生态学2

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(2)垂直变化
气温的垂直变化： 海拔高度每增加100米,气温降低0.5~10C 山坡不同的坡向热量的分配也是不均匀的。同样 海拔的山地，南坡生长喜暖耐旱植物；北坡多生长耐 阴喜湿的植物。 水温的垂直变化： 水温也随深度的不同而有变化，但冬季与夏季的 垂直变化明显不同。
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三、极端温度对生物的影响 （一）对低温的耐受极限和抗寒性
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低温生物学目前的主要成果：
1、成功地通过冷冻保存精子，尤其在人工受精繁殖牲畜和改良 品种方面效果更加明显。 2、哺乳动物的早期胚胎保存（从单细胞到囊胚期），当需要时， 经溶冻并移植到“养母”的子宫中继续发育。
3、冷冻保存器官、组织（小块皮肤、角膜），迄今还没有哺乳 动物器官在经完全冷冻后机能完全恢复的报导。
指终年稳定的因子 稳定因子 如地磁、地心引力 和太阳辐射 生态因子 变动因子 非周期性变动因子:刮风 降雨、捕食、寄生等
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决定生物分布
周期性变动的因子： 一年四季变化、潮汐涨落 影响生物数量
三、生态因子作用的几个特点 1、综合性： 每一个生态因子都是在与其它因子相互影响、相 互制约中起作用的，任何一个因子的变化都会在不同 程度上引起其它因子的变化。 如：光强度的变化必然会引起土壤温度和湿度的 改变。 2、非等价性： 对生物起作用的诸多因子是非等价的，其中必 有1~2个起主要作用的主导因子。主导因子的改变常 常会引起许多其它生态因子发生明显变化或使生物的 生长发育明显变化。
如：很多昆虫的幼虫和成虫生活在完全不同的生境中，因此，它 们对生态因子的要求差异极大。
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四、几个常见的生态学定律 （一）阈和律 1、阈： 任何一种环境因子 对生物产生可见作用的最低量。 如：一种动物能活动的最低温度、最低湿度、最弱的光照度 等等。 2、率：生物功能速率。 阈和率的关系： 环境因子作用超过阈之上，生物功能的速率就加快，直至最大 速率。但超过最大范围速率就会降低下来。
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二、生态因子的分类 1、通常的分类
非生物因子
湿度、降水量、雪被、海流 温度、光、大气、水、盐分
压力、土壤、火等等 生态因子 动物、植物、微生物 同种生物：构成种内关系 异种生物：构成种间关系
生物因子
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2、 依其性质归纳为五类
①气候因子： ②土壤因子： ③地形因子： ④生物因子： ⑤人为因子：
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3、环境温度的变化幅
（1）水环境 水环境的温度一般不会升得太高，也不会 降得太低。淡水水温不会低于00C；海水也不 会低于-2.50C。 大洋水温最高记录360C，潮间带或小型 淡水湖水温可达400C-450C。 因此，水环境温度的变化幅只有400C-450C。
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（2）大陆上的气温 大陆最地气温记录-88.30C（南极），但 沙漠 夏季中午气温可达600C而沙漠土壤表面 温度可高达800C（野外工作甚至能用沙‘煮 熟’鸡蛋）。 由此可见，大陆温度变化幅可达到1301500C，比水体大2-3倍。
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2、动物耐寒性的一些规律
（1）变温动物忍受体温（内环境）下降的能力较高。而常温动物的体温相对来说比 较稳定，忍受体温下降的能力较弱。 （2）处于活动期的动物可耐受的极限温度较狭小。 （3）耐寒性有季节变化。 （4）不同生态类群的耐寒性区别显著。 （5）耐寒性有地理变异。 （6）个体发育的不同阶段，动物的耐寒性也不同。 （7）动物耐寒性也可以进行驯化
4、哺乳动物的整体冷冻尚未获得成功。 5、低温手术。如心脏外科，利用低温，结合机械方法把充氧的 血液灌注全身（心-肺机 ），可以使心脏停止跳动，排出血液而 进行手术。
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（二）生物对高温的耐受极限
1、生物对高温的耐受极限研究远不及对低温的研究多。 2、大多数动物最高耐受温度不高。 如： 多数昆虫 高于45~500C就死亡； 爬行动物能耐受 450C； 鸟类可耐受 46~480C； 哺乳类 420C就死亡； 活动的原生动物 能忍受500C； 海产无脊椎动物 只能忍受300C 海葵到380C； 淡水无脊椎动物 能忍受到41~440C； 斑鳉 能在500C温泉中生活； 蓝绿藻可在高达73~750C的温水中生活（在美国黄石公园 850C的温泉中还生活着一种蓝绿藻）。
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第二章 主要自然因子的生态作用
第一节 温度及其生态作用
一、温度的生态意义
温度是一种无时无处不在起作用的生态因子，任何生物都是 生活在具有一定温度的外界环境中，并受着温度变化的影响。 首先，生物体内的生物化学过程，必须在一定的温度范围内 才能完成。 其次，温度对生物的意义还在于温度的变化会引起环境中其 它因子的改变。如：引起湿度、降水、刮风、氧在水中的溶解度 以及食物和其它生命活动和行为的改变等（间接影响）；也可引 起动物的体温、繁殖、发育、生长、分布范围等（直接影响）。
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（2）季节变化 ①海洋：赤道和极地海洋水温年较差不超 过50C；温带海洋年较差100C-150C，有时可 达230C；140米深度以下，水温无季节变化。 ②陆地：比海洋剧烈。温带、寒带较热带 变化大。如：西藏冬夏温差可达770C（37~400C）……。 ③土壤：变化比气温大。随深度加大变幅 减少。30米深度以下，土壤温度无季节变 化……。
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4、环境温度随时间的变化 （1）昼夜变化
①海洋水温不超过40C，随着深度的增加， 变化幅度更小。15米深度以下，无昼夜变化。 ②大陆气温一般在170C左右；沙漠地带 有时可达400C；高海拔比同纬度低海拔日较 差大。 ③土壤：土壤表面温度变化远较气温剧烈， 随着土壤深度的加大，变幅减少；35~100厘 米以下，土壤温度无昼夜变化。
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（三）利比希最低因子定律（最低因子法则）
其基本思想是： 每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养物质，如果其 中有一种营养物质完全缺失，植物就不能生存。如果这种营养物 质极微，植物生长就最少。 这个定律如果用于指导实践，必须加上两个补充原理： 第一，利比希定律只有 在严格的稳定的状态下，即在物质 和能量的输入和输出平衡状态下才能使用。 第二，因子的替代作用，即当一个特定因子处于最小量状态 时，其它处于高浓度或过量状态下的物质，可能会有替代作用。 至少是化学性质上接近的元素能替代一部分。 如锶就能部分地替代软体动物的壳需要的钙。
1、生命的温度下限和低温致死的原因 临界温度——温度低于一定的数值，生物便会因低温而受害。 这个温度数值被称为临界温度。 动物对温度的耐受极限变化极大，某些动物能忍受一定程度 的体温冻结。如：某些动物能在-1960C的液氮中存活；而另一 些动物对低温却异常敏感。 如：魟鱂，通常被饲养在230C的 室温中，如水温下降到100C，它们就会死亡。
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3、某些在休眠期的动物有可能耐受很高温度 如： 在尼日利亚和乌干达有一种摇蚊，在脱水的状态下能在1020C 中存活1分钟。 4、现知能忍受最高温度的生物 美国科学家巴罗斯和德明取自2500米深海中的某些细菌，在 高达2500C和265个大气压的钛容器中，这些细菌还能生长和增 殖。 5、水生动物一般对高温的耐受性比陆生动物低。 高纬度地区一般比低纬度低。 沙漠中的动物往往能忍受较高温度。 6、高温实验驯化同样可以提高动物耐受高温的能力。
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（四）耐受性定律 任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过 多，即当其接近或达到某种生物的耐受性限度时，就 会使该种生物衰退或不能生存。
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五、生态因子的其它作用
限制因子是生态学中有用的原理，但生态因子对生物不只 是消极的限制： （一）因子的补偿作用 生物能适应环境，并且在一定程度范围内生物还能改变自 然环境，减少温度、光照、水等生态因子限制作用。 （二）生态因子的信号作用 生物对自然界的适应，不仅表现在能否耐受环境因子的变 化这种消极方面，生物还能积极地利用一些生态因子的周期性变 化，以作为调节其生理节律和生活史中的各种节律的线索。 如：光照周期可以作为外界线索，对生物体内的生物钟起 到“扳机”作用，引起一系列的生理变化。如动物的换毛、换羽、 繁殖、滞育、休眠、迁徙等。
第一篇
个体生态学 （环 境 分 析）
第一章 生态因子的分类及其作用的一般特征 一、环境和生态因子 （一）环境： 在生态学中，一般是指生物体周围一切 的总和，它包括空间以及其中可以直接或间接 影响有机体生活和发展的各种因素。
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环境是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该生物体或生物群体生存的一切因 素的总和。（李博等） 因为，环境总是针对某一特定主体或中心而言的。 如：在环境科学中 ，一般以人类为主体。环境是指 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和。 在生物科学中，一般以生物为主体。环境是指 围绕着生物体或生物群体的一切因素的总和。 生物有机体之间互为环境。
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二、地球上温度的基本情况 1、温度的表示方法 （1）温度以“度”来表示。如100C，它是指“热”能的强度。 （2）热能的另一种指标是热容量，一般是用克卡表示，一克 卡是指把一克150C的水温上升10C所需要的热量。 （3）国际单位制用（J）为单位，1焦耳=0.24克卡。 2、决定地球上温度分布的主要因素 地球上温度变化主要决定于两个基本变量：入射的太阳辐射 角度；地球表面的水陆分布。
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3、不可替代性和互补性： 生态因子虽非等价，但都不可缺少，一个因子的缺失不可能由另一 个因子来替代。但一个因子的数量不足，有时可以靠另一个因子的加强 得到调剂和补偿。 如：锶大量存在时可减少钙不足对动物造成的有害影响。
4、限定性：
生物在发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同 强度。因此 ，某一生态因子的有益作用常常只限于生物生长发育的某一 特定阶段。
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（二）限制因子： 在众多的环境因素中，任何一个接近或超过某种生物的耐 受极限，从而阻止其生存、生长、繁殖和扩散的因素。 如：陆地环境中的氧很丰富，氧对陆生动物来说不起任何 限制作用。但如净水水体高密度养鱼，溶氧就经常是一个限制 因子。只有靠水泵不断地使水流动，如果水泵一停，水的更新 一停止，往往只要几十分钟，甚至几分钟（视鱼的密度高低） 鱼就纷纷“浮头”，如不采取紧急措施，就会造成大量死亡。
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部分动物忍受低温的能力：
草原龟—— -130C 豚 鼠—— -150C 大白鼠—— -250C 家 兔—— -450C 狗 —— -1600C
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动物低温致死的原因：
（1）冰结晶使原生质破坏，损坏了细胞内和细胞 间的细微结构；
（2）当溶剂水结冰时，电解质浓度改变，引起细 胞渗透压的变化，造成蛋白质变性； （3）脱水使蛋白质沉淀； （4）代谢失调乃至停止。
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5、环境温度的空间变化
（1）水平变化
从赤道到北极，根据年平均温的不同划分为热带、温带和寒带： 热带：赤道南北平均温为200C的等温线之间的地区； 温带：年平均温200C等温线和最热月100C等温线之间的地区； 寒带：最热月100C等温线与极地之间。 随纬度北移（北半球），大约每增加一度纬度，平均温降低0.50C.
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3、低温生物学(cryobiology) 动物有机体超冷现象的发现，为有机体在低温环 境下的生命力这一理论问题，以及许多有关的实践问 题的研究开辟了广阔的前景。低温生物学是当前生物 学中一个重要的研究方向。它属于边缘学科，是生理 学、生态学、生物化学和进化论等学科的交叉。 对低温生物学的研究，主要在于谋求以低温来最 大限度地抑制代谢活动。就是说，使细胞、组织、有 机体的整体的代谢活动有效地“终止”，在这种状态 下，有机体的“老化”和“退化”过程停止，并得以 保持持久地恢复活力的能力。
3、密度制约因子和非密度制约因子
a.密度制约因子： 强调随种群密度的变化而变化，因此有调节种群 数量、维持种群平衡的作用。 如：食物、天敌和流行病等各种生物因子。
b.非密度制约因子：强调不随种群密度的变化而变化，因此对种群密 度不能起调节作用。 如：温度、降水和天气变化等非生物因子。
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4、前苏联学者蒙卡斯基则依据生态因子的稳定程度将其 分为稳定因子和变动因子：
Hale Waihona Puke Baidu
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（二） 生态因子 组成环境的因素，称生态因子或叫环境因子。 生态因子是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行 为和分布有着直接或间接影响的环境要素。 如温度、湿度、食物、O2、CO2和相关生物等。 生态因子是生物生存不可缺少的条件，也叫生存条件。 生态因子可以认为是环境中对生物起作用的因子。 环境因子则是指生物体外部的全部环境要素。