有机体和环境(生物与环境)

生态学研究更重视小环境
倒木上八齿小蠹的5个生境小区 倒木上八齿小蠹的 个生境小区
蜂鸟巢内的小环境
1.1.2 生态因子(ecological factor) 生态因子
——是指环境要素中对生物起作用的因子， 如光 是指环境要素中对生物起作用的因子， 是指环境要素中对生物起作用的因子 温度、水分、氧气、二氧化碳、 照 、 温度、 水分 、氧气 、 二氧化碳 、食物和其他 生物等。 生物等。 区别： 区别：生态因子和环境因子 生态因子—是环境因子中对生物起作用的因子。 生态因子 是环境因子中对生物起作用的因子。 是环境因子中对生物起作用的因子 环境因子—生物体外部的全部环境要素。 环境因子 生物体外部的全部环境要素。 生物体外部的全部环境要素
（2）按有无生命的特征分： ）按有无生命的特征分： 生物因子 非生物因子
（3）按生态因子对动物种群数量变动的作用分 ） 密度制约因子：如食物、天敌、 密度制约因子：如食物、天敌、流行病等 非密度制约因子：如温度、降水等。 非密度制约因子：如温度、降水等。
（4）按生态因子的稳定性及其作用特点分： ）按生态因子的稳定性及其作用特点分： 稳定因子： 如地心引力、地磁和太阳辐射常数等。 如地心引力、地磁和太阳辐射常数等。 决定了生物的分布 周期性变动因子： 如一年四季变化和潮 周期性变动因子 ： 汐涨落等。 汐涨落等。 (生物对这些因子也形成了 变动因子： 变动因子： 周期性的适应，影响生物分布) 周期性的适应，影响生物分布) 非周期性变动因子： 如风、 降雨、 非周期性变动因子 ： 如风 、 降雨 、 捕食 生物来不及适应，影响生物数量) 等。(生物来不及适应，影响生物数量)
Liebig's law of the minimum The concept first stated by J. von Liebig in 1840, that the rate of growth of a plant, the size to which it grows, and its overall health depend on the amount of the scarcest of its essential nutrients that is available to it. This concept is now broadened into a general model of *limiting factors for all organisms, including the limiting effects of excesses of chemical nutrients and other environmental factors.
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 任何生态因子， Hale Waihona Puke Baidu极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时， 受极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这 个因素称为限制因子。 个因素称为限制因子。 注意：如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很 注意： 而且这种因子非常稳定， 广，而且这种因子非常稳定，这种因子就不太可能 成为限制因子，相反，耐受范围很窄，又易于变化， 成为限制因子，相反，耐受范围很窄，又易于变化， 它很可能就是一种限制因子。 它很可能就是一种限制因子。
（2）主导因子作用 如春化阶段的低温因子。 如春化阶段的低温因子。 （3）阶段性作用 某一生态因子的有益作用常常只限于生物生 长发育的某一特定阶段。 长发育的某一特定阶段。 如低温对某些作物的春化阶段是比不可少的， 如低温对某些作物的春化阶段是比不可少的，但 在其后的生长阶段是有害的： 在其后的生长阶段是有害的： 很多昆虫的幼虫和成虫生活在完全不同的生境中， 很多昆虫的幼虫和成虫生活在完全不同的生境中， 对生态因子的要求差异很大。 对生态因子的要求差异很大。
Shelford's law of tolerance A law proposed in 1911 by V. E. *Shelford, stating that the presence and success of an organism depend upon the extent to which a complex of conditions is satisfied (e.g. the climatic, topographic, and biological requirements of plants and animals). The absence or failure of an organism can be controlled by the qualitative or quantitative deficiency or excess of any one of several factors which may approach the *limits of tolerance for that organism.
从海平面到4000m海拔连续分布形成10个亚种，它们的血液氧结合 能力随着海拔升高而增加，即对低氧环境产生了适应性的遗传变异。
耆草的生态差异是来自于对各自环境气候的适应。 耆草的生态差异是来自于对各自环境气候的适应。
1.2.2 生物对环境的反作用
表现在改变了生态因子的状况以及生物的协同进化。 表现在改变了生态因子的状况以及生物的协同进化。
1.3
最小因子、限制因子与耐受限度 最小因子、
1.3.1 利比希最小因子定律
(Ligbig’s “law of minimum”) 德国农业化学家Liebig在1840年提出“植物的 在 年提出“ 德国农业化学家 年提出 生长取决于那些最少量状态的营养元素” 生长取决于那些最少量状态的营养元素”。后人称 此理论为利比希最小因子定律。 此理论为利比希最小因子定律。
1 生物与环境
1.1
生态因子
1.1.1 环境 环境(environment)
环境——是指某一特定生物体或生物群体周围一切 是指某一特定生物体或生物群体周围一切 环境 的总和， 的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生 物群体生存的各种因素。 物群体生存的各种因素。
生物环境一般可分为大环境和小环境 大环境(macroenvironment) 大环境 ——是指地区环境、地球环境及宇宙环境。 是指地区环境、地球环境及宇宙环境。 是指地区环境 小环境(microenvironment) 小环境 ——是指对生物有着直接影响的邻近环境，即指小范 是指对生物有着直接影响的邻近环境， 是指对生物有着直接影响的邻近环境 围内的特定栖息地。 围内的特定栖息地。 生境(habitat) 生境 ——指特定生物体或群体的栖息地的生态环境。 指特定生物体或群体的栖息地的生态环境。 指特定生物体或群体的栖息地的生态环境
1.2
生物与环境的相互关系
1.2.1 环境对生物的作用
生物在不同的环境中，会产生不同的适应性变异。 生物在不同的环境中，会产生不同的适应性变异。
欧鳊(Abramis brama) 随着气温由南到北逐渐变冷，它的繁殖也由 南方的一年连续产卵逐级变成一年产一次卵。
美洲鹿鼠(Peromyscus mamiculatus) 美洲鹿鼠
（2）以生物圈为中心的地球表层系统在地球上已 经存在了30多亿年， 30多亿年 经存在了30多亿年，生命活动几乎贯穿整个地质历 史。地质历史实质上是生物与地球表层非生命部分 相互作用、协同演化的历史。 相互作用、协同演化的历史。
（3）人类社会或人类文化系统已经成为地球表层系 统内的一个特殊的组成部分。人类活动逐渐成为影响 统内的一个特殊的组成部分。 和控制地球表层系统能量、 和控制地球表层系统能量、物质循环和演变方向的重 要因素。 要因素。
1.3.3 耐受限度与生态幅 1. 耐受性定律 耐受性定律(Law of tolerance) 美国生态学家Shelford[谢尔福德 于1913年提出。 谢尔福德] 年提出。 美国生态学家 谢尔福德 年提出 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。 种生物衰退或不能生存。
1. 生态因子的分类
（1）按性质分 ） 气候因子（如温度、水分、光照、风等） 气候因子（如温度、水分、光照、风等） 土壤因子（土壤结构、土壤成分、土壤生物） 土壤因子（土壤结构、土壤成分、土壤生物） 地形因子（如陆地、海洋、海拔高度、坡度） 地形因子（如陆地、海洋、海拔高度、坡度） 生物因子（包括动物、植物和微生物的作用） 生物因子（包括动物、植物和微生物的作用） 人为因子
（4）不可替代性和补偿性作用 A.因子之间是不可替代的。如种子发芽实验。 A.因子之间是不可替代的。如种子发芽实验。 因子之间是不可替代的 B.补偿性。 B.补偿性。 补偿性 如 ： 光照强度的减弱所引起的光合作用下降可靠 02浓度的增加得到补偿 浓度的增加得到补偿。 C02浓度的增加得到补偿。 锶大量存在时可减少钙不足时对动物造成的 有害影响
2. 生态因子作用特征 （1）综合作用 （2）主导因子作用 （3）阶段性作用 （4）不可替代性和补偿性作用 （5）直接作用和间接作用
（1）综合作用 例如：水体中温度与溶氧量的关系。 例如：水体中温度与溶氧量的关系。 温度(℃) 温度(℃) 0 10 15 20 30 淡水(ml/L) 海水(ml/L) CO2致死浓 淡水(ml/L) 海水(ml/L) CO2致死浓 度(ml/L) 10.29 7.97 8.02 7．22 6．57 5．57 6．35 5．79 5．31 4．46 60 120
limiting factor (ecological factor) Defined originally as whichever essential material is available in an amount most closely approaching the critical minimum needed, but now used more generally to describe any environmental condition or set of conditions that approaches most nearly the limits (maximum or minimum) of tolerance for a given organism.
2. 生态幅 生态幅(ecological amplitude) 每一种生物对每一种生态因子都有一个耐 受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。 受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。在 最低点和最高点（或称耐受性的上限和下限） 最低点和最高点（或称耐受性的上限和下限）之 间的范围，称为生态幅或生态价。 间的范围，称为生态幅或生态价。
高等学校教材
基础生态学
主讲: 主讲:赵利琴 淮阴师范学院生物系
第一部分 有机体与环境
影片：浩瀚宇宙 影片：
盖雅(Gaia)假说 假说 盖雅
James Lovelock
指的是一个由地球生物圈、大气圈、海洋、土 指的是一个由地球生物圈、大气圈、海洋、 壤等各部分组成的反馈系统或控制系统， 壤等各部分组成的反馈系统或控制系统，这个系统通 过自身调节和控制而逐渐达到一个适合大多数生物生 存的物理-化学环境条件， 存的物理-化学环境条件，即以生物圈为中心的地球 表层系统。 表层系统。 影片： 影片：地球生命
新地球观的三个基本观点： 新地球观的三个基本观点：
（1）由生物圈、岩石圈、大气圈和水圈组成的地球表面部分 由生物圈、岩石圈、 是一个靠生物和生命活动转换和储存太阳能、 是一个靠生物和生命活动转换和储存太阳能、驱动物质元素循 调节和控制保持其相对稳定的， 环、调节和控制保持其相对稳定的，远离天体物理巨变和热力 学平衡态的巨大的开放系统。生物圈是这个系统的中心。 学平衡态的巨大的开放系统。生物圈是这个系统的中心。