《生物学生态学》PPT课件

• 稳定性及其作用特点
– 稳定因子：终年恒定的因子，决定生物的 分布，如地心引力、地磁等
– 变动因子：
• 周期性变动因子：一年四季变化和潮汐涨落 • 非周期性变动因h子：如风、降雨、捕食等 9
密度制约因子和非密度制约因子
• 密度制约因子
–环境因子中，对生物作用的强度随生物的密度而 变化的因子
–类型有正负两类，在密度增加的状态下，正者作 用导致生物的密度进一步增长；负者导致密度的 反馈性降低，有调节种群密度的作用。一般生物 因子常为密度制约因子。
等
–土壤因子：如土壤结构、土壤成分的理化性质及土
壤
生物等
–地形因子：如陆地、海洋、海拔高度、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各种相
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互
生态因子的分类（续）
• 有无生命特征：生物因子和非生物因子 • 对生物种群数量变动的作用
– 密度制约因子：食物、天敌等生物因子 – 非密度制约因子：温度、降水等气候因子
• 生态因子(Ecological Factor) ：环境要素中对生物起作
用的因子。
• 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。
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生态因子的分类
根据性质分：
–气候因子：如温度、水分、光照、风、气压和雷电
• 内稳态机制是生物进化、发展过程中形成的一 种更进步的机制，它使生物减少了对外界条件 的依赖性，提高了生物对生态因子的耐受范围。
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• 生物保持内稳态的行为机制
•
生物为保持内稳态，发展了很多复杂的形
态和生理适应，如动物的羽和毛起保温隔热作
用，高代谢率增加体内产热。但动物最普遍的
方法是行为适应。
• 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
• ……
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生物与生物之间的相互作用
• 物种间的相互作用
＋ 得利； — 表示受损；0 无明显影响
• 物种间的协同进化
–一个物种在进化上的变化同时改变了与该物种 相关的其它物种所承受的选择压力，导致相关 物种的改变，反过来又对该物种的变化施以影 响的过程。
–……
……
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生态幅度的宽狭比较
生
命
活 动
狭生态幅度
或
数
量
广生态幅度
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环境因子变化梯度31
生物对温度的耐受
生
狭温喜冷生物
命
活
狭温喜热生物
动
或
数
量
广温性生物
h 温度变化梯度 低→高 32
耐受限度的调整
• 驯化:指在实验条件下诱发的生理补偿机 制，这种生理适应短时间即可完成。
• 自然驯化和人工驯化
普通生态学
青海大学生物科学系
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第二章 生物与环境
2.1生态因子(Ecological Factor) 2.2 生物与环境的相互作用 2.3 最小因子、限制因子与耐受限度
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2.1 生态因子
2.1.1 环境（environment）
–概念：某一特定生物体或生物群体周围一切因素
的总和，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。
气候条件
–小气候（microclimate）：小环境的气候条件
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小 气 候 （ 小 环 境 ）
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5
一根腐木上的 小环境分布格局
（Schimitschek, 1931）
小气候（小环境） h
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）
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生态因子的相关概念
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环境对生物的作用
• 对生物生存的影响 • 对生物生长的影响 • 对生物发育的影响 • 对形态结构的影响 • 对生物遗传的影响 • 对生物繁殖的影响
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但在一定程度上可以补偿
• 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态因子
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2.2 生物与环境的相互作用
2. 2.1 环境对生物的作用
– 环境对生物的作用 – 生物对环境的适应
2.2.2 生物对环境的反作用
– 生物对环境因子的改变 – 生物与生物之间的相互作用
• 动物的补偿能力表现出明显的周期性 变化，如季节性、昼夜变化和热带的干 旱、雨季的周期性变化。
• 耐受性的节律变化或对最适条件选择 的节律变化大多是由外在因素决定的， 少数是由生物本身的内在节律引起的。
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2.3.4内稳态和非内稳态生物
• 内稳态和非内稳态生物 • 内稳态（homeostasis）是指生物控制自身
–大环境与小环境
2.1. 2 生态因子 (ecolo校g服ica、l工fa作c服to、r)保安服、
医务服装、职业装 定制
–概念
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–生态因子的分类 www.shiyingshishebei.co
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–生态因子作用特征 www.shicaishebei.com
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亚 适 范 围
围亚 适 范不 围适
范
围
因子梯度 渐增
生物对环境因子耐h 受曲线的实际表现
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生态幅
• 生态幅 (ecological amplitude）的概念
– 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
• 生态幅度
–广温性(eurythermal
狭温性(stenothermal)
–广水性(euryhydric)
狭水性(stenohydric)
–广盐性(euryhaline)
狭盐性(stenohaline)
–广食性(euryphagic)
狭食性(stenophagic)
–广光性(euryphotic)
狭光性(stenophotic)
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2. 3. 1利比希最小因子定律 (Liebig’s law of minimum)
• 基本内容
–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。
• 应用注意
–稳定状态 –生态因子间的替代作用
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2. 3. 2限制因子和限制因子定律
• 限制因子 (limiting factor)
–Blackman，1905，基于利比希最小因子定律
• 实用价值
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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
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2. 3. 3Shelford耐受性定律
• 耐受性定律 (Law of tolerance)
–任何一个生态因子在数量或质量上 的不足或过多时会使该种生物衰退 或不能生存
出彼此之间的相互关联性，这一整套协 同的适应特性就称为适应组合。
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• 1. 植物的适应组合（以沙漠环境为例）
• 常绿植物表皮增厚、减少气孔数目、形成 卷叶等适应干旱环境，对于沙漠环境是不够的， 最耐旱的肉质植物将雨季吸收的（大量水分储 存在根、茎、叶中，同时它仅在晚间打开气孔， 并吸收环境中的CO2，合成有机酸储存在组织 中，白天有机酸脱羧将CO2释放出来，供低水 平光合作用使用。
–生理变化和遗传变化 –驯化可能：生物特性差异，诱导条件差异 –生物学意义：适应环境变化能力
如金龟在24℃和37.5℃两种温度条件下长期驯化后，对 温度的耐受范围分别为：5--36℃和15--41 ℃ ℃。
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不同温度下驯化导致耗氧量的差异
耗氧量 （ml·g-1·h-1 ）
200
160
5 ℃驯化
Winter smoke, ug/m3
100 80 60
烟尘实测值 烟尘变化趋势 黑化蛾变化趋势
300
200
100
1960
1970
1980
随着污染减轻，黑化蛾在h 群体中的频率逐渐下1降8
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
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生物对环境因子的改变
• 森林吸收太阳辐射、降低风速、保持水分、 防治土壤冻结
• 对生物分布的影响 www.2lunhua.com
• 对生物种群数量的影响
• 对生物的种内关系的影响
• 对生物的种间关系的影响
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生物对环境的适应
• 形态的适应 • 生理的适应 • 行为的适应
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黑化胡椒蛾个体
胡椒蛾
胡椒蛾黑化
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Percent frequency of melanic peppered moths
–Shelford，1913
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Shelford耐受性定律
• 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
–对很多生态因子耐受范围都很宽的生物，其分布区 一般很广
–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
–限制因子是对生物的生存、生长、繁殖或扩散等起 限制作用的因子
–当生态因子接近或超过生物的耐受性极限而影响其 生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子成为该生物 限制因子
• 限制因子定律 (Law of limiting factor)
–生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高 于生物正常生长所需的最大量时，都对生物具有限 制性影响
• 非密度制约因子
环境因子中，对生物作用的强度与生物密度变化无
关的因子。
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密度制约因子与非密度制约性因子比较
种
群
死
亡
率
变
化
非密度制约
导致种群死亡率变化的环境因子作用于种群 的强度，随种群密度梯度变化而改变
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种群密度梯度
密度制约因子与非密度制约性因子比较
种 群 出 生 率 变 化
非密度制约
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大环境与小环境
• 大环境（macroenvironment）：地区环境、地
球环境、宇宙环境；如西双版纳的环境，昆明黑龙潭环境等
• 小环境（microenvironment）：直接影响生物生
命活动的近邻环境。如洞穴环境，树荫下环境等
• 环境中的气候（climate）
–大气候（macroclimate）：大环境(地区以上范围)的
体内环境，使其保持相对恒定。 • 根据生物对非生物因子的反应或者依据外
部条件对生物体内状态的影响，将生物分为： • 内稳态生物（homeostatic organism） • 非内稳态生物（non-homeostatic organism）
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• 内稳态生物是广生态幅、广适应性物种。对于 温度因子，内稳态生物保持体内恒温，对于湿 度因子，表现为广湿性。非内稳态生物则表现 为体内环境随外界环境而变化。
•
高等植物：叶子和花瓣的昼夜运动和变化。
如豆叶的昼挺夜垂，向日葵的花序随太阳的方
向转动等。
• 动物：爬行类改变姿势接受太阳辐射。洄 游、迁徙、迁移；建造巢穴等。
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2.3.5适应组合（adaptive suites）
• 适应组合（adaptive suites） • 生物对一组特定环境条件的适应表现
–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
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Shelford 耐受性定律
生
不能生存
命
活 动
最
或 数
适
量
亚范亚
不
适 范
围
适 范
适
围
围
范
不 适 范
围
围
因子梯度 渐增
生物对环境因子h 的耐受曲线
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Shelford 耐受性定律
生
命
不能生存
活
动
最
强
适
度
范
或 数 量
不 适 范 围
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• 2. 动物的适应组合（以沙漠环境为例）
• 骆驼清晨取食有露水的植物嫩枝叶或 多汁的植物获得必需的水分，尿浓缩减 少水损失；驼峰和体腔中储存脂肪，代 谢时可产生代谢水；白天体温升高减缓 吸热过程，晚上散热时，皮下脂肪转移 到驼峰中，加快散热，体温变化减少出 汗失水；骆驼一次饮水量大。
–二个或更多的相互作用的物种，其各自的进化
是相互影响的，从而形成了一个相互作用的进
化系统，这一机制h称为协同进化。
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2. 3 最小因子、限制因子与耐受限度
2. 3. 1 利比希最小因子定律 2. 3. 2 限制因子 2. 3. 3 耐受限度和生态幅
– 耐受性定律 – 生态幅 – 耐受限度的调整
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导致种群出生率变化的环境因子作用于种群的强
度随种群密度梯度变化而改变；具有调节种群密
度作用
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种群密度梯度
生态因子的作用特征
• 综合作用： 生态因子间相互联系、相互影响、相互
制约
• 主导因子作用：生态因子非等价
• 阶段性作用： 生物发育的不同阶段，需要不同
• 不可替代性和补偿性作用：生态因子间不可替代，
120
80
25 ℃驯化
40
0
10
20
30
温度 ℃
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• 休眠（dormancy）
• 休眠是生物抵御暂时不利环境条件的一 种非常有效的生理机制。在休眠期，生 物对环境条件的耐受范围就会比正常活 动时宽的多。
• 如动物学中学习过的动物冬眠、夏眠和 日眠。植物种子休眠时代谢率几乎下降 到零。
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• 周期性变化