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1、關(guān)于生態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)推薦教材:基礎(chǔ)生態(tài)學(xué) 牛翠娟等主編生態(tài)學(xué)The economy of nature另外還能夠參考孫濡泳老師動物生態(tài)學(xué)原理第1頁關(guān)于生態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)兩點(diǎn)提議:1、對于處于備考狀態(tài)高年級同學(xué)來說,書本復(fù)習(xí)已經(jīng)不再是當(dāng)前學(xué)習(xí)重點(diǎn),現(xiàn)階段主要經(jīng)過題目練習(xí),講義串聯(lián)知識點(diǎn)來豐富鞏固知識。2、對于高一剛開始接觸生物學(xué)競賽同學(xué),個人提議選取一本好教材閱讀,多記筆記,多進(jìn)行總結(jié),既是對知識梳理,也對之后復(fù)習(xí)提供依據(jù)。第2頁什么是生態(tài)學(xué) 關(guān)于生態(tài)學(xué)定義不一樣生態(tài)學(xué)家有著不一樣看法,在本課程學(xué)習(xí)中,我們沿用生態(tài)學(xué)最初定義 生態(tài)學(xué)作為一個學(xué)科名詞,是由Haeckel在1866年首次提出: 生態(tài)學(xué)是碩士物體與
2、周圍環(huán)境相互關(guān)系。第3頁生態(tài)學(xué)研究對象即關(guān)注內(nèi)容第4頁(略)生物體:生態(tài)學(xué)最基本單位。在生物界沒有更小生態(tài)學(xué)單位,諸如,器官、細(xì)胞或分子在環(huán)境中沒有獨(dú)立生命。種群:生活在一起同類生物體。種群含有潛在無限增加能力,其數(shù)量得以時時維持是因?yàn)樾聜€體出生替換了死亡個體。種群還含有個體所沒有其它特征,諸如,地理分布界限、密度、大小和組成改變。群落:生活在同一地域許多不一樣種類種群。群落中種群以不一樣方式相互作用。生態(tài)系統(tǒng):生物體集合與其物理和化學(xué)環(huán)境組成了生態(tài)系統(tǒng),是大而復(fù)雜生態(tài)學(xué)系統(tǒng),包含成千上萬生活在各種不一樣環(huán)境中生物種類。生物圈:全部生態(tài)系統(tǒng)彼此聯(lián)合成為生物圈,包含地球上全部環(huán)境和生物體。在生物
3、圈外部一切,就是入射到地球表面太陽光和宇宙黑冷。第5頁個體生態(tài)學(xué)生物與環(huán)境第6頁一、基礎(chǔ)概念 環(huán)境(environment)是指某一特定生物體或生物群體生活空間外界自然條件總和。 環(huán)境概念是相正確大環(huán)境(地域、地球、宇宙)、小環(huán)境,其中小環(huán)境更為主要生態(tài)因子(ecological factor) 在環(huán)境因子中對生物生活起直接作用或其生長發(fā)育所必需因子。在生態(tài)學(xué)中,將有機(jī)體生活和發(fā)育不可缺乏生態(tài)因子(食物、熱、氧氣等對于動物,CO2和水對于植物)稱為生存條件(Existense Condition)。特定群落生態(tài)因子總和(無機(jī)環(huán)境)稱為生境(Habitat)。生態(tài)因子按不一樣標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行不一樣分類
4、生態(tài)因子作用特征:綜合作用、主導(dǎo)因子、階段性、直接與間接、不可替換與賠償性第7頁生態(tài)因子分類二、生態(tài)因子分類屬性非生物因子(Abiotic Factor):溫度、光、水、PH、氧等理化因子。生物因子(Biotic Factor):同種和異種生物。性質(zhì)氣候因子(Climatic Factor):非生物因子。土地因子(Edaphic Factor):既包含生物因子, 又包含非生物因子。生物因子(Biotic Factor):生物因子。人為因子(Anthropogenic Factor):生物因子。穩(wěn)定因子:決定生物棲居和分布。變動因子:周期性變動因子和無規(guī)律變動因子。分別影響分布和數(shù)量。穩(wěn)定性是否
5、種群數(shù)量有響應(yīng)密度制約因子:作用強(qiáng)度與種群密度相關(guān),如食物、天敵,可起到調(diào)整種群數(shù)量作用非密度制約因子:強(qiáng)度與密度無關(guān)第8頁一、基礎(chǔ)概念1、利比希最小因子定律(Liebigs law of minimum)低于某種生物需要最小量任何特定因子,是決定該種生物生存和分布根本原因。 (該定律只在物質(zhì)和能量輸入和輸出處于平衡狀態(tài)時,才能應(yīng)用。且該定律未考慮生態(tài)因子賠償性)2、限制因子定律(Law of limiting factors)(Blackman,1905) 任何生態(tài)因子,當(dāng)靠近或超出某種生物耐受性極限而阻止其生存、生長、繁殖或擴(kuò)散時,這個原因稱為限制因子。3、耐受性定律(law of tol
6、erance)(Shelford,1913) 任何一個生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上不足或過多,即當(dāng)其靠近或到達(dá)某種生物耐受程度時會使該種生物衰退或不能生存。第9頁一、基礎(chǔ)概念關(guān)于耐受性定理深入闡釋:生物耐受范圍因發(fā)育時期、季節(jié)、環(huán)境條件(生態(tài)因子)不一樣而改變。繁殖期,幼體耐受范圍低。不一樣生物對同一生態(tài)因子耐受幅不一樣。耐受性很寬生物分布普通較廣。當(dāng)某一生態(tài)因子不是處于最適量時,生物對其它因子耐受范圍可能隨之縮?。ɡ右娤聫垼┥飳?shí)際耐受范圍(生態(tài)耐受)幾乎都比潛在范圍(生理耐受)狹窄。這可能是因?yàn)椋涸诓焕麠l件影響下,提升了對基礎(chǔ)代謝生理調(diào)整代價;生態(tài)環(huán)境中輔助因子降低了代謝強(qiáng)度上限或下限水平。
7、生物耐受范圍普通都有其低限、高限和最適點(diǎn)。不過,對于某一生態(tài)因子,在自然界生物常不在最適范圍內(nèi)地方生活,而在不很適宜地方生活,這可能是因?yàn)槠渌鷳B(tài)因子起著決定作用(比如競爭、捕食等)。第10頁第11頁一、基礎(chǔ)概念依據(jù)耐受性定律,生態(tài)學(xué)家發(fā)展出了生態(tài)幅定義:每一個生物對每一個生態(tài)因子都有一個耐受范圍,即有一個生態(tài)上最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)之間范圍即為生態(tài)幅。生態(tài)幅在生物不一樣時期是有改變,普通而言繁殖期時生態(tài)幅是最窄。所以繁殖期往往為生物生存臨界期。生態(tài)幅由遺傳決定,但可由馴化和生物本身調(diào)整(內(nèi)穩(wěn)態(tài))來擴(kuò)生態(tài)幅。第12頁一、基礎(chǔ)概念生態(tài)幅“廣”與“狹”生態(tài)幅適應(yīng)第13頁二、生物對生態(tài)因子
8、適應(yīng)適應(yīng)三種形式形態(tài)結(jié)構(gòu)(發(fā)育反應(yīng)(不可逆)生理(結(jié)構(gòu)上(不可逆)與馴化)行為適應(yīng)(最為復(fù)雜多樣迷人(遷移、貯存、休眠)第14頁火炬松蝗蟲第15頁生物與光光對生物影響主要表達(dá)在三個方面:光質(zhì)、光強(qiáng)與光照周期(一)光質(zhì)改變 1. 空間:高緯度,短波光少;高海拔,短波光多,紫外線影響植 物生長和分布。 2.時間:季節(jié),夏天短波光多, 冬天短波光少。 日,中午短波光多,早晚長波光多。 3.地貌:陸地,主要被植物葉子吸收和反射。 水體,水體吸收和散射作用強(qiáng),大部分紅外線被吸收,紅光在4m深地方強(qiáng)度只有1%。紫藍(lán)光散射(水色),綠光深入水中。第16頁生物與光(二)、光強(qiáng)度改變 太陽常數(shù)為1.94卡/厘米
9、2/分鐘 (Cal/cm2/m)1.空間:高緯度,低強(qiáng)度;低緯度荒漠年平均光強(qiáng)200KCal/cm2,北極為120KCal/cm2。 高海拔,高強(qiáng)度;海拔1000米,入射光能70,海平面為50。 坡向:南坡、平地和北坡強(qiáng)度越來越低。與坡度相關(guān),不一樣緯度最強(qiáng)光照坡度不一樣。2.時間:季節(jié),夏天高強(qiáng)度;冬天強(qiáng)度低 日,中午強(qiáng)度最高; 早晚強(qiáng)度較低3.生態(tài)系統(tǒng):上層,強(qiáng)度大;下層,強(qiáng)度低。 ( 植物和水體都分層。清澈靜止水體15米深處,50衰減。依據(jù)光照強(qiáng)度將水體分為: 光亮帶(euphotic zone):光合作用大于等于代謝能。 弱光帶(dysphotic zone):光合作用小于代謝能。 無
10、光帶(aphotic zone):無光合作用)第17頁生物與光(三)、光照周期(Photoperiod)北半球:夏至最長,冬至最短。南半球:相反赤道:晝夜平分兩極:六個月白天,六個月黑夜。 第18頁生物與光(光質(zhì))1. 植物:主要表達(dá)在光合作用適應(yīng)上 陸生植物主要吸收紅光和藍(lán)光,高山紫外抑制莖伸長; 海水表層綠色植物也吸收紅光和藍(lán)光;海水深層紅藻、紫菜等有效利用綠光。2、 動物: 靈長類、鳥類、魚類、節(jié)肢動物等都有很發(fā)達(dá)色覺。 不一樣發(fā)育階段對光質(zhì)反應(yīng)不一樣,如紅光促進(jìn)雞繁殖,抑制啄肛,短波光(藍(lán)光)有利于生長。紫外光殺菌、促進(jìn)VD合成。 長波光是地球主要熱量起源,對外溫動物代謝活動影響較大
11、魚類對綠、藍(lán)、紅光比較敏感。第19頁生物與光(光強(qiáng))形態(tài)方面:植物:向性生長、黃化現(xiàn)象。 動物:視覺器官生長。弱光環(huán)境下動物視覺器官退化 (光強(qiáng)與視細(xì)胞?)生理方面: 植物:光強(qiáng)與光合作用(光飽和點(diǎn)、光賠償點(diǎn)見下頁) 動物:貓科動物瞳孔調(diào)整。行為方面: 光照強(qiáng)度決定動物開始活動時間。依據(jù)動物活動時間將動物分為: 晝行性動物:多數(shù)鳥類、靈長類、有蹄類等; 夜行性動物:夜猴、蝙蝠、家鼠等。 鱉屬夜行性,光照強(qiáng)度(10-3000lux)越低,攝食量越大,生長越快。 大麻哈魚、鰈類等必須有一定光照強(qiáng)度才能攝食。多數(shù)鳥類在光亮?xí)r活動, 但光照過強(qiáng)時也抑制其活動。第20頁生物與光(光強(qiáng))1. 陸生植物(1
12、) 不一樣種類: 陽地植物:光賠償點(diǎn)較高,光飽和點(diǎn)普通也較高,可利用強(qiáng)光,如楊、柳、樺等。 陰地植物:光飽和點(diǎn)較低,光賠償點(diǎn)普通較低,可有效利用弱光,如云杉、人參、三七等。(2) 不一樣時期: 苗期和生育后期光飽和點(diǎn)較低,生長旺期光飽和點(diǎn)較高。(3) 群體比單體更有效利用光。2. 水生植物 只能生活在水體透光帶(1-數(shù)百米)。第21頁特 征陽地植物葉陰地植物葉形態(tài)特征枝葉葉片角質(zhì)層氣孔柵欄組織稀疏較小發(fā)達(dá)較多發(fā)達(dá)茂 盛較大、薄不發(fā)達(dá)較 少不發(fā)達(dá)生理特征細(xì)胞汁液濃度蒸騰作用CO2賠償點(diǎn)光強(qiáng)度光合作用光飽和點(diǎn)RUPP羧化酶可溶性蛋白(=酶)+ + +高高+ + + + + 低低+ + 第22頁生物
13、與光(光周期)光周期主要影響、決定生物節(jié)律行為(晝夜節(jié)律與光周期現(xiàn)象)即使有些節(jié)律行為(晝夜節(jié)律最為經(jīng)典)是內(nèi)源性(生物鐘),但光周期也可作為定時原因?qū)⑸飪?nèi)源擬晝夜節(jié)律與外部環(huán)境改變相統(tǒng)一。生物光周期現(xiàn)象 指對日照長短規(guī)律性改變反應(yīng),這種現(xiàn)象在動植物中都很普遍,光周期作為一個引發(fā)要素引發(fā)了生物一系列反應(yīng)為何是光? 因?yàn)楣飧淖冏罘€(wěn)定,最規(guī)律第23頁生物與光(光周期)1.植物:光周期影響植物生長發(fā)育和繁殖 依據(jù)其開花與光照周期關(guān)系,將植物分為: 長日照植物:日照時間超出一定數(shù)值(因種而異)才能開花。如冬小 麥、油菜、蘿卜。 短日照植物:日照時間少于一定數(shù)值(因種而異)才能開花。如玉米、大豆、煙草
14、、棉、麻等。 日中性植物:光照時間與開花無關(guān)。如黃瓜、番茄、蒲公英等。 中日性植物:晝夜長度靠近相等時才開花。僅少數(shù)熱帶植物 (時令花卉培育采取技術(shù)之一就是人工限光、補(bǔ)光)第24頁生物與光(光周期)動物:光周期對動物影響表現(xiàn)在以下幾個方面: (1)決定動物遷徙、遷移或洄游時間; (2)影響鳥獸換羽、毛(短光照、限食、限水); (3)影響動物生殖時間(經(jīng)過下丘腦影響激素水平)。 長日照動物:春季繁殖(田鼠,刺猬等) 短日照動物:冬季交配,但因?yàn)樵衅陂L,實(shí)際為春夏繁殖(羊,鹿等) (4)影響動物冬眠和滯育(常與溫度相關(guān))。 第25頁生物與光例題:15.(全國卷72)以下相關(guān)生物對光有各種適應(yīng)方式說
15、法中,正確是: ( 2分) A海洋潮間帶綠藻、褐藻、紅藻等不一樣藻類分布反應(yīng)了其對光照強(qiáng)度適應(yīng) B晝行性動物與夜行性動物不一樣反應(yīng)了動物對光周期適應(yīng) C昆蟲滯育通常是由光周期決定 D鳥類換羽是由日照長度改變誘導(dǎo)第26頁生物與溫度一、溫度分布主要決定原因 地球上溫度取決于該地域太陽輻射(與其地域相關(guān))和地貌。 太陽輻射: 赤道輻射強(qiáng)度最大,溫度最高。 高緯度地域,太陽入射角度較大,單位輻射面積較大,太陽光穿透大氣層厚度較大,單位面積輻射強(qiáng)度小,溫度低。 兩極地域太陽輻射僅為赤道40,溫度最低。 高海拔地域,太陽輻射較強(qiáng),但因?yàn)轱L(fēng)作用,熱散失快,所以溫度較低。第27頁生物與溫度2. 地貌: 陸地吸
16、熱和散熱均較快,溫度改變大(年、晝夜) 海洋吸熱和散熱均較慢,溫度改變?。?、晝夜) 地貌在其它方面也會影響溫度。秦嶺、南陵作為不一樣生物帶分界限。封閉谷底與盆地常形成逆溫(下冷上熱)現(xiàn)象(夜晚冷氣團(tuán)下沉造成。 在溫帶地域,水體溫度往往成層,且四季有差異。這對于湖泊生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力改變有重大影響。(以淡水為例,夏季分層,上層熱,下層冷,中層改變大;秋季環(huán)流,冬季上層0,下層4;秋季風(fēng)力環(huán)流。)第28頁生物與溫度溫度影響生物發(fā)育:有效積溫法則(1)概念: 植物和一些變溫動物完成某一發(fā)育階段所需總熱量(有效積溫)是一個常數(shù)。 K=N*T (式中K為有效積溫,N為發(fā)育時間,T為平均溫度) 生物都有一個
17、發(fā)育起點(diǎn)溫度(發(fā)育閾溫度或生物學(xué)零度C),所以,應(yīng)對平均溫度進(jìn)行修飾。上式變?yōu)椋?K=N*(T-C) 或 T=C+K/N, 溫度T與發(fā)育時間N呈雙曲線關(guān)系,因?yàn)榘l(fā)育速度V=1/N, 所以, T=C+KV,溫度與發(fā)育速度呈線性關(guān)系第29頁生物與溫度(2)有效積溫法則應(yīng)用: 預(yù)測生物發(fā)生時代數(shù); 預(yù)測生物地理分布北界,整年有效積溫大于K; 預(yù)測害蟲明年發(fā)生程度 推算生物年發(fā)生歷; 據(jù)此制訂農(nóng)業(yè)氣候規(guī)劃,合理安排作物,預(yù)報(bào)農(nóng)時。(1) 不足: 有效積溫和發(fā)育起點(diǎn)溫度是在恒溫下測得,變溫下昆蟲發(fā)育較快。 溫度和發(fā)育速度關(guān)系為S型,而非直線型。 生物生長還受溫度外其它原因影響,如長日照促進(jìn)小麥發(fā)育。 不
18、能用于休眠、滯育生物時代數(shù)計(jì)算。 第30頁生物與溫度極端溫度: (1)低溫:溫度低于一定數(shù)值,生物會因低溫而受害,該值稱為臨界溫度。低于臨界溫度生物受冷害;低于0受凍害(生物體內(nèi)形成冰晶)(霜害)。 (2)高溫:生物呼吸加強(qiáng),多因體液不平衡所致(缺水、代謝物積累、蛋白質(zhì)凝固)。 植物:光合作用下降;呼吸作用加強(qiáng);水分代謝不平衡;代謝物積累;蛋白質(zhì)凝固。 動物:呼吸作用加強(qiáng);排泄失調(diào);蛋白質(zhì)凝固,酶失活;神經(jīng)麻痹。第31頁生物與溫度生物適應(yīng):植物對低溫適應(yīng): 形態(tài)上:葉片表面有油類物質(zhì);芽具鱗片;體表具蠟粉和密毛;矮小。 生理上:水分降低,糖、脂、色素增加,以降低細(xì)胞冰點(diǎn);吸收光譜增寬,能吸收紅
19、 外線。 植物對高溫適應(yīng): 形態(tài)上:一些植物生有密絨毛和鱗片,體呈白色,可反射部分光線;葉片垂直排列; 木栓層厚 生理上:含水少,糖、鹽濃度高;蒸騰作用旺盛。第32頁生物與溫度動物對低溫適應(yīng): 形態(tài)上:皮下脂肪增厚、增加羽、毛厚度。外溫動物增加色素。 貝格曼規(guī)律:恒溫動物在嚴(yán)寒地域個體較大(使單位體重?zé)嵘⑹Ы档停?阿倫規(guī)律:恒溫動物在嚴(yán)寒環(huán)境中突出部位(耳、四肢、尾)有變短趨 勢。(北極狐、赤狐和大耳狐) 第33頁生物與溫度動物對低溫適應(yīng): 生理上:1、增加產(chǎn)熱:提升基礎(chǔ)代謝率和非顫動性產(chǎn)熱。在暴冷環(huán)境下還可經(jīng)過顫 抖發(fā)燒。 非顫動性產(chǎn)熱主要存在于小型哺乳類褐色脂肪和鳥類肌肉組織。 2、局部異
20、溫性:經(jīng)過逆流熱交換降低體表熱散失。 行為上:外溫動物、異溫動物冬眠。遷徙,與動物集群(集群可改變小生境)第34頁生物與溫度動物對高溫適應(yīng): 形態(tài)上:皮毛在一定程度上能夠隔熱,夏季毛色變淺 生理上:適當(dāng)放松恒溫性,增強(qiáng)對高體溫耐受性。 行為上:夜出加穴居,黃鼠將身體貼到?jīng)龆囱ū谏?,利用傳?dǎo)增加散熱 夏眠或夏季滯育第35頁生物與溫度4. 溫度與動物壽命關(guān)系: 變溫動物在較冷環(huán)境中壽命較長,恒溫動物在最適溫度壽命較長。 某一特定溫度下生殖力最強(qiáng)。普通在最適溫度以下。6(全國卷26)以下關(guān)于動物對溫度適應(yīng)說法正確是A.在低溫條件下,變溫動物壽命較長,伴隨溫度增高,其平均壽命縮短 B.溫暖地域,變溫動
21、物完成發(fā)育史比在冷地域?yàn)槁?C.常溫動物在低溫下保持恒定體溫,而變溫動物體溫隨環(huán)境溫度升高而有對應(yīng)改變 D. 溫度是動物分布限制因子,最主要是地域平均溫度第36頁生物與水分1、水是生物生活和生存必要條件,陸生生物保水是第一性,水生生物不能離開水,還有調(diào)整滲透壓問題。高溫、低溫、鹽脅迫在分子層面上都匯聚到滲透脅迫之上。 2、水粘滯性大,水生動物運(yùn)動阻力大,浮力也大 植物借其浮力而不下沉,有含有充滿氣體球形物;單細(xì)胞浮游植物含油滴。魚類利用脂肪、降低骨骼和鹽分、充氣鰾等增加浮力。以流線體型快速運(yùn)動。因浮力大,水生動物體型也大3、水與生物呼吸 水含氧量低、粘滯性大。 植物有發(fā)達(dá)通氣系統(tǒng),葉片薄、帶狀
22、。與陸生動物相比,水生動物呼吸耗能大。第37頁生物與水分水生生物滲透壓適應(yīng)。水生植物:普通與環(huán)境等滲,無調(diào)整問題。 沿海沼澤紅樹林生物面臨高滲環(huán)境。主要是生理適應(yīng):提升小分子物質(zhì)濃度 提升滲透壓,根部向外排鹽,降低蒸騰。水生動物: 淡水變形蟲,處于低滲環(huán)境,有伸縮泡排水,而海洋生物則無(動物學(xué)知識) 兩棲類:淡水中皮膚取鹽,腎排稀尿,水滲透進(jìn)入體內(nèi) 陸地上,皮膚從潮濕環(huán)境中滲透吸水,若失水,膀胱上皮重吸收 鹽水兩棲,使機(jī)體高滲,被動吸水,拒絕喝水引入鹽分第38頁生物與水分水生生物滲透壓適應(yīng)。魚類滲透壓調(diào)整:淡水魚: 體內(nèi)高滲、體外低滲;大量排低滲尿,維持水平衡。丟失溶質(zhì)從食物中取得海洋硬骨魚:
23、體內(nèi)低滲、體外高滲;吞海水,補(bǔ)充水;少排尿,節(jié)約水;多出鹽,從 鰓排。海洋軟骨魚:內(nèi)外等滲;靠尿素等特殊物質(zhì)維持體內(nèi)高滲。因?yàn)槟蛩赜卸?,需要氧化三?胺存在廣鹽性洄游魚類:淡水硬骨魚+海洋硬骨魚第39頁等滲動物:海洋無脊椎動物,如海膽、貽貝。不需調(diào)整。高滲動物:(排除多出水并吸收離子)海月水母、槍烏賊、龍蝦等,以排泄器官排除多出水。海洋軟骨魚,腎臟排稀尿,直腸腺調(diào)整離子。低滲動物:(攝取水分并排出離子)海洋硬骨魚,大量飲水,以排泄器官和鹽腺排出溶質(zhì)。其它海洋動物:爬行動物具鹽腺(鼻、側(cè)鼻、舌下、圍眶腺),海鳥具鼻腺,海獸排高濃度尿。第40頁 淡水動物均為高滲,排泄器官排稀尿,攝取食物和經(jīng)過鰓吸
24、收鈉等離子以補(bǔ)充溶質(zhì)。第41頁生物與水分陸生生物對水分適應(yīng) 保水是陸生生物主要任務(wù)之一!植物: 形態(tài)上:具細(xì)毛、棘刺(散熱、遮光)、蠟質(zhì)表皮; 生理上:氣門可自動開關(guān),氣孔陷于葉中(調(diào)整蒸騰) 攝CO2快速(生化)、轉(zhuǎn)化儲存,晚上行光合作用。(調(diào)整光合C4與景天酸 路徑)第42頁生物與水分動物: 形態(tài)上:節(jié)肢動物體表角質(zhì)層及蠟紙層、爬行動物體表鱗片、昆蟲氣孔開放與 關(guān)閉、多數(shù)陸生動物呼吸道長,呼吸含有逆流交換(降溫冷卻)機(jī)理等。 羊膜卵?。?lián)絡(luò)動物學(xué)上與登陸相關(guān)知識) 生理上:亨利氏袢越長(對應(yīng)腎臟髓質(zhì)越厚),尿濃縮越高;排泄物為尿素和尿酸 鳥類、爬行類大腸和泄殖腔以及昆蟲直腸有重吸水作用。
25、提升對高體溫耐受,降低蒸發(fā)散熱也是一個保水機(jī)制。 行為上:夏眠、滯育、晝伏夜出(普通與高溫聯(lián)絡(luò)在一起)第43頁適應(yīng)組合(adaptive suites) 生物對一組特定環(huán)境條件適應(yīng)表現(xiàn)出彼此之間相互關(guān)聯(lián)性,這一整套協(xié)同適應(yīng)組合。第44頁1.植物適應(yīng)組合(以沙漠環(huán)境為例) 常綠植物表皮增厚、降低氣孔數(shù)目、形成卷葉等適應(yīng)干旱環(huán)境,對于沙漠環(huán)境是不夠,最耐旱肉質(zhì)植物將雨季吸收(大量水分儲存在根、莖、葉中,同時它僅在晚間打開氣孔,并吸收環(huán)境中CO2,合成有機(jī)酸儲存在組織中,白天有機(jī)酸脫羧將CO2釋放出來,供低水平光合作用使用。第45頁2. 動物適應(yīng)組合(以沙漠環(huán)境為例) 駱駝清晨取食有露珠植物嫩枝葉或
26、多汁植物取得必需水分,尿濃縮降低水損失;駝峰和體腔中儲存脂肪,代謝時可產(chǎn)生代謝水;白天體溫升高減緩吸熱過程,晚上散熱時,皮下脂肪轉(zhuǎn)移到駝峰中,加緊散熱,體溫改變降低出汗失水;駱駝一次飲水量大。第46頁種群生態(tài)學(xué)種群動態(tài)與生活史對策第47頁基本概念種群是指在同一時期內(nèi)占有一定空間同種生物個體集合 空間特征:一定分布區(qū)域 數(shù)量特征:種群密度是隨時間變動 遺傳特征:種群含有一個基因庫,庫與庫之間存在(一定程度)隔離,庫內(nèi)能夠交 流種群是物種存在基本單位,是生物進(jìn)化基本單位,是群落組成基本單位。第48頁種群動態(tài)(種群生態(tài)學(xué)關(guān)鍵問題)種群密度絕對密度:1.總量調(diào)查:對一個區(qū)域內(nèi)種群全部個體進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查。
27、(大型哺乳類調(diào)查)2.取樣調(diào)查:樣方法、標(biāo)識重捕法、去除取樣法。相對密度:能取得表示種群數(shù)量高低相對指標(biāo)。1.直接數(shù)量指標(biāo):捕捉率 、遇見率2.間接數(shù)量指標(biāo):糞堆數(shù)(多利用此估算大、中型狩獵動物如:兔、鹿等。)、鳴叫次數(shù)(普通是針對鳥類)、毛皮收購統(tǒng)計(jì)(適合用于產(chǎn)毛皮動物)、單位漁努力捕撈魚數(shù)量或生物量(適合用于常見能捕捉魚類)。第49頁種群密度調(diào)查非洲恩格侖格羅火山口獅子, 吻部須毛排列方式能夠進(jìn)行個體識別。 經(jīng)過搜集游客照片, 理清種群在不一樣時段改變情況。總數(shù)量統(tǒng)計(jì)第50頁種群密度調(diào)查樣方法:1 樣方必須具備代表性, 能夠隨機(jī)取樣。 2 樣方面積到達(dá)全部面積一定百分比3 樣方能夠均勻分布
28、或者隨機(jī)分布不一樣物種采取方法不一樣植物:樣方法獸類: 樣線法鳥類: 樣點(diǎn)法(棲息地: 分層)經(jīng)過面積物種曲線來確定最小樣方面積(在此面積里面, 群落組成得以充分表現(xiàn)( Ellenberg, 1974)即樣方應(yīng)具備代表性。組成群落種類越豐富,其最小面積越大。如我國云南西雙版納熱帶雨林,最小面積為2500M2,北方針葉林為400 M2,落葉闊葉林為100 M2,草原灌叢為25100 M2,草原為14 M2。 第51頁種群密度調(diào)查標(biāo)識重捕法:用于不停移動位置直接記數(shù)很困難動物。在調(diào)查樣地上,隨機(jī)捕捉一部分個體進(jìn)行標(biāo)識后釋放,經(jīng)一定時限后重捕。原理: N : M = n : m其中M:標(biāo)識個體數(shù) n
29、:重捕個體數(shù) m:重捕樣中標(biāo)識數(shù) N:樣地上個體總數(shù)。這個方法最早由林肯提出,所以又被稱作林肯指數(shù)法,又被稱作皮特森法標(biāo)志重捕法基本假設(shè):1、目標(biāo)種群在抽樣期間沒有出生, 死亡, 遷入與遷出 2、標(biāo)識在第二次捕捉時不被丟失;3、標(biāo)識個體不應(yīng)比未標(biāo)識個體承受更高死亡率;4、標(biāo)識和未標(biāo)識個體能混合自如, 其空間分布是一樣5、在第二次捕捉中, 全部個體, 標(biāo)識和未標(biāo)記, 被捕捉概率相等第52頁種群密度調(diào)查相對密度A 直接數(shù)量指標(biāo)-捕捉 trapping1、夾日法: 在同一生境中, 沿直線或方格布夾100個, 或用其它方案進(jìn)行捕鼠, 將結(jié)果用捕捉百分率表示。2、紅外相機(jī)捕捉技術(shù)間接數(shù)量指標(biāo)(將間接動物
30、指標(biāo)轉(zhuǎn)換為直接數(shù)量指標(biāo),一定要慎之又慎!)舉例:糞堆計(jì)數(shù)兩天后, 新增加糞隊(duì)數(shù)量100堆/公頃, 依據(jù)直接觀察,每鹿天天排便5堆, 則鹿密度為:100 堆/公頃5 堆/鹿 天2 天 =10 鹿/公頃(絕對密度)第53頁種群統(tǒng)計(jì)參數(shù)Population densityNatality(出生率)Mortality(死亡率)Immigration (遷入率)Emigration(遷出率)初級種群參數(shù) 出生率高低決定于、性成熟速度;每次繁殖子代數(shù)與繁殖次數(shù)等原因相關(guān),分為最大出生率和實(shí)際出生率。死亡率: 最低死亡率:生物活到了生理壽命才死亡。 生態(tài)死亡率:種群在特定環(huán)境條件下,各個個體平均實(shí)際壽命。第
31、54頁種群統(tǒng)計(jì)參數(shù)年紀(jì)、時期結(jié)構(gòu)(某一特定年紀(jì)(時期)群對整個種群百分比)年紀(jì)椎體可分為金字塔型、鐘形和壺狀椎體性比:雌雄個體百分比,常見為1:1 種群出生性比雄雌,老年時期常雄雌(因?yàn)樯砼c行為差異造成) 例外情況:營孤雌生殖種群(蚜蟲、輪蟲)第55頁生命表、存活曲線和種群增加率 種群統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵是建立反應(yīng)種群全生活史各年紀(jì)組或生活態(tài)級出生率、死亡率,甚至包含遷移率在內(nèi)信息綜合表。慣用方式便是依據(jù)種群死亡過程編制生命表。x:年紀(jì)級nx: 在x齡級開始時存活個體數(shù)lx : 在x齡級開始時標(biāo)準(zhǔn)化存活個體數(shù)dx : 從x到x+1期標(biāo)準(zhǔn)化死亡個體數(shù)qx : 從x到x+1期死亡數(shù)ex : x期開始時平均期
32、望壽命或平均余年Lx : 從x到x+1齡期平均存活個體數(shù)Tx : 齡期x及其以上各年紀(jì)級個體存活總年數(shù)第56頁A,圖解生命表Begon和Mortimer在1976年專為高等植物設(shè)計(jì)一個圖解生命表成熟植株Nt成熟植株Nt+1時間:t時間:t+1種子( Nt F)種子( Nt F g)Fgep存活率生殖Nt+1 =( Nt F g e )+(Nt p)生命表類型第57頁同生群生命表(cohort life table)統(tǒng)計(jì)對象是同期出生同齡個體群。屬于動態(tài)生命表。年紀(jì)級 (每齡3個月) x存活數(shù)(每一季)ax存活數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)化)lx死亡數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)化)dx死亡率qx虧損度Kxlg ax-lg ax+1該齡
33、級單株平均種子數(shù)Bx01234567884372252731614454153010008576253751716417.53.56014323225020410746.214.243.560.1430.2710.4000.5440.6260.7220.8001.0000.0670.1370.2220.3420.4260.5560.6990300620430210603010早熟禾同生群生命表第58頁特定時間生命表(time specific life table)在同一時間內(nèi),用搜集到植物樣地內(nèi)一個種群全部個體年紀(jì)數(shù)據(jù)編制而成生命表。屬于靜態(tài)生命表。xlxdxqxLxTxexaxkx1510
34、152025303510003111111997200000099771460646373790501211111050653321100.52.04.63.93.12.31.40.5674241755047444138355.9541.2530.0620.0660.0710.0760.0823.555云杉種群靜態(tài)生命表第59頁存活曲線存活曲線能夠直觀地表示同生群存活過程。以lgnx欄對x作圖即可得存活曲線。存活曲線有三種類型:A,I型:曲線凸型(多見于K對策,特例: 一年生植物)B,II型:曲線呈對角線型(多見于鳥類)C,III型:曲線凹型第60頁種群數(shù)量動態(tài)世代不重合,資源無限、與密度無關(guān)
35、為周限增加率第61頁種群數(shù)量動態(tài)1,Malthus方程(世代重合)資源無限,與密度無關(guān)若初始種群N0=100,r為0.5,則一年后種群數(shù)量為?兩年后、三年后呢?第62頁種群數(shù)量動態(tài)logistic增加 假設(shè)環(huán)境中空間和資源是無限,某一個群會表現(xiàn)出指數(shù)增加,增加曲線為“J”型。指數(shù)增加是在無限環(huán)境中表現(xiàn)出來,而自然界環(huán)境總是有限,任何種群不可能長久表現(xiàn)為指數(shù)增加。所以,指數(shù)增加只能在短期內(nèi)表現(xiàn)出來。在空間和資源都有限情況下,種群增加表現(xiàn)為S型,這么增加稱為邏輯斯諦增加。其假設(shè)條件為:A. 種群增加有一個環(huán)境條件所允許最大值,稱為環(huán)境容量或承載力,記作K。當(dāng)種群大小增至K時,種群不再增加。 B.
36、伴隨種群密度上升,種群增加率逐步按百分比降低,即每增加一個個體影響是1/K(種群增加受密度制約)。第63頁種群數(shù)量動態(tài)logistic增加與指數(shù)方程相比,該方程新增添了一個因子(K-N)/K,它是瞬時增加率r修正因子,隨密度增加,r按百分比下降。修正項(xiàng)(K-N)/K所代表生物學(xué)含義是“剩下空間”或稱“未利用增加機(jī)會”。N每增加1,密度對種群增加抑制效應(yīng)就增加1/K,所以,將這種抑制性影響稱為擁擠效應(yīng)(環(huán)境阻力)。第64頁在種群增加早期,邏輯斯諦增加與指數(shù)增加相差不多,種群數(shù)目N很小,(1-N/K)靠近于1,所以密度抑制效應(yīng)可忽略不計(jì)。伴隨種群密度增高,密度抑制效應(yīng)增加,直到當(dāng)N=K時,種群就停
37、頓增加。種群到達(dá)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。J型和S型增加曲線比較:第65頁模型特點(diǎn):S型增加曲線劃分為五個時期: 開始期,個體數(shù)極少,增加遲緩; 加速期,隨個體數(shù)增加,增加逐步加緊; 轉(zhuǎn)折期,當(dāng)個體數(shù)達(dá) K/2時,增加最快; 減速期,個體數(shù)超出 K/2以后,增加逐步變慢 飽和期,個體數(shù)到達(dá) K值而飽和。 第66頁種群數(shù)量動態(tài)logistic增加邏輯斯蒂模型應(yīng)用 依據(jù)邏輯斯諦模型,當(dāng)種群數(shù)量Nt=K/2時,種群增加速度(單位時間增加個體數(shù))最快,此時種群增加速度為: dN/dt=d(K/2)/dt=r(K/2)K-(K/2)/K =rK/2(1/2)=rK/4=MSY所以我們定義,最大可連續(xù)收獲量(MSY)
38、等于rK/4.比如,生活于南極藍(lán)溫鯨,環(huán)境容納量(K)為150000頭,種群增加率(r)為0.053頭/頭年,那么,種群增加最快時種群數(shù)量為:NMSY=K/2=150000/2=75000頭最大可連續(xù)收獲量: MSY=rK/4=(1500000.053)/4=頭/年即,在種群數(shù)量75000頭時,捕撈約2.7%(頭)最適宜。大于NMSY可多捕,少于NMSY 要少捕。第67頁自然種群數(shù)量動態(tài)1、波動: 環(huán)境隨機(jī)改變(影響K值)、時滯或稱為延緩密度制約與過分賠償性密度制約 (N超出K而發(fā)生波動)2、暴發(fā): 具不規(guī)則或周期性波動生物都可能出現(xiàn)種群暴發(fā)。 蟲害、鼠害、赤潮等3、種群衰落與絕滅 最小可存活
39、種群4、生物入侵 引入、入侵(適應(yīng))、定居、傳輸。第68頁種群動態(tài)調(diào)整1,外源性種群調(diào)整理論非密度制約氣候?qū)W派 氣候決定種群密度(昆蟲)密度制約生物學(xué)派 捕食、寄生、競爭等生物過程對種群調(diào)整起決定作用2、內(nèi)源性種群調(diào)整理論行為調(diào)整 溫-愛德華(Wyune-Edwards)學(xué)說 與社會等級、領(lǐng)域行為相關(guān)內(nèi)分泌調(diào)整克里斯琴(Christian)學(xué)說 密度過大影響內(nèi)分泌,影響生殖與生長遺傳調(diào)整奇蒂(Chitty)學(xué)說第69頁種群分布格局關(guān)于景觀生態(tài)學(xué):狹義景觀: 在幾十至幾百千米范圍內(nèi), 由不一樣類型生態(tài)系統(tǒng)所組成、 含有重復(fù)性格 局異質(zhì)性地理單元。廣義景觀: 從微觀到宏觀不一樣尺度上、 含有 異質(zhì)
40、性或斑塊性空間單元。 景觀生態(tài)學(xué): 研究相關(guān)景觀系統(tǒng)相互作用、 空間組織和相互關(guān)系一門學(xué)科,即研究 由相互作用生態(tài)系統(tǒng)組成異質(zhì)地表結(jié)構(gòu)、 功效和動態(tài)。 強(qiáng)調(diào)空間格 局、 生態(tài)過程和尺度之間相互作用。景觀三要素:斑塊: 泛指與周圍環(huán)境在外貌或性質(zhì)上不一樣, 并含有一定內(nèi)部均質(zhì)性空間單元。 基質(zhì) : 景觀中分布最廣、 連續(xù)性最大背景結(jié)構(gòu)。廊道: 景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不一樣線性或帶狀結(jié)構(gòu)第70頁種群分布格局種群分布型第71頁種群分布格局隨機(jī)分布 比較罕見, 只有當(dāng)環(huán)境資源均一、 資源在整年分配平均、 種群內(nèi)組員間相互作用并不造成任何形式吸引或排斥。 森林底層一些無脊椎動物 一些特殊蜘蛛 紐芬蘭中部冬
41、季駝鹿 一些森林樹種。以及入侵新環(huán)境后植物分布第72頁種群分布格局均勻分布種內(nèi)競爭與人為安排結(jié)果見于一些自毒生物,繁殖期鳥類窩穴分布均是因?yàn)榧ち曳N內(nèi)斗爭形成。第73頁種群分布格局集群分布最為常見分布類型:社會結(jié)構(gòu)資源集團(tuán)分布動物親子關(guān)系植物營養(yǎng)繁殖或種子缺乏擴(kuò)散機(jī)制第74頁種群分布格局計(jì)算方法很多,只需掌握最簡單。分布型指數(shù) I=方差/均值 I=1 , 隨機(jī)分布 I1 , 集群分布第75頁種群分布格局異質(zhì)景觀分布種群結(jié)構(gòu)模型集合種群模型源-匯模型景觀模型基本關(guān)鍵點(diǎn):斑塊鑲嵌棲息地亞種群生活在適宜同質(zhì)棲息地 亞種群間以不利棲息地相隔離亞種群間種群動態(tài)取決于個體遷移能力第76頁種群分布格局經(jīng)典集合
42、種群1,適宜生境以離散斑塊形式存在,這些離散斑塊可被繁育種群(local breeding populations)占據(jù)。2,即使是最大局域種群也有滅絕風(fēng)險(xiǎn)存在。不然,集合種群將會因最大局域種群永不滅絕而能夠一直存在下去,從而形成大陸島嶼集合種群(能滅絕)。3,生境斑塊不可過于隔離而妨礙了重新侵占發(fā)生(能遷移)。4,各個局域種群動態(tài)不能完全同時。假如完全同時,那么集合種群不會比滅絕風(fēng)險(xiǎn)最小局域種群續(xù)存更長時間(非同時)。大量大小相同離散生境斑塊。 斑塊相互間經(jīng)過遷移被程度相同地連接在一起。 斑塊只分為占領(lǐng)和未被占領(lǐng)兩種。 全部種群有恒定滅絕風(fēng)險(xiǎn)。 侵占率與當(dāng)前被占領(lǐng)斑塊(侵占者之源)百分比P及
43、當(dāng)前 未被 占領(lǐng)斑塊(侵占目標(biāo))百分比(1P)成正比?;緱l件Levins模型第77頁種群分布格局經(jīng)典集合種群則P改變速率為:式中c和e分別為侵占和滅絕參數(shù)。P平衡值為: 所以,在平衡狀態(tài)時被占領(lǐng)生境斑塊百分比將隨e/c比值降低而上升。只要e/c1,集合種群將能連續(xù)存在下去。種群滅絕風(fēng)險(xiǎn)隨斑塊面積增大而減小,侵占概率隨生境斑塊平均隔離度增加而減小。第78頁種群分布格局源匯模型強(qiáng)調(diào)棲息地質(zhì)量造成差異。Source(源源不停) :棲息地質(zhì)量高, 多出后代遷出 Sink (無底洞) : 棲息地質(zhì)量低, 新生后代少于死亡個體數(shù),靠遷入維持種群第79頁種群分布格局景觀模型考慮到棲息地內(nèi)基質(zhì)差異效應(yīng)基質(zhì)是
44、分布最廣泛、 連接性最高、 在景觀中起控制作用景觀元素??刂凭坝^動態(tài)是本底最根本特征。基質(zhì)特征相互影響: 資源, 病源;遷移路線選擇等第80頁生活史對策各種生物所特有生活史(生物從其出生到死亡所經(jīng)歷全部過程。包含出生率、壽命、大小和存活率等)被視為進(jìn)化過程中取得生存對策-進(jìn)化對策。該對策稱為生態(tài)對策或生活史對策。生態(tài)對策包含生殖對策、取食對策、逃避捕食對策、擴(kuò)散對策等各種對策。第81頁生活史對策1)能量分配與權(quán)衡(能量是有限) 生長于繁殖,單次與屢次、小而多與大而少2)體型效應(yīng) 物種個體體型大小與其壽命有很強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系,并與內(nèi)稟增加率有一樣強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系。3)生殖對策 r選擇與K選擇,生活史快端
45、與慢端。第82頁r/K選擇第83頁生活史快慢連續(xù)譜第84頁群落生態(tài)學(xué)種間關(guān)系與群落結(jié)構(gòu)第85頁種內(nèi)與種間關(guān)系一、種內(nèi)競爭1、密度效應(yīng)1)最終產(chǎn)量衡值法則(law of constant final yield):不論初始播種密度怎樣,在一定范圍內(nèi),當(dāng)條件相同時,植物最終產(chǎn)量差不多總是一樣。 最終產(chǎn)量衡值法則可表示為:Y= d = Ki 原因:在高密度環(huán)境下,競爭激烈,資源有限情況下個體變小2)3/2自疏法則 = C d-3/2 兩邊取對數(shù)得: lg = lgC 3/2lgd 密度與生物個體大小第86頁種內(nèi)與種間關(guān)系一、種內(nèi)競爭 2、婚配制度 3、社會等級 4、他感作用(異株克生):通常指一個植
46、物經(jīng)過向體外分泌代謝過程中化學(xué)物質(zhì),對其它植物產(chǎn)生直接或間接影響。 (植物分泌抑制性物質(zhì),帶卡巴粒草履蟲等等。)第87頁種間關(guān)系競爭1、競爭:是指兩物種或更多物種共同利用一樣有限資源時而產(chǎn)生相互競爭作用。 競爭排斥原理(Principle of competitive exclusion) 在一個穩(wěn)定環(huán)境內(nèi),兩個以上受資源限制、但含有相同資源利用方式種,不能長久共存在一起,也即完全競爭者不能共存。 競爭特點(diǎn):不對稱性(一方付出代價要更大,所以造成了排除) 共軛性(一個資源競爭對其它資源競爭產(chǎn)生影響)利用性競爭 (經(jīng)過資源)干擾性競爭 (個體作用) 競爭類型第88頁種間關(guān)系競爭生態(tài)位(niche
47、):指物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)地位和角色。由Grinell 在19最早提出(空間生態(tài)位),Elton在1927年再定義(營養(yǎng)生態(tài)位),Hutchinson提出n-維生態(tài)位概念(功效生態(tài)位)基礎(chǔ)生態(tài)位:物種能夠棲息理論上最大空間。實(shí)際生態(tài)位:物種能夠占據(jù)生態(tài)位空間。(由競爭和捕食脅迫造成,互利共生可擴(kuò)大實(shí)際生態(tài)位)。 競爭釋放:在缺乏競爭者時,物種擴(kuò)張其實(shí)際生態(tài)位現(xiàn)象。性狀替換:生態(tài)位收縮造成形態(tài)性狀發(fā)生改變現(xiàn)象。第89頁種間關(guān)系競爭dw : 種間競爭小,種內(nèi)競爭強(qiáng)度大。dw: 種內(nèi)競爭小,種間競爭強(qiáng)度大。 極限相同性:d/w = 1三個共存物種資源利用曲線。(a) 圖生態(tài)位狹,相互重合少
48、; (b) 圖生態(tài)位寬,相互重合多。d 為曲線峰值間距離,w為曲線標(biāo)準(zhǔn)差 但假如種內(nèi)競爭強(qiáng)度大,會使狹生態(tài)位物種生態(tài)位外擴(kuò),促使兩物種生態(tài)位靠近由(a)向(b)轉(zhuǎn)變。種間競爭強(qiáng)度大,會使生態(tài)位分離。將由(b)向(a)轉(zhuǎn)變最終實(shí)現(xiàn)平衡。第90頁種間關(guān)系競爭Lotka和Volterra分別提出了種間競爭模型。 他們以邏輯斯諦增加模型為基礎(chǔ),引入了競爭系數(shù)(,)。 為種群 2 對種群 1 競爭系數(shù),表示在種群 1 環(huán)境中,每增加一個種群 2 個體對種群1所產(chǎn)生密度效應(yīng)。在種群1環(huán)境容納量(K1)中,除有N1占據(jù)外,還有N2空間或資源被種群2所占用了。顯然,越小,種群1競爭力越強(qiáng);越大,種群2種間競爭
49、力越強(qiáng)。那么種群1增加模型變?yōu)椋?dN1/dt=r1N1(K1-N1-N2)/K1)同理,種群2增加模型為: dN2/dt=r2N2(K2-N2-N1)/K2)第91頁種間關(guān)系競爭 競爭結(jié)果A.種群1取勝,種群2被排擠掉。 K1K2/, K2K1/B.種群2取勝,種群1被排擠掉。 K1K1/C.兩種群穩(wěn)定地共存。 K1K2/, K2K2/, K2K1/N1取勝, N2滅亡 (b) N2取勝, N1滅亡 (c) 不穩(wěn)定共存(兩種都有可能取勝) (d)穩(wěn)定平衡(兩種共存) 第92頁種間關(guān)系競爭A.種群1取勝,種群2被排擠掉。K1K2/,即1/K1/K2,種群1種內(nèi)競爭強(qiáng)度小于種間競爭強(qiáng)度。K2/K
50、1,種群2種內(nèi)競爭強(qiáng)度大于種間競爭強(qiáng)度。 B.種群2取勝,種群1被排擠掉。K1K1/,與第一個情況相反。C.兩種群穩(wěn)定地共存。K1/K2;K2/K1,兩種群種內(nèi)競爭強(qiáng)度都大于種間競爭。D.兩種群不穩(wěn)定地共存。K1K2/, K2K1/,與第三種情況相反,二者種間競爭猛烈,表現(xiàn)為不穩(wěn)定。 1/K 表示種內(nèi)競爭強(qiáng)度,/K1表示種2對種1競爭強(qiáng)度,該值越大,種1種間競爭力越小第93頁種間關(guān)系捕食捕食(predation):一個生物攝取其它種生物個體全部或部分為食。前者稱為捕食者(predator),后者稱為獵物或被食者(prey)。包含經(jīng)典捕食、食草、寄生與擬寄生。關(guān)于捕食者:特化種/泛化種 普通而言
51、,食草動物更輕易成為特化種;動植物寄生者都是特化種捕食者與被捕食者間常存在協(xié)同進(jìn)化。 這種協(xié)同進(jìn)化結(jié)果經(jīng)常使“負(fù)作用”減弱,這么對捕食者好處是確保了食物起源。第94頁種間關(guān)系捕食該方程是以第二和第三營養(yǎng)級,尤其是小型動物捕食關(guān)系為基礎(chǔ)。式中:N是獵物密度; a是獵物內(nèi)稟增加率; 為獵物與捕食者相遇被吃掉幾率; P是捕食者密度, b為捕食者內(nèi)稟增加率; 是捕食者攻擊效率(捕食能力)測度。第95頁種間關(guān)系寄生寄生是指一個種(寄生物)借居于另一個種(寄主)體內(nèi)或體表、靠寄主體液、組織或已消化物質(zhì)獲取營養(yǎng)而生存。1)微寄生物,在寄主體內(nèi)或表面繁殖(病毒、細(xì)菌、真菌和原生動物,蚜蟲 )2)大寄生物,在寄
52、主體內(nèi)或表面生長,但不繁殖。(昆蟲 )3)擬寄生物(重寄生物):在昆蟲寄主身上或體內(nèi)產(chǎn)卵,通常造成寄主死亡。4)社會性寄生物:不攝取寄主組織,而是經(jīng)過強(qiáng)迫其寄主動物為其提供食物或其它利益而贏利寄生物。鳥類窩寄生 (種內(nèi)窩寄生,鴨;種間:杜鵑)寄生物與寄主相互適應(yīng)與協(xié)同進(jìn)化 寄生物:神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官退化,生殖系統(tǒng)發(fā)達(dá),復(fù)雜生活史寄主:產(chǎn)生免疫反應(yīng),動物整理行為、遷移。進(jìn)化結(jié)果:危害逐步減弱。第96頁種間關(guān)系共生偏利共生:兩個不一樣物種個體間發(fā)生一個對一方有利關(guān)系 鳥筑巢于樹上;吸盤吸附魚互利共生 專性互利共生:永久成對組合:地衣,珊瑚(珊瑚蟲和甲藻),蘑菇與耕作蟻 兼性互利共生:關(guān)系并不緊密:
53、蜜蜂傳份,植物與固氮菌?;ダ采樱簜鞣凵⒎N(蝴蝶、密封、螞蟻、蒼蠅、蝙蝠、動物) 防御:金合歡與螞蟻 組織、細(xì)胞內(nèi)互利共生:白蟻和披發(fā)蟲(動物學(xué)) 益生菌(合成維生素,維持菌群穩(wěn)定)第97頁生物群落生物群落:在相同時間聚集在同一地段上各物種種群集合。 群落特征: 1,含有一定外貌(是群落分類主要依據(jù)) 2,含有一定種類組成 (不一樣群落種類組成不一樣,群落多樣性) 3,群落中各物種之間是相互聯(lián)絡(luò) 4,群落含有自己內(nèi)部環(huán)境 (群落內(nèi)外環(huán)境不一樣,生物學(xué)研究小環(huán)境) 5,含有一定結(jié)構(gòu) (垂直分層,水平鑲嵌,時間結(jié)構(gòu)) 6,含有一定動態(tài)特征 (群落演替) 7,含有一定分布范圍 (受自然地理要素限
54、制) 8,含有邊界特征 (機(jī)體論與個體論,邊緣效應(yīng)與群落交織區(qū)) 9,群落中各物種不含有同等群落學(xué)主要性 (優(yōu)勢種,關(guān)鍵種)第98頁生物群落機(jī)體論學(xué)派(ORGANISMIC SCHOOL) 該學(xué)派代表人物是美國生態(tài)學(xué)家克萊門茨(Clements ),他將植物群落比擬為一個生物有機(jī)體,看成是一個自然單位。 他們認(rèn)為:群落像一個有機(jī)體一樣,有誕生、生長、成熟和死亡不一樣發(fā)育階段,而這些不一樣發(fā)育階段,能夠解釋成一個有機(jī)體不一樣發(fā)育時期。 所以群落是間斷實(shí)體個體論學(xué)派(INDIVIDUALISTIC SCHOOL) 個體論學(xué)派代表人物之一是H.A.Gleason,他認(rèn)為:將群落與有機(jī)體相比擬是欠妥。
55、 群落是物種偶然組合 原因:群落存在依賴于特定生境與不一樣物種組合,不過環(huán)境條件在空間與時間上都是不停改變,所以每一個群落都不含有顯著邊界。環(huán)境連續(xù)改變使人們無法劃分出一個個獨(dú)立群落實(shí)體。 群落只是科學(xué)家為了研究方便,而抽象出來一個概念。 第99頁群落種類組成(略)依據(jù)各個種在群落中作用不一樣,將其劃分為幾個不一樣群落組員型。植物群落研究中,慣用群落組員型有以下幾類: 1,優(yōu)勢種和建群種 對群落結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境形成有顯著控制作用植物種稱為優(yōu)勢種;優(yōu)勢層優(yōu)勢種常稱為建群種。2,亞優(yōu)勢種:指個體數(shù)量與作用都次與優(yōu)勢種,但在決定群落性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面仍起著一定作用植物種。 3,伴生種:伴生種為群落
56、常見種類,它與優(yōu)勢種相伴存在,但不起主要作用。 4,偶見種或罕見種:偶見種可能偶然地由人們帶入或伴隨某種條件改變而侵入群落中,也可能是衰退中殘遺種。 第100頁群落種類組成數(shù)量特征多度(abundance) 多度是對物種個體數(shù)目多少一個估測指標(biāo),多用于群落野外調(diào)查。國內(nèi)多采取Drude七級制多度,即: Soc (Sociales) 極多,植物地上部分郁閉 Cop (Copiosae)3 數(shù)量很多 Cop2 數(shù)量多 Cop1 數(shù)量尚多 Sp (Sparsal) 數(shù)量不多而分散 Sol (Solitariae) 數(shù)量極少而稀疏 Un (Unicum) 個別或單株密度(density) 指單位面積或
57、單位空間內(nèi)個體數(shù)。樣地內(nèi)某一物種個體數(shù)占全部物種個體數(shù)百分比稱做相對密度(relative density)。某一物種密度占群落中密度最高物種密度百分比稱為密度比(density ratio)。蓋度(cover degree,或coverage) 是指植物地上部分垂直投影面積占樣地面積百分比,即投影蓋度。以后又出現(xiàn)了“基蓋度”概念,即植物基部覆蓋面,喬木基蓋度特稱為顯著度(dominant)。蓋度可分為種蓋度(分蓋度),層蓋度(種組蓋度)、總蓋度(群落蓋度)。通常,分蓋度或?qū)由w度之和大于總蓋度。群落中某一物種分蓋度占全部分蓋度之和百分比,即相對蓋度。某一物種蓋度占蓋度最大物種蓋度百分比稱為蓋度
58、比(cover ratio)。第101頁群落種類組成數(shù)量特征頻度(frequency) 即某個物種在調(diào)查范圍內(nèi)出現(xiàn)頻率。常按包含該種個體樣方數(shù)占全部樣方數(shù)百分比采計(jì)算,即: 頻度=某物種出現(xiàn)樣方數(shù)樣方總數(shù)100 瑙基耶爾(Raunkiaer)頻度定律:將植物群落中不一樣物種頻度以20劃分為A(0-20%)、B、C、D、E(80-100%)五個不一樣級別,五個頻度級之間關(guān)系是:ABCDE。 這個規(guī)律符合群落中低頻度物種數(shù)目比高頻度物種數(shù)目多事實(shí),基本適合于任何穩(wěn)定性較高而種類分布較均勻群落。 群落均勻性與A級和E級大小成正比。假如B、C、D級百分比增高時,則群落中種分布不均勻,暗示著植被分化與演
59、替趨勢。 第102頁群落種類組成數(shù)量特征主要值(important value) 是用來表示某個種在群落中地位和作用綜合數(shù)量指標(biāo),因?yàn)樗唵?、明確,所以在近些年來得到普遍采取。主要值是美國Curtis和R.P.McIntosh(1951)首先使用,計(jì)算公式以下:主要值(IV) = 相對密度十相對頻度十相對優(yōu)勢度(相對基蓋度) 上式用于草原群落時,相對優(yōu)勢度可用相對蓋度代替:主要值 = 相對密度十相對頻度十相對蓋度第103頁群落物種多樣性生物多樣性可定義為“生物多樣化和變異性及物種生境生態(tài)復(fù)雜性”。生物多樣性普通有三個水平,即遺傳多樣性,指地球上生物個體中所包含遺傳信息之總和; 物種多樣性,指地
60、球上生物有機(jī)體多樣化,包含種豐富度和種均勻度; 生態(tài)系統(tǒng)多樣性,包括是生物圈中生物群落、生境與生態(tài)過程多樣化。 物種多樣性含有兩種涵義:種數(shù)目或豐富度(species richness):物種多少,即豐度種均勻度(species evenness or equitability) :指一個群落或生境中全部物種個體數(shù)目標(biāo)分配情況,它反應(yīng)是各物種個體數(shù)目分配均勻程度, 第104頁多樣性指數(shù)測定多樣性公式很多,我們這里僅選取其中2種有代表性進(jìn)行介紹。(1)辛普森多樣性指數(shù)(Simpsons diversity index)。 在無限大小群落中,隨機(jī)取樣得到一樣兩個標(biāo)本,以它們概率得出多樣性指數(shù)。 辛
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