第2章生物与环境(精)

第2章生物与环境

主要内容

•地球上的生物

•环境的概念与类型

•主要环境因子的生态作用

•生态因子作用的一般规律

第一节地球上的生物

•生命的产生与进化

–生命的起源

–生物种的概念

–生物的协同进化

•生物多样性

–生物多样性的概念

–影响生物多样性的因素

•地球自我调节理论

–Gaia假说的形成和发展

–假说的主要论点

林奈物种观点

•物种是形态相似个体组成，同种个体可自由交配，并产生可育后代。

•特点：形态

•问题：物种并不是一成不变的。此外，物种是与其他物种存在着亲缘关系的。

达尔文观点

•将亲缘关系密切的一群个体统称为物种

•特点：物种的可变性

•问题：物种是客观存在的，并不是人可以随意划分的。物种间的亲缘关系不应过分强调而忽略不同物种间的明显的差异。

Mayr关于物种的定义

•物种是由许多群体组成的生殖单元（与其他生殖单元隔离），它在自然界中占有一定的生境位置。

–生物种在自然界是真实存在的，是由生物、生态学、行为等特征相互认同的一群形态相似的个体

–遗传学特征：生殖隔离

–形态学特征：相对稳定的形态特征

–生态学特征：在生态系统中占据一定的生态位

–进化特征：生物的可变化、进化特征

Gaia假说—1

•Gaia：又为Gaea, Ge；希腊神话中的大地女神，Uranus的妻子；有3子：Titans, Furies and Cyclopes.

•J. Lavelock 1965提出。英国科学家，时在研究金星存在生命的可能性。

•Gaia 假说又可称为大地假说。

Gaia假说—2

•主要内容：假说认为，地球表面的温度和化学组成是受地球表面的生命总体（生物圈）所主动调节的。

•假说的说明

•佐证：①火星，②模拟地球在去除生命后的大气状态，与火星、金星的状态相似（表1），但远未达到平衡。③在地球历史中，陨星大冲撞至今已发现有30次，但是，生命与环境持续地存在下来。

第二节环境的概念及其类型

•概念

•类型

•环境因子

环境和环境因子

•环境(environment)是指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素,这些环境要素称环境因子。

•环境依主体而定，有大小之分，大到整个宇宙，小到基本粒子。

环境的类型

•生物环境一般可分为大环境(macroenvironment)和小环境(microenviroment)。

•大环境是指地区环境、地球环境和宇宙环境。大环境中的气候称为大气候(macroclimate)，是指离地面1.5m以上的气候，是由大范围因素所决定，如大气环流、地理纬度、距海洋距离、大面积地形等。

•小环境是指对生物有直接影响的邻接环境，即指小范围内的特定栖息地。大环境直接影响着小环境，对生物体也有直接或间接影响。

•小环境对生物的影响也更为重要，它的存在，为生物提供选择自身所需要的生活条件。小环境中的气候称小气候(microclimate)，是指近地面大气层中1.5 m以内的气候。小气候变化大，受局部地形、植被和土壤类型的调节，与大气候有极大的差别。

环境因子分类

•1 依生物种类分类

•2 依性质分类

•3 依与生物密度关系分类

环境因子分类之1

依生物种类分类

•1 生物因子（biotic factor)

–同种或异种生物是所研究生物的环境因子，它们可能影响所研究生物的生命活动。如在研究虎时，其它成为其食物的动物对虎的生命活动有重要作用。

•2 非生物因子(abiotic factor)

–环境中的各种物质或物质的属性都可能成为影响所研究生物的环境因子。如温度、湿度、风、土壤中的各种物质和营养元素，所在环境的纬度、高度等等。

环境因子分类之2

依性质分类

•2.1 气候因子

–温度、湿度、光、降水、风、气压、雷电等

•2.2 土壤因子

–土壤结构、土壤有机/无机质、理化性质和土壤生物

•2.3 地形因子

–地面起伏，山的阴/阳坡等

•2.4 生物因子：参见按照物种分类

•2.5 人为因子

–人类活动对生物发生巨大影响，表现多方面，如污染等。

环境因子分类之3

依与生物密度关系分类

•3.1 密度制约因子(density-dependent factor)

–环境因子中，对生物作用的强度随生物的密度而变化的因子。

–类型有正负两类，在密度增加的状态下，正者作用导致生物的密度进一步增长；负者导致密度的反馈性降低，有调节种群密度的作用。一般是生物因子常常为密度制约性的环境因子。如密度高时食物不足导致死亡率升高从而降低了种群密度，生物因子一般就成为密度制约性环境因子。

•3.2 非密度制约因子(density-independent factor)

–环境因子中，对生物作用的强度与生物密度变化无关的因子。如温度等非生物因子。突然降温导致部分生物死亡，这对密度大或小的种群的作用是相同的。气候因子一般就成为非密度制约性环境因子。

环境因子分类之4

依因子的稳定程度分类

•4.1 稳定因子

–指终年恒定的因子，如太阳辐射、地磁等，主要决定生物的分布

•4.2 变动因子