生态与人类

同一群落中不同种群间相互作用方式
方式 种群 1 种群 2
竞争 捕食/被捕食 寄生
有害 有益 有益
有害 有害 有害
互利共生
偏利共生 合作 植化相克
有益
有益 有益 有益
有益
无益、害 有益 有害
种间相互作用的基本类型
相互作用型 物种 1 物种 2 相关作用的一般特征
中性作用 竞争：直接干扰型 竞争：资源利用型 偏害作用 寄生作用 捕食作用 偏利作用 原始合作 互利共生
• 社群等级：动物种群种各个动物的地位具有
一定顺序的等级现象。通过社群行为，可以 限制生境中的动物数量
内分泌调节
种群数量上升时，种内个体经受的社群压力增加，加强 了对中枢神经系统的刺激，影响了脑垂体和肾上腺的功 能，使促生殖激素分泌减少(使生长和生殖发生障碍)和促 肾上腺皮质激素增加(机体的抵抗力可能下降)，这种生理 反馈机制使种群增长受到停止或抑制，社群压力降低
•
群落特征的描述包括以下几个方面： （1）群落的组成：有哪些种群？各个种 群中的个体数量如何？ （2）群落中的优势种群：往往是群落特 征最显而 易见的部分。 （3）群落的稳定性。经受干扰的内在潜 力。 （4）群落的营养结构：着重表征群落内 部各种群间关系。
群落特征的描述是群落生态学的重要内容。 除了种群—种群间相互关系影响群落状况，外界 因素也可能给群落面目带来巨大改变。 洪水、大火、冰河期、火山爆发，在一阵突变消除 某一地区几乎所有生物种群之后，我们可以观察到群
○
○
两个物种彼此不受影响 每一种群直接抑制另一个 资源缺乏时的间接抑制 种群 1 受抑制，种群 2 无影响 种群 1 寄生者，通常较宿主 2 的个体小 种群 1 捕食者，通常较猎物 2 的个体大 种群 1 偏利者，而宿主 2 无影响 相互作用对两种都有利，但不是必然的 相互作用对两种都必然有利
+ + + + +
人类所处的生物圈大环境：大气层
一、生态学
1、生态学是研究生物与环境 之间相互作用的一门学科。
的基本概念和发展 包括： 生物个体之间 群落之间 相互作用
生物和非生物之间
生物圈
生态系统 分子水平
群落水平 种群水平 整体水平
亚细胞水平 细胞水平
生态学是一门有数 百年历史的古 老学科。 只是到近代，生态破坏所带来的 恶果日益严重和明显，生态学才引起 全社会的重视。
世界不同纬度的人口分布
纬度 0°～20° 20°～40° 40°～60° 60°以上 小计 北半球人口比重 /% 10.4 49.4 30.0 0.4 90.2 南半球人口比重 /% 6.1 3.5 0.2 — 9.8 合计/% 16.5 52.5 30.2 0.4 100.0
一个国家的人口中，不同年龄组
蓝线代表对数生长曲线，又称 J 型线 红线代表算术生长曲线，又称 S 型线
对人口的研究，是种群生态学研
究的一个特化的分支。
人 口 增 长 服 从 种 群 生 态 学 规 律 、人：出生时死亡率低，一定年龄后死亡率增加 、松鼠：终身死亡率恒定 、蠔：出生时死亡率特高，然后死亡率剧减
我们必须阻止人类试图做上帝的幻想 -斯伯纳《世纪彷徨》
科学问题 人类在自然环境中扮演怎样的角色？
物种的生存和灭绝，无不和环境有关。
人类生态位
人类种群的生态位可定义为人类在生物圈 中的地位与功能和人类在生物圈中的文化 生态适应度。人类作为一个物种，在生物 圈中，只是生命大家庭中的一员，人类又 是整个生物圈中的唯一能动性调控者。人 类对地球既是建设者，又是破坏者。人类 的生态位被人为地扩大，同时受到自然法 则的约束。
引 海 来 边 各 一 种 种 分 软 享 虫, 者 。打 洞 捕 获 食 物
一种鼠尾草分泌化学物质，使周围成 为不毛之地。
群落 基本特征
• • • • • • •
具有一定的种类组成 各物种之间是相互联系的 具有自己的内部环境 具有一定的结构 具有一定的动态特征 具有一定的分布范围 具有边界特征 – 群落交错区 各物种不具有同等的群落学重要性
主要适用于兽类
遗传调节
• 种群数量可通过自然选择压力和遗传组成的改变得到调节
• 种群内的遗传多型是遗传调节的基础
– 不同遗传结构的个体其生存能力不同
• 遗传与生物的行为、扩散等因素一起对种群
数量进行调节
3、群落生态学 什么是群落？居住在一定地区 的两个以上不同物种的种群组成群 落。 生活于某一特定地区的相互作 用着的各种生物的总和。
及影响种群密度的4个基本参数，即出 生率、死亡率、迁入率和迁出率，其 次种群的年龄分布、性比对种群数量 具有重要影响。
种群特征：
数量 密度 年龄比 性别比
分布状况
关键特征是“数量” 种群生态学研究外界因子（生物 的、物理的）对某一种群在一定地区 中丰度和分布的影响。
Байду номын сангаас
从而构造合理的种群变动模型，
预测种群变化。
高斯假说(竞争排斥原理)
• 在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、但具有相
同资源利用方式的物种，不能长期共存在一起。
• 要求相同资源的两个物种不共存与一个空间 • 长期共存在同一地区的两个物种，由于剧烈竞争，他们必
然会出现栖息地、食物、活动时间或其他特征上的生态位
分化
关于竞争的生态学原理对个人发展的 价值是什么？
人口增长一直很慢，直到工业革命(18世 纪)后剧烈增长。
世界人口变化
1650
1650-1850 1850-1930 1930-1975
5 x 108 人
1 x 109 人 2 x 109 人 4 x 109 人
1975-1999
6 x 109 人
联合国人口基金会1995年7月11日在伦敦发表的世 界人口报告: 1995年世界人口总人数为57亿。文盲为9.6亿，其 中2/3是妇女，1∕3为儿童。 据推测，全球每年增加人口数量将保持在8600万以 上。 到2015年世界人口将达71─78亿，到2025年将超 过80亿，到2050年将达到94亿。据科学家的分析， 到2080年世界人口将达到顶峰，为106亿 在此后将逐渐下降，到21世纪末降至103.5亿。
19 世纪下半叶德国动物学家提
出“oecology”。 拉丁文“oikos”有“家”的意 思。 1893 (美)一次生态学会议, 把
这个词简化确定为“ecology”。
2、种群生态学 什么是种群？居住在一定地区的 同一种类的相互作用的个体组成一个 种群。 对种群的研究包括多方面特征的 描述。
• 种群的基本特征主要是指种群密度以
如年轻型结构群体当前对生活资料和生产资料等 需求压力不大，对资源和环境的影响相对较小， 但它却预示着越来越大的少年儿童养育及未来人 口的教育、就业、住宅、食物、洁净水源等压力。 当这些问题不能很好解决时，除了影响社会安定 外，更有可能导致对自然资源的掠夺性开发和对 环境的破坏，形成“越穷越垦越生--越生越穷越 垦--越垦越生越穷”的恶性循环。
蚂蚁和蚜虫共生
白蚁消化道中原生动物帮助白蚁消化木屑 这是一种互利共生。
这 是 一 种 合 作 关 系
牛 尾 鸟 帮 助 犀 牛 清 除 寄 生 小 虫 。
还有介于共生和互利共生之间的情况, 如： 偏利共生，对一方有利，另一方无利、害。
又如： 植化相剋，一方（通常是植物）释放出化 学物质，抑制、驱赶、乃至杀死对方。
拟态
变色
冬天白色
夏天黑色
西番莲是热带藤本植物，展足蛾产卵于叶面， 西番莲的蜜腺象卵，起到保护叶子的作用
保护色
不同种群的个体之间，存在着长时间的紧 密的相互关系，称为共生。 共生又可按对双方的利害区分为： 寄生：一方的生长带来对另一方的损害。 没有一种生物身上不长寄生生物。
锥虫是一种原生动物，能引起睡眠病
贝格曼规律
• 内容：高纬度的恒温动物比低纬度的相似种类个体要大。
如东北虎大于华南虎。
原 因？
一般认为，动物个体大则相同质量所对应的体表面积就 小，对恒温动物来说在竞争中应付体表散热所损失的能 量相对较少，在进化选择中是有利的。
• 例：如北欧的鹿类比生活在靠南方的略大。
为什么生活于高纬度的人类的身 高显著高于低纬度的身高？ 这个问题还需要回答吗？
一般说，年轻型预示着人口未来增长压力大，将以 数量扩张形势发展，故又称扩张型；老年型预示着 人口增长后继乏力，将以数量收缩形式变动，故又 称收缩型；成年型则各年龄组人口分布均匀，呈稳 定状态，故又称稳定型。
年龄锥体的三种基本类型
年龄锥体
• 年龄结构型的分布情况一般是：发达国家
和地区多为老年型，发展中国家或欠发达 地区多为年轻型和成年型。
专题六：生态学与人类的关系
“Nothing in Biology Makes Sense Except in the Light of Evolution”
-by Theodosius Dobzhansky
若非进化之光，生命毫无意义
在大自然面前
人类必须学会与大自然的和谐。除此之外，人 类别无选择
• 生物与季节变温
– 植物春花秋实 – 动物休眠、换毛换羽、迁徙、回游、繁殖季节
种群的调节方式？
行为调节
• 种内个体间通过行为相容与否调节其种群动态结构
的一种方式
• 领域性：指由个体、家庭或其他社群单位所占据的，
并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间。保卫领 域方式：鸣叫、气体标志、威胁、直接进攻驱赶入 侵者
之间的比例, 关系到这个国家的人
口增长速率。
年龄特征
• 某地区总人口中各年龄组所占的比例称为
人口年龄结构。
• 年龄锥体（或称年龄金字塔）是用从上到
下一系列不同宽度的横柱做成的图。横柱 的高低位置表示由幼体到老年的不同年龄 组，横柱的宽度表示各个年龄组的个体数 或其所占的百分比。
一般将人口分为儿童少年组（0～14岁）、 劳动力组（15～59岁或64岁）和老年组 （60或65岁以上）。根据这3个组别的人 口构成比例，可将区域人口划分为年轻型、 成年型和老年型。
年龄/性别 结构 呈金字塔形时, 人口增长快。
年龄/性别 结构 呈菱形时， 人口达零增长。
种群年龄结构的三种类型：
（A）增长型 （B）稳定型 （C）衰退型 迁入
出生
种群数量
死亡
迁出
存活曲线
存 活 数
基本类型：
Ι型 （凹型） Π型 （直线型）
Ш型（凸型）
年龄
不同国家的年龄结构
人类与环境适应性
阿仑规律
• 内容：在寒冷地区生活的哺乳动物的四肢、耳、
鼻、尾均有明显缩短的趋势。
原 因？
寒冷地区对哺乳动物的主要生态问题是保持体 温，躯体突出部分缩短可减少散热，对动物在 环境中竞争显然是有利的。
生物对周期性变温的适应
• 生物与昼夜变温
– 昆虫的发育历期 – 植物的产量与品质
• 动物的活动规律
食用未煮透的带虫卵的猪肉，可 感染旋毛虫病。轻则恶心、呕吐，重 则致死。
寄主和寄生物
动物
病毒 细菌 原生动物 扁虫、血吸虫 线虫、螨、虱、蚤
植物
病毒 细菌
线虫、槲寄生 菟丝子
一 只 鸟 里 里 外 外 寄 生 物 约 20 多 种
蚂蟥身上还有蚂蟥
互利共生：则是双方都从共同栖居中得益。 合作：亦是双方互利的，但是两种生物体 居住关系上已疏远一点。
五种北美莺同以云杉为生，分处 不同的位置，达到避开竞争的效果。
两种藤壶分处海岸不同高度
捕食/ 被捕食（包括食草动物）最为常见。 加拿大一家出产皮毛公司的销售记录反映了 捕食者/被捕食者 数量消长的相互关系。 另一方面，捕食者/被捕食关系使双方发展出 多种适应性策略。
山猫正在追捕雪兔
山猫和雪兔在 90 年间的数量消长
为什么生活于高纬度的人类的 身高显著高于低纬度的身高？
生物对低温的适应
• 植物
– 形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮 – 生理适应：细胞内物质含量变化(糖类、脂肪)
• 动物
– 形态：贝格曼规律、阿仑规律、毛、皮结构、脂肪层 – 生理：基础代谢和非颤抖性产热(褐色脂肪)，身体异温， 水生哺乳动物的乳汁构成、热交换器等 – 行为：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群、活动位置
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物种之间的竞争在什么情况下 会发生？
竞争：各个种群 生活在同一个空间， 分享同样资源， 在资源不足的情况下， 表现出竞争关系。
两种草履虫，分开培养和混合培 养，出现不同生长曲线
生长在同一空间的种群，在长期 共同进化中，对资源加以适当分配， 以避免竞争。 生态位（niche）描述各种生物种 群在空间和时间上的特定地位，包含 生活方式：食物、气候、需求等等。