有机体与环境1

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3,岩石圈与土壤圈(lithosphere and pedosphere)
岩石圈是指地球表面30—40km厚的地壳层。它是组成生 物体的各种化学元素的仓库。
4,生物圈(biosphere)
E. Suess(休斯—奥地利地质学家)于1875年首先创造 了生物圈这一术语。
生物圈是指地球上全部生物及其赖以生存的环境的总 体。其范围为海平面以上10km,海平面以下12km。其间最 活跃的是生物,地球上总的生物生产量中,植被占99%。
生态学——有机体与环境
唐璐璐
生物科学与技术学院 lltang@mail.csu.edu.cn
第一部分 有机体与环境
• 生物与环境 • 能量环境 • 物质环境
1.1 生物与环境
• 生态因子 • 生物与环境的相互作用 • 最小因子、限制因子与耐受限度
1.1.1 环境(environment)
某一特定生物体或生物群体周围一 切的总合,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。
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 种生物的耐受限度时会使该种生物衰退 或不能生存(Shelford 1913) 。
耐受性定律的发展
• 每一种生物对不同生态因子的耐受范围存在 差异
• 生物在整个发育过程中,对环境因子的耐受 限度是不同的
• 不同的生物种,对同一生态因子的耐受性是 不同的
Winter smoke, ug/m3
100 80 60
烟尘实测值 烟尘变化趋势
300
黑化蛾变化趋势
200
100
1960
1970
1980
随着污染减轻,黑化蛾在群体中的频率逐渐下降
食物与代谢
有花蜜供给,没有休眠,要消耗大量能量
夜间降低代谢率
1.2 生物与环境的相互作用
• 生物对环境的反作用
➢森林吸收太阳辐射、降低风速、保持水分、 防治土壤冻结 ➢土壤微生物和土壤动物改变土壤的结构和 性质 ➢过度放牧导致草场退化 ➢人类活动导致全球环境变化 ➢……
形态结构、遗传、繁殖、分布、种群数 量、种内关系以及种间关系的影响
稀树草原&热带雨林
北美草原上的狼与非洲草原上的豺
莫斯科工业污染导致畸形
重大环境污染导致痛痛病
生物对环境的适应
• 形态的适应 • 生理的适应 • 行为的适应
对环境的适应有助于生物生存
黑化胡椒蛾个体 胡椒蛾
胡椒蛾黑化
Percent frequency of melanic peppered moths
耐受限度的调整
• 生物耐受范围的上下限是可以被调整的 • 耐受性的变化直接与生物化学的、生理
按生态因子对动物种 密度制约因子和 群数量变动的作用 非密度制约因子
按生态因子的稳 定性及其作用
稳定因子和变动因子
生态因子作用特征
• 综合作用 • 主导因子作用 • 阶段性作用 • 不可替代性和补偿性作用 • 直接作用和间接作用
1.2 生物与环境的相互作用
• 环境对生物的作用 表现在对生物生存、生长、发育、
O22000年再循环一次;生物的呼吸作用释放的CO2,约 300年再循环一次;整个水圈的水分经过生物的吸收、蒸发、 蒸腾、排泄等,约需20万万年再循环一次。
大环境与小环境
• 大环境(macroenviroment) 地区环境、地球环境和宇宙环境。
• Βιβλιοθήκη Baidu环境(microenviroment) 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。
• 生物对某一生态因子处于非最适状态下时, 对其他生态因子的耐受限度也下降
近缘种的生态耐受度可能不同
生态幅(ecological amplitude)
每一种生物对每一种生态因子都有 一个耐受范围,即有一个生态上的最低 点和最高点。在最低点和最高点之间的 范围,称为生态幅或生态价。
生物种的耐受限度图解
太阳与地球构成了生物生存的宇宙环境与地 球环境,二者奠定了生态学上的宏观概念。
1,大气圈(atmosphere) 对流层厚度约为10km,占全部大气质量的70—80%。
对流层中,空气组成的主要成分保持不变。3-4km以上高度 内,CO2要比下层少。O2总含量近108kg。
2,水圈hydrosphere 全球估计有15亿km3的水。其中海水占97%,淡水3%。
耐受性下限 不能耐受区 生理受抑制
种 群 种群消失 数 量
数量很低
最适区
耐受性上限 生理受抑制 不能耐受区
数量最高
数量很低 种群消失

环境梯度


不能生存




强 度 或 数 量
不 适 范
亚 适 范 围

围亚
适 范 围
不 适 范


因子梯度 渐增
生物对环境因子耐受曲线的实际表现
广温性生物与狭温性生物的生态幅 比较
食物和其他生物等。
生态因子的相关概念
• 生存条件:生态因子中生物生存不能缺少的 环境要素。
• 生态环境:一定区域所有生态因子的总和。 • 生境(Habitat):特定生物体或群体的栖
息地的生态环境。
生态因子的分类
按性质
气候因子、土壤因子、地形 因子、生物因子、人为因子
按有无生命特征 生物因子和非生物因子
1.3 生物对环境的生态效应
不同生物对环境有不同的生态效应。现以森林植物为例:
涵养水源保持水土
调节气候增加降水
防风固沙保护农田
净化空气防治污染
1.3.1 利比希最小因子定律
低于某种生物需要的最小量的任何 特定因子,是决定该种生物生存和分布 的根本因素。
严格稳定状态下适用 考虑因子的替代作用
1.3.2 限制因子(Limiting factor)
大环境
大气候
离地面1.5m以上的 气候。
小环境
小气候 地面大气层中
1.5m以内的气候。
小 气 候 ( 小 环 境 )
蜂鸟巢小气 候黎明前时的温 度,巢上方的树 枝减少了孵卵雌 鸟的热量损失 (Calder,1973)
1.1.2 生态因子(ecological factor)
• 环境要素中对生物起作用的因子。 • 如光照、温度、水分、氧气、二氧化碳、
任何生态因子,当接近或超过某种 生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、 繁殖或扩散时,这个因素称为限制因子。
曳尾鹱的孵化成功很大程度上取决于 热环境





低 温
南北较高纬度地区的 低温是影响非洲蜂进

一步向高纬度范围扩

散的限制因子。






1.3.3 耐受性定律(Law of tolerance)
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