《生态学》第2章 生物与环境

Environment: The sum of all external conditions affecting the life, development and survival of an organism. (USEPA)
2.1.2 不同学科中的环境概念
环境（环境科学）：环境科学中的环境是以人类 为主体，围绕着人群空间以及其中可以直接或 者间接影响人类生存和发展的各种因素的总体。 环境（地理学）：地理学中的环境是以人类社会 为主体的地理环境。 环境（生物科学）：生物科学中的环境是指生物 的栖息地，以及直接或者间接影响生物生存和 发展的各种因素。 环境（生态学）：生态学中的环境是指某一特定生
7 6 5 4 3 2 1
冷性狭域植物
广温性植物
暖性狭域植物
Oligothermal
Eurythermal
Polythermal
3.8.2湿苔原 植物群落的指示作用
气候指示 极地和高山 水分指示 特殊矿物指示 寒带荒漠

寒带 温带荒漠 草地 干苔原 云杉-冷杉林
落叶林 高草原 矮草原 热带森林
2.2.3 生态因子作用的一般特征
（3）直接和间接作用：一些生态因子直接对生物及其群落产生 影响，而一些生态因子通过对其他因子的影响发生作用， 这称为间接作用。如地形因子中起伏程度、坡向、坡度、 海拔高度及经纬度等对生物的作用不是直接的。 地形 大气
风雨雪
光 温 生物 水 养分 土壤
地貌
人类活动 环境污染

农业生产中为了提高作物产量，湖泊富营养化控制中为了控制藻类生长， 都试图运用限制因子原理，找出限制因子，有效地采取对策。请举例分析 在上述两个不同应用案例中，应用限制因子定律应该注意的事项及可能的 效果。 河流污水生物系统是德国学者B.科尔克维茨和M.马松于20世纪初提出的。 他们认为河流受到有机物污染后，在污染源下游的一段流程里，会产生自 净过程，即随河水污染程度的逐渐减轻，生物种类也发生变化，在不同的 河段出现不同的生物种。据此,可将河流依次划为4个带：多污带、 α－中 污带、β－中污带（即甲型、乙型中污带）和寡污带，每个带都有自己的 物理、化学和生物学特征。50年代以后，一些学者经过深入研究，补充了 污染带的种类名录，增加了指示种的生理学和生态学描述。请用生态学的 基本原理分析污水生物系统理论，并举例说明。
生物指示



季节（时间）指示： 雁子南飞，预示冬季的到来； 报春花开花、柳树吐絮,则标志着春天的到来； 蛇床花凌晨3点开放； 牵牛花凌晨4点开放等。
生物指示





环境污染指示： 苔藓对重金属(砷、镉、铬、铜、铁、铅、镍、 矾、锌)污染的指示意义； 菠菜可以探测重金属； 菖兰可探测HF、氯化氢； 苜蓿和黑麦草可探测铁、硫； 荨麻可探测过氧乙酰硝酸； 玉米可探测HF、SO2、重金属； 矮牵牛可探测乙烯、烃、甲醛； 烟草可探测臭氧、NO等等。
2.2.4 生态因子的限制作用
限制因子(Limiting factors): 生物 的生存和繁殖依赖于各种生 态因子的综合作用，其中限 制生物生存和繁殖的关键性 因子称为限制因子。 限制因子的特点： 易变性 狭域性
敏感性 注意！借用“木桶效应”解释限 制因子易引起的误导！
限制因子作用示意图
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 A因子强度（如光照）
岩石
2.2.3 生态因子作用的一般特征
（4）阶段性作用：在生物及其群落生长
发育的不同阶段，各种因子的作用特性差异 明显。
个体生长繁殖；种群；群落；生态演替
萌发
生长
开花 结实
植物个体
种群
群落
2.2.3 生态因子作用的一般特征
（5）因子的不可替代性和补偿作用：各生态因子对生
物的作用虽然不尽相同，但都不可缺少，一个因子

过程中，留下了明显的形态、生理等特征，可以反映和指示 环境的某些特征。
来自百度文库


气候指示： 热带地区：椰树 寒带：针叶植物 亚热带：青冈栎
生物指示


水分指示： 水生植物在水湿环境中生长，使它具有柔嫩、 硕大的叶子，但是根系并不发达。莲、芦苇的 生长则反应了水湿环境。 旱生植物在干旱环境中生长，使它的叶子已经 退化成细小的刺，以减少水分的蒸腾；但是根 系很发达，能从很深很广的地下吸取水分。如 骆驼刺的生长反应了干旱环境。
生物指示

环境演变指示： 地层年龄； 古地理气候变迁； 冰川消长； 太阳黑子活动等。
本章思考题 （1）生态因子主要包括哪些类型？
（2）生态因子作用的一般规律。
（3）限制因子与Liebig最小因子定律及其应用。
（4）耐受限定律、生态幅的概念以及应用。
（5）举例说明指示生物及意义。
拓展性思考题
生态学 Ecology
第二章 生物与环境
王德鹏 生命科学学院
2.1 环境的概念与类型
2.1.1 环境的概念
2.1.1 环境的概念
环境：是指影响人类社会生存和发展的各种天然的和 经过人工改造的自然因素总体，包括大气、水、海洋、 土地、矿藏、森林、草原、野生动物、自然古迹、人 文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村 等。——《中华人民共和国环境保护法》 环境：在环境科学中，一般认为环境是指围绕着人群 的空间，及其中可以直接、间接影响人类生活和发展 的各种自然要素的总体，还包括有关的社会因素。 ——《中国大百科全书 环境科学》
2.2.2 生态因子的作用方式
（1）环境与生物的相互作用
作用(action)：环境的非生物因子对生物有机体的影响，
一般称为作用。
反作用(reaction)：生物对环境的改造、改变等作用，
一般称为反作用。
（2）生物间的相互作用
种内关系：密度效应、动植物的性行为、他感作用；
种间关系：竞争、捕食和被捕食、寄生、互利共生、相生
相克。
2.2.3 生态因子作用的一般特征
（1）综合作用：多因子对生物的联合作用、因子之间的相互作用
大气 风雨雪 地形 地貌
光 温 生物 水
人类活动 环境污染
土壤
岩石
2.2.3 生态因子作用的一般特征
（2）主导因子作用：在诸多因子中，
对生物起决定作用的生态因子称为主导因子， 主导因子的作用就是对生物群体生长、发育、 演替等生态过程有决定意义的作用。
2.1.4 环境因子与生态因子
环境因子：指主体外部、直接或间接影响主体存 在及运行的各种因素的总和。 生态因子：指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， 如温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他 相关生物等。生态因子也可认为是环境因子中 对生物起作用的因子。
2.2 生态因子作用的一般规律 2.2.1 生态因子分类
的缺失不能由另一个因子来替代。但某一因子的数
量不足，有时可以靠另一因子的加强而得到调剂和
补偿。例如如果光照不足，可以增加二氧化碳浓度 来补偿。
2.2.4 生态因子的限制作用
利比希“最小因子定律” (Liebig’s “Law of minimum): 植物的生长取决于处在 最小量状况的食物的量。
又称为“限制因子定律”或“限制因子原 理”
物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该 生物体或生物群体的一切因素的总和。
2.1.3 环境的分类
大气环境
污染物？ 污染指标？
水环境
污染物？
污染指标？
土壤环境
污染物？ 污染指标？
2.1.3 环境的类型



大气、水、土壤……，这是按照什么划分的 环境类型？ 居室环境（室内环境）、聚落环境、区域环 境、地球环境、宇宙环境……，这是按照什 么划分的环境类型？ 物理环境、化学环境、生物环境、心理环 境 ……，这是按照什么划分的环境类型？
生物指示


土壤指示： 铁芒萁是我国长江流域一带红土壤等酸性土壤 的指示植物； 碱蓬的生长则指示了盐碱性的土壤环境； 弹尾类和蜱螨类土壤动物指示土壤重金属污染。
生物指示



生物指示 地质指示： 海州香薷（“铜草”）生长茂盛的地方就有铜 矿； 鸡脚蘑、凤眼兰等植物生长旺盛的地方，往往 是藏金之地。
生 理 紧 张 带
耐受限图解
耐受性下限 耐受性上限
6 5
死 亡 降 低 生 命 活 动
适宜范围
生命活动强度
4 3 2 1 0
降 低 生 命 活 动
死 亡
生态因子梯度
生态幅(耐受力、耐受幅、生态价)

生态幅(ecological amplitude)：每一个种对环 境因子适应范围的大小即生态幅，亦称生态价 (ecological valance).
耐受限定律 谢尔福德“耐受限定律” (Shelford’s “Law of tolerance”): 任何一个生态因 子在数量和质量上的不足或者过多， 即当其接近或达到某种生物的耐受限 度时，就会使该生物衰退或不能生存。
耐 受 下 限
耐受范围
耐 受 上 限
生 理 紧 张 带
最 适 范 围
生态因子 的作用
等。
如温度、湿度、光、降水、风、气压和雷电
（2）土壤因子 （3）地形因子 （4）生物因子 （5）人为因子
类活动产生的
土壤是在岩石风化后在生物参与下所形成的 生命与非生命的复合体，土壤因子包括土壤结构、土壤有机 和无机成分的理化性质及土壤生物等。 如地面的起伏，山脉的坡度和阴坡阳坡等， 这些因子对植物的生长和分布有明显影响。 包括生物、生物之间的各种相互关系，如捕 食、寄生、竞争和互惠共生等。 人为因子是生物因子的一种类型，指人及人
生理过程强度
限制因子定律的补充和完善

限制因子定律只有在严格稳定状态下适用； 因子之间的相互作用，因子的补偿作用； 限制因子是对物种、种群而言的，不同生物 乃至同一生物种群的不同发育阶段，限制因 子可能会发生变化；

限制因子强调的是因子的不足，实际上因子 过高也会对生物生长发育产生抑制作用。

Environment: Surrounding, the material and spiritual influences which affect the growth, development and existence of a living being. (Longman
Modern English Dictionary)
温带
热带荒漠
热带
限制因子及耐受限定律的实际应用



园林绿化的植物品种引种栽培与管理； 农业生产中，农作物品种的引种驯化； 农业生产中，合理科学施肥； 渔业生产中，天然饵料生物的增殖； 有害生物防治与控制； 生态修复重建中，生境修复与关键生物引种。
下一节课内容
生物适应环境特征的典型应用 指示生物－－一些生物在与环境相互作用、协同进化
以主客体分类：
（1）生物因子（biotic factors)
动物(animals) 植物(plants)、 微生物 (microbes)等
（2）非生物因子(abiotic factors)
条件因子：温度、湿度、pH；
资源因子：营养物、水、光照等。
2.2.1 生态因子的分类
以因子性质分类：
（1）气候因子