生物與環(huán)境專業(yè)知識(shí)省公共課一等獎(jiǎng)全國(guó)賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

普通生態(tài)學(xué)第一章生物與環(huán)境第1頁教學(xué)目：1、掌握環(huán)境、生態(tài)因子及其對(duì)生物作用原理。2、掌握最小因子定律、耐受性定律、使用期溫法則、動(dòng)物熱能代謝特征等。掌握光照、溫度對(duì)生物影響及其生態(tài)學(xué)意義。3、了解土壤、水等生態(tài)因子對(duì)生物作用。第2頁本章內(nèi)容生態(tài)因子

生物與環(huán)境相互作用

最小因子、限制因子與耐受程度第3頁生態(tài)因子環(huán)境(environment)概念：指某一特定生物體或生物群體以外空間及直接、間接影響該生物體或生物群體生存一切事物總和。大環(huán)境與小環(huán)境第4頁大環(huán)境與小環(huán)境大環(huán)境：地域環(huán)境、地球環(huán)境、宇宙環(huán)境；如西雙版納環(huán)境，昆明黑龍?zhí)董h(huán)境等小環(huán)境：直接影響生物生命活動(dòng)近鄰環(huán)境。如洞穴環(huán)境，樹蔭下環(huán)境等環(huán)境中氣候大氣候：小環(huán)境(地域以上范圍)氣候條件小氣候：小環(huán)境氣候條件

第5頁小氣候第6頁蜂鳥巢小氣候拂曉前時(shí)溫度，巢上方樹枝降低了孵卵雌鳥熱量損失（Calder,1973）

小氣候一根腐木上小環(huán)境分布格局（Schimitschek,1931）

第7頁

相關(guān)概念生態(tài)因子(ecologicalfactors)是在環(huán)境因子中，直接或間接影響生物生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布環(huán)境因子。生存條件：生態(tài)因子中生物生存不能缺乏環(huán)境要素。生態(tài)環(huán)境：一定區(qū)域全部生態(tài)因子總和。生境：特定生物體或群體棲息地生態(tài)環(huán)境。生態(tài)因子分類生態(tài)因子作用及特征生態(tài)因子第8頁（2）生態(tài)因子分類

依據(jù)性質(zhì)劃分為：氣候因子：如溫度、水分、光照、風(fēng)、氣壓和雷電等土壤因子：如土壤結(jié)構(gòu)、土壤成份理化性質(zhì)及土壤生物等地形因子：如陸地、海洋、海拔高度、山脈走向與坡度等生物因子：包含動(dòng)物、植物和微生物之間各種相互作用人為因子：人類活動(dòng)對(duì)自然破壞及對(duì)環(huán)境污染第9頁（2）生態(tài)因子分類有沒有生命特征：生物因子和非生物因子對(duì)生物種群數(shù)量變動(dòng)作用密度制約因子：食物、天敵等生物因子非密度制約因子：溫度、降水等氣候因子穩(wěn)定性及其作用特點(diǎn)穩(wěn)定因子：終年恒定因子，決定生物分布，如地心引力、地磁等變動(dòng)因子：周期性變動(dòng)因子：一年四季改變和潮汐漲落非周期性變動(dòng)因子：如風(fēng)、降雨、捕食等第10頁密度制約因子和非密度制約因子密度制約因子環(huán)境因子中，對(duì)生物作用強(qiáng)度隨生物密度而改變因子類型有正負(fù)兩類，在密度增加狀態(tài)下，正者作用造成生物密度深入增加；負(fù)者造成密度反饋性降低，有調(diào)整種群密度作用。普通生物因子常為密度制約因子。

非密度制約因子

環(huán)境因子中，對(duì)生物作用強(qiáng)度與生物密度改變無關(guān)因子。第11頁12

種群死亡率改變種群密度梯度密度制約非密度制約逆密度制約造成種群死亡率改變環(huán)境因子作用于種群強(qiáng)度，隨種群密度梯度改變而改變密度制約因子與非密度制約性因子比較第12頁種群出生率改變種群密度梯度密度制約非密度制約逆密度制約造成種群出生率改變環(huán)境因子作用于種群強(qiáng)度隨種群密度梯度改變而改變；含有調(diào)整種群密度作用密度制約因子與非密度制約性因子比較第13頁三、生態(tài)因子分類

第14頁生態(tài)因子作用特征綜合作用：生態(tài)因子間相互聯(lián)絡(luò)、相互影響、相互制約（每一個(gè)生態(tài)因子都是在與其它生態(tài)因子相互影響、相互制約中起作用，任何一個(gè)生態(tài)因子改變都會(huì)在不一樣程度上引發(fā)其它生態(tài)因子改變。

）主導(dǎo)因子作用：生態(tài)因子非等價(jià)（各種生態(tài)因子對(duì)生物影響是非等價(jià)，其中必定有1~2個(gè)生態(tài)因子起著主要作用，是影響生物主導(dǎo)因子。）階段性：生物發(fā)育不一樣階段，需要不一樣不可替換性和賠償性：一個(gè)因子缺失不能由另外一個(gè)因子來替換，生態(tài)因子間不可替換，但在一定程度上能夠賠償。

直接作用和間接作用：直接因子：直接對(duì)生物發(fā)生影響生態(tài)因子間接因子：經(jīng)過影響直接因子而對(duì)生物發(fā)生影響生態(tài)因子第15頁1.2生物與環(huán)境相互作用1.2.1環(huán)境對(duì)生物作用環(huán)境對(duì)生物決定作用環(huán)境對(duì)生物塑造作用1.2.2生物對(duì)環(huán)境反作用生物對(duì)環(huán)境適應(yīng)生物對(duì)環(huán)境因子改變第16頁1.2.1環(huán)境對(duì)生物作用對(duì)生物存活影響對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育影響對(duì)生殖、繁衍影響對(duì)生物數(shù)量和分布影響對(duì)生物種內(nèi)、種間關(guān)系影響

第17頁1.2.2生物對(duì)環(huán)境反作用（1）生物對(duì)環(huán)境適應(yīng)方式形態(tài)適應(yīng)生理適應(yīng)行為適應(yīng)

各種適應(yīng)都有對(duì)應(yīng)遺傳基礎(chǔ)第18頁19

胡椒蛾黑化胡椒蛾個(gè)體案例1.胡椒蛾黑化現(xiàn)象生物對(duì)生物環(huán)境響應(yīng)與適應(yīng)第19頁1008060300200100Wintersmoke,ug/m3Percentfrequencyofmelanicpepperedmoths196019701980煙塵實(shí)測(cè)值煙塵改變趨勢(shì)黑化蛾改變趨勢(shì)伴隨污染減輕，黑化蛾在群體中頻率逐步下降第20頁21

夜間降低代謝率有花蜜供給，沒有休眠，要消耗大量能量案例2.食物與代謝第21頁（2）生物對(duì)環(huán)境因子改變森林吸收太陽輻射、降低風(fēng)速、保持水分、防治土壤凍結(jié)土壤微生物和土壤動(dòng)物改變土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)過分放牧造成草場(chǎng)退化人類活動(dòng)造成全球環(huán)境改變……第22頁1.3最小因子、限制因子與耐受程度1.3.1利比希最小因子定律1.3.2限制因子1.3.3耐受程度和生態(tài)幅（1）耐受性定律（2）生態(tài)幅（3）耐受程度調(diào)整第23頁

1.3.1利比希最小因子定律

(Liebig’slawofminimum)基本內(nèi)容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。應(yīng)用中應(yīng)注意問題定律成立條件：生物內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境處于穩(wěn)定狀態(tài)注意：生態(tài)因子間替換作用第24頁1.3.2限制因子和限制因子定律限制因子(limitingfactor)

限制因子是對(duì)生物生存、生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散等起限制作用因子當(dāng)生態(tài)因子靠近或超出生物耐受性極限而影響其生存、生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散時(shí)，這個(gè)因子成為該生物限制因子限制因子定律(Lawoflimitingfactor)

生態(tài)因子處于低于生物正常生長(zhǎng)所需最小量和高于生物正常生長(zhǎng)所需最大量時(shí)，都對(duì)生物含有限制性影響B(tài)lackman，1905，基于利比希最小因子定律應(yīng)用價(jià)值第25頁26

南北較高緯度地域低溫是影響非洲蜂深入向高緯度范圍擴(kuò)散限制因子。案例：低溫對(duì)非洲蜂分布限制第26頁1.3.3耐受程度與生態(tài)幅（1）Shelford耐受性定律(Lawoftolerance)任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量或質(zhì)量上不足或過多時(shí)會(huì)使該種生物衰退或不能生存Shelford，1913第27頁圖2-1生物對(duì)某一環(huán)境因子耐受性都含有一定范圍第28頁最適范圍亞適范圍

亞適范圍

不適范圍

不適范圍

不能生存

因子梯度

漸增

生命活動(dòng)或數(shù)量

生物對(duì)環(huán)境因子耐受曲線耐受曲線第29頁第30頁生態(tài)幅

生態(tài)幅(ecologicalamplitude）概念每一個(gè)生物對(duì)每一個(gè)生態(tài)因子都有一個(gè)耐受范圍，即有一個(gè)生態(tài)上最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)(或稱耐受性上限和下限)之間范圍生態(tài)幅度廣溫性(eurythermal狹溫性(stenothermal)廣水性(euryhydric) 狹水性(stenohydric)廣鹽性(euryhaline) 狹鹽性(stenohaline)廣食性(euryphagic) 狹食性(stenophagic)廣光性(euryphotic) 狹光性(stenophotic)…………第31頁廣生態(tài)幅度狹生態(tài)幅度生命活動(dòng)或數(shù)量環(huán)境因子改變梯度生態(tài)幅度寬狹比較第32頁廣溫性生物狹溫喜熱生物生命活動(dòng)或數(shù)量溫度改變梯度低→高狹溫喜冷生物生物對(duì)溫度耐受第33頁最適范圍

不適范圍

不能生存

因子梯度

漸增

生命活動(dòng)強(qiáng)度或數(shù)量

生物對(duì)環(huán)境因子耐受曲線實(shí)際表現(xiàn)亞適范圍

亞適范圍

不適范圍

耐受曲線第34頁（2）Shelford耐受性定律發(fā)展生物對(duì)不一樣生態(tài)因子耐受范圍不一樣，不一樣年紀(jì)、季節(jié)、棲息地等同種生物對(duì)生態(tài)因子耐受性不一樣對(duì)很多生態(tài)因子耐受范圍都很寬生物，其分布區(qū)普通很廣個(gè)體發(fā)育不一樣階段，對(duì)生態(tài)因子耐受程度不一樣不一樣生物種，對(duì)同一生態(tài)因子耐受性不一樣某一生態(tài)因子處于非最適狀態(tài)下時(shí)，生物對(duì)其它生態(tài)因子耐受程度也下降

第35頁生物對(duì)各生態(tài)因子耐受性之間相互關(guān)系

第36頁第37頁谷蠹(Rhizoperthadominica)死亡率與小麥中含水量和溫度之間關(guān)系(圖)。第38頁固定不變最適概念只有在單一生態(tài)因子起作用時(shí)才能成立，當(dāng)同時(shí)有幾個(gè)因子作用于一個(gè)生物時(shí)，這種生物適合度將隨這幾個(gè)生態(tài)因子不一樣組合而發(fā)生改變，也就是說，這幾個(gè)生態(tài)因子之間是相互作用、相互影響。注意：第39頁第40頁耐受程度調(diào)整馴化自然馴化和人工馴化生理改變和遺傳改變馴化可能：生物特征差異，誘導(dǎo)條件差異生物學(xué)意義：適應(yīng)環(huán)境改變能力第41頁案例：不一樣溫度下馴化造成耗氧量差異

102030溫度℃耗氧量（ml·g-1·h-1）5℃馴化25℃馴化04080120160

200第42頁假如把金魚在兩種不一樣溫度下（24℃和37.5℃）進(jìn)行長(zhǎng)久馴化，那么最終它們對(duì)溫度耐受程度就會(huì)產(chǎn)生顯著差異（圖2-9）。

第43頁Acclimation與acclimatization區(qū)分馴化氣候馴化第44頁馴化（acclimation）是指在試驗(yàn)條件下誘發(fā)生理賠償機(jī)制，普通只需要較短時(shí)間。氣候馴化（acclimatization）則是指在自然環(huán)境條件下所誘發(fā)生理賠償改變，這種改變通常需要較長(zhǎng)時(shí)間。第45頁內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物經(jīng)過控制體內(nèi)環(huán)境(體溫、糖、氧濃度、