《基礎(chǔ)生態(tài)學（第3版）》課件第一章 生物與環(huán)境

1、第一章 生物與環(huán)境生境或棲息地（habitat): 指特定生物體或群體所處的物理環(huán)境。第一節(jié) 環(huán)境與生態(tài)因子一、環(huán)境（environment）：某一特定生物體或生物群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和。大環(huán)境：生物所處的大的地理區(qū)域。如地理緯度、大氣環(huán) 流、距海面距離等；小環(huán)境：對生物有直接影響的鄰接環(huán)境。如動物巢、窩的環(huán)境、植物根系、水生生物直接接觸的土壤、水質(zhì)環(huán)境。 生態(tài)學研究更重視小環(huán)境。生態(tài)因子的分類：按性質(zhì)分：氣候因子： 溫度、降水、風等 土壤因子：土壤的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)等地形因子：地面起伏、坡度等 生物因子：生物之間的各種關(guān)系還可按有無生命特征、對

2、種群數(shù)量變動的影響、穩(wěn)定性等劃分二、生態(tài)因子（ecological factor）：環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。三 、生態(tài)因子作用的一般特征：（1） 綜合作用：每一生態(tài)因子都不是孤立存在， 而是在與其它因子相互影響、相互制約中起作用。如作物生長受水、光、營養(yǎng)物綜合作用； （2） 主導因子作用：對生物起作用的諸多因子中必有1-2個起主要作用，其改變會導致其它因子作用的變化，稱為主導因子。如 植物春化階段的低溫因子；（3）階段性作用：在生物發(fā)育的不同階段，需要不同的生態(tài)因子或生態(tài)因子的不同強度。如水是蝌蚪期青蛙生存的必要條件，而成體青蛙對水的依賴性就大大減

3、弱。（4） 不可替代性和互補性作用：一因子的作用不能完全由另一因子來替代，但如一因子數(shù)量不足，可部分由另一因子的加強來補償。如植物生長需要土壤中N、P、K、Ca、Mg等多種營養(yǎng)元素，缺一不可。光照不足導致的光和作用效率下降可部分由二氧化碳濃度的提高來補償。（5）直接作用和間接作用：生態(tài)因子對生物生長、發(fā)育、繁殖和分布等的影響可以是直接的，也可以是間接的。如溫度、光照、水分等直接影響植物生長，而山脈坡向、高度等通過影響光照、風、溫度等因素間接對樹木生長發(fā)生作用。第二節(jié) 生物與環(huán)境的相互作用一 、環(huán)境對生物的影響1 作用：環(huán)境的非生物因子對生物的影響，稱為作用。非生物環(huán)境對生物所起的作用可影響生物

4、的生長、發(fā)育、繁殖、分布、行為、死亡。2 適應(yīng)：生物調(diào)整自身的形態(tài)、生理、行為等各方面生物學特性以使環(huán)境的限制作用減小，更好的在其環(huán)境中生存的進化過程。二 、生物對環(huán)境的影響1 反作用：生物對環(huán)境的影響，一般稱為反作用。表現(xiàn)在生物的影響改變了環(huán)境因子的狀況。2 相互作用：生物與生物之間的相互關(guān)系通常稱為相互作用或交互作用（interaction)* 在環(huán)境嚴格穩(wěn)定狀態(tài)下才適用一 、生物對生態(tài)因子的耐受限度 1 利比希最小因子定律 （Liebigs law of the minimum） 植物的生長取決于處于最小量狀況的營養(yǎng)物質(zhì)的量。既：每一種植物都需要一定種類和數(shù)量的營養(yǎng)物，如果其中有一種營養(yǎng)

5、物完全缺失，植物就不能生存。如果該種營養(yǎng)物數(shù)量極微，就會對植物的生長產(chǎn)生不良影響。第三節(jié) 生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理* 德國化學家Liebig于1840年提出2 限制因子（Limiting factor)在眾多的環(huán)境因素中，任何接近或超過某種生物的耐受性極限而阻止其生存、生長、繁殖或擴散的因素，叫限制因子。 Optima and Limiting FactorsBLACKMAN Ann Bot.1905; os-19: 281-296 Blakman 在1905年注意到因子過量的影響，發(fā)展了利比希最小因子定律，提出限制因子的概念，也稱為限制因子定律（Blakmans law of limitin

6、g factors).許多生態(tài)研究就是去尋找限制因子，來解決實際問題。美國生態(tài)學家謝爾福德于1913年提出耐受性定律。3 謝爾福德耐受性定律 任何一種生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上的不足或過多，即當其接近或達到某種生物的耐受限度時，會使該種生物衰退或不能生存。生物對每一種生態(tài)因子，都有其耐受的下限和上限，上下限之間就是生物對這種生態(tài)因子的耐受范圍，即生態(tài)幅，其中包括最適生存區(qū)。 耐受性定律是以上兩個定律的進一步擴展，不僅估計了生態(tài)因子量的變化，還估計了生物本身的耐受限度，且允許生態(tài)因子間相互作用。種群數(shù)量數(shù)量很低種群消失種群消失數(shù)量很低數(shù)量最高不能耐受區(qū)生理受抑制生理受抑制不能耐受區(qū)最適區(qū) 環(huán)境梯度

7、高低耐受性下限耐受性上限生物種的耐受性限度圖解（仿Smith,1980） 耐受性定律的特點：(1) 每一種生物對不同生態(tài)因子耐受性不同，而且會隨年齡、季節(jié)、棲息地等不同而變化。(2) 生物的耐受限度隨不同生長發(fā)育階段而變化。(3) 不同生物種，對同一生態(tài)因子耐受范圍不同。4 生物對某一生態(tài)因子處于非最適狀態(tài)下時，對其它生態(tài)因子的耐受限度也下降。5 生物對某一特定生態(tài)因子來說往往并不是在最適的地方生活。6 繁殖期常常是一個臨界期。生物對非生物因子的生理耐受范圍與其分布有何關(guān)系？何種生態(tài)因子對其分布起最主要的限定作用？二、生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整生物對生態(tài)因子的耐受范圍并不是固定不變的，通過自

8、然馴化或人為馴化可改變生物的耐受范圍，使適宜生存范圍的上下限發(fā)生移動，形成一個新的最適度，去適應(yīng)環(huán)境的變化。在37.5度馴化1 馴化(acclimation 或 acclimatisation)：如果一個種長期生活在最適生存范圍的一側(cè)，將逐漸導致該種耐性限度的改變，適宜生存的上下限會發(fā)生移動，并形成一個新的最適點，這一過程叫馴化。應(yīng)用： 品種移植、長途運輸、實驗室實驗 金魚在兩種不同溫度下的馴化結(jié)果溫度在24度馴化適合度2 休眠(dormancy)：當環(huán)境條件超出了生物的適宜范圍（但不能致死），生物常常進入休眠（不活動狀態(tài)）狀態(tài)，來抵御暫時的不利環(huán)境。這時生物對環(huán)境條件的耐受范圍要比正?；顒訝顟B(tài)寬的多。如蓮的種子、鹵蟲卵3 晝夜節(jié)律和其它季節(jié)性節(jié)律變化：生物的耐受范圍可隨晝夜、季節(jié)呈現(xiàn)節(jié)律性變化體外環(huán)境體內(nèi)環(huán)境非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物4 內(nèi)穩(wěn)態(tài)：生物控制體內(nèi)環(huán)境使其保持相對穩(wěn)定的機制，能減少生物對外界條件的依賴性，從而大大提高生物對外界環(huán)境的適應(yīng)能力。 機制：行為(爬行動物)，生理（產(chǎn)熱、滲透壓）。5 適應(yīng)組合(ad