第二章生态学基础知识

种群
群落
生态系统
（二）生态系统的组成
生产者：主要是绿色植物，凡能进行光合作用制造有 机物的植物种类，包括单细胞藻类，均属于生产者。
消费者：主要是动物，又分为一级消费者（如草食性 动物）；二级消费者（如肉食动物）；……等等。
分解者：指各种具有分解能力的微生物，也包括一 些微型动物，如鞭毛虫，土壤线虫等。

关于耐性定律的补充说明
1 ) 生物可能对某一因子耐受范围很宽，而对另一生态因子又很 窄。 2）对很多生态因子耐受范围都很广的生物，其分布一般很广。 3）当某一生态因子不是处于最适状态时，对其它因子的适应 性可能随之下降。 4）在自然界生物并不在某一特定生态因子最适合的地方生活， 而往往在很不适合的地方生活，在这种情况下，一定有其它 的生态因子起决定作用。 5）生物的耐受限度因生长发育阶段、环境条件的不同而变化。 繁殖期通常是一个临界期，此期间生态因子最可能起限制作 用，因此植物在种子萌发与开花结实阶段，往往对生态因子 的要求比较严格。

3.限制因子limiting factors
（1）限制因子limiting factors：在诸多 生态因子中，使植物的生长发育受到限 制，甚至死亡的因子。 即：对生物正常生存和成功繁殖有限制 作用的关键性因子就是限制因子。 任何一个环境因子只要接近或超过 生物的耐受范围，它就会成为这种生物 的限制因子。
第四节生态系统
（一）生态系统的概念 生物种群（Population）:一个生物物种在一定
的范围内所有个体的总和。 生物群落（Community）：在一定自然区域的 环境条件下，许多不同种的生物相互依存，构 成了有着密切关系的群体。 生态系统（Ecosystem）：生物群落与其周围非 生物环境的综合体。也即生命系统和环境系统 在特定空间的组合。
如何初步确定哪些生态因子是限制因子?


如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广， 而且这种因子又非常稳定，那么这种因子就不 可能成为限制因子； 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，很可能是一种限制 因子；氧气对陆生植物来讲，数量多，含量稳 定，而且容易获得，因此一般不会成为限制因 子，氧气在水体中的含量是有限制的，而且经 常波动，常成为水生植物的限制因子。

二、生态因子作用的一般特征
（5）直接作用与间接作用
光照、温度、水分、矿质养分属直接因 子——直接作用（生态因子直接影响或 直接参与植物体的新陈代谢）； 地形、地势因子属间接因子——间接作 用（变化不直接影响植物，而是通过影 响其他生态因子从而影响植物的新陈代 谢）。

（5）直接作用与间接作用
（五）耐性限度的驯化
人为驯化改变植物的适宜生存范围，并形成 新的最适点。 植物这种在自然条件下调整其对某个或某些 生态因子耐受范围的过程，称为驯化。 驯化作用通常需要较长的时间，并涉及植物 体内酶系统的适应性改变。 在实际工作中，人们经常采取人工驯化的方 法改变植物的耐性范围，如花木的异地引种、 野生花卉的引种栽培等。

例如：水体温度与溶解氧的关系
温度（℃） 0 10 15 20 30 淡水（ml/L） 10.29 8.02 7.22 6.57 5.57 海水（ml/L） 7.97 6.35 5.79 5.31 4.46
二、生态因子作用的一般特征 （2）非等价性（主导因子作用）
生态环境中各因子地位不同，一般情况下， 其中有一个或几个因子对其它因子的变化 起主导作用→主导因子。 主导因子是随时间、空间变化而变化的。

美国道本迈尔将生态因子分为七个项目：光、温度、空气、 火、土壤、水、生物
所有生态因子构成生态环境。 特定的生物——特定的生态因子组合 2、生活因子（life factors）： 生物生存不可缺 少的生态因子。 所有生活因子构成生存条件。
3. 生态因子分类
生态因子 非生物因子 基本类型
气候因子:温度、湿度、光、降水、风等 土壤因子:土壤结构、土壤有机和无机成分 的理化性质等 地形因子:海拔高度、坡度、坡向

耐受性定律图示
耐受下限 不能 生理 耐受 紧张 带 带
最适值
适宜范围
耐受上限 生理 不能 紧张 耐受 带 带
2. 耐受性定律
美国生态学家谢尔福德（V.E.Shelford）(1913) 1）Shelford’s law of tolerance(1913): 生态 因子的量的过多或过少都会限制生物的生长、 发育。即为耐性定律。 2）生态幅ecological amplitude：每一个物 种对环境因子适应范围的大小。 广适eury-、窄适steno-: stenophagic, euryphagic,stenothermal, eurythermal… 低窄、高窄：如冷窄适、热窄适
第二节 生物生存环境--生物圈
生物圈

称
地球表面全部生物及其生活领域的总
葵 花 朵 朵 向 太 阳
它的生长需要什么条件？
长 颈 鹿
生活需要的条件？
它们的生存条件有什么异同？
生物圈为生物的生存提供 了哪些条件？
大气圈底部 水圈
岩石圈的表面
大气圈
存在空气且由多种气体组成 氮气 氧气 二氧化碳等 生活的生物能够飞翔昆虫 和鸟类，还有细菌等微小 生物
相互作用所共同构成的空间
（二）生态学的发展
生态学原是一门研究生物与其生活环境
相互关系的科学，是生物学的重要分科 之一。初期主要研究植物，后来逐渐涉 及动物和人类。
（三）生态学与环境学的异同
a.相同：研究范围---生物圈 研究问题--基本相同 b.不同点：
比较的项目 生 态 学 环 境 学 定 义 研究生命系统与环 研 究 人 类 活 动 与 境系统之间相互作 其 环 境 质 量 关 系 用的规律及机理 的科学 研究对象 以一般生物为对象 以人为主要对象 研究内容 环境因素与生物之 将 环 境 与 人 类 生 间的相互关系 活的相互影响作 为整体来研究 所属范畴 自然科学 交叉性学科， 涉及 自然科学、 社会科 学等
水圈
包括地球上的全部海洋和江河湖泊 大多数生物生活在水面下150米以 内的水层中
岩石圈
是地球表层的固体部分。表面大 多覆盖这土壤，是一切陆地生物 的“立脚点“ 大多数生物都生活在地表以上 100米，或水面以下100米的范 围内
生物圈的特征
1，人类和生物的唯一生存地。
2，它积累和重新分配巨大的物质资源和
能量资源，有很强的“生物化”特征。 3，生物有机体呈现种类的多样性。 4，生物圈的结构呈现不平衡性和不对称 性。 5，生物圈通过物质循环和能量转化来自 我调节和平衡。 sh
第三节 生态因子作用分析
一、生态因子的分类
1、生态因子（Ecological Factors）: 环境中对生 物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接 影响的环境要素。是环境因子的一部分。主要包 括气候因子（光、温度、空气、湿度）、地形因 子、土壤因子、人为因子、生物因子等五大类因 子。
无生命物质：指生态系统中的各种无生命的无机物、 有机物和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。
（4）生态因子作用的阶段性

植物在生长发育的不同阶段往往需要不同 的生态因子或生态因子的不同强度。某生态
因子在植物生长的某阶段是有利因子，而在另外阶段则 可能成为有害的因子。
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。
二、生态因子作用的一般特征




1.综合作用 2.非等价性（主导因子作用） 3.不可替代性和互补性 4.阶段性作用 5.直接作用与间接作用
二、生态因子作用的一般特征
（1）综合作用
生态因子间总是彼此联系、互相促进、 相互制约。 如：天麻的生长受到密环菌、 温度、 湿度、 人为因子等因素的综合影响。 任何单一因子的变化必将引起其它因子 的变化，如光强→土壤温度、空气湿度、 水分平衡、气温等→植物生长。



应当注意：植物对环境的适应和对生态因子的耐 受性并不是完全被动的，植物不是环境的奴隶， 进化可以使它们积极地适应环境，甚至改变自然 环境条件，从而减轻生态因子的限制作用。 如地理分布较广的物种常形成不同的生态型，同 一物种的不同生态型之间在耐受限度与最适度方 面有所差异，各自适应特定的生境条件。 生物的耐受限度不是固定的，会因发育时期、季 节、环境条件的不同而改变。如果一种植物长期 生活在偏离其最适生存范围一侧的环境条件下， 久而久之就会导致该物种耐受曲线的位置移动， 产生新的最适生存范围及耐受上下限。
第二章 生态学基础知识 第一节 概述
一、生态学及其发展
（一）生态学的定义
A. 传统定义： 研究生物或生物
群体与其环境的关系，或生活着的生物 与其环境之间相互联系的科学 。(侧重于 植物、动物)
B.现代生态学：研究生命系统与环境 系统之间相互作用的规律及机理
1)生命系统：自然界具有一定结构和 调节功能的生命单元。 2)环境系统：是自然界的光、热、空 气、水分以及各种有机物和无机元素
植物因子：植物共生、寄生、附生等关系
生物因子
动ห้องสมุดไป่ตู้因子：摄食、传粉、践踏等
人为因子：垦殖、放牧、采伐等
3、生态因子分类
通常根据生态因子的性质来分
（1）气候因子：如温度、湿度、光、降水、风、气压和雷电 等。
（2）土壤因子：如土壤结构、土壤有机和无机成分的理化性 质以及土壤生物等。 （3）地形因子：如地面的起伏，山脉的坡度和阴阳坡等。 （4）生物因子：包括生物之间的各种关系（如竞争、捕食、 寄生和互利共生等）。 （5）人为因子：人类活动对自然界和其他生物的直接或间接 影响
1. 最小因子定律
因此，他提出“植物的生长取决于那些 处于最少量状态的营养元素”， 后人称之为Liebig最小因子定律。 E.P.Odum（1973）建议做两点补充： a. Liebig定律只能严格地适用于稳定 状态，即能量和物质的流入和流出 是处于平衡的情况下才适用；
b. 要考虑因子间的替代作用。

成熟种子+温度+无水 成熟种子+温度+过多水分 成熟种子+恰当的温度+恰当的水分+适当的空气
（3）不可替代性和互补性



补偿作用：在一定条件下，某一因子量的不足， 可由其它因子的增加或增强而得到补偿，仍可 获得相同的生态效应。即为可补偿性。但只能 是在一定范围内作部分补偿。 如山东半岛的山地引种杉木，那里的温度与南 方杉木产区相差很大，但由于降水量和湿度条 件较好，起到补偿作用，使得杉木引种成功。 例如光照不足所引起的光合作用的下降可由 CO2浓度的增加得到补偿。
三、生态因子作用的基本原理
1. 最小因子定律 2. 耐受性定律 3. 限制因子

1. 最小因子定律
德国化学家李比西 （ Justus Liebig） 提出“植物的生长取决 于数量最不足的的那一 种营养物质”，即最小 因子定律。
1. 最小因子定律
1840年德国农业化学家——李比希(J. Liebig) 在研究营养元素与植物生长的关系时发现，植物 生长并非经常受到大量需要的自然界中丰富的营 养物质（如水和CO2）的限制，而是受到一些需 要量小的微量元素(如硼)的影响。 土壤中的 氮：可维持250千克产量 钾：可维持350千克产量 磷：可维持500千克产量 实际产量为250千克；若氮增加1倍，产量为350千克。
2. 耐受性定律
美国生态学家谢尔福德（V. E. Shelford）于 1913年研究指出，植物的生存需要依赖环境中 的多种条件，生物不仅受生态因子最低量的限 制，而且也受生态因子最高量的限制。 这就是Shelford耐受定律。 植物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下 限，上下限之间是植物对这种生态因子的耐受 范围，可以用钟形耐受曲线表示。



植物光合作用时——光强为主导因子。 植物春化作用时——温度（低温）为主导因子。 热带的高温、高湿度对热带作物来说，都是主 导因子；在干旱的荒漠地区，水是植物的主导 因子；
（3）不可替代性和互补性
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。 微量元素硼的缺乏可引起结实率下降 如种子发芽试验：