生态学第一章 第二章

第一章绪论
第一节环境生态学的形成与发展
一、生态学定义
研究的背景、对象不同，学科的定义不同。

定义：研究生物与环境间相互关系的科学
二、生态学研究对象
传统生态学（17-20世纪50年代）
以动植物个体、种群、群落作为主要研究对象。

现代生态学（20世纪60年代-）
以分子、细胞、个体、种群、群落、生态系统、景观及生物圈为研究对象。

2、现代生态学与传统生态学的区别
研究层次：从宏观到微观
研究手段：自记电子仪、同位素示踪、卫星遥感（RS）地理信息系统(GIS)、全球定位系统（GPS)、计算机仿真技术等
研究范围：自然——经济——人类社会
三、生态学层次
分子、基因、个体、种群、群落、生态系统、生物圈与全球
四、生态学分支
从组织水平、系统分类、栖息场所、研究性质、边缘学科几方面划分
五、环境生态学的形成与发展
1、环境生态学的定义
定义：研究人为干扰下的生态系统内在变化机制、规律和人类的反效应，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。

2、环境生态学与生态学的不同
强调人与环境的相互关系、运用生态学理论解决环境问题
3、环境生态学产生的背景
伴随环境问题的出现而产生
4、环境生态学的发展
重要论著的发表、教科书的出版
第二节环境生态学的内容及任务
一、全球性十大环境问题
大气、水、臭氧层、土地、生物、海洋、气候、化学物、城市、森林
二、环境生态学的目的及任务
1、根本目的：指导人与生物圈（自然、资源与环境）的协调与发展。

2、主要任务：运用生态学理论保护和合理利用自然资源，治理污染和破坏的生态环境，恢复和重建受损的生态系统，以满足人类生存和发展的需要。

三、环境生态学的研究内容
1、人类活动带来的环境污染
2、环境污染的生物效应
3、环境污染的生物净化
4、环境生态工程
5、生态系统退化与环境影响的机理及解决问题的生态技术
6、全球环境问题研究与生物圈保护
四、环境生态学的发展趋势
环境污染与生物修复的研究和生态技术
退化生态系统的恢复与修复重建
环境与生态毒理学的研究
环境与生物安全的预测，环境生态工程建设
第三节环境生态学与相关学科
生态学、环境科学、恢复生态学、人类生态学、污染生态学、生态经济学等
第二章生物与环境
第一节生物的基本特征
一、化学成分的同一性
元素C、Ｈ、O、Ｎ、P、S......
分子葡萄糖、氨基酸、核苷酸、ATP 、遗传密码子......
二、严整有序的结构
生物体细胞、组织、器官、系统、个体
生物界细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统
三、新陈代谢
物质代谢、能量代谢
四、生长与发育
一粒种子——一棵大树；一只蝌蚪——一只青蛙；
五、遗传与变异
繁殖——生命延续；遗传——形状传递；变异——生物进化；
六、应激性与适应性
草履虫——醋酸；蚯蚓——微碱性土壤；
第二节环境的概念及其类型
一、环境的概念
生物科学指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响生物体或生物群体生存的一切事物的总和。

环境科学围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总体。

二、环境的类型
按主体人类环境（人）、环境（生物）
按性质自然、半自然、社会环境
按范围宇宙、地球、区域、微环境、内环境
地球环境:大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈
第三节生态因子的概述
一、概念
1、生态因子对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。

2、环境因子指生物有机体以外的所有环境要素。

3、生态因子分类
非生物因子：气候因子、土壤因子、地形因子
生物因子：植物因子、动物因子、人为因子
二、生态因子作用的一般特征
（一）综合作用
植物光合作用：光照、温度、CO2
（二）主导因子作用（非等价性）
种子春化作用：主导因子：温度；次要因子：水分、氧气
（三）直接作用和间接作用
间接作用：地形坡向（四川二郎山）
直接作用：光照、温度、雨水等
（四）阶段性作用
大麻哈鱼生长期在海洋；生殖期在长江、黑龙江产卵。

（五）不可代替性和补偿作用
光合作用：弱光+浓CO2
三、生态因子的限制性作用
（一）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生存、生长、繁殖或扩散的因子。

（二）李比希“最小因子定律”（1840,德国）
植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量。

（N、P、K）
（三）、谢尔福特“耐受性定律”
生物的存在与繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。

（温度）
耐性限度的特点
耐性限度会因生物发育时期、季节、环境条件的不同而变化；
东北红松冬季-20度生长、夏季0度以上死亡
耐性限度可以改变；（人工驯化、生理适应）
高山雪莲、温泉细菌、金鱼
耐性限度实际范围小于潜在范围；
提高基础代谢率的生理调节水平付出的代价、降低代谢强度上限或下限水平（四）生物内稳态及其调节机制
1、内稳态及其保持机制
概念：生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制,从而减少生物对外界条件的依赖性,提高生物对外界环境的适应能力。

保持机制：
生理过程：高温植物气孔关闭，低温细胞液浓度提高；恒温动物调节体温
行为调整：动物冬、夏眠。

2、耐性限度的驯化
驯化机制：
通过生物体内酶系统的调整。

动物：金鱼不同温度饲养
植物：野生牡丹栽培
3、适应
有机体通过遗传、生理或生化的调整以确保在一定的条件下更好的生存和繁衍。

适应类型
形态适应：保护色、警戒色、拟态等；陆地动物、空中动物、水生动物运动器官的区别
行为适应：运动（草履虫）、繁殖（珊瑚虫）、迁徙（旅鼠）、防御抗敌
营养适应：食性的泛化与特化
第四节主要生态因子的作用
一、生物与光的关系
（一）光强变化对生物的影响
1、光强对生物生长发育和形态建成有重要作用
促进植物组织和器官分化（黄化）
2、光照强度与水生植物
透光带内光合大于呼吸，透光带下光合等于呼吸
3、植物对光照强度的适应类型
光补偿点与光饱和点：
光合作用强度和呼吸作用强度相当处的光照强度为光补偿点；当光照强度达到一定水平后，植物的光合产物不再增加，该处的光照强度即为光饱和点。

阳生植物光补偿点高，阴生植物光补偿点低
（二）光质变化对生物的影响
1、光质对植物的影响
红光加速甜瓜早熟；蓝光有利于蛋白质合成
2、光质对动物的影响
可见光：动物换羽、体色，
不可见光：草履虫避光
（三）生物对光周期的适应
昼夜节律：生物活动表现出24h循环一次的现象.
例：浮游动物；植物光合作用.
光周期现象：
生物对自然界昼夜长短规律性变化的反应。

1、植物光周期
长日照植物：日照超过一定数值才开花的植物。

小麦、大麦、油菜、菠菜
短日照植物：日照短于一定数值才开花的植物。

水稻、大豆、玉米、麻、菊花
日中性植物：长短日照均可，黄瓜、番茄
2、动物光周期
日周期哲镖水蚤雌体黄昏上升水面，清晨下沉。

月周期栖居大沙蚕10-11月满月交配
年周期北极狐、雪兔、雷鸟毛色、生殖、迁徙
长日照动物：雪貂、野兔、刺猬
短日照动物: 绵羊、山羊和鹿
二、生物与温度的关系
（一）温度对生物的作用
1、温度与生物生长：
温度三基点：参与生命活动的酶都有最低、最适和最高温。

不同生物三基点不同；（水稻）
在一定温度范围内，生物生长速率与温度成正比；（年轮）
2、温度与生物发育：
植物春化、动物繁殖的早迟。

温度与生物发育最普遍规律是有效积温。

有效积温定义：生物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程。

各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温。

K=N(T-T0)
N为生长发育所需天数，T为发育期间当地平均温度，T0是发育所需最低临界温度，K是总积温（常数）。

有效积温意义
根据当地的平均温度和每一作物所需的总有效积温，合理安排全年的农作物茬口；
在植物保护、防治病虫害中，根据当地的平均温度及某害虫的有效总积温进行预测预报。

（二）极端温度对生物的影响
1、低温对生物的影响
当温度低于临界温度,生物因低温冷害或冻害。

冷害指喜温生物在0度以上受害或死亡。

冻害指生物在0度以下体内形成冰晶体造成的伤害。

2、高温对生物的影响
当温度超过临界温度，对生物产生有害作用。

原因：蛋白质凝固变性、酶失活、破坏水份平衡、缺氧、排泄功能失调、神经系统麻痹等
（三）生物对极端温度的适应
1、生物对低温的适应：
形态、生理、行为
阿伦规律:寒冷地区的恒温动物较温暖地区恒温动物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）明显趋于缩小减少散热。

贝格曼规律:寒冷地区的恒温动物身体比生活在温暖地区同类个体更大，减少单位体重散热量。

2、生物对高温的适应：
形态、生理、行为
（四）变温与温周期现象
温周期现象：
植物对昼夜温度周期性变化的反应，称为生长的温周期现象
1、变温与生物生长
白天温度高于夜间温度，植物正常生长。

（波斯菊、番茄）
2、变温与干物质积累
昼夜温差大，利于物质积累。

（西藏小麦千粒重）
三、生物与水的关系
（一）水因子的生态作用
1、水是生物生存的重要条件
水是生物体不可缺少的组成成分；
水是生物体代谢活动的介质、原料；
水为生物创造稳定的温度环境；
维持生物的固有姿态
2、水对动植物生长发育的影响
植物缺水枯萎、动物缺水休眠
3、水对动植物数量和分布的影响
水分多处物种多
（二）生物对水因子的适应
1、水生植物对水环境的适应
适应方式：
有发达的通气组织;
机械组织不发达或退化;
叶片薄而长,以增加光合和吸收营养物质的面积。

生态类型：沉水植物浮水植物、挺水植物
2、陆生植物对水环境的适应
形态适应：发达的根系；叶面小；单子叶植物运动细胞可使叶面卷曲；具发达的贮水组织；
生理适应：原生质的渗透浓度高
生态类型：湿生植物、中生植物、旱生植物
3、水生动物对水因子的适应
海洋动物
鲨鱼和无脊椎动物：等渗
硬骨鱼：低渗
淡水动物
硬骨鱼：高渗
河口动物
洄游鱼类：变渗透压
4、陆生动物对水因子的适应
1、形态（昆虫几丁质体壁）
2、行为（干旱地区昼伏夜出）
3、生理（骆驼利用代谢水）
四、生物与土壤的关系
（一）土壤的生态学意义
提供陆生生物栖息场所；
提供植物生活必须的矿质元素；
提供植物生长所需的水热肥气；
维持丰富的土壤生物区系；
生态系统的许多生态过程在土壤里进行。

土壤生物区系
大型动物群、大动物群、中型底栖动物群、微生物、动植物群落。

（二）土壤理化性质对生物的影响
1、土壤物理性质对生物的影响
土壤质地与结构
固体、液体和气体
根据土壤质地划分：
砂土壤土粘土
水分、氧气、温度的影响
2、土壤化学性质对生物的影响
土壤酸碱度、土壤有机质、土壤无机元素
（三）植物对土壤因子的适应
植物分类：
酸性土植物、中性土植物、碱性土植物
1.盐碱土植物
盐土危害
适应方式：形态适应、结构适应、生理适应
第一章思考题
1、试述生态学、环境生态学的定义及区别
2、环境生态学产生的历史背景
3、环境生态学研究的主要内容和任务
第二章思考题
1、生物的基本特征是什么？
2、环境因子和生态因子的区别与联系
3、生态因子作用的一般特征
4、环境的概念及划分类型
5、谢尔福特耐性定律
6、举例说明内稳态的保持机制
7、何谓光补偿点/光饱和点？试述光强与光合作用关系
8、举例说明生物对光周期的适应
9、生物对极端温度有哪些适应性？
10、有效积温法则及意义
11、水分对生物的影响及生物如何适应？
12、盐土对植物生长发育有哪些不利影响？
名词解释：
限制因子、“最小因子定律”、内稳态、昼夜节律:光周期现象：三基点温度、阿伦规律、贝格曼规律、温周期现象。