环境生态学_生物与环境的概念及其类型
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第二章 生物与环境-环境生态学(盛连喜)
三、地球自我调节理论——Gaia 假说
Gaia 假说的主要观点和贡献是：
① Gaia 假说强调，生命是全球尺度的现象。地球生态系统没有孤 立的生命。生活的生物有机体必须调节其生存的星球。否则，物 理和化学进化的力量将会使得它们变得不适于生物的生存。 ② Gaia 假说认为，不能将物种的进化与它们的环境分离开来，这 两个过程紧紧地耦合成一个不可分割的过程，调节成功与否依赖 于生物的进化和物质环境进化的不断耦合。这在一定意义上发展 了达尔文进化论的观点。
遗传 多样性
基因水平
分子 细胞 个体
物种 多样性
物种水平
不同层次
生态系统 多样性
景观 多样性
多样化和变异性
景观空间结构 功能机制 时间动态
生态系统水平
生物区系特点 生境的多样性 物种的濒危状况 生物群落的多样性 灭绝速率变动及机制 生态过程的多样性 保护物种和持续利用
二、生物多样性
（三） 影响生物多样性的因素
5.纬度、栖息地异质性和生产力
从区域范围考虑，物种数量随自然条件的适宜性、栖息地异质性、 与散布中心的隔离程度和初级生产力的变化而变化
6.生物地化循环
生物多样性水平与土壤营养物之间存在密切关系
7.系统稳定性
在一定程度上，生物多样性越高、越复杂，生态系统就会越稳定
不同的观点认为，稳定性应该有一个阈值，超过该数值后，多样 性非但不能增加系统的稳定性，甚至可能产生破坏性作用。
三、地球自我调节理论——Gaia 假说
（一）Gaia 假说的形成和发展
Lovelock J E在1969 年关于生命起源的国际会议上，第一次提出 了Gaia 假说。 1979 年，第一部著作《Gaia：对地球上生命的新认识》 1988年，第二部著作
基础生态学-第二章生物与环境--第一节环境与生态因子
– 两个补充条件（Odum,1983）： – 1）只适用于稳定状态 – 2）要考虑生态因子之间的相互作用
（2）谢尔福德耐性定律
• “耐受性定律”(Shelford’s law of tolerance) (V.E.Shelford,1913，美国)
– “生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存 在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过 了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭 绝。”
三、生态因子的作用规律
（一）、综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约，综合起来对
生物体起作用。 例如：温度与气压、湿度等因子共同作用 同样的高温度下，高气压和低湿度时对生物体损伤小；低气压和高湿度对生物体
损伤大。
三、生态因子的作用规律
（三）、直接因子和间接因子 直接因子：能直接影响生物的生理过程或参与生物的新陈代谢的因子。 间接因子 ：通过影响直接因子而间接作用于生物的因子。 例如：海拔高度及温度、光照等因子对人体的作用
（五）、不可替代性和补偿作用
A 不可替代性：生态因子对生物体的作用是不可替代的，又称同等 重要定律。
例如：人体缺维生素A、人体缺维生素D
一定范围内的 补偿！！
B 补偿作用（可调剂性）：多个生态因子综合作用时，由于某因子 在量上的不足，可由其他因子来补偿，以获得相似的生态效应。
例：光照不足，可多施有机肥使土壤中CO2浓度提高可补偿光照不 足。
耐性的可变性
• 同种生物长期生活在不同生态环境下，对多种生态因子会形成有差异的耐性范围， 用进废退；
例如：高山雪莲，耐高寒，对其他的条件适应性差。 • 生物的耐性范围还可通过人为驯化改变； 例如：生将金鱼长期饲养在不同温度条件下（18℃和32℃ ），他们对温度的耐性
（2）谢尔福德耐性定律
• “耐受性定律”(Shelford’s law of tolerance) (V.E.Shelford,1913，美国)
– “生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存 在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过 了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭 绝。”
三、生态因子的作用规律
（一）、综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约，综合起来对
生物体起作用。 例如：温度与气压、湿度等因子共同作用 同样的高温度下，高气压和低湿度时对生物体损伤小；低气压和高湿度对生物体
损伤大。
三、生态因子的作用规律
（三）、直接因子和间接因子 直接因子：能直接影响生物的生理过程或参与生物的新陈代谢的因子。 间接因子 ：通过影响直接因子而间接作用于生物的因子。 例如：海拔高度及温度、光照等因子对人体的作用
（五）、不可替代性和补偿作用
A 不可替代性：生态因子对生物体的作用是不可替代的，又称同等 重要定律。
例如：人体缺维生素A、人体缺维生素D
一定范围内的 补偿！！
B 补偿作用（可调剂性）：多个生态因子综合作用时，由于某因子 在量上的不足，可由其他因子来补偿，以获得相似的生态效应。
例：光照不足，可多施有机肥使土壤中CO2浓度提高可补偿光照不 足。
耐性的可变性
• 同种生物长期生活在不同生态环境下，对多种生态因子会形成有差异的耐性范围， 用进废退；
例如：高山雪莲，耐高寒，对其他的条件适应性差。 • 生物的耐性范围还可通过人为驯化改变； 例如：生将金鱼长期饲养在不同温度条件下（18℃和32℃ ），他们对温度的耐性
阐释你对环境、生态和生态环境概念的认识和理解
阐释你对环境、生态和生态环境概念的认识和理解环境、生态和生态环境是人们在探究自然和生命发展过程中不可避免涉及的概念。
它们的意义不仅在于拓宽了我们的视野和认识，更在于提醒我们在生产生活中应该对自然和生态环境保护负起责任，以促进人类社会的可持续发展。
环境，是指某种物理、化学、生物条件的统称，与人类生产活动密切相关。
一方面，环境影响着人类的健康和生存，因此人们需要保护环境，减少污染、减缓气候变化等。
另一方面，环境也被人类所改变，如生命器官的移植、人工智能等，这些举措也可以成为环保的重要手段。
生态，指生物和环境之间的关系。
生态学，是研究生物和生物与环境相互作用关系的学科。
生态学目前已扩展到了全球范围，诸如全球气候变化以及人类对自然资源的影响等问题已成为学界和各国政府极力关注和解决的课题。
然而，在生态学的研究中，人们也应该深刻认识到，生态系统不仅仅是评估人类活动对环境的影响，而更是对我们自身命运的保障。
生态环境，指人与自然环境相互作用共生的总体，强调了生物多样性、地球生命系统和自然资源的可持续利用。
在生态环境的研究中，人们不仅关注生物多样性、土地资源、水资源等方面的问题，也注重人类社会与自然之间的协调与发展，因为只有人类社会真正了解自然环境，才能在保护环境、促进自然生态的同时，保障自身的生存安全和发展。
综上，环境、生态和生态环境是人类认知和探索自然与生命过程中的重要概念，它们不仅帮助我们提高环保意识，将环境保护作为人类发展的必备条件，更是引领我们走向可持续发展的方向。
因此，我们应该通过自己的实际行动来切实维护和保护环境、生态和生态环境，为人类社会的可持续发展贡献力量。
环境生态学课程内容
知识点第一章生物与环境1.1生态因子1、生态因子：环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境因素。
如：温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳等。
2、环境因子：生物有机体以外的所有环境要素，是构成环境的基本成分。
3、作用规律：（1）综合作用。
生态环境是一个统一的整体，生态环境中各种生态因子都是在其他因子的相互联系、相互制约中发挥作用，任何一个单因子的变化，都必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用。
如气候的作用。
（2）主导因子作用。
在对生物起作用的诸多因子中，其中必有一个或两个是对生物起决定性作用的生态因子，称为主导因子。
主导因子发生变化会引起其他因子也发生变化。
如孵卵的温度控制直接性和间接性，食物，降水。
（3）直接作用和间接作用。
环境中的一些生态因子对生物产生间接作用，如地形因子；另外一些因子如光照、温度、水分状况则对生物起直接的作用。
（4）阶段性作用。
生态因子对生物的作用具有阶段性，这种阶段性是由生态环境的规律性变化所造成的。
如光照长短。
（5）不可代替性和补偿作用。
环境中各种生态因子对生物的作用虽然不尽相同，但都各具有重要性，不可缺少；但是某一个因子的数量不足，有时可以靠另外一个因子的加强而得到调剂和补偿。
如水体内的钙和锶。
4、作用方面：光、温度、水、大气、土壤。
5、生态因子空间分布特征：1、纬度地带性2、垂直地带性3、经度地带性1.3最小因子1、利比希最小因子定律：低于某种生物需要的最少量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。
应用这一定律时，一是注意其只适用于稳定状态，即能量和物质的流入和流出处于平稳的情况。
二是要考虑生态因子之间的相互作用。
2、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。
3、主导因子作用：在各种生态因子中，对生物的生长发育具有决定性作用的因子，称为主导因子。
主导因子发生变化，会引起其它因子也发生变化或使生物的生长发育发生明显变化。
A63-园林生态学-第二章
例如低温对冬小麦的春化阶段是必 不可少的，但在其后的生长阶段则 是有害的。如大马哈鱼生活在海洋 中，生殖季节回游到淡水河流中产 卵。
（五）不可替代性和补偿作用
❖不可替代性：生态因子虽非等价， 但都不可缺少，一个因子的缺失不 能由另一个因子来代替。
❖但某一因子的数量不足，有时可以
由其他因子来补偿。但只能是在一
❖ ②气候指示植物。如椰子的开花是热带气候的 标志，如生长桫椤、莲座蕨的地区表明为热带 或亚热带潮湿气候带 。
❖ ③矿物指示植物。如海洲香薷是铜矿脉的指示 植物，问荆、云杉可用以指示金矿 ，喇叭茶可 指示铀矿等 。
❖ ④环境污染指示植物。如唐菖蒲的叶片边缘和尖 端出现淡黄色片状伤斑，则说明空气中存在HF污 染。许多种地衣和苔藓植物也对大气中SO2敏感， 环保部门已把它们作为检测SO2污染程度的指示植 物。有些水生植物可指示水体有机物污染或重金 属污染的指示植物，如微囊藻、颤藻、眼虫等在 水体中为优势类群时，表明水体有机污染严重。
狭光性(stenophotic)
▪ ……
……
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
广温性生物
量
温度变化梯度 低→高
(五)生物内稳态及耐性限度的调整
❖1、内稳态 生物通过控制体内环境(体温、糖、氧浓 度、体液等)，使其保持相对稳定的机制。
维持体内环境稳定能够扩大生物的生态幅 与适应范围，但并不能完全摆脱环境的限 制，它只能扩大自己的生态幅度与适应范 围，成为一个广适应种。
❖ 适应：生物对环境压力的调整过程。
动物的保护色、警戒色与拟态
A 树皮纺织娘(Bark katydid) B 枭蝶(Owl butterfly) C 枯叶蝶
（五）不可替代性和补偿作用
❖不可替代性：生态因子虽非等价， 但都不可缺少，一个因子的缺失不 能由另一个因子来代替。
❖但某一因子的数量不足，有时可以
由其他因子来补偿。但只能是在一
❖ ②气候指示植物。如椰子的开花是热带气候的 标志，如生长桫椤、莲座蕨的地区表明为热带 或亚热带潮湿气候带 。
❖ ③矿物指示植物。如海洲香薷是铜矿脉的指示 植物，问荆、云杉可用以指示金矿 ，喇叭茶可 指示铀矿等 。
❖ ④环境污染指示植物。如唐菖蒲的叶片边缘和尖 端出现淡黄色片状伤斑，则说明空气中存在HF污 染。许多种地衣和苔藓植物也对大气中SO2敏感， 环保部门已把它们作为检测SO2污染程度的指示植 物。有些水生植物可指示水体有机物污染或重金 属污染的指示植物，如微囊藻、颤藻、眼虫等在 水体中为优势类群时，表明水体有机污染严重。
狭光性(stenophotic)
▪ ……
……
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
广温性生物
量
温度变化梯度 低→高
(五)生物内稳态及耐性限度的调整
❖1、内稳态 生物通过控制体内环境(体温、糖、氧浓 度、体液等)，使其保持相对稳定的机制。
维持体内环境稳定能够扩大生物的生态幅 与适应范围，但并不能完全摆脱环境的限 制，它只能扩大自己的生态幅度与适应范 围，成为一个广适应种。
❖ 适应：生物对环境压力的调整过程。
动物的保护色、警戒色与拟态
A 树皮纺织娘(Bark katydid) B 枭蝶(Owl butterfly) C 枯叶蝶
环境生态学 第二章 生物与环境PPT课件
1昆虫与植物间的协同进化2大型草食动物与植物的协同进化3互惠共生物种间的协同进化4协同适应系统二生物多样性一生物多样性的概念p35二生物多样性的四个水平遗传多样性物种多样性生态系统多样性景观多样性当二次电子数最少为一个时可代替初始电子的作用继续不断从阴极发出电子形成不依赖外界因素的初始电子从而产生自持放电
• 海洋植物— 光合作用色素对光谱变化具有明显的 适应性:
–海水表层植物色素吸收蓝、红光； –深水植物光合色素有效地利用绿光。
• 高山植物— 对紫外光作用的适应，发展了特殊的 莲座状叶丛。
• 动物— 不同动物发展不同的色觉。
不同光谱成分对植物的生态作用
1、红光的生态作用 （1）光合活性大； （2）促进叶绿素的合成； （3）有利于碳水化合物的合成； （4）促进发芽； （5）增加植物体温度。
假说认为，地球表面的温度和化学组成是受地球 表面的生命总体（生物圈）所主动调节的。
一、光因子的生态作用及生态适应
1. 太阳辐射及其变化规律 2. 光强度变化对生物的影响 3. 光质变化对生物的影响 4. 光周期现象
13
２）影响地表太阳辐射的因素
a.大气圈的对太阳辐射的削弱作用 b.太阳高度角对太阳辐射强度的影响 (0°~90°) c. 日照长度的变化 d. 地形因素的影响：朝向、坡度、海拔高度 e. 不同的生境中的太阳辐射：
第一节 地球上的生物
一、生命的产生与进化 （重点） (一)、生命起源的几种学说：
1.神创论 2.从自然发生说到生源论
自然发生说的代表人物：古希腊的哲学家自然 科学家亚里士多德（Aristotle, 384—前322）， 他认为生物的繁殖有三种主要方式： ①自然发生，如通常产生蚤类、蚊虫和各种虱子。 ②无性生殖，像海星、蠕虫、贝类等。 ③有性生殖。
• 海洋植物— 光合作用色素对光谱变化具有明显的 适应性:
–海水表层植物色素吸收蓝、红光； –深水植物光合色素有效地利用绿光。
• 高山植物— 对紫外光作用的适应，发展了特殊的 莲座状叶丛。
• 动物— 不同动物发展不同的色觉。
不同光谱成分对植物的生态作用
1、红光的生态作用 （1）光合活性大； （2）促进叶绿素的合成； （3）有利于碳水化合物的合成； （4）促进发芽； （5）增加植物体温度。
假说认为，地球表面的温度和化学组成是受地球 表面的生命总体（生物圈）所主动调节的。
一、光因子的生态作用及生态适应
1. 太阳辐射及其变化规律 2. 光强度变化对生物的影响 3. 光质变化对生物的影响 4. 光周期现象
13
２）影响地表太阳辐射的因素
a.大气圈的对太阳辐射的削弱作用 b.太阳高度角对太阳辐射强度的影响 (0°~90°) c. 日照长度的变化 d. 地形因素的影响：朝向、坡度、海拔高度 e. 不同的生境中的太阳辐射：
第一节 地球上的生物
一、生命的产生与进化 （重点） (一)、生命起源的几种学说：
1.神创论 2.从自然发生说到生源论
自然发生说的代表人物：古希腊的哲学家自然 科学家亚里士多德（Aristotle, 384—前322）， 他认为生物的繁殖有三种主要方式： ①自然发生，如通常产生蚤类、蚊虫和各种虱子。 ②无性生殖，像海星、蠕虫、贝类等。 ③有性生殖。
生态学-生物与环境
1.3 生态因子的限制性作用
1.3.1 限制因子 限制因子(Limiting factors)：当某个生态因子 的变动范围超出生物所能耐受的临界限,并因 此影响生物的生长发育和繁殖,乃至引起死亡 时的生态因子。 (最小量和最大量都有可能成为限制因子) Blackman 1905年提出
1.3.2 李比希(Liebig)最小因子定律
岩石圈和土壤圈：岩石圈是指地壳的固体部分,它是一切陆
生生物的“立足点”。在岩石圈上,有郁郁葱葱的森林,一望 无际的草原,绚丽多彩的奇花异草,还有五颜六色的昆虫和种 类繁多的飞禽走兽……。在岩石圈的土壤表层下面,即土壤 圈,生活着蝼蛄、蚯蚓等动物,还分布着大量的微生物和植物 的根系。
水 圈：包括占地球表面71%的海洋、内陆水域和地下水。 大气圈：球表面包围整个地球的一个气体圈层。大气圈没有
明显的上界,在赤道上方高42000m和两极上方高28000m的 高空仍有大气存在的痕迹。
生物圈：地球表面全部生物及与之相互作用的自然环境的总
称。包括岩石圈上层、全部水圈和大气圈的下层。
生物的物质环境
1.1.2 什么是生态因子
1.1.2.1 生态因子的概念 生态因子(ecological factors)：环境中对生物的生 长、发育、生殖、行为和分布等有着直接或间 接影响的环境要素,如温度、湿度、O2、CO2 、 食物和其他相关生物等。是环境要素中对生物 起作用的因子,即生物生存所不可缺少的环境条 件,也称生物的生存条件。
第1章 生物与环境
1.1 环境与生态因子 1.2 生物与环境的相互作用 1.3 生态因子的限制性作用(最小因子、 限制因子与耐受限度)
1.1 环境与生态因子
1.1.1 什么是环境？ 1.1.2 什么是生态因子？
环境生态学
环境生态学环境生态学是一门综合性学科，它通过对生态系统的研究，探讨人类活动对环境以及生态系统的影响，为维护可持续发展提供科学依据。
本文就环境生态学的概念、研究内容、方法手段以及应用前景等方面进行探讨。
一、环境生态学的概念环境生态学是一门研究生态系统结构、功能和相互关系，以及生态环境变化规律及其对人类活动的影响的综合性学科。
它研究的对象包括所有的生物、非生物因素组成的生态系统及其与环境之间的相互作用。
环境生态学是一个跨学科的领域，包括生物学、生态学、土壤学、地球物理学、环境化学和环境科学等多个学科。
二、环境生态学的研究内容环境生态学主要研究以下内容：1.生态系统的结构和功能生态系统是由生物、非生物要素相互关联的系统，它的结构、特征和功能决定了生态系统的稳定性和循环性。
环境生态学研究生态系统的物质循环、能量流动、生物多样性、生态系统结构和演替等方面的内容。
2.人类活动对环境和生态系统的影响人类的活动对环境和生态系统产生重大的影响，这些影响包括大气污染、水污染、气候变化、能源消耗等方面。
环境生态学研究人类活动对环境的影响以及人类活动与自然环境的相互作用。
3.生态修复和重建生态修复和重建是指通过调整、改变生态系统的结构和功能来恢复或提高本地生态系统的质量和功能，从而实现生态环境的可持续发展。
环境生态学研究生态修复和重建的技术和方法，并应用于生态环境治理等领域。
三、环境生态学的方法手段环境生态学使用多种研究方法和实验手段，包括野外调查、实验、模拟、数值模型和地理信息系统等。
1.野外调查：野外调查是环境生态学研究的基础，通过野外调查了解生物多样性、物种组成、生态系统结构和功能以及环境特征和变化等方面的信息。
2.实验：环境生态学的实验主要包括田间试验和室内试验，通过实验可以研究生态系统稳定性及其对人类活动的响应规律。
3.模拟：通过模拟实验，可以掌握生态系统的特征和其对环境变化的反应性，从而研究环境生态系统的演变。
生物与环境
限制因子定律：生态因子低于或高于最低及最大状 态生理现象停止，在最适状态可显示最大观测值。 如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很窄，而 且这种因子又易于变化，那么这种因子就很可能成为限 制因子。
1.3.3 耐受性定律与生态幅 1、耐受性定律 美国生态学家V. E. Shelford于 1913 年指出， 生物的生存和繁殖，要依赖于某种综合环境因子 的存在，只要其中一个因子的量（或质）不足或 过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种
动物的趋同
1. 鲨鱼；2. 鱼龙；3. 海豚
植物的趋同
1. 仙人掌（仙人掌科）；2. 仙人笔（菊科）；3. 霸王鞭（大戟科）；4.班海星花（萝摩科）
B、生物的趋异适应（生态型）
同一种生物，生活在不同的环境条件下，它们中间可 能出现不同形态结构和不同的生理特性的类型，这些特性 的变异往往具有适应的性质。这种生态变异和分化是可以 遗传的；换言之，它源于基因的差别。因此，人们将生态 型定义为“一个物种对某一特定生境发生基因型的反应而 产生的产物”。生态型是指种内适应于不同生态条件或区 域的遗传类群。 一般认为生态型包括三个方面的内容：①绝大多数广 布的生物种，在形态学上或生理学上的特性表现出空间的 差异；②这些变异与特定的环境条件相联系；③ 生态学 上的相关变异是可以遗传的。
后续补充： Mitsherlich发现，当限制因子增加时，开 始增产效果很大，继续下去，效果渐减。 E. P. Odum（1973）建议对Liebig定律做两 点补充：① 这一定律只适用于稳定状态，即能 量和物质的流入和流出处于平衡的情况下才使 用；②要考虑生态因子之间的相互作用。
1.3.2 限制因子（limiting factor） 任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极 限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因素即称 为限制因子。
1.3.3 耐受性定律与生态幅 1、耐受性定律 美国生态学家V. E. Shelford于 1913 年指出， 生物的生存和繁殖，要依赖于某种综合环境因子 的存在，只要其中一个因子的量（或质）不足或 过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种
动物的趋同
1. 鲨鱼；2. 鱼龙；3. 海豚
植物的趋同
1. 仙人掌（仙人掌科）；2. 仙人笔（菊科）；3. 霸王鞭（大戟科）；4.班海星花（萝摩科）
B、生物的趋异适应（生态型）
同一种生物，生活在不同的环境条件下，它们中间可 能出现不同形态结构和不同的生理特性的类型，这些特性 的变异往往具有适应的性质。这种生态变异和分化是可以 遗传的；换言之，它源于基因的差别。因此，人们将生态 型定义为“一个物种对某一特定生境发生基因型的反应而 产生的产物”。生态型是指种内适应于不同生态条件或区 域的遗传类群。 一般认为生态型包括三个方面的内容：①绝大多数广 布的生物种，在形态学上或生理学上的特性表现出空间的 差异；②这些变异与特定的环境条件相联系；③ 生态学 上的相关变异是可以遗传的。
后续补充： Mitsherlich发现，当限制因子增加时，开 始增产效果很大，继续下去，效果渐减。 E. P. Odum（1973）建议对Liebig定律做两 点补充：① 这一定律只适用于稳定状态，即能 量和物质的流入和流出处于平衡的情况下才使 用；②要考虑生态因子之间的相互作用。
1.3.2 限制因子（limiting factor） 任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极 限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因素即称 为限制因子。
第三章 生态系统中的生物与环境
胁迫抗性包括避免胁迫和忍耐胁迫两种 损伤恢复可以通过胁迫后尚存活器官的生长来完成 中度胁迫有利于生物体健康功能的发展 胁迫除了影响个体外，还促进更具适应能力的基因型
与生物直接相关的地表气温、土温及湿度等生态因子也发 生周期性递变，从而导致生命活动的周期性变化。
开花、候鸟迁徙、鱼类洄游、昆虫繁殖、冬眠等
受地形、地质构造、土壤矿物质、土壤温度和水分等非地带 性因素的影响，会产生非地带性生态因子的特定组合，使该 地生态特征不符合大地带性变化规律特征，形成各地带内部 局部区域的差异性。“小气候”
）作用为
主。
生态作用是指由于生态因子对生物发生作用（也称影响）， 使生命系统的结构、过程和功能发生相应的变化。
非生物生态因子对生物的作用形式体现在因子的质、量和 持续时间三个方面：
1）因子的质：指因子的状态是否对生物有意义 2）因子的量：在因子的“质”有意义的前提下，因
子对生物作用的程度随“量”的变化而变化 3）因子的持续时间：环境因子对生物的作用必须有
程度的响应。
2、生态因子的交互作用 自然环境中的各生态因子并不是孤立存在的，而是相互联
系，相互促进与制约的。 当生物受到一个以上生态因子作用时，其综合作用效果并
不是各单因子作用效果的简单累加，综合作用的效果往往 明显大于或小于单因子作用之和，这是由于各因子相互作 用，其效应相互叠加，相互抵消或互不相干，称为交互作 用。 如：N、P、K；光照强度、水分、肥料
系统发育
在特定的环境因子作用下，由个体发育一代接 一代为适应环境而发生变异，并在选择作用下的物 种进化过程。
生物种的性状差异来源于基因型与表型两个方面： 前者是生物种的遗传本质，即生物性状表现所
与生物直接相关的地表气温、土温及湿度等生态因子也发 生周期性递变，从而导致生命活动的周期性变化。
开花、候鸟迁徙、鱼类洄游、昆虫繁殖、冬眠等
受地形、地质构造、土壤矿物质、土壤温度和水分等非地带 性因素的影响，会产生非地带性生态因子的特定组合，使该 地生态特征不符合大地带性变化规律特征，形成各地带内部 局部区域的差异性。“小气候”
）作用为
主。
生态作用是指由于生态因子对生物发生作用（也称影响）， 使生命系统的结构、过程和功能发生相应的变化。
非生物生态因子对生物的作用形式体现在因子的质、量和 持续时间三个方面：
1）因子的质：指因子的状态是否对生物有意义 2）因子的量：在因子的“质”有意义的前提下，因
子对生物作用的程度随“量”的变化而变化 3）因子的持续时间：环境因子对生物的作用必须有
程度的响应。
2、生态因子的交互作用 自然环境中的各生态因子并不是孤立存在的，而是相互联
系，相互促进与制约的。 当生物受到一个以上生态因子作用时，其综合作用效果并
不是各单因子作用效果的简单累加，综合作用的效果往往 明显大于或小于单因子作用之和，这是由于各因子相互作 用，其效应相互叠加，相互抵消或互不相干，称为交互作 用。 如：N、P、K；光照强度、水分、肥料
系统发育
在特定的环境因子作用下，由个体发育一代接 一代为适应环境而发生变异，并在选择作用下的物 种进化过程。
生物种的性状差异来源于基因型与表型两个方面： 前者是生物种的遗传本质，即生物性状表现所
生态学第一章 有机体于环境
• 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。
木桶效应
该理论被引申到其他生物种类和生态因子，被称为最小因子定律 。
• 应用中应注意的问题
– 定律成立条件：生物的内环境和外环境处于稳定状态 （物质和能量的输入和输出处于平衡状态时）
– 注意：
–
应用该法则时，必须要考虑各种因子之间的关系。
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互
作用
– 人为因子：人类活动对自然的破坏及对环境的污染
（2）生态因子的分类
• 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 • 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 • 非周期性变动因子：如风、降雨、捕食等
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。
– 岩石圈是指地球表面30—40km厚的地壳层。它是组成生物体的各种化学 元素的仓库。
• 4，生物圈(biosphere)
• E. Suess(休斯—奥地利地质学家)于1875年首先创造了生物圈这一术 语。
– 生物圈是指地球上全部生物及其赖以生存的环境的总体。 – 其范围为海平面以上10km，海平面以下12km。其间最活跃的是生物，地
– 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。
木桶效应
该理论被引申到其他生物种类和生态因子，被称为最小因子定律 。
• 应用中应注意的问题
– 定律成立条件：生物的内环境和外环境处于稳定状态 （物质和能量的输入和输出处于平衡状态时）
– 注意：
–
应用该法则时，必须要考虑各种因子之间的关系。
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互
作用
– 人为因子：人类活动对自然的破坏及对环境的污染
（2）生态因子的分类
• 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 • 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 • 非周期性变动因子：如风、降雨、捕食等
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。
– 岩石圈是指地球表面30—40km厚的地壳层。它是组成生物体的各种化学 元素的仓库。
• 4，生物圈(biosphere)
• E. Suess(休斯—奥地利地质学家)于1875年首先创造了生物圈这一术 语。
– 生物圈是指地球上全部生物及其赖以生存的环境的总体。 – 其范围为海平面以上10km，海平面以下12km。其间最活跃的是生物，地
第二章 生物与环境
4
按环境的性质分可分成自然环境、半 自然环境和人工环境三类。
5
按环境的范围大小分可分为宇宙环境(或 称星际环境)、地球环境、区域环境、微环境 和内环境。
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二、环境因子分类
Daubenmire(1947、1959)将环境 因子分为三大类：气候类、土壤类 和生物类；
７个并列的项目：土壤、水分、 温度、光照、大气、火和生物因子。 这是以环境因子特点为标准进行分 类的代表。
36
图 2-7 植物光合作用 的昼夜变化 (Larcher, 1975)
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温度对生物分布有重要作用
我国从南到北植被分布
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二、温度因子的生态作用及生物的适应
1.温度因子的生态作用
（1） 温度与生物生长 任何一种生物，其生命活动中每一生理 生化过程都有酶系统的参与。然而，每一种 酶的活性都有它的最低温度、最适温度和最 高温度，相应形成生物生长的“三基点”。 一旦超过生物的耐受能力，如高温使蛋白质 凝固，酶系统失活；低温将引起细胞膜系统 渗透性改变、脱水、蛋白质沉淀以及其他不 可逆转的化学变化。
11
3.直接作用和间接作用
环境中的地形因子，其起伏程 度、坡向、坡度、海拔及经纬度等 对生物的作用不是直接的，但它们 能影响光照、温度、雨水等因子的 分布，因而对生物产生间接作用， 这些地方的光照、温度、水分状况 则对生物类型、生长和分布起直接 的作用。
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4.阶段性作用
由于生物生长发育不同阶段对生态因子的需 求不同，因此生态因子对生物的作用也具阶段 性，这种阶段性是由生态环境的规律性变化所 造成的。如光照长短，在植物的春化阶段并不 起作用，但在光周期阶段则是很重要的。有些 鱼类不是终生都定居在某一环境中，根据其生 活史的各个不同阶段，对生存条件有不同的要 求，如鱼类的洄游，大马哈鱼生活在海洋中， 生殖季节就成群结队洄游到淡水河流中产卵， 而鳗鲡则在淡水中生活，洄游到海洋中去生殖 。
生物与环境
生（态二幅：）环境因素
生态因素：影响生物生活的环境因子，包括光、温度、盐度、 水深等
生态幅：生物对环境因素的耐受范围。
根据耐受范围的不同可以分为：广适性与狭适性 广适性生物：能适应环境因素的变化范围较广。 狭适性生物：通常对范围狭窄的环境条件具有极强的适应能力。
具体到不同的环境因子，则有：广盐、狭盐、广温、狭温等。
3、假浮游生物
起源于某些底栖生物，特别是底栖固着生物。 主要有保存在黑色页岩中的个体微小的双壳和腕 足动物。
贵州中三叠世的大型海百合化石的生活方式
4、底栖生物
指生活在水层底部，经常离不开基底的生物 包括表生生物和内生生物
4、底栖生物
表生生物epibenthos: 生活在基底表面以上的底栖生物。 包括底栖固着生物和底栖活动型生物。
生物与环境
一、环境及影响生物的主要环境因素 二、生物的环境分区 三、海洋生物的生活方式 四、群落与生态系 五、环境的古生物学分析方法
（一）基本概念
1、环境：是指某一特定生物体或生物群以外的空间及直接或间 接影响该生物体或生物群生存的一切事物的总和。因此包含非 生物的和生物的因素。 2、生存条件：维持生物的生命活动（生长、代谢、繁殖等）的 基本外界条件 3、生境：生物生存条件的总和。 4、生态学：研究生物与其环境之间的相互关系的科学，（也称 环境生物学） 5、古生态学：研究地史时期生物与环境之间相互关系的科学。
温度 温度对生物影响的机制:
温度主要是通过影响生物的生存和繁殖来控制生物的分 布，因为生物的繁殖需要有一定的温度作保障
温度对生物影响的主要表现和结果:
温度控制着生物的纬向分布，从两极到赤道equator， 生物种类逐渐增多，动植物的丰度和分异度均逐渐增高 温度造成生物的分区现象，如热带生物区系和寒带生物 区系
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4. 变温对生物的影响
温周期现象：由于地表太阳辐射的周期性变化产生温度有 规律的昼夜变化，许多生物适应了变温环境，多数生物在 变温下比恒温下生长得更好。 变温对生物的影响： 生物的生长：植物生长往往要求温度因子有规律的昼夜变 化的配合。 干物质积累：白天适当高温有利于光合作用，夜间适当低 温使呼吸作用减弱，光合产物消耗减少，净积累增多。
4. 生境：指在一定时间内具体的生物个体和群体生活地段上 的生态环境。也称栖息地。 5. 小环境：指接近生物个体表面的环境。 6. 内环境：指生物体内组织或细胞间的环境。
三、环境因子的分类
美国生态学家R.F.Daubenminre(1947)将环境因子分为
3大类: 气候类、 土壤类和生物类；
二、环境的类型
按环境的主体可分为：
① 以人类为主体的人类环境，在此类环境中其他的生命物质
和非生命物质都被视为人类环境要素。这是环境科学中所
指的环境； ② 以生物为主体的生物环境，即生物体以外的所有自然条件 称为环境。这是一般生态学书刊上所采用的分类方法。
按环境的性质将环境分成：
① 自然环境；
第二层，不以植被是否存在而发生的对植物有影响的环境因子 （例如，风暴、火山爆发、洪涝等）； 第三层，存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植 被的环境因子（例如，放牧、火烧等）。
第二节 生物与环境因子的相互作用
一、光因子的生态作用及生物的适应
（一）光照强度的生态作用与生物的适应 1. 光强对生物生长发育和形态建成的作用
植物：关闭气孔。 动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。
3、温度与生物的地理分布
影响生物地理分布的因素： 有效总积温，极端温度（最高、最低温度） 高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程 和光合呼吸平衡；并且植物因得不到必要的低温刺激而不 能完成发育阶段。 低温对生物分布的限制作用更为明显，对植物和变温动物 来说，决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就 是低温。
② 半自然环境(被人类破坏干涉的自然环境)；
③ 社会环境。
根据环境范围的大小分：
1. 宇宙环境：指地球大气圈以外的宇宙空间。
2. 地球环境（生物圈）：指地球上有生命存在的部分。
3. 区域环境：指生物圈内形成的不同区域。
成因：由于地形、气候各自然圈层配合上的差异而形成 的生物圈内不同的地区环境。
（三） 生物对光周期的适应
光周期现象：Garner等人(1920)发现明相暗相交替与长短 对植物的开花结实有很大的影响。这种生物生长发育繁殖 迁徙过程中适应日照长度有规律的随季节昼夜变化的现象 称光周期现象。 1. 植物光周期现象— 对繁殖(开花)的影响
长日照植物、短日照植物、中日照植物、中间型植物。 （不同光照时间对开花的作用而定）
植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植
植物开花对日照长度的反应
2. 动物光周期现象
鸟类的光周期现象
鱼类的生殖与迁徙的光周期
昆虫滞育的光周期 动物生殖换毛换羽的光周期
二、温度的生态作用及生物的适应 （一）温度因子的生态作用
1. 温度与生物的生长 温度与生物生长： 生长 “三基点”——最低、最适、最高温度。
在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成 正比；
2. 温度与生物发育
温度与生物发育最普遍的规律是有效积温。
（二）极端温度对生物的影响与生物的适应 极端温度对生物的影响
1. 低温对生物的影响：当温度低于临界（下限）温度 ，生 物便会因低温而寒害和冻害。
2. 高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对
（2）阿伦（Allen）规律：恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳 等在低温环境下有变小变短的趋势。 （3）恒温动物在寒冷地区和寒冷季节增加毛或羽毛的数量和质量或增加皮 下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。
北极狐
赤狐
大耳狐
生理适应：增加体内热量 行为适应：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群
2. 生物对高温的适应
环境保护法类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然 因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草 原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名 胜区、城市和乡村等。
环境生态学中环境的概念
指某一特定生物个体或生物群体以外的空间，以及直接 或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。
7个并列的项目：土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物 因子。
1972年，Dajoz依据生物有机体对环境的反应和适应性进行分类， 将环境因子第一性周期因子、次生性周期因子及非周期性因子。
Gill（1975）将非生物的环境因子分为3个层次：
第一层，植物生长所必需的环境因子（如，温、光、水等）；
第二章
生物与环境
请思考
我们常说的“这里环境真优美！那里的 环境遭到了污染”中的“环境”指的是什 么？
第一节 环境的概念及其类型
一、环境的概念
环境:是指环绕着某一中心事物的周围事物。 * 是一个相对的概念，针对某一特定主体或中心而言。 环境科学所称的环境 生态学所称的环境 《宪法》所称的环境 环境保护法学所称的环境
影响植物叶绿素的形成（黄化现象）
影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化
影响植物花果的数量和质量。 影响动物的生长发育 影响动物的体色
2. 植物对光照强度的适应
植物对光照强度的适应类型 阳性植物，阴性植物，中性植物。
喜阳植物（向日葵）
喜阴植物（三七）
（二）光质的生态作用与生物的适应
1.光谱组成
形态上的适应:
植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或
暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，
绝热。
动物：体形变小，外露部分增大；背部具厚的脂 肪隔热层。
生理上的适应 植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓 代谢率；降低体温。 动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。
行为上的适应
环境科学所称的环境
环境科学以人类为研究对象。 环境指围绕着人群的空间，以及其中可以直接、间接影 响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造过的自 然因素的总体。即人类环境。
生态学所称的环境
生态学以整个生物界(包括动物，植物和微生物)为研究对象。
环境指环绕着生物界并影响其生存和发展的外部空间和无生命 物质，如大气、水、土壤、阳光和其他无机物质。
《宪法》所称的环境
《宪法》第二十六条规定：“国家保护和改善生活环境和生态 环境，防治污染和其他公害。 其中
“生活环境”，是指与人类生活密切相关的各种天然的和 经过人工改造过的自然因素。 “生态环境”，是指影响生态系统发展的各种生态因素， 即环境条件。如气候、土壤、生物、地理和人为诸条件的 综合体。
生物产生有害作用。
致死原因：①蛋白质变性；②理化过程失调；③代谢中毒； ④生物膜结构变化；⑤供氧不足等。
生物对极端温度的适应
1. 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） 行为适应：休眠
动物
形态结构：
（1）贝格曼（Bergman）规律：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往 往比生活在低纬度地区的同类个体大。因为个体大的动物，其单位体 重散热量相对较少。
2.光质变化对生物的影响
光质的生态作用
植物 光质对植物光合作用的影响 光质对植物光合作用产物的影响
光质对植物形态的影响
叶绿素的吸收光谱
动物 可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长
发育有影响。
不可见光：大多数脊椎动物的可见光波范围与人接近，但 昆虫则偏于短波光，大致在250-700nm之间，它们看不见红 外光，却看得见紫外光。而且许多昆虫对紫外光有趋光性， 这种趋光现象已被用来诱杀农业害虫。