生态学：2生物与环境

生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
▪ Shelford耐性定律 生物的生存与繁殖需要依赖环境中的多种
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受限度， 则使该物种不能生存，甚至灭绝。
生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
生物种的耐受性限度图解（仿Smith,1980）
• 直接作用和间接作用： • 直接因子：直接对生物发生影响的生态因子 • 间接因子：通过影响直接因子而对生物发生影响
生物与环境---生物与环境间相互作用的基本原理
▪ “最小因子定律”(Liebig’s law of minimum) (1840,德国) • 植物的生长取决于处于最低量的营养元素，这 些处于最低量的营养元素称最小因子。 • 两个补充条件（Odum,1973）： 1）严格的稳定状态 2）因子补偿作用。
窄光性(stenophotic)
……
……
生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
适应
▪适应：生物对环境压力的调整过程。分基因型适应 和表型适应两类，后者又包括可逆适应和不可逆适应。 ▪适应方式（形态、生理 、行为的适应） ：
•行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、防御和抗 敌
• 生理适应：生物钟、休眠、生理生化变化 • 形态适应：保护、保护色、警戒色与拟态
▪ 气候因子:如温度、水分、光照、风、气压和雷电等 ▪ 土壤因子:如土壤结构、土壤成分的理化性质等 ▪ 地形因子:如陆地、海洋、海拔、山脉的走向与坡度等 ▪ 生物因子:包括动物、植物和微生物之间的相互作用 ▪ 人为因子:人类活动对自然的破坏及对环境的污染
生物与环境——生态因子作用的一般特征（1）
• 综合作用： 环境中各种生态因子不是孤立存在的，而是 彼此联系、相互促进、互相制约，任何一个因子的变化， 必将引起其他因子不同程度的变化和反应。
• 主导因子作用：在诸多生态因子中，有一个生态因子对生 物起决定性作用，该因子发生变化会引起其他因子也发生 变化。如植物春化作用时的低温因子。
生物与环境——生态因子作用的一般特征（2）
• 阶段性作用： 生物生长发育的不同阶段，需要不同的生 态因子或生态因子的不同强度。
• 不可替代性和补偿作用：生态因子间不可替代，但在一定 程度上可以补偿（数量上）。
• 对很多生态因子耐受范围都很宽的生物，其分布区一般比 较广
• 个体发育的不同阶段，对生态因子的耐受限度不同 • 不同的生物种，对同一生态因子的耐受性不同 • 某一生态因子处于非最适状态下时，生物对其他生态因子
的耐受限度也下降
截距
▪ 对生物产生影响的各种生态因子之间存在明显的相互影响： 如温湿的关系；湿度和溶氧的关系；温度和盐的协同作用
▪类型划分
• 广温性(eurythermal
窄温性(stenothermal)
• 广水性(euryhydric)
窄水性(stenohydric)
• 广盐性(euryhaline)
窄盐性(stenohaline)
• 广食性(euryphagic)
窄食性(stenophagic)
• 广光性(euryphotic)
生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
生态幅 (ecological amplitude）
▪概念
• 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(或称耐受 性的上限和下限)之间的范围就称为生态幅 (ecological amplitude) 或生态价(ecological valence)。
生物与环境---生物与环境间相互作用的基本原理
▪ 限制因子(limiting factors) • 在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物 的耐受性极限而限制其生存、生长、繁殖或扩 散的关键性因子称为限制因子 • Blackman,1905,注意到生态因子过量的影响 • 为生态学研究提供了便利，生态学的研究就是 寻找限制因子，解决实际问题
动物的保护色、警戒色与拟态
A 树皮纺织娘 B 枭蝶 C 枯叶蝶 D 捕食花螳螂 E 蛙鱼
A
B
C
D
Βιβλιοθήκη Baidu
E
生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
驯化
▪驯化：生物在实验／自然条件下，诱发的生理补偿变化，导 致该种耐性限度的改变，适宜生存范围的上下限会发生移动， 并形成一个新的最适点。前者需要较短的时间，后者需要较长 的时间。 ▪驯化过程是通过酶系统的调整而实现的，因为酶只能在特定 的环境范围内起作用，并决定着生物的代谢速率与耐性限度， 所以驯化过程是生物体内酶系统的改变过程。
生态学
(2014)
生物与环境
生物与环境
▪ 环境与生态因子的概念、类型、特征、 作用
▪ 生物与环境关系的基本原理 ▪ 生物与主要生态因子的相互关系
生物与环境——环境的概念
▪ 环境和环境因子：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、间接影响该 生物体或生物群体生存的一切 事物的总和。由许多环境要素 构成，这些环境要素称环境因 子。
生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
驯化
生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
驯化
耗氧量 （ml·g-1·h-1 ）
200
160
5 ℃驯化
120
80
25 ℃驯化
40
0
10
20
30
温度 ℃
不同温度下驯化导致耗氧量的差异
生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
指示生物
▪ 生物在与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留 下了深刻的环境烙印。因此，常用生物来反映环境的某些 特征，称这类生物为指示生物。 如南宋诗人陆游“野人无历日，鸟啼知四时”。如预 报天气有“燕子低飞蛇过道，大雨不久要来到”。如美国 学者Curtis (1959) 列出威斯康星地区湖泊中软水的指示植 物为Gratiola aurea, 硬水指示植物为Ranunculus aquatilis。 颤蚓的大量发生可指示水中溶解氧的缺乏。再如“秋风响， 蟹角痒”，反之“蟹行秋至“。
生物与环境——环境的分类
生物与环境——生态因子的概念
▪ 生态因子：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。
▪ 生存条件：生态因子中生物生存不能缺少的生态因子的总 称。
▪ 生态环境：一定区域所有生态因子的总和。 ▪ 生境：具体生物个体或群体的栖息地的生态环境。
生物与环境——生态因子的分类（按性质分类）
耐受性下限 不能耐受区 生理受抑制
最适区
耐受性上限 生理受抑制 不能耐受区
种 群 种群消失 数 量
数量很低
数量最高
数量很低 种群消失
低
环境梯度
高
生物与环境—生物与环境间相互作用的基本原理
Shelford耐受性定律的发展
• 生物对不同生态因子的耐受范围不同，不同年龄、季节、 栖息地等同种生物对生态因子的耐受性不同