生态学基础(专升本学习资料)

第一章绪论第一节生态学的概念和研究内容1.生态学的概念经典定义：生态学是研究生物及其居住环境的科学。

（1866年德国海克尔）生态系统生态学时期定义：研究生态系统结构与功能的科学。

（奥德姆）现代生态学定义：研究生物及人类生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学。

2.生态学的研究对象和内容（1）研究对象：生态系统（2）研究内容：生态系统内各层次、各要素的相互作用规律①个体生态学（其基本内容与生理生态学相当）②种群生态学③群落生态学④生态系统生态学⑤景观生态学⑥全球生态学3.生态学的分支学科（1）根据组织层次分类，可分为：个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、景观生态学、区域生态学和全球生态学（2）根据生物类群分类，可分为：普通生态学、动物生态学、植物生态学和微生物生态学（3）根据生境类型分类，可分为：陆地生态学和水域生态学（4）根据研究方法分类，可分为：野外生态学、实验生态学和理论生态学（5）根据交叉学科分类，可分为：生理生态学、分子生态学、数学生态学和化学生态学等（6）根据应用领域分类，可分为：农田生态学、农业生态学、森林生态学和人类生态学等第二节生态学的发展简史及发展趋势1.生态学的发展简史一般地说生态学的发展历程可划分为4个时期：（1）生态学的萌芽时期（17世纪前）（2）生态学的建立时期（17世纪至19世纪）：1866年海克尔首次提出生态学这一科学名词（3）生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪30年代）：生态学发展达到第一个高峰，出现生态学同其他学科的叫渗透交叉；生态学学派分化（4）现代生态学时期（20世纪30年代至今）：1935年坦斯利首先提出生态系统的概念，1939年提出“生态平衡”的概念2.现代生态学的发展趋势（1）生态系统生态学的研究成为主流：系统分析方法成为生态学的方法论基础（2）从描述性科学走向实验、机理和定量研究（3）现代生态学向宏观和微观两极发展（4）应用生态学发展迅速，实践应用性更强（5）人类生态学的兴起和生态学与社会科学的交叉融合第三节生态学的研究方法1.野外调查：迄今尚难以或无法使自然现象全面地在实验室内再现，故野外调查仍是生态学研究的基本方法2.实验研究：包括控制实验和实验室分析3.模型模拟研究：主要通过系统分析来研究生态系统，是把研究对象视为系统的一种研究和解决问题的方法（ps：系统分析指有步骤地收集系统信息，通过建立与系统结构、功能有关的数学模型，利用计算机对信息进行整理、加工。

综合，从而能解释与研究对象有关的现象，对系统的行为和发展作出评价和预测，并对系统作出适当调控的一种方法。

）第二章生物与环境第一节环境与生态因子1. 环境的概念及其类型（1）环境的概念：影响生物的各种外在因素的总和（2）环境的类型按环境的主体可分为：以人为主题的人类环境和以生物为主题的生物环境按环境的性质可分为：自然环境、半自然环境和社会环境按人类对环境的影响可分为：原生环境和次生环境按环境范围大小可分为：宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境和内环境2. 生态因子的概念与分类（1）生态因子的概念构成环境的各要素称为环境因子。

定义：环境因子中一切对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的因子称为生态因子。

生态因子中生物生存不可缺少的因子称为生物的生存因子（或生存条件、生活条件）。

（2）生态因子的分类根据生态因子的性质，通常可归纳为五大类：①气候因子（指光、温度、湿度、降水量和大气运动等因子）②土壤因子（指土壤的物理性质、化学性质、营养状况等）③地形因子（指地表特征）④生物因子（指同种或异种生物之间的相互关系）⑤人为因子（指人类活动对生物和环境的影响）根据有机体对生态因子的反应和适应性特点，将周期变动的生态因子又分类为：①第一性周期因素（指由地球自转或公转形成的光、温度和潮汐的日、月、季节、年的周期性变化的因素）②次生性周期因素（取决于第一性周期因素引起的周期性变化，如大气湿度、降水量等）③非周期性因素（指突发性或间断性出现因素，如暴雨、山洪、地震等突发性灾难）3. 生态因子的作用规律（1）综合作用：各因子相互影响、相互交叉综合作用于生物Ps：生态因子综合作用构成生物的生态环境。

（2）主导因子作用：因子的作用有主有次定义：在一定条件下起综合作用的诸多生态因子中，有一个或少数几个对生物起主要的、决定性的作用的因子，称为主导因子，其他的因子则为次要因子。

Ps：生态因子的主次在一定条件下可以发生转化，某特定条件下的主导因子在另一条件下会降为次要因子。

（3）直接作用和间接作用：有的因子直接影响生物，有的通过其它因子间接作用Ps：直接作用的因子如光照、温度、水分状况等，间接作用的因子如地形因子中的坡向、坡度、海拔高度及经纬度等。

（4）阶段性作用：因子在生物的不同发育时期的作用及效果不同生物生长发育不同阶段对生态因子的需求不同，具有阶段性特点。

（5）不可代替性和补偿作用：各因子同等重要不可代替，但可以相互补偿（6）限制性作用及生物的耐受性：当因子超过生物的耐性范围或不适于生物，就会限制其它因子的作用，限制生物的生存发展①利比希最小因子定律：在一定稳定状态下，任何特定因子的存在量低于某种生物的最小需要量，是决定该物种生存或分布的根本因素。

②谢尔福德耐性定律：生物的存在与繁殖，要依赖于综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则该物种不能生存，甚至灭绝。

生物对其生存环境的适应有一个生态学最小量和最大量的界限，生物只有处于这两个限度范围之间才能生存，这个最小到最大的限度称为生物的耐性范围。

每一个物种对环境因子适应和范围的大小即为生态幅，生态幅较窄的因子决定生物的分布范围。

生物对某一生态因子的耐性是长期进化的结果，随环境条件的变化，生物的耐性也不断变化。

一种生物对不同生态因子的耐性限度不同，不同生物对同一生态因子的耐性限度也不相同。

同种生物在不同发育阶段对多种生态因子的耐性范围不同，繁殖期对生态条件的要求最严格、耐性范围最窄。

生物耐性限度的改变往往遵循用进废退原则。

生物的耐性范围还可以通过人为驯化的方法来改变。

生物的最终分布区域决定于该生物对多种因子的耐性范围。

③限制性作用：限制性作用源于生物对生态因子的耐性。

生物在一定环境中生存，必须得到生存发展的多种生态因子，当某种生态因子不足或过量都会影响生物的生存和发展，这个因子就是限制因子。

限制因子是相对的，不是绝对的，当原来的限制因子比较适合时，其他相对缺乏或过量的生态因子会上升为新的限制因子。

限制因子并不等于主要作用因子。

改善生态环境中的限制因子，得到的效益是最大的。

第二节生物与光因子光的生态作用：太阳光是地球上所有生物得以生存和繁殖的最基本的能量源泉，地球上生物生活所必需的全部能量，都直接或间接地源于太阳光。

太阳光本身又是一个十分复杂的环境因子，太阳光辐射的强度、质量机器周期性变化对生物的生长发育和地理分布都产生着深刻的影响。

光对生物的作用主要在光照强度、光照时间和光谱成分三个方面。

1. 生物与光质（1）生理辐射单色光的波长范围是380-760nm，光合作用的光谱范围就是在可见光区内。

定义：红橙光主要被叶绿素吸收，对叶绿素的形成有促进作用；蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收，因此，把这部分光辐射称为生理有效辐射，占总辐射的40%-50%。

绿光很少被吸收利用，被称为生理无效辐射。

Ps：红光有利于糖类的合成；蓝光有利于蛋白质的合成；蓝紫光和青光对植物伸长有抑制作用，是植物矮化；红光与远红光是引起植物光周期反应的敏感光质。

（2）红外光和紫外光红外光能被动物组织中的水吸收，主要作用是产生热效应，吸收红外光能使体温升高。

紫外光主要引起化学反应，它有杀菌作用、产生红疹、引起皮肤癌和促进抗软骨病（佝偻病）的维生素D的合成。

紫外光能被原生质吸收，大剂量紫外光能使植物致死。

昆虫对紫外光产生趋光性。

2. 生物与光照强度（1）光照强度对生物的影响定义：光照强度是指单位面积上太阳光辐射量的大小。

在一定范围内，光合作用的效率与光照强度成正比，但到达一定强度若继续增加光照强度，光合作用的效率不再增长，这时的光照强度称为光饱和点。

在光照不足时，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡之处，成为光补偿点。

光补偿点的光照强度就是植物开始生长和进行净光合生产所需要的最小光照强度。

光促进组织和器官的分化，制约着器官的生长发育速度使植物各器官和组织保持发育上的正常比例，叫光的形态建成作用。

弱光下植物色素不能形成，细胞纵向伸长，糖类物质含量低，植株为黄色软弱状，发生黄化现象。

（2）生物对光照强度的适应类型植物长期适应一定光照强度便形成了不同的生态适应类型：①阳生植物：在强光下才能生长发育良好，而在隐蔽和弱光下生长发育不良的植物。

叶子排列稀疏，角质层较发达，在单位面积上气孔增多，叶脉密，机械组织发达。

如乔木、旱生植物、蒲公英等。

②阴生植物：需要在较弱的光照条件下生长，不能忍耐高强度光照的植物。

枝叶茂盛，没有角质层或角质层很薄，气孔与叶绿体比较少，光补偿点较低，光合速率和呼吸速率都比较低。

如苔藓类、部分蕨类、连钱草、铁杉、人参、三七等。

③耐阴植物：对光照具有较广的适应能力，但最适应的还是在完全的光照下生长。

如叶菜类、一些豆科植物等。

3. 光照与日照长度定义：日照长度是指白昼的持续时间或太阳的可照射时数。

日照长度的变化对动植物的生长发育有重要的生态作用，使生物具有昼夜节律和光周期现象。

（1）昼夜节律：生物对昼夜交替周期性变化的适应形成了昼夜节律，即24小时循环一次，又叫日节律。

Ps：在生物机体内部也有自发性和自运性的内源节律，因为这种离开外部世界“时间线索”的内源节律不是精确的24小时，因此称为似昼夜节律。

如生物钟。

（2）光周期现象：指由于分布在地球各地的动植物长期生活在各自光周期环境中，在自然选择和进化中形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式。

根据对日照长度的反应类型可把植物分为：①长日照植物：在光照时间超过一定数值才能进行生殖诱导并开花，否则只进行营养生长不能进行生殖生长转化。

如牛蒡、凤仙花、冬小麦、大麦、油菜、甜菜和萝卜等。

②短日照植物：通常是在日照时间短于一定数值才开花，否则在长日照下就只进行营养生长，在早春或深秋开花。

如牵牛、苍耳、菊类、水稻、玉米、大豆、烟草、麻和棉等。

③日中性植物：只要其它条件合适，在任意日照条件下都能开花。

如黄瓜、番薯、四季豆和蒲公英等。

一般认为短日照植物起源于低纬度地区（北半球的南方），长日照植物起源于高纬度地区（北半球的北方）。

短日照植物可在北方获得加长的营养生长期，北方品种在南方种植可提前进入生殖生长。

动物对光周期的适应形成了长日照兽类和短日照兽类。