xiàn)象。植物的選擇受精的生物學(xué)意義：(1)可保證最適應(yīng)的兩性細(xì)胞的高度融合，從而增強(qiáng)后代的存活能力；(2)限制異種之間的自由交配，使種間生殖隔離，從而保證各個(gè)種的相對(duì)穩(wěn)定性。(四)性選擇(sexual selection )2 .動(dòng)物的性選擇(1)動(dòng)物性選擇形式：動(dòng)物的性選擇形式多種多樣，主要以異性的外表和行為作為選擇的依據(jù)。通常表現(xiàn)為修飾(ornamentation )、色澤(coloration )、求偶行為等方面，形成明顯的 雌雄二形(sexual dimorphism )現(xiàn)象。在動(dòng)物中，絕大多數(shù)物種是由雄性作出求偶行為，往往表現(xiàn)在顏色

32、修飾和聲音上有許多差異(特別是鳥類)，有的做出各種各樣動(dòng)作，顯示自己的魅力。(2)雌性動(dòng)物的婚配選擇：精心選擇那些攜帶最好基因型的雄性個(gè)體交配，來(lái)獲得高質(zhì)量的后代，提高其繁殖成效。為此，雌性動(dòng)物往往對(duì)雄性個(gè)體有敏銳的洞察力，特別對(duì)色彩和聲音有 較高的鑒別力。止匕外，對(duì)雄性的體態(tài)、行為特征(如爭(zhēng)斗、給餌等)等也有一定的鑒別力，從 中擇優(yōu)選擇，才能保證后代健康。第四章生物群落(1)一.生物群落的特征1、定義：生物群落(biotic community )是指在一定地段或一定生境里各生物種群相互聯(lián)系和 相互影響所構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)單元。植物群落(plant community, phytocoenosi

33、um, phytocommunity ) 是指由些植物在定生境 條件下所構(gòu)成的一個(gè)相互影響、互為關(guān)聯(lián)的總體。植被(Vegetation )是指地球表面的一層活的植物覆蓋。2、生物群落的基本特征(1)群落中的所有物種在生態(tài)上有相關(guān)性植物群落中的種類成分組成一一調(diào)查方法：標(biāo)準(zhǔn)樣地法(確定最小面積)、點(diǎn) 一四分法(中點(diǎn)象限法)(見(jiàn)另圖)。各物種的相關(guān)：競(jìng)爭(zhēng)、共生、附生、腐生、他感等。(2)群落與環(huán)境不可分割性(3)群落中各物種的重要性有各異性植物群落中物種的數(shù)量特征：?jiǎn)我粩?shù)量特征綜合(數(shù)量)特征單一數(shù)量特征：* 密度(Density )D=N/S* 多度(Abundance)指種類的豐富程度M=F/

34、A X100%F 一樣地內(nèi)該種的個(gè)體數(shù)A一所有個(gè)體數(shù)* 頻度(Frequency )指群落中某種植物出現(xiàn)的樣方百分比F=E S/N X100%F”也稱頻度系數(shù)Raunkier植物頻度定彳t：共分 5級(jí)A(1 20%)、B (21 40%)、C(41 50%)、D(51 80%)、E(81 100%)A>B>C<=>D<E(這一定律并非符合所有群落類型)綜合(數(shù)量)特征：* 存在度(presence ):指一種植物在一個(gè)群落中出現(xiàn)的程度P=n/N n 某種植物出現(xiàn)的群落數(shù)N 同一類型群落總數(shù)* 恒有度(Constance):在一定面積內(nèi)物種的存在度* 確限度(fid

35、elity ): 一種植物在一個(gè)群叢中的集中程度：具體分5個(gè)確限度等級(jí)：奇偶種 、隨偶種、適宜種、偏宜種、專有種或確限種。* 優(yōu)勢(shì)度(dominance ):表示某種植物在群落中所占的優(yōu)勢(shì)程度。由多度、頻度、顯著度和立木級(jí)比例綜合評(píng)定。確限度等級(jí)：奇偶種(stranger)偶然發(fā)現(xiàn)或入侵的或殘遺的種；隨偶種(indifferent) 對(duì)任何群落都沒(méi)有顯著的親緣；適宜種(preferent)在若干群落中發(fā)現(xiàn)，但在其中一個(gè)群落中成為優(yōu)勢(shì)種或生長(zhǎng)最好的種；偏宜種(selective)特別在某一群落中出現(xiàn)，但也在其他群落中偶爾出現(xiàn)的種；專有種或確限種(exclusive) 完全或幾乎只出現(xiàn)在某一群落中

36、的種。優(yōu)勢(shì)度(dominance )重要值(importance value ) ( IV ):以綜合數(shù)值表示植物物種在群落中的相對(duì)重要值。重要值=相對(duì)多度+相對(duì)頻度+相對(duì)顯著度(IV) RD%RF% RP%相對(duì)多度=某個(gè)種的個(gè)體數(shù)/所有種的個(gè)體數(shù)x 100%相對(duì)頻度=某個(gè)種的頻度/所有種的頻度x 100%相對(duì)顯著度=某個(gè)種的胸截面積/所有種的胸截面積X 100%(4)群落有其空間和時(shí)間上的結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)一一分層(地上分層、地下分層)。森林群落空間結(jié)構(gòu)地上成層(分層)現(xiàn)象用剖面 圖解表示。分：?jiǎn)棠緦?一般三層)、灌木層、草本層、地被層。(圖)時(shí)間結(jié)構(gòu)(季節(jié)性周期變化)一一指那些與季節(jié)性氣候變化相

37、關(guān)聯(lián)的明顯周期現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在：葉子的生長(zhǎng)變化：新葉生長(zhǎng)、變?nèi)~期、落葉期；開(kāi)花和結(jié)實(shí)(5)群落結(jié)構(gòu)的松散性和邊界模糊性二.生態(tài)位1 .生態(tài)位(niche )的概念Grinnell(1917)最早使用這個(gè)術(shù)語(yǔ)，指出生態(tài)位是每個(gè)物種由自身結(jié)構(gòu)上和功能上的限制而被約束在其內(nèi)的最后分布單位Elton(1927)認(rèn)為生態(tài)位是說(shuō)物種在生物環(huán)境中的位置及它的食物和敵害關(guān)系Hutchinson(1957)定義生態(tài)位是工種生物和它的非生物與生物環(huán)境全部相互作用的總和。Whittaker(1975) 的概念較科學(xué)及明確。生態(tài)位是指每個(gè)物種在群落中的時(shí)間和空間的位置及其機(jī)能關(guān)系?；蛘哒f(shuō)群落內(nèi)一個(gè)種與其他種的相關(guān)的位

38、置2 .生態(tài)位理論的基本要點(diǎn)(1) 生態(tài)位寬度(廣度)(niche breadth , niche width) 。定義：一個(gè)有機(jī)體單位(物種)利用的各種各樣不同資源的綜合的幅度。一種生物或生物類群所表現(xiàn)出來(lái)的資源利用的多樣性?？衫玫纳偕鷳B(tài)位寬度增加，促使生態(tài)位泛化(generalagation )資源：豐富，可選擇性大生態(tài)位寬度減少，促使生態(tài)位特化(specialigation)2.生態(tài)位理論的基本要點(diǎn)(2)生態(tài)位重疊(niche overlap )定義：不同物種的生態(tài)位之間的重疊現(xiàn)象。或是說(shuō)兩個(gè)或更多的物種對(duì)資源位和資源狀態(tài)共同 利用。生態(tài)位重疊是競(jìng)爭(zhēng)的必要條件但并非絕對(duì)條件，而決定于資

39、源狀態(tài)。豐富，供應(yīng)充足，生態(tài)位重疊也不發(fā)生種間競(jìng)爭(zhēng)。資源貧乏，供應(yīng)不足，生態(tài)位稍有重疊，即發(fā)生激烈的種間競(jìng)爭(zhēng)。2.生態(tài)位理論的基本要點(diǎn)(3)生態(tài)位分離(niche separtion )定義：兩個(gè)物種在資源系列上利用資源的分離程度。又稱競(jìng)爭(zhēng)排斥原理(competive exclusion priciple )或高斯(Gause,1934 )原理：如果許多 物種占據(jù)一個(gè)特定的環(huán)境，他們要共同生活下去，必然要存在某種生態(tài)學(xué)差別(具有不同的生 態(tài)位)，否則它們不能在相同的生態(tài)位內(nèi)永久地共存。(4) 生態(tài)位移動(dòng)(niche drift )定義：種群對(duì)資源譜利用的變動(dòng)。這是環(huán)境脅迫或者競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。3.用

40、生態(tài)位理論解釋自然生物群落：(1) 一個(gè)穩(wěn)定的群落中占據(jù)了相同生態(tài)位的兩個(gè)物種，其中一個(gè)終究要滅亡；(2) 一個(gè)穩(wěn)定的生物群落中，由于各種群在群落中具有各自的生態(tài)位，種群間能避免直接的競(jìng)爭(zhēng)，從而保證了群落的穩(wěn)定。(3)群落是一個(gè)相互起作用，生態(tài)位分化的種群系統(tǒng)。這些種群在它們對(duì)群落的時(shí)間、空間和資源利用方面，以及相互作用的可能類型方面，都趨于互相補(bǔ)充而不是直接競(jìng)爭(zhēng)。大家配合共同生活，更有效地利用環(huán)境資源，從而保證了群落在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間有較高的生長(zhǎng)力，具有更大的穩(wěn)定性。（4）競(jìng)爭(zhēng)可以導(dǎo)致多樣性而不是滅絕，競(jìng)爭(zhēng)在塑造生物群落的物種構(gòu)成中發(fā)揮著主要作用。競(jìng)爭(zhēng) 排斥在自然開(kāi)放系統(tǒng)中，很可能是例外而不是規(guī)

41、律，因?yàn)?，物種常常能夠轉(zhuǎn)換它們的功能生態(tài) 位去避免競(jìng)爭(zhēng)的有害效應(yīng)。三.生物群落內(nèi)的種間關(guān)系1、互利共生（互惠共生）（ mutualisum ）兩種生物或兩種中的一種，由于不能獨(dú)立生存而共同生活在一起，或一種生活于另一種體內(nèi)，互相依賴，各獲得一定利益的現(xiàn)象2、寄生（parasitum ） 某一物種的個(gè)體居住于另一種物種個(gè)體的體內(nèi)或體表從中吸取營(yíng)養(yǎng)而生活的現(xiàn)象。3、腐生（saprophytic ）一些生物有機(jī)體只利用腐朽有機(jī)物生存的現(xiàn)象。4、競(jìng)爭(zhēng)5、他感三.生物群落內(nèi)的種間關(guān)系4、競(jìng)爭(zhēng)（competition ）同種或異種的兩個(gè)或更多個(gè)個(gè)體間發(fā)生對(duì)于環(huán)境資源和空間爭(zhēng) 奪，從而產(chǎn)生的一種生存斗爭(zhēng)現(xiàn)象

42、。種間競(jìng)爭(zhēng)一一近緣種圍繞著共同的資源（食餌、空間等）而斗爭(zhēng)，其結(jié)果是一方或雙方種群的生長(zhǎng)、生存、分布和增殖都受到不良影響。種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)一一種群內(nèi)各個(gè)個(gè)體間為爭(zhēng)奪資源與空間所產(chǎn)生的生存斗爭(zhēng)現(xiàn)象。競(jìng)爭(zhēng)是對(duì)抗性的。其結(jié)果：排斥、淘汰、抑制、共存，導(dǎo)致多樣性，而不是滅絕。決定競(jìng)爭(zhēng)勝負(fù)的因素：種間競(jìng)爭(zhēng)一一種的生態(tài)習(xí)性、生活型、生態(tài)幅度狀況等種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)一一個(gè)體的生長(zhǎng)狀況，體積?。◤?qiáng)弱），年齡大小狀況等。三.生物群落內(nèi)的種間關(guān)系5、他感（化感，他感化學(xué)作用）（ allelopathy ）定義：由生物體分泌到體外的化學(xué)物質(zhì)對(duì)別種或本種其他個(gè)體發(fā)生影響的現(xiàn)象。他感作用的主要類型植物與微生物間的他感植物間的他感：他感與

43、自毒植物與草食者間的他感作用植物與動(dòng)物（人類）的他感作用一些植物他感作用的具體途徑水淋溶、根分泌、揮發(fā)物、殘?bào)w分解、不同植物具體途徑不同（見(jiàn)表）：表：已被證實(shí)的10種植物的他感作用途徑（4）他感作用的幾個(gè)問(wèn)題他感作用對(duì)象作用部位差異性問(wèn)題：他感對(duì)不同植物有不同的作用（敏感度不一樣）。例如對(duì)檸檬枝水抽提物和揮發(fā)油對(duì)蘿卜等6種受體種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響，其中6種受體對(duì)水抽提物抑制敏感性由強(qiáng)到弱的順序是：蘿卜玉米 水稻 柱花草 黃瓜 豆角。對(duì)揮發(fā)物的敏感順序是：蘿卜 柱花草玉米水稻黃瓜豆角。表現(xiàn)出低促高抑現(xiàn)象。例如，檸檬枝揮發(fā)油在0.005%低濃度下對(duì)蘿卜幼苗生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，當(dāng)濃度超過(guò)0.08%又

44、表現(xiàn)出顯著的抑制作用。他感作用與環(huán)境因子關(guān)系：不同月份（季節(jié)）水抽提物的他感作用不同；各月份水抽提物的他感作用與降水量明顯相關(guān)。(5)他感作用的機(jī)理生物體化學(xué)生理活性物質(zhì)(他感作用物)的作用。如木麻黃的他感作用有5個(gè)黃酮衍生物和一個(gè)阿魏酸衍生物；螃螟菊的地上部分他感作用物有2個(gè)倍半菇內(nèi)酯類化合物；茶樹他感作用及自毒作用的主要物質(zhì)是茶多酚及咖啡因。 他感作用物主要是對(duì)細(xì)胞、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響。如使細(xì)胞壁變寬、彎曲；高爾基體變形，內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)和核糖體數(shù)量減少；致使整個(gè)細(xì)胞液泡化。(6)他感作用在群落中的作用(要深入探討此關(guān)系)對(duì)種群在群落中形成 干擾鄰近植物的生長(zhǎng)，保持種群地位。在群落演替中的作用 “自毒”使本身衰退，加速更新演替；干擾鄰近及入侵物種，保持自身優(yōu)勢(shì)地位，保持群落的正常運(yùn)作。(7)他感作用在農(nóng)林業(yè)中的作用防止經(jīng)濟(jì)作物 自毒