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资源或新的（或新腾出的）生境。e.g.：
Victoria湖的丽鱼科鱼类 （Mwanza Gulf的东非人 称为 furu，意为漫游者/流浪汉 ，wanderer）
▪同一祖先 ▪相对短的时期
进化出多样的形态、色彩、行为模式
令科学家高兴的是，新种的出现、改变和消失， 就实实在在地发生在他们的眼前
丽鱼科鱼类的适应辐射（趋异）——从少数祖先 产生出很多种类，是最令人惊叹的事件之一， 而且作为活的有机体，其进化的各个不同阶段 都可被观察到
• 泛化种Generalist：对食物、生境等适应范
围宽的种
• 特化种Specialist：只利用某一严格生境或
资源的种
• 特化Specialization：形态或功能上的适应，
使得个体特别良好地适应于某一严格的生境、 资源或环境条件；这种限制的进化过程
• 生态耐受性Ecological tolerance 一个种
蒸发热 蒸发 1 g水所需要的热 0℃， 597 cal 或 2498 J
能
100℃, 536 cal 或 2243 J
热导性 在1℃ cm-1 梯度下穿过 0℃冰 0.022
1 cm2 横截面的热通量 0℃ 0.0055
(J cm-1s-1C-1)
20℃ 0.0060
40℃ 0.0063
水的特性——D.表面张力和毛细管现象
温度
密度
30℃ 0.99565 20℃ 0.99821
10℃ 0.99970
4℃ 0.99997
0℃ 0.99984
0℃冰 0.917
水的密度特点导致水温的分层stratification现象
水的特性—B.粘滞度 随着温度升高，水的粘滞度下降
水的特性——C. 热力学特性
• 高比热high specific heat——利于有机
类的有机体产生彼此相似的特征的过程；或者是 对特定的选择性条件产生相似的适应性反映。
e.g.：全球分布的红树植物，具有典型的革质或
肉质叶、支撑根、胎生viviparity种子；沉水
植物的茎叶的适应
• 适应辐射Adaptive radiation：从同一个
祖先向不同方向发育出不同类型以适应显著不同 的生活方式。从一个祖系而来的大量遗传趋异使 得很多新种得以出现，每一新种适应于利用新的
局部地区的水循环，示主要途径
地球上水主要的库—体积和平均滞留年限(mean residences times) (仿 Brown 1983修改)
库
体积 (×103 km3)
百分比
循环时间 (年)
海洋
1 370 000 94.202 3 000
地下水
60 000 4.126 5 000
(积极交换的地下水) (4 000) (0.275) (300)
Common Ecological Terms and Laws 生态学术语和法则
1. 生态学术语和法则 1.1 生态学术语 1.2 生态学定律
2. 水的性质和水循环 2.1 水的性质 2.2 水循环
1.1 生态学术语
• 环境Environment：有机体生活的生物和非生
物环境surroundings，包括温度、光照强度等，
水的特性——E. 溶解性
❖由于其极性，水是强溶剂 ❖几乎所有物质多少都可以溶于水 ❖几乎所有的水都含有一些溶解物质：
➢雨水含有溶解气体和微量矿物质 ➢湖水和河水含有 0.1-0.2‰ 溶解矿物质 ➢海洋含有 35‰溶解矿物质
水的特性——F. 光学特性
• 水表面反射5~10%
• 吸收: 最先吸收红外、紫外和长波光——红色 光，短波光吸收相对较弱——绿色光
相对最少的因子所限制。亦即，个体或种群的生 长受其所需必需营养物中最少的一个的限制
❖谢尔福德耐性定律Shelford’s Law of Tolerance：物种的分布受有机体耐受范围最窄
的环境因子所控制。亦即，有机体生活于限制它 们存活的物质或条件的最大值和最小值范围之内
存活 生长 繁殖 有 机 体 表 现
于生存或繁殖的任何可遗传特征，可以是行为、
形态或生理的特征。适应是自然选择的结果
• 顺应/驯化Acclimation：较长时间暴露于
特定条件下，个体的生理速率或行使某一功能 的能力发生的改变
• 适应环境Acclimatization：对于环境条件
变化，有机体产生相应的生理或形态的改变
• 趋同Convergence：在相同条件下，不同种
• 充气的鳔 (植物也有类似现象!) • 积累脂质等代谢产物 • 含较高的水分
一些水生生物的运动方式
2.2 水循环 The Hydrological Cycle
水圈循环示意图
水的自然循环——降水→地下水或地表河流→海洋。任何静 止的水体，从树叶上的水滴到整个大洋的表面，都在不停蒸发。 蒸发向大气补充水汽。即使是在积贮了千万年的冰川和冰帽、 深海以及地下的水，都通过降雨或降雪的补充，而与地表水和 大气中水汽联系在一起
环境条件
物种在环境条件方面表现的一般模式图
• 另外两个因子使得耐受限的确定变得复杂 化：其一，物种能在生理上适应某些环境 因子；其二，对一个环境因子的耐受限取 决于其它环境因子的水平，例如， pH变 化会影响很多鱼类对温度的耐受性
• 动物和植物都进化出了很多逃避机制，如
迁徙 Migration (birds & insects etc.), 冬 眠hibernation (e.g. squirrel, snake),蛰 伏 dormancy (plant), 滞育diapause
类所能生存的条件范围
• 最适Optimum 最适合有机体的狭窄的环境条
件范围
• 调节者Regulators：不论对于温度、 pH
或溶解物，维持体内环境稳定的生物
• 顺应者Conformers：内环境随外部条件变
化的生物
1.Байду номын сангаас 生态学定律
❖利比希最小因子定律Liebig’s Law of the Minimum：任何生物学过程都受对其需求而言
➢ 稳定的温度环境
➢ 支持自身重力的能量消耗少乃至无 (浮力)
➢ 利于运动
❖ 不利方面Disadvantages:
➢ 氧气含量低 (溶解度低, 扩散受限制)
➢ 水的粘滞性限制retards 生物的运动(某些生
物具有流线型身体, 其它的具有降落伞). ➢ 光照可能不足
水生生物达成中性密度的途径
• 减少 (真骨鱼类bony fish) 或除去 (鲨鱼 等) 硬骨骼部分
的可变环境因子为条件，如温度、酸度、盐度等。
条件是不可消耗的 not depletable
• 资源Resources： 有机体利用或消耗 deplete
的任何东西属于资源，如：花蜜是蜜蜂的资源， 光是所有植物的资源，水是所有生物的资源…
• 环境变化Environmental variation：大多
• 散射: 短波光强烈——洁净水的颜色；当含悬 浮物增加时，长波光散射增加—浑浊
Iz＝I0＋e－εz
ε垂直消光系数，可从实测计算而来ε=[1/z2.303(lgI0 -lgIz)]
• 水下10m，光照仅为水面的
水生的利弊Pros and Cons of aquatic life
❖ 优越性Advantages:
体维持稳定的体温；使海洋和大水体保 持较小的温度变化
• 高蒸发热 (或潜热latent heat)——蒸发
的冷却效应
• 冰比水轻——避免环境极端化
水的性质——热力学特性
性质 定义
值
比热 将 1 g 水温度升高 1℃ 1 cal 或 4.2 J 所需的热能
融化热 把 1 g 0℃ 的冰融化成 80 cal 或 335 J 0℃的水所需要的热能
(insects)
2. 水的性质和水循环
2.1 水的性质
极性分子a polar molecule
→是离子和极性溶质的良好溶剂 →氢键hydrogen bonds， 亲和力cohesive、
粘着力adhesive、表面张力Surface tension →热力学特性 →光学特性
水的特性—A.密度
数有机体都面临着在不同时间尺度上外部环境的 连续变化，有些环境因子每秒或每分钟都在改变， 如光照强度；另一些因子则有日变化、季节变化 甚至更长时间内的变化（如冰川周期）
• 生境/栖息地Habitat ：动物或植物正常生
活的地方，通常以优势植物类群或特定物理特 性为特征，如溪流生境、森林生境
• 适应Adaptation ：有机体所具有的有助
a. 表面张力 水分子间的氢键——水的表面张力 比水重，但腿上的微绒毛分散重量
b. 毛细管现象
(a) 毛细管中，粘着力 adhesive forces 把水
分子吸向管壁，其他分 子受亲和力影响而被吸 上
(b) 较粗的管子中，少量
水分子被吸向管壁，粘 着力不足以克服容器表 面下水分子的亲和力， 水面仅稍许升高
冰川/冰盖
24 000 1.650 8 600
湖泊/内陆海
230 0.0158
10
土壤水 大气水
0.022%
82 0.0056
1
14 0.00096 0.027
河流
1.2 0.00008 0.032
以及对所研究个体产生影响的所有其他生物。
• 非生物因子Abiotic factors：非生物成分，
影响特定有机体的物理环境和化学环境。非生 物环境因子包括土壤、水、空气、光、营养盐 等等。
• 生物因子Biotic factors：对特定有机体产生
影响的生物成分，即该有机体与其他有机体的 相互关系。
• 条件Conditions：引起有机体对之作出反应
Victoria湖的丽鱼科鱼类 （Mwanza Gulf的东非人 称为 furu，意为漫游者/流浪汉 ，wanderer）
▪同一祖先 ▪相对短的时期
进化出多样的形态、色彩、行为模式
令科学家高兴的是，新种的出现、改变和消失， 就实实在在地发生在他们的眼前
丽鱼科鱼类的适应辐射（趋异）——从少数祖先 产生出很多种类，是最令人惊叹的事件之一， 而且作为活的有机体，其进化的各个不同阶段 都可被观察到
• 泛化种Generalist：对食物、生境等适应范
围宽的种
• 特化种Specialist：只利用某一严格生境或
资源的种
• 特化Specialization：形态或功能上的适应，
使得个体特别良好地适应于某一严格的生境、 资源或环境条件；这种限制的进化过程
• 生态耐受性Ecological tolerance 一个种
蒸发热 蒸发 1 g水所需要的热 0℃， 597 cal 或 2498 J
能
100℃, 536 cal 或 2243 J
热导性 在1℃ cm-1 梯度下穿过 0℃冰 0.022
1 cm2 横截面的热通量 0℃ 0.0055
(J cm-1s-1C-1)
20℃ 0.0060
40℃ 0.0063
水的特性——D.表面张力和毛细管现象
温度
密度
30℃ 0.99565 20℃ 0.99821
10℃ 0.99970
4℃ 0.99997
0℃ 0.99984
0℃冰 0.917
水的密度特点导致水温的分层stratification现象
水的特性—B.粘滞度 随着温度升高，水的粘滞度下降
水的特性——C. 热力学特性
• 高比热high specific heat——利于有机
类的有机体产生彼此相似的特征的过程；或者是 对特定的选择性条件产生相似的适应性反映。
e.g.：全球分布的红树植物，具有典型的革质或
肉质叶、支撑根、胎生viviparity种子；沉水
植物的茎叶的适应
• 适应辐射Adaptive radiation：从同一个
祖先向不同方向发育出不同类型以适应显著不同 的生活方式。从一个祖系而来的大量遗传趋异使 得很多新种得以出现，每一新种适应于利用新的
局部地区的水循环，示主要途径
地球上水主要的库—体积和平均滞留年限(mean residences times) (仿 Brown 1983修改)
库
体积 (×103 km3)
百分比
循环时间 (年)
海洋
1 370 000 94.202 3 000
地下水
60 000 4.126 5 000
(积极交换的地下水) (4 000) (0.275) (300)
Common Ecological Terms and Laws 生态学术语和法则
1. 生态学术语和法则 1.1 生态学术语 1.2 生态学定律
2. 水的性质和水循环 2.1 水的性质 2.2 水循环
1.1 生态学术语
• 环境Environment：有机体生活的生物和非生
物环境surroundings，包括温度、光照强度等，
水的特性——E. 溶解性
❖由于其极性，水是强溶剂 ❖几乎所有物质多少都可以溶于水 ❖几乎所有的水都含有一些溶解物质：
➢雨水含有溶解气体和微量矿物质 ➢湖水和河水含有 0.1-0.2‰ 溶解矿物质 ➢海洋含有 35‰溶解矿物质
水的特性——F. 光学特性
• 水表面反射5~10%
• 吸收: 最先吸收红外、紫外和长波光——红色 光，短波光吸收相对较弱——绿色光
相对最少的因子所限制。亦即，个体或种群的生 长受其所需必需营养物中最少的一个的限制
❖谢尔福德耐性定律Shelford’s Law of Tolerance：物种的分布受有机体耐受范围最窄
的环境因子所控制。亦即，有机体生活于限制它 们存活的物质或条件的最大值和最小值范围之内
存活 生长 繁殖 有 机 体 表 现
于生存或繁殖的任何可遗传特征，可以是行为、
形态或生理的特征。适应是自然选择的结果
• 顺应/驯化Acclimation：较长时间暴露于
特定条件下，个体的生理速率或行使某一功能 的能力发生的改变
• 适应环境Acclimatization：对于环境条件
变化，有机体产生相应的生理或形态的改变
• 趋同Convergence：在相同条件下，不同种
• 充气的鳔 (植物也有类似现象!) • 积累脂质等代谢产物 • 含较高的水分
一些水生生物的运动方式
2.2 水循环 The Hydrological Cycle
水圈循环示意图
水的自然循环——降水→地下水或地表河流→海洋。任何静 止的水体，从树叶上的水滴到整个大洋的表面，都在不停蒸发。 蒸发向大气补充水汽。即使是在积贮了千万年的冰川和冰帽、 深海以及地下的水，都通过降雨或降雪的补充，而与地表水和 大气中水汽联系在一起
环境条件
物种在环境条件方面表现的一般模式图
• 另外两个因子使得耐受限的确定变得复杂 化：其一，物种能在生理上适应某些环境 因子；其二，对一个环境因子的耐受限取 决于其它环境因子的水平，例如， pH变 化会影响很多鱼类对温度的耐受性
• 动物和植物都进化出了很多逃避机制，如
迁徙 Migration (birds & insects etc.), 冬 眠hibernation (e.g. squirrel, snake),蛰 伏 dormancy (plant), 滞育diapause
类所能生存的条件范围
• 最适Optimum 最适合有机体的狭窄的环境条
件范围
• 调节者Regulators：不论对于温度、 pH
或溶解物，维持体内环境稳定的生物
• 顺应者Conformers：内环境随外部条件变
化的生物
1.Байду номын сангаас 生态学定律
❖利比希最小因子定律Liebig’s Law of the Minimum：任何生物学过程都受对其需求而言
➢ 稳定的温度环境
➢ 支持自身重力的能量消耗少乃至无 (浮力)
➢ 利于运动
❖ 不利方面Disadvantages:
➢ 氧气含量低 (溶解度低, 扩散受限制)
➢ 水的粘滞性限制retards 生物的运动(某些生
物具有流线型身体, 其它的具有降落伞). ➢ 光照可能不足
水生生物达成中性密度的途径
• 减少 (真骨鱼类bony fish) 或除去 (鲨鱼 等) 硬骨骼部分
的可变环境因子为条件，如温度、酸度、盐度等。
条件是不可消耗的 not depletable
• 资源Resources： 有机体利用或消耗 deplete
的任何东西属于资源，如：花蜜是蜜蜂的资源， 光是所有植物的资源，水是所有生物的资源…
• 环境变化Environmental variation：大多
• 散射: 短波光强烈——洁净水的颜色；当含悬 浮物增加时，长波光散射增加—浑浊
Iz＝I0＋e－εz
ε垂直消光系数，可从实测计算而来ε=[1/z2.303(lgI0 -lgIz)]
• 水下10m，光照仅为水面的
水生的利弊Pros and Cons of aquatic life
❖ 优越性Advantages:
体维持稳定的体温；使海洋和大水体保 持较小的温度变化
• 高蒸发热 (或潜热latent heat)——蒸发
的冷却效应
• 冰比水轻——避免环境极端化
水的性质——热力学特性
性质 定义
值
比热 将 1 g 水温度升高 1℃ 1 cal 或 4.2 J 所需的热能
融化热 把 1 g 0℃ 的冰融化成 80 cal 或 335 J 0℃的水所需要的热能
(insects)
2. 水的性质和水循环
2.1 水的性质
极性分子a polar molecule
→是离子和极性溶质的良好溶剂 →氢键hydrogen bonds， 亲和力cohesive、
粘着力adhesive、表面张力Surface tension →热力学特性 →光学特性
水的特性—A.密度
数有机体都面临着在不同时间尺度上外部环境的 连续变化，有些环境因子每秒或每分钟都在改变， 如光照强度；另一些因子则有日变化、季节变化 甚至更长时间内的变化（如冰川周期）
• 生境/栖息地Habitat ：动物或植物正常生
活的地方，通常以优势植物类群或特定物理特 性为特征，如溪流生境、森林生境
• 适应Adaptation ：有机体所具有的有助
a. 表面张力 水分子间的氢键——水的表面张力 比水重，但腿上的微绒毛分散重量
b. 毛细管现象
(a) 毛细管中，粘着力 adhesive forces 把水
分子吸向管壁，其他分 子受亲和力影响而被吸 上
(b) 较粗的管子中，少量
水分子被吸向管壁，粘 着力不足以克服容器表 面下水分子的亲和力， 水面仅稍许升高
冰川/冰盖
24 000 1.650 8 600
湖泊/内陆海
230 0.0158
10
土壤水 大气水
0.022%
82 0.0056
1
14 0.00096 0.027
河流
1.2 0.00008 0.032
以及对所研究个体产生影响的所有其他生物。
• 非生物因子Abiotic factors：非生物成分，
影响特定有机体的物理环境和化学环境。非生 物环境因子包括土壤、水、空气、光、营养盐 等等。
• 生物因子Biotic factors：对特定有机体产生
影响的生物成分，即该有机体与其他有机体的 相互关系。
• 条件Conditions：引起有机体对之作出反应