基础生态学复习要点
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绪论
• 美国生态学家E. Odum • 生态学的研究方法：野外研究、实验研究、 模型研究
第一部分 有机体与环境
第一章 生物与环境
1. 生态因子 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、食物和其他生物等。 2 利比希最小因子定律：每种植物都需要一定种类和数量的营 养物，如果其中有一种营养物完全缺失，植物就会死亡。 如果这种营养物数量极微，植物的生长就会受到限制。
生态平衡
生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，它包括结 构上的稳定、功能上的稳定和能量输入、输出上的稳定。 • 生态平衡是一种动态平衡 • 在自然条件下，生态系统总是朝着种类多样化、结构复杂化 和功能完善化的方向发展，直到使生态系统达到成熟的最稳 定状态为止。
生态系统结构和功能
结构： 空间结构-群落的垂直结构和水平结构； 营养结构-食物链和食物网结构 组成结构-生产者、消费者、分解者和无机 环境。 功能：物质循环和能量流动。
• 生物的同化过程和异化过程，主要是光合作用 和呼吸作用 • 大气和海洋之间的二氧化碳交换 • 碳酸盐的沉淀作用
碳循环(carbon cycle)
大气中CO2 光合 作用 呼吸 作用 燃料
扩散 腐烂 水生植物 光合作用 CO2 碳化作用 泥碳 煤 化 石油
腐烂
氮循环(nitrogen cycle)
水域生态系统存在的严重生态问题，例如富营养化 原因、危害、对策等
• 最大持续产量MSY模型的价值和及其在应 用中存在的问题
生物多样性：生物中的多样化和变异性以及物种生境的生 态复杂性。它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成 的群落和生态系统。
生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系 统多样性三个层次。
生态系统：在一定空间中共同栖息着的所有生物的与其环境 之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一 整体。 食物链：生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被 食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列 的链状顺序 食物网： 生态金字塔：指各个营养级之间的数量关系（能量金字塔、 生物量金字塔、数量金字塔
3 种群增长模型 （三）种群的增长模型
（1）与密度无关的种群增长模型
种群离散型增长模型
种群连续增长模型
（2）logistic种群增长模型
dN N rN (1 ) dt K
5 种群的波动及调节机制
（1）外源性种群调节理论
非密度制约的气候学派 密度制约的生物学派 折衷观点 （2）内源性自动调节理论 行为调节——温一爱德华(Wyune-Edwards)学说 内分泌调节——克里斯琴(Christian）学说 遗传调节——奇蒂（Chitty）学说
第十二章 生态系统中的能量流动
• 初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力
为初级生产力。
• 次级生产：异养生物再生产过程，提供的生产力为
次级生产力
生态系统中的初级生产
初级生产量的限制因素
• 陆地生态系统 • 水域生态系统 （海水、淡水）
初级生产力的测定方法
生态系统中的能量流动特点
• 生态系统中的能量流动服从热力学第一、第二定律；
R－选择和K－选择 • r-选择种类是在不稳定环境中 进化的，因而使种群增长率最 大。 • K-选择种类是在接近环境容纳 两的稳定环境中进化的，因而 适应竞争。 • r-选择：快速发育，小型成体， 数量多而个体小的后代，高的 繁殖能量分配和短的世代周期。 • K-选择：慢速发育，大型成体， 数量少但体型大的后代，低繁 殖能量分配和长的世代周期。
生物多样性的价值
• 直接价值 • 间接价值 • 伦理或道德价值（ethical value）
生物多样性所受的威胁 ？
GOOD LUCK!
3. 种群的空间结构
1 种群和分布
• 随机分布
组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局
每一个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的，并且 某一个体的存在不影响其他个体的分布。 • 均匀分布 主要是种群内个体间的竞争 。在自然情况下，均匀分布 最为罕见。 • 成群分布 种群内个体分布不均匀，形成许多密集的团块状。 原因：资源分布不均匀；植物种子传播方式以母株为扩 散中心；动物的集群行为。
第五章 生物种及其变异与进化
遗传漂变 (genetic drift)种群中不能解释为自然选择 的基因频率的变化。 适应辐射(adaptive radiation)：由一个共同的祖先起 源，在进化过程中分化成许多类型．适应于各种生活方 式的现象 选择系数的计算
地理物种形成学说
• 地理隔离 通常由于地理屏障将两种群隔离开，阻碍了种 群间个体交换，使种群间基因流受阻。
陆地
河流带走
第十五章
应用生态学
人类对全球生态系统的影响
• • • • • • 有1/3到1/2的陆地面积已被人类活动所改变 从工业革命以来，大气中CO2浓度提高了30% 人类固氮量已超过天然固氮总量 被人类利用的地表淡水已经超过了可用总量的1/2 地球上大约1/4的鸟类物种已经在过去两千年中灭绝 接近2/3的海洋渔业资源已经过捕或捕尽
Lotka-Volterra模型
（1）模型的结构及其生物学意义
• dN1 /dt = r1N1(1-N1/K1- αN2/K1) • dN2 /dt = r2N2(1-N2/K2- βN1/K2)
竞争的结局： • 物种1被挤掉，物种2取胜而生存下来 • 物种2被挤掉，物种1取胜而生存下来 • 物种1和物种2取的共存的局面
1 同资源种团（guild）：群落中以同一方式利用共同 资源的物种集团。
2 对群落性质的两种对立观点
机体论学派 个体论学派
生物多样性：生物中的多样化和变异性以及物种生境的生 态复杂性。它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成 的群落和生态系统。
生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系 统多样性三个层次。
外温动物 内温动物 休眠 形态上的适应
第三章 物质环境
水生动物的渗透压调节
第二部分 种群生态学
第四章 种群及其基本特征
• 集合种群：生境斑块中的局域种群的集合，这些 局域种群在空间上存在隔离，彼此间通过个体扩 散而相互联系
• 生物入侵（生态入侵）：由于人类有意识或无意 识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区， 该生物种群不断扩大，分布去逐步稳定地扩展。
r－对策和K－对策在进化过程中优缺点 • K－对策种群竞争性强，数量较稳定，一般稳定在K附 近，大量死亡或导致生境退化的可能性较小。但一旦 受危害造成种群数量下降，由于其低r值种群恢复会 比较困难。 • R－对策者死亡率甚高，但高r值使其种群能迅速恢复， 而且高扩散能力还可使其迅速离开恶化生境．在其他 地方建立新的种群。r对策者的高死亡率、高运动性 和连续地面临新局面，更有利于形成新物种。
• 能量流动过程中逐级减少； • 能量单向流动的，不可逆。
第十三章 生态系统的物质循环
• • • • • • 物质循环的一般特征 水循环 碳循环 氮循环 磷循环 硫循环
温室效应：
大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气 体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球 表层而导致温度上升。
2 碳循环包括的主要过程
种内竞争和种间竞争
1 .K1>K2/ β K2<K1/ α 1/K1< β/K2 1/K2 > α/K1 2. 1/K1> β/K2 1/K2 < α/K1 3. 1/K1> β/K2 1/K2 > α/K1 4. 1/K1< β/K2 1/K2 < α/K1
第三部分 群落生态学
第八章 群落组成与结构
2 存活曲线
• I型：凸型，幼体存活率高，老年个体死亡率高，在接近生 理寿命前只有少数个体死亡(大型哺乳动物和人) • Ⅱ型：呈对角线型，表示在整个生活期中，有一个较稳定的 死亡率，如一些鸟类 • Ⅲ型：凹型，表示幼体死亡率很高，如产卵鱼类、贝类和松 树 • 大多数野生动物种群的存活曲线类型在Ⅱ型和Ⅲ型之间变化； 大多数植物种群的存活曲线则接近Ⅲ型。
辛普森多样性指数（Simpson’s diversity index） 香农-威纳指数（Shannon-Weiner index）
第九章
群落的动态
群落演替：在一定地段上，群落由一个类型转变为 另一类型的有顺序的演变过程 水生系列、旱生系列
个体演替观和经典演替观
第四部分 生态系统生态学
第十一章 生态系统的一般特征
第七章 种内和种间关系
生态位：指有机体在环境中占据的地位和角色。
• 基础生态位： • 实际生态位：
基础ຫໍສະໝຸດ Baidu态位
实际生态位
能存活 能生长 能繁殖
二维生态位
种间竞争：两物种或更多物种共同利用同样的 有限资源时产生的相互竞争作用。 竞争排斥原理（高斯假说） 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种，不能长期共存 在一起，也即完全的竞争者不能共存。
3 谢尔福德耐受性定律：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。
4 生态幅（生态价）：每一种生物对每一种生态因子都有一 个能耐受的范围，即有一个生态上的最高点和一个生态 上的最低点。在最高点和最低点之间的范围
第二章 能量环境 生物对光的适应 换毛与换羽的光周期现象： 生物对温度的适应
大气库 HN3,NO,NO2, N2O ， 降 脱氮 水 动植物 活体
闪电 化学反应
工业固氮 （汽车,化肥,电厂） 蓝藻
大气库 N2 大气 生物固氮 其它 动植物
火 山 作 用
土壤 中无 机氮 库
共生或 自由生活 的固氮 微生物 死有机体
浅层死有机物 陆地陆地 丢失于深 层沉积中 溶解死 有机物 海洋
• 独立进化 两个被此隔离的种群适应于各自的特定环境而 分别独立进化。 • 生殖隔离机制的建立 两种群间产生生殖隔离机制，即使 两种群内个体有机会再次相遇，彼此间也不再发生基因流， 因而形成两个种，物种形成过程完成。
第六章
生活史对策
• 生活史对策(life history strategy)： 生物在生存斗争中获得的生存对策。生殖 对策、取食对策、迁移对策、体型大小对 策
• 美国生态学家E. Odum • 生态学的研究方法：野外研究、实验研究、 模型研究
第一部分 有机体与环境
第一章 生物与环境
1. 生态因子 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、食物和其他生物等。 2 利比希最小因子定律：每种植物都需要一定种类和数量的营 养物，如果其中有一种营养物完全缺失，植物就会死亡。 如果这种营养物数量极微，植物的生长就会受到限制。
生态平衡
生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，它包括结 构上的稳定、功能上的稳定和能量输入、输出上的稳定。 • 生态平衡是一种动态平衡 • 在自然条件下，生态系统总是朝着种类多样化、结构复杂化 和功能完善化的方向发展，直到使生态系统达到成熟的最稳 定状态为止。
生态系统结构和功能
结构： 空间结构-群落的垂直结构和水平结构； 营养结构-食物链和食物网结构 组成结构-生产者、消费者、分解者和无机 环境。 功能：物质循环和能量流动。
• 生物的同化过程和异化过程，主要是光合作用 和呼吸作用 • 大气和海洋之间的二氧化碳交换 • 碳酸盐的沉淀作用
碳循环(carbon cycle)
大气中CO2 光合 作用 呼吸 作用 燃料
扩散 腐烂 水生植物 光合作用 CO2 碳化作用 泥碳 煤 化 石油
腐烂
氮循环(nitrogen cycle)
水域生态系统存在的严重生态问题，例如富营养化 原因、危害、对策等
• 最大持续产量MSY模型的价值和及其在应 用中存在的问题
生物多样性：生物中的多样化和变异性以及物种生境的生 态复杂性。它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成 的群落和生态系统。
生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系 统多样性三个层次。
生态系统：在一定空间中共同栖息着的所有生物的与其环境 之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一 整体。 食物链：生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被 食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列 的链状顺序 食物网： 生态金字塔：指各个营养级之间的数量关系（能量金字塔、 生物量金字塔、数量金字塔
3 种群增长模型 （三）种群的增长模型
（1）与密度无关的种群增长模型
种群离散型增长模型
种群连续增长模型
（2）logistic种群增长模型
dN N rN (1 ) dt K
5 种群的波动及调节机制
（1）外源性种群调节理论
非密度制约的气候学派 密度制约的生物学派 折衷观点 （2）内源性自动调节理论 行为调节——温一爱德华(Wyune-Edwards)学说 内分泌调节——克里斯琴(Christian）学说 遗传调节——奇蒂（Chitty）学说
第十二章 生态系统中的能量流动
• 初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力
为初级生产力。
• 次级生产：异养生物再生产过程，提供的生产力为
次级生产力
生态系统中的初级生产
初级生产量的限制因素
• 陆地生态系统 • 水域生态系统 （海水、淡水）
初级生产力的测定方法
生态系统中的能量流动特点
• 生态系统中的能量流动服从热力学第一、第二定律；
R－选择和K－选择 • r-选择种类是在不稳定环境中 进化的，因而使种群增长率最 大。 • K-选择种类是在接近环境容纳 两的稳定环境中进化的，因而 适应竞争。 • r-选择：快速发育，小型成体， 数量多而个体小的后代，高的 繁殖能量分配和短的世代周期。 • K-选择：慢速发育，大型成体， 数量少但体型大的后代，低繁 殖能量分配和长的世代周期。
生物多样性的价值
• 直接价值 • 间接价值 • 伦理或道德价值（ethical value）
生物多样性所受的威胁 ？
GOOD LUCK!
3. 种群的空间结构
1 种群和分布
• 随机分布
组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局
每一个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的，并且 某一个体的存在不影响其他个体的分布。 • 均匀分布 主要是种群内个体间的竞争 。在自然情况下，均匀分布 最为罕见。 • 成群分布 种群内个体分布不均匀，形成许多密集的团块状。 原因：资源分布不均匀；植物种子传播方式以母株为扩 散中心；动物的集群行为。
第五章 生物种及其变异与进化
遗传漂变 (genetic drift)种群中不能解释为自然选择 的基因频率的变化。 适应辐射(adaptive radiation)：由一个共同的祖先起 源，在进化过程中分化成许多类型．适应于各种生活方 式的现象 选择系数的计算
地理物种形成学说
• 地理隔离 通常由于地理屏障将两种群隔离开，阻碍了种 群间个体交换，使种群间基因流受阻。
陆地
河流带走
第十五章
应用生态学
人类对全球生态系统的影响
• • • • • • 有1/3到1/2的陆地面积已被人类活动所改变 从工业革命以来，大气中CO2浓度提高了30% 人类固氮量已超过天然固氮总量 被人类利用的地表淡水已经超过了可用总量的1/2 地球上大约1/4的鸟类物种已经在过去两千年中灭绝 接近2/3的海洋渔业资源已经过捕或捕尽
Lotka-Volterra模型
（1）模型的结构及其生物学意义
• dN1 /dt = r1N1(1-N1/K1- αN2/K1) • dN2 /dt = r2N2(1-N2/K2- βN1/K2)
竞争的结局： • 物种1被挤掉，物种2取胜而生存下来 • 物种2被挤掉，物种1取胜而生存下来 • 物种1和物种2取的共存的局面
1 同资源种团（guild）：群落中以同一方式利用共同 资源的物种集团。
2 对群落性质的两种对立观点
机体论学派 个体论学派
生物多样性：生物中的多样化和变异性以及物种生境的生 态复杂性。它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成 的群落和生态系统。
生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系 统多样性三个层次。
外温动物 内温动物 休眠 形态上的适应
第三章 物质环境
水生动物的渗透压调节
第二部分 种群生态学
第四章 种群及其基本特征
• 集合种群：生境斑块中的局域种群的集合，这些 局域种群在空间上存在隔离，彼此间通过个体扩 散而相互联系
• 生物入侵（生态入侵）：由于人类有意识或无意 识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区， 该生物种群不断扩大，分布去逐步稳定地扩展。
r－对策和K－对策在进化过程中优缺点 • K－对策种群竞争性强，数量较稳定，一般稳定在K附 近，大量死亡或导致生境退化的可能性较小。但一旦 受危害造成种群数量下降，由于其低r值种群恢复会 比较困难。 • R－对策者死亡率甚高，但高r值使其种群能迅速恢复， 而且高扩散能力还可使其迅速离开恶化生境．在其他 地方建立新的种群。r对策者的高死亡率、高运动性 和连续地面临新局面，更有利于形成新物种。
• 能量流动过程中逐级减少； • 能量单向流动的，不可逆。
第十三章 生态系统的物质循环
• • • • • • 物质循环的一般特征 水循环 碳循环 氮循环 磷循环 硫循环
温室效应：
大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气 体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球 表层而导致温度上升。
2 碳循环包括的主要过程
种内竞争和种间竞争
1 .K1>K2/ β K2<K1/ α 1/K1< β/K2 1/K2 > α/K1 2. 1/K1> β/K2 1/K2 < α/K1 3. 1/K1> β/K2 1/K2 > α/K1 4. 1/K1< β/K2 1/K2 < α/K1
第三部分 群落生态学
第八章 群落组成与结构
2 存活曲线
• I型：凸型，幼体存活率高，老年个体死亡率高，在接近生 理寿命前只有少数个体死亡(大型哺乳动物和人) • Ⅱ型：呈对角线型，表示在整个生活期中，有一个较稳定的 死亡率，如一些鸟类 • Ⅲ型：凹型，表示幼体死亡率很高，如产卵鱼类、贝类和松 树 • 大多数野生动物种群的存活曲线类型在Ⅱ型和Ⅲ型之间变化； 大多数植物种群的存活曲线则接近Ⅲ型。
辛普森多样性指数（Simpson’s diversity index） 香农-威纳指数（Shannon-Weiner index）
第九章
群落的动态
群落演替：在一定地段上，群落由一个类型转变为 另一类型的有顺序的演变过程 水生系列、旱生系列
个体演替观和经典演替观
第四部分 生态系统生态学
第十一章 生态系统的一般特征
第七章 种内和种间关系
生态位：指有机体在环境中占据的地位和角色。
• 基础生态位： • 实际生态位：
基础ຫໍສະໝຸດ Baidu态位
实际生态位
能存活 能生长 能繁殖
二维生态位
种间竞争：两物种或更多物种共同利用同样的 有限资源时产生的相互竞争作用。 竞争排斥原理（高斯假说） 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种，不能长期共存 在一起，也即完全的竞争者不能共存。
3 谢尔福德耐受性定律：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。
4 生态幅（生态价）：每一种生物对每一种生态因子都有一 个能耐受的范围，即有一个生态上的最高点和一个生态 上的最低点。在最高点和最低点之间的范围
第二章 能量环境 生物对光的适应 换毛与换羽的光周期现象： 生物对温度的适应
大气库 HN3,NO,NO2, N2O ， 降 脱氮 水 动植物 活体
闪电 化学反应
工业固氮 （汽车,化肥,电厂） 蓝藻
大气库 N2 大气 生物固氮 其它 动植物
火 山 作 用
土壤 中无 机氮 库
共生或 自由生活 的固氮 微生物 死有机体
浅层死有机物 陆地陆地 丢失于深 层沉积中 溶解死 有机物 海洋
• 独立进化 两个被此隔离的种群适应于各自的特定环境而 分别独立进化。 • 生殖隔离机制的建立 两种群间产生生殖隔离机制，即使 两种群内个体有机会再次相遇，彼此间也不再发生基因流， 因而形成两个种，物种形成过程完成。
第六章
生活史对策
• 生活史对策(life history strategy)： 生物在生存斗争中获得的生存对策。生殖 对策、取食对策、迁移对策、体型大小对 策