生态学课件

加得到补偿，锶大量存在时可减少钙不足对动物造成的 有害影响。
2013-8-18
10
三、生态因子的限制性作用

（一）“最小因子定律”
(利比希Liebig,1840)
植物的生长取决于那些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,1983）
严格的稳定状态 因子补偿作用
绿光：很少被吸收利用。
3、光周期现象
生物对昼夜光暗循环格局的反应所表现出的现象称
之为光周期现象。 生物和许多周期现象是受日照
长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器。
植物的光周期现象：长日照植物、短日照植物、中
日照植物、日照中植物。（不同光照时间对开花的 作用而定）
动物的光周期现象： 鸟类的光周期现象最为明显，
在可见光谱中的吸收带较宽，吸收更多的红外光。
例如虎耳草。
动物
局部异温性，即动物的四肢、尾、吻、外耳等部位温度降
低，低于体躯中央的温度，并且身体中央温暖的血液很少流 到这些部位，从而使这些隔热不良部位不至于大量散失体热。
2013-8-18
(3)行为上的适应－－冬眠／休眠和迁移等
23
1、温度与生物生长
其身体往往趋向于大，而在温暖气候地区生活者体 形则趋向于小。因为个体大的动物，其单位体重的 散热量相对较少。
2013-8-18 21
2013-8-18
22
（2）生理上的适应
植物
减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪及色素等物质
来降低植物的冰点，防止原生质萎缩和蛋白质凝固， 增强抗寒能力。例如鹿蹄草，通过在叶细胞中大量贮存五碳 糖、粘液等物质来降低冰点的，这可使其结冰温度下降到31℃。
• 在环境科学中，人类是主体，环境是指围绕着 人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类 生活和发展的各种因素的总体。
二、生态因子概念、分类、特征
1、定义 • 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。例如，温度、湿度、
食物、空气、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。 生态因子是环境中对生物起作用的因子，而环境因子则是指 生物体外部的全部要素。生存因子是生态因子中对生物生存 不可缺少的因子。 • 生态环境 – 所有的生态因子综合作用。 • 生境 – 具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物影响下的 次生环境统称为生境。
发育起点温度或生物学零度 生物的生长发育要求一定的温度范围，低于某一温
度，生物会停止生长发育，高于这一温度，生物才 开始生长发育，这一温度阈值。 有效温度区 每种生物生长发育也有一个温度上限，它通常与生 命的温度上限接近。在发育起点温度和温度上限之 间的范围。 有效积温 K=N(T-T0) K：某种生物的有效积温；T：生长期的平均温度； Tn：生物开始生长的初始温度。
律”第一个应用了“Biome(生
物类群)”这个名词；著有《实 验室及野外生态学》和《温带 美洲的动物群落》等。
2013-8-18
13
耐性定律
①指生物能够忍受外界极端条件的能力；
②指单个有机体或种群能够生存的某一生态因子范围。
不同种生物，对同一生态因子的耐性范围不同； 同一生物种，对不同生态因子的耐性范围不同； 生物的耐性限度会因发育时期、季节、环境条件的不同
30
盖度(coverage)：指植物地上部分的垂直投影面积占
样地面积的百分比。分种盖度（分盖度）、层盖度 （种组盖度）、总盖度（群落盖度）
分（基）盖度：植物基部的覆盖面积。 相对盖度：某一物种的分盖度占所有分盖度之和的
百分比。
盖度比：某一物种的盖度占最大物种的盖度的百分
比。
频度(frequency)：某个物种在调查范围内出现的频
（1）形态上的适应
植物：芽和叶片内常有油脂类物质保护，芽具有鳞片， 植物体表面被有蜡粉或密毛，树皮有较发达的木栓 组织，植株矮小常成匍匍状、垫状或莲座状等。 动物：
阿伦规律:恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和
外耳等在低温环境中有变短变小的趋势，是减少散 热的适应(见图)。
贝格曼规律:生活在寒冷气候地区的同类恒温动物，
2013-8-18 25
第四章
生物群落的组成与结构
一、生物群落的定义
生物群落（biotic community）
特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成及其
与环境之间彼此影响、相互作用，具有一定的外貌及结 构包括形态结构与营养结构，并具特定功能的生物集合 体。
27
二、群落的基本特征 具有一定的外貌。（森林、稀树干草原、草甸、干草 原）。
断面积、树高、形数（可查获）三者的乘积。形数是
树干体积与等高同底的圆柱体体积之比。
32
3、综合数量指标
优势度 表示一个种在群落中的地位和作用。定义和计算方 法不统一。可以用盖度、密度、重量和多度等的组 合来表示。 重要值 用来表示某个种在群落中的地位和作用的综合数量 指标。
确定乔木的优势度或显著度：重要值=相对密度 ＋相对频度＋相对优势度（相对基盖度）。 用于草原群落：重要值=相对密度＋相对频度＋ 相对优势度（相对盖度）。
2013-8-18
16
（1）.光因子的生态作用及生物的适应 1、光强对生物的生长发育和形态建成的作用
光合作用能量的来源，适宜的光照能促进细胞的增
大和分化，影响细胞的分裂和伸长。
促进组织和器官的分化，制约器官的生长和发育速
度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例
光照强度影响动物的发育，如蛙卵、鲑鱼卵在有光
情况下，发育也快。光强和体色也有一定的关系， 如蛱蝶养在光亮环境中，体色变淡，生活在黑暗环 境中体色变深。
2、光质对植物的影响
红、橙光：叶绿素吸收最多，且具最大光合活性，
红光还能促进叶绿素的形成，并有利于糖的合成。
青蓝紫光：蓝紫光和青光能抑制植物的伸长而致矮
化；引起植物向光的敏感性，并能促进花青素等的 形成。
（环境因子相互作用）
与生物需要 量相比相差 最大
11
2013-8-18
（二）限制因子定律(Blackman,1905)
生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作
源自文库
用，其中限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限 制因子。 在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐 受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称 限制因子。
直接性和间接性
如，植物的分布，光照、温度、水分状况直接影响，
而地形是通过影响光照和水分等因子间接产生影响。
2013-8-18 9
限定性（因子作用的阶段性）
如，低温对某些作物的春化阶段是不可缺少的，但在其
后的生长阶段则是有害的。
生态因子的不可替代性和互补性
如，光照减弱所引起的光合作用下降可靠CO2浓度的增
2013-8-18 24
积温计算练习题
例：地中海果蝇在26℃条件下发育需20d，在 19.5℃需41.7d，计算K与T0值。
解：根据K是热常数的原理，将数据代入公式:
N1 (T1 T0 ) N 2 (T2 T0 )
可得，T0=13.5℃，进而求得K=250日度，即地中 海果蝇的发育起点温度为13.5℃，完成发育需 要的有效积温为250日度。
2. 生物因子：
---指同种或异种生物之间的相互关系，如种群结构、密度、竞 争、捕食、共生、寄生等。 – 人为因子 ：指人类活动对生物和环境的影响。
3、生态因子作用的一般特征
综合性
如，光强度的变化必然会引起大气土壤温湿度的变化。
N、P、K比例不同会导致产量有区别。
处理（kg/hm2） N 140.3 140.3 140.3 P2O5 0 60 0 K2O 0 0 60 五年平均产量 （kg/hm2） 5280.0 5947.5 5490.0 产量指数 100.0 112.6 104.0
生态学
第一章
• • • •
绪
论
什么是生态学 生态学的研究对象 生态学研究是如何进行的 为什么要学习生态学
1 生态学的产生与发展
1.1 定义 生态学（ecology）是研究生物及其周 围环境-包括非生物环境和生物环境相互关 系的科学。 生态学的定义是在1869年由德国动物学 家Haeckel（赫克尔）首次提出的。
2、生态因子分类
• 生态因子通常分为非生物因子和生物因子两大类： 1.非生物因子 ：温度、光、湿度、pH、氧气等。 – 气候因子：包括光、温度、湿度、降水量和大气运动等。 – 土壤因子 ：主要指土壤的物理、化学性质、营养状况等，如 土壤湿度、质地、母质、容重、孔隙度、pH、盐碱度、肥力 等。 – 地形因子：指地表特征，如地形起伏、海拔高度、山脉走向、 坡度、坡向等地貌特征。
限制因子概念的意义
为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一
个便利的基点。 有助于把握问题本质，寻找解决问题的薄弱环节。
12
（三）耐性定律
Victor Ernest Shelford (1877-
1968) 维克多· 谢尔福德，美国 动物生态学家，提出“耐性定 律”即“谢尔福德耐性定
率。(群落中某种植物出现的样方数占整个样方数的 百分比.)
31
高度和高度比：某种植物高度占最高物种的高度的
百分比。
重量和相对重量：重量用来衡量种群生物量或现存
量多少的指标。单位面积或容积内某一物种的重量占
全部物种重量的百分比，叫相对重量。
体积(volume)：是生物所占空间大小的度量。胸高
它的迁徙是由日照长短变化所引起的；鸟类及某些
兽类的生殖也与日照长短有关，
19
2）.温度的生态作用及生物的适应
1、温度与生物生长发育 生长：“三基点”--最低、最适、最高温 度。 发育：植物的春化作用（某些植物要经过一个 “低温“阶段才能开花结果）。 2、生物对极端温度的适应 对低温适应——在形态、生理和行为方面的表现
而变化；
14
生物种的耐性限度图解（仿Smith,1980）
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 数 量
种群消失
数量很低
数量最高
数量很低
种群消失
低
2013-8-18
环境梯度
15
高
§四、生态因子的生态作用及生物的适应
一、光因子的生态作用及生物的适应
二、温度因子的生态作用及生物的适应 三、水因子的生态作用及生物的适应 四、土壤因子的生态作用及生物的适应
33
第八章
§1
生态系统的能量流动与物质循环
生态系统的能量流动 一、 生态系统中的初级生产 二、 生态系统中的次级生产
三、 生态系统中的能量流动
§2生态系统的物质循环
一、 物质循环的一般特点
二、物质循环的类型
一、 生态系统的初级生产
1. 2. 3.
初级生产的基本概念 初级生产的生产效率 初级生产量的限制因素
140.3
60
60
6652.5
126.0
（国际水稻研究所1968～1972年定位试验）
2013-8-18 8
主导因子作用（非等价性）
如，光周期现象中的日照长度和植物春化阶段的低温
因子就是主导因子。
特点：对环境来说，主导因子的改变会使环境的全部
生态关系发生改变，使综合环境发生质的变化；对生 物来说，主导因子的存在与否和数量变化会使生物的 生长发育发生明显的改变。
2. 生态学的研究方法
• 生态学研究大致可分为野外、实验和模型 研究3大类。
第二章
• 环境
生物与环境
一、环境的概念
–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。 • 在生物科学中，环境是指生物的栖息地，以及
直接或间接影响生物生存和发展的各种因素
28
二、种类组成的数量特征
1. 基本概念
2. 个体数量指标
3. 综合数量指标
29
2、单个数量指标 丰富度（多度，abundance)：表示一个种在群落
中的个体数目。对物种个体数目多少的一种估测指 标。 统计方法： 个体的直接计算法，即“记名计算法”； 目测估计法。 数量指标： 密度：单位面积或单位空间内的个体数。 相对密度 样地内某一物种的个体数占全部物种个体数的 百分比。
具有一定的种类组成：物种数和个体数。
形成群落环境：定居生物对生活环境的改造结果。 具有一定的结构：形态结构、生态结构、营养结构。 不同物种之间的相互影响。 一定的动态特征:季节动态、年际动态、演替与演化。
一定的分布范围：特定的地段或特定的生境。
群落的边界特征：或明确或不明确的边界。