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
低
环境梯度
生
命
不能生存
活
最
动
适
强 度 或 数 量
不 适 范
亚 适 范 围
范
围亚
适 范 围
不 适 范
围
围
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
高
纬
度
地
区
低 温
南北较高纬度地区的 低温是影响非洲蜂进
对
一步向高纬度范围扩
生
散的限制因子。
物
分
布
的
限
制
1.3.3 耐受性定律（Law of tolerance）
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
低
环境梯度
生
命
不能生存
活
最
动
适
强 度 或 数 量
不 适 范
亚 适 范 围
范
围亚
适 范 围
不 适 范
围
围
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
高
纬
度
地
区
低 温
南北较高纬度地区的 低温是影响非洲蜂进
对
一步向高纬度范围扩
生
散的限制因子。
物
分
布
的
限
制
1.3.3 耐受性定律（Law of tolerance）