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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流动物生态学教案新大纲新模版正文部分.精品文档.第一章 绪 论【目的要求】通过讲授使学生了解生态学的诞生及发展过程，了解本学科与其它相关学科的关系，使学生掌握学习本学科的方法，理解学习生态学的意义。【教学方法】理论教学【教学时数】1学时【重点】本章重点为动物生态学的概念及研究对象；【难点】难点为生态学的特点和学习方法。【思考题】1. 动物生态学的概念是什么？与普通生态学有什么区别？2. 试述生态学及动物生态学的发展经过。一 家畜生态学的概念及研究对象1、 生态学的定义生态学（ECOLOGY）一词，源于希腊文oikos + logos，意为“住所
2、、栖息地”和 “论述、学科”。从字义上讲，生态学是关于居住环境的科学。即研究生物的聚居地或生境。 Haeckel(德国动物学家，1869)：生态学是研究生物和有机、无机环境的全部关系的科学。 Reiter(1885)：有机体与环境间的相互关系。这两种定义简明而广泛。后来生态学将研究对象分为三个层次：个体、种群和群落。生态学家研究的层次不同，提出的定义也就不同植物生态学家主要强调个体和群落。 Warming(1909)植物生态学研究环境因子对植物的影响。（个体和群落） Weaver & Clements(1929)强调生态学是一门野外科学。 Braun Blanquet(1932)研究植物群落的
3、科学。 (1933)植物与其周围环境相互作用中的形态、结构与化学特点。（个体）动物生态学家主要强调个体和种群。 Shelford(1907)研究有机体的生活要求和生活习性的科学。 HaymoB(1955)研究动物的生活方式与生存条件的联系，以及动物生存条件对繁殖、生活数量及分布的意义。 Krebs(1972)环境与生物分布和数量的相互关系。随着生态系统概念的提出，研究重点开始向生态系统转移，动植物生态学合并，现代生态学家给生态学下了新的定义。强调生态系统及其能流、物流。 美国Odum(1959)研究生态系统的结构和功能的科学。 Duvigneaud(1974)综合性现代科学。 马世骏：研究包括
4、人类在内的生物系统与环境系统之间物质循环和能量转化规律的科学。 目前的定义生态学（Ecology）是研究生物与周围环境和无机环境相互关系及机理的科学。 它包括4个层次的内容： 生物在其历史条件下的适应； 种群的形成与发展规律； 生物群落（生态系统）的形成与发展规律;生态系统的结构与功能。2. 家畜生态学定义 家畜生态学是研究家畜与其环境之间相互关系的科学。 家畜生态学是研究家畜与其环境之间在不同层次上的相互关系的科学。 说明：家畜生态学和普通生态学一样，其概念的产生和发展有一个孕育的过程，最早提出这个术语的是原苏联科学家卡什卡罗夫（），英国、日本、中国的畜牧学家对此从不同的侧面进行了论述，以上
5、定义是对多位学者的见解的综合。3. 家畜生态学研究对象家畜生态学的研究对象重点是农畜，包括家养的其它哺乳动物、鸟类、鱼类和昆虫。人类饲养这些动物的目的是获得产品，它们既是消费者，又是转化者，他们的生态现象不仅表现为一般的生物现象，而且包含着许多经济指标，所以，在家畜的环境因素中，还包括了人类社会因素。二 、 生态学的诞生和发展（一）发展简史 1. 生态学的建立前期（公元前2世纪公元17世纪） 积累了大量的生态学事实、现象和材料，如动植物的生活习性和驯化。 公元17世纪以前： u 在我国：公元前1200年 尔雅一书；公元前200年管子“地员篇”；公元前100年前后，农历确立了24节气，同时禽经一
6、书（鸟类生态）问世；本草纲目。 在欧洲：公元前285年也有类似著作问世。 2. 生态学建立期（18世纪初19世纪末） （1）提出了生态学的定义和许多定律、法则，如最小因子定律、生存斗争学说、逻辑斯谛方程； （2）生态学专著问世。 建立期：17世纪后生态学作为一门科学开始成长。1792年德国植物学家C.L.Willdenow出版了草学基础；1807年德国A.Humbodt出版植物地理学知识提出“植物群落”“外貌”等概念；1798年T.Malthus人口论的发表；1859年达尔文的物种起源；1866年Haeckel在他的著作普通生物形态学中首先提出ecology一词，并首次提出了生态学定义。189
7、5年E.Warming发表了他的划时代著作以植物生态地理为基础的植物分布学（1909年经改写成植物生态学）。3. 生态学的巩固期（20世纪初50年代）：（1）大量生态学专著出版；（2）生态学会创建（英国1913，美国1916）；（3）生态学刊物创刊Journal of Ecology,1913; Ecology,1920; Ecological Monographs,1931; Journal of Animal Ecology,1932（4）各植物生态学派的形成：北欧学派：群落分析（瑞典）；法瑞学派：植被等级分类（法国、瑞士）；英美学派：群落演替、植物顶级学说；苏联学派：植被生态和植被地理。
8、（5）动物生态引入统计学，形成了种群生态学。动植物生态学并行发展，著作与教科书出版代表作：C.Cowels(1910)发表的生态学；F.E.Chements(1907)发表的生态学及生理学；前苏联苏卡切夫的植物群落学（1908）、生物地理群落学与植物群落学（1945）；A.G.Tamsley(1911)发表的英国的植被类型等；R.N.Chapman(1931)的动物生态学；中国费鸿年（1937）的动物生态学；特别是W.C.Alle（1949）等的动物生态学原理出版，被认为是动物生态进入成熟期的重要标志。学派的形成：主要有 北欧学派：以注重群落结构分析为特点。代表人物：G.E.Du Rietz
9、法瑞学派：注重群落生态外貌，强调特征种的作用。代表人物是J.Braum-Blanquet 英美学派：以动态和数量生态为特点。代表人物是Clements和Tansley 俄国学派（前苏联学派）：植物（群落）与地学结合。代表人物：B.H.Cykayeb4. 现代生态学发展期（60年代至今）（1）动植物生态学合并，以生态系统为研究的基本单位，促进了交叉（边缘）学科的形成；（2）国际生态学组织的建立： 国际生物学规划（IBP）；人与生物圈（MAB）；国际地圈生物圈计划（IGBP）;环境问题科学委员会（SCOPE） （3）应用生态学的产生：5.家畜生态学的发展简史 我国古籍中有不少关于生物与环境的关系的
10、记载：例如周礼、诗经、本草纲目等都有大量的相关记载,国外史书在这方面也有大量记载。请大家参阅教材的第二页。 家畜生态学的发展与普通生态学的发展密切相关。普通生态学的发展促进了家畜生态学的发展。 1925年，美国的地理学家汉亭顿对家畜的地理分布做了比较详细的论述。 20世纪30年代，苏联动物学家卡什卡罗夫和畜牧学家伊万诺夫针对也研究了绵羊生态学及品种区划问题。日本学者家唐胜三发表了家畜生态地理论文。 国内方面，著名的畜牧学家汤逸人教授、杨诗兴教授、郑丕留教授、徐振英教授、张仲葛教授等在20世纪60至80年代进行了大量的研究，发表了不少有关论述。 1983年6月，中国畜牧兽医学会成立了家畜生态研究
11、会。 1988年至1989年，全国有关专家合作编写了中国家畜生态专著。1991年，家畜生态杂志公开发行。 1982年至今，国内的高等农业院校陆续开设了家畜生态学课程。三 、 生态学的应用1. 向宏观和微观两极方向发展 宏观：重视全球生态功能的研究。景观生态学（LANDSCAPE ECOLOGY），保持土地利用的方式的异质性（相异生态系统的组合）。全球生态学（GLOBAL ECOLOGY），以生物圈和全球为研究对象。微观：分子生态学 （MOLECULAR ECOLOGY），以分子生物技术研究有机体对生态环境的适应性机理。（1992年分子生态杂志在美国创刊）。2. 系统理论在生态学中广泛应用，计算
12、 机起巨大的促进作用。 建立系统的模拟模型，选择最优方案；以最优化原理控制管理生态系统。3. 定量化研究进一步发展。 系统理论和应用生态都要求定量研究。4. 向多学科方向发展，尤其与经济学相结合。 生态学在解决当今人类面临的重大社会问题中具有重要作用，受到社会的普遍重视，研究对象的庞大和复杂，生态学与多学科的相互渗透显得十分重要。经济生态学研究人类活动（大型项目）对生态系统的影响。5. 应用生态学迅速发展。 从理论走向应用是学科成熟的标志。80年代以来，生态工程、生态技术、生态建设、生态管理等逐步被人们所认识和采用，并将极大地促进工农业生产的发展和经济、生态效益的提高。四 、 研究家畜生态学的
13、意义动物生态学是一门应用学科，在畜牧业资源开发利用、畜牧业区划、家畜育种、家畜饲养管理、畜牧业经营、生态环境的治理与保护等方面，都有现实意义。五 、 生态学的特点和学习方法1.人工气候室法：本方法与20世纪50年代开始推广使用，特点是基本上排除了外界因素的干扰，让家畜处在研究者设计的环境中，为研究家畜的个体生态开辟了新途径。目前此方法仍然在广泛使用。2.环境分析法：对环境中的某些因素进行化验分析，观察各种物质在生态系统中的运行渠道、各环节的利用率和积累量，考察整个生态系统中的物质循环规律，为环境质量监测、环境保护和治理、生态系统的结构和功能的调控、以及各类资源的合理开发利用等提供科学依据。3.
14、生产力分析法：以系统论原理为指导，以数理统计和数学模型为手段，分析各种因素的相互关系，寻找调控途径，提高畜牧业生产的经济效益、生态效益和社会效益。4.生态地理比较法：调查不同地区之间在自然地理条件、资源分布、家畜种类及适应能力等各方面情况，分析研究其中的规律性。第二章 动物的适应【目的要求】本章目的在于使学生了解家畜适应的基本原理，掌握动物对光照和温度等主要生态因子的适应规律。本章分三节，重点在第三节的内容：动物对温度的适应。【教学方法】理论教学【教学时数】3学时【重点】本章重点为第三节的内容：动物对温度的适应。【难点】难点为动物对光的适应。【思考题】名词解释：1. 冷害、冻害*2.阿伦规律3
15、.光周期现象4. 贝格曼定律 5.极端温度6.外温动物.威尔逊法则8 .滞育9.临界光周期*10.长日照生物11. 生物学零度/发育阈温度问答题1. 试述光与动物密切有关的几种生物节律，并简述其生态适应意义。 2. 从动植物对日照长度变化的适应出发解释生物的光周期现象。3.为什么动物在高温环境下维持恒定体温比在低温下困难？它们对高温环境的适应性特征有哪些？4. 以某种动物或类群为例，说明其适应环境的主要方式。5. 简述生物对环境适应的基本方式及其意义。6. 简述温度的生态作用。第一节 适应的基本概念 动物受到内、外环境因素的刺激而产生的生理反应、形态变化或遗传反应称之为适应。一、表型适应和遗传
16、适应 动物对所受刺激产生形态、解剖、生理生化和行为等方面的变化称之为表型适应。表型适应又可以分为形态适应和生理适应。 由于自然选择和人工选择的作用，淘汰了不适应环境变化的个体，保留了适应环境变化的个体，使群体获得了可以适应某种特定环境的遗传特征，称之为遗传适应。二、适应的判定标准 良好的适应判定标准：在不利的环境条件下动物的繁殖性能、生长发育、生产性能以及抗病性能等基本保持正常。三、适应过程的调节家畜在受到环境因素改变的刺激时，可以通过神经系统和内分泌系统调节体内的能量平衡（热平衡）、化学平衡（水和电解质）和循环平衡（血液循环），实现各个组织器官机能之间的协调，从而保证机体的繁殖性能和生产性能
17、不受影响。第二节 动物对光的适应一、光的性质 光是一个十分复杂而重要的生态因子， 对于地球上的生物来讲，太阳辐射的作用体现在光和热量（温度）两个方面，光的生物学作用表现在三个方面：光质、光照强度和光照周期。 光是由波长范围很宽的电磁波组成的。地球上的电磁波的波长范围为数米-1/10000nm。相差13个数量级。太阳辐射的波长范围为150-4000nm。光的性质：波长1504000nm,分紫外光、可见光和红外光三类，波长在380760nm之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是380700nm之间。上述人为分类是相对于人而言的，对于不同的动物和植物，会有一定的差异，例如，一定波长的红外线是
18、某些动物的可见光。二、地球上光的分布（一）太阳辐射的变化规律 大气圈各种成分的吸收、反射、散射。 地球自转时，赤道附近照射的时间长（日周期） 地球公转时，夏天北半球照射的时间长；冬天南半球照射的时间长（季节周期） 低纬度地区有较为恒定的热量，高纬度比低纬度地区接受的能量更少（太阳高度角） 海拔高度、朝向、坡度。（二）光质的变化1.空间：高纬度，短波光少；高海拔，短波光多，紫外线影响植物的生长和分布。2.时间：季节，夏天短波光多，冬天短波光少。 日，中午短波光多，早晚长波光多。3.地貌：陆地，主要被植物的叶子吸收和反射。 水体，水体吸收和散射作用强，大部分红外线被吸收，紫蓝光散射（水色），绿光深
19、入水中。 在海水中10米深处，可见光消减50，100米处仅剩7。（三）、光强度的变化太阳常数为1.94卡/厘米2/分钟 (Cal/cm2/m)1.空间：高纬度，低强度；低纬度荒漠年平均光强200KCal/cm2，北极为120KCal/cm2。 高海拔，高强度；海拔1000米，入射光能的70，海平面为50。 坡向：南坡、平地和北坡强度越来越低。与坡度有关，不同纬度的最强光照的坡度不同。2.时间：季节，夏天高强度；冬天强度低 日，中午强度最高； 早晚强度较低不同纬度处的日照长度3.生态系统：上层，强度大；下层，强度低。植物和水体都分层。清澈静止的水体1.8米深处，50衰减。根据光照强度将水体分为：
20、 光亮带（euphotic zone）：光合作用大于等于代谢能。 弱光带（dysphotic zone）：光合作用小于代谢能。 无光带（aphotic zone）：无光合作用。（四）、光照周期(Photoperiod)的变化北半球：夏至最长，冬至最短。南半球：相反。赤道：昼夜平分。两极：半年白天，半年黑夜。三、动物对光的适应光合作用：photosynthesis 绿色植物依赖叶绿素将辐射能转换成具有丰富能量的糖的过程。光合有效辐射photosynthetically active radiation）:光合作用系统只能利用太阳光谱的一个有限带（380-710nm）的辐射能。光合能力 photo
21、snythetic capacity：当饱和的辐射能、温度适宜、相对湿度高、大气中的CO2和O2的浓度正常是的光合作用的速率。（一）、光质变化对生物的影响及生物的适应1.光质的生态作用： 影响植物光合有效辐射； 影响植物的光合强度； 影响植物的形态建成、向光性、色素的形成。2.生物对光质的适应植物： 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。 陆生植物主要吸收红光和蓝光。动物： 动物 不同动物发展不同的色觉。 灵长类、鸟类、鱼类、节肢动物等都有很发达的色觉，应加强这
22、方面的研究。 不同发育阶段对光质反应不同，如红光促进鸡的繁殖，抑制啄肛，短波光（蓝光）有助于生长。 鱼类对绿、蓝、红光比较敏感。（二）、光强度变化对生物的影响及生物的适应 1.光强度的生态作用： 动物：影响动物的生长发育。 影响动物的体色或毛色。 植物：影响叶绿素的形成（黄化现象）。 影响植物细胞、组织、器官的增长和分化。 影响果实的成熟和品质。2.生物对光强度的适应（1）.陆生植物对光强度的适应性变化:植物叶子的每日运动光强度和光方向的日变化。温带落叶树叶子的脱落光强度的年周期的变化。植物光合能力对光强度的反应差异C3、C4植物。植物种间对光强度的适应： 阳性植物(cheliophytes)
23、、阴性植物(sciophytes)和耐阴性植物(shade plant)： 阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件下才能进行正常生长； 阴性植物对光的需要远较阳性植物低，光补偿点低，呼吸作用、蒸腾作用都较弱，抗高温和干旱能力较低；耐阴性植物对光照具有较广泛的适应能力，对光的需要介于前两类植物之间 阴地植物 阳地植物 耐阴性植物（2）. 水生植物对光强度的适应性变化 水生植物在水中的分布与光照强度有关 只能生活在水体的透光带（1-数百米）。 海带等巨型藻类在大陆沿岸生活，单细胞浮游植物只能在海洋上层生活。（3）.动物对光强度的适应性变化视觉器官形态的变化；动物开始活动时间的变化。根据动物的
24、活动时间将动物分为：昼行性动物：多数鸟类、灵长类、有蹄类等；家畜家禽夜行性动物：夜猴、蝙蝠、家鼠等。 鳖属夜行性，光照强度（10-3000lux）越低，摄食量越大，生长越快。大麻哈鱼、鲽类等必须有一定的光照强度才能摄食。多数鸟类在光亮时活动，但光照过强时也抑制其活动。（三）、光周期对生物的影响及生物的适应1.光周期的生态作用：信号作用 光周期现象(photoperiodism)：Garner等人(1920)发现明相暗相的交替与长短对动植物的生长发育有很大的影响。我们把动植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。 例如：植物的开花结果、落叶及休眠。 动物的繁殖、冬眠、迁徙、换毛、换羽。
25、植物：光周期影响植物的生长发育和繁殖，根据其开花与光照周期的关系，将植物分为： 长日照植物：日照时间超过一定数值（因种而异）才能开花。如冬小麦、油菜、萝卜。 短日照植物：日照时间少于一定数值（因种而异）才能开花。如玉米、大豆、烟草、棉、麻等。 中日照植物：昼夜长度接近是才开花的植物。甘蔗 日中性植物：光照时间与开花无关。如黄瓜、番茄、蒲公英等。动物：光周期对动物的影响表现在以下几个方面： （1）决定动物的迁徙、迁移或洄游的时间； （2）影响畜禽换羽、毛（短光照、限食、限水）； （3）影响畜禽的生殖时间。例如家禽的产蛋性能与光照周期有密切的关系. （4）影响动物的冬眠和滞育（常与温度有关）。 2
26、.动物的生物学周期： 动物受自然界许多周期性变化因素（如光周期）的影响，在行为、生理以及数量、分布、生活方式等方面出现了节律性的变化，从而在繁殖、迁移、换毛、进食等方面出现一系列周期性变化，称之为生物学周期。 生物学周期可以分为近似昼夜节律、近似周节律、近似月节律、近似年节律等。动物的生物钟： 控制动物生理机能和生活习性的某种内部计时功能称之为生物钟。 生物钟在畜牧学上的应用？请大家思考，你身边有生物钟吗？第三节 动物对温度的适应一、温度分布的主要决定因素 地球上的温度取决于该地区的太阳辐射和地貌1.空间： 赤道辐射强度最大，温度最高。 高纬度地区，太阳入射的角度较大，单位辐射面积较大，太阳光
27、穿透大气层的厚度较大，单位面积辐射强度小，温度低。 两极地区的太阳辐射仅为赤道的40，温度最低。 高海拔地区，太阳辐射较强，但由于风的作用，热散失快，所以温度较低。2. 地貌： 陆地吸热和散热均较快，温度变化大（年、昼夜）。 海洋吸热和散热均较慢，温度变化小（年、昼夜）。 二、温度的变化 (大气、水、土壤）1. 地球上温度的变化幅度： 水温：海洋大洋海水-2.536，潮间带-2.045 淡水 040-45 陆地：南极最低-89.6 ，沙漠最高60，沙漠土壤表 面80 2.时间变化： （1）昼夜： 海洋水温昼夜变幅4； 大陆气温一般约17，沙漠40，高海拔地区变化大；土壤表面变幅最大， 35-1
28、00cm以下无变化。（2）季节： 海洋： 赤道变化大； 温带变化中等，1015； 两极变化小，100，30米以 下的土壤无季节性变化。（3）空间：水平变化： 纬度每增加1度，陆地年平均气温下降0.5陆地温度同时受海洋和高山的影响； 海水上层水温也随纬度增加而降低。垂直变化：气温：高海拔温度低，变化大，每上升100M气温降低0.51;低海拔温度变化小。水温（成层现象）：以淡水为例，夏季分层，上层热，下层冷，中层变化大；秋季环流，冬季上层0，下层4；秋季风力环流。三、 温度与生物的关系1.温度与动物类型温血动物冷血动物；常温动物变温动物；内温动物外温动物。2.温度对生物的作用 温度与生物生长：温度
29、是最重要的生态因子之一，参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；不同生物的三基点不同；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替，形成年轮；外温影响动物的生长规模。 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。 临界温度：环境温度超出动物等热区，动物代谢率开始升高时的环境温度，称为临界温度。 温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化 ，动物繁殖的早迟。 温度与生物分布：许多物种的分布范围与温度区相关。3.生物对极端温度的反应临界温度：环境温度超出动物等热区，动物代谢率开始升高时的环境温度，称为临界温度。（1）低
30、温：温度低于一定的数值，生物会因低温而受害，该值称为临界(下限)温度。低于临界温度生物受冷害；低于0受冻害（生物体内形成冰晶）(霜害)。（2）高温：当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用.生物呼吸加强，多因体液不平衡所致（缺水、代谢物积累、蛋白质凝固）。 植物：光合作用下降；呼吸作用加强；水分代谢不平衡；代谢物积累；蛋白质凝固。 动物：呼吸作用加强；排泄失调；蛋白质凝固，酶失活；神经麻痹。长期生活于极端环境中的生物通过气候驯化或进化变异，在形态、生理和行为上表现出很多明显的适应。 潜热：蒸发方式散发的热量包含在水汽中，不能直接用测热仪测定，所以叫非可感热或潜热。（3） 植物的反应：低温
31、：形态上 叶片表面有油类物质；芽具鳞片；体表具蜡粉和密毛；矮小。 生理上 水分降低，糖、脂、色素增加，以降低细胞冰点；吸收光谱增宽，能吸收红外线。高温：形态上 某些植物生有密绒毛和鳞片，体呈白色，可反射部分光线；叶片垂直排列；木栓层厚。 生理上 含水少，糖、盐浓度高；蒸腾作用旺盛。 行为上 关闭气孔（4） 动物的反应:低温：形态上 增加隔热层，体形增大（贝格曼规律）、外露部分减小（阿伦规律）、约旦规律。 生理上 增加产热，局部异温。 行为上 休眠、集群和迁移。在温寒带，变温动物的休眠很常见，在变温动物（如鳖、牛蛙）生态养殖中，提高温度打破冬眠使其快速生长和繁殖，是最重要而有效的手段。高温：形态
32、上 难以奏效。 生理上 放松对恒温的要求，提高体温。 行为上 夜出、穴居、休眠。 阿伦规律(Allens rule):寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称阿伦规律，是减少散热的适应。 贝格曼规律(Bergmans rule):生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大，这种趋向称贝格曼规律，是减少散热的适应。 约旦规律(Jordans rule):鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多。 格罗杰法则(Gloger,1833)生活在温暖潮湿地区的哺乳动物及鸟类，其皮肤中的黑色素比寒冷干旱地区的同种动物多。此外，他强
33、调温度与湿度的共同作用。 威尔逊法则(Wilson,1854)动物绒毛的含量与温度呈反比，粗毛的含量与温度呈正比 贝格曼法则与动物体格 由贝格曼法则分析气候与动物体格的关系，一般说来，同种动物北方的品种比南方的大，原因在于：1）从气候上比较，北方比南方寒冷2）从家畜散热角度分析，体型大则单位体重所占散热面积小。故有利于适应寒冷气候；3）从热调节分析，家畜只有产热和散热总量平衡，才能保持恒定的体温，因而体型大的适应于寒冷地区，体型小的适应于炎热地区。 动物在寒冷气候条件下的适应表现 动物在寒冷气候条件下，首先出现的是物理性适应表现，如果温度下降到临界温度以下时，动物出现化学性热调节反应。具体表现
34、有： 1）行为表现：蜷缩、打堆、寒颤等； 2）生理变化：外周血流量减少、被毛竖立、毛孔收缩、甲状腺素含量升高等； 当动物长期生活于寒冷环境中时，遗传物质发生定向改变，体形外貌和生理功能也随之出现适应性改变，其变化特点总的说来与炎热环境下相反。 3.温度与生物发育的关系（有效积温法则）温度直接影响了外温动物和植物的发育和生长速率。 生物学零度 biological zero /发育阈温度developmental threshold temperature：各种生物生长发育的最低温度C。有效积温法则:（1）概念： 植物和外温动物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的总热量才能完成某一发育阶段的发育
35、过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温sum of heat或有效积温（sum of effective temperature） K=NT (式中K为有效积温（常数）， N为发育历期，即生长发育所需时间， T为发育期间的平均温度)生物都有一个发育的起点温度（又称生物学零度C），所以，应对平均温度进行修饰。上式变为： K=N (T-C) 或 T=C+K/N, 温度T与发育时间N呈双曲线关系，由于发育速度V=1/N, 所以， T=C+KV，温度与发育速度呈线性关系。生物的发育也有一个高限温度，发育时间也有生理极限，即最短发育时间N0， K=(N-N0)(T-C) 鳖的胚胎发育时间
36、（N）与温度（T）的关系如下： 109=(N-30.6)(T-22.5), 有效积温为109度天，最短孵化期为30.6天，最低发育温度为22.5度。 即 N=30.6+109/(T-22.5)（2）有效积温法则的应用： 预测生物发生的时代数； 预测生物地理分布的北界，全年有效积温大于K； 预测害虫来年发生程度 推算生物的年发生历； 据此制定农业气候规划，合理安排作物，预报农时。4. 温度与动物寿命的关系变温动物在较冷环境中寿命较长，恒温动物在最适温度寿命较长。某一特定温度下生殖力最强。一般在最适温度以下。5. 温度与生物的分布高温：新疆细毛羊、牦牛等不适宜在华南高温高湿气候条件下生存；果蝇不能
37、忍受以上的气温；白桦、云杉不能在华北平原生长；苹果、梨、桃不能在热带开花结果。 低温：水牛等分布于我国的华南地区。企鹅、北极熊等极地动物适宜在寒冷气候条件下的南北极生存；东亚飞蝗的北界为等温线13.6。生物在有效积温足够完成一个生活周期的地方才能分布。 昆虫大发生时常暂时地超越其分布北界；温度对恒温动物分布限制小可通过其食物等生态因子而影响其分布。6、家畜的风土驯化(1)、风土驯化：指家畜逐步适应新环境条件的复杂过程(2)、风土驯化的途径主要有： 直接适应：即家畜在新环境条件下，在行为上和生理上产生了一系列反应，直到基本适应新环境条件为止。 定向改变遗传基础：当新环境条件超越了该品种的耐受范围
38、，家畜就会产生种种不适应的反应，甚至发病、死亡。此时通过自然选择和人工选择的作用，淘汰不适应的个体，留下适应的个体，从而改变了群体的基因频率，使家畜群体的遗传物质发生变化。 7、 动物引种前后应注意的问题 1）引种前，应研究引入地区与引入品种原产地的自然生态条件之间的相似性； 2）引种时，充分考虑畜禽通过逐渐过渡和杂交育种适应新环境的能力； 3）一般说来，家畜从低劣环境引入到优良环境时，比较容易适 应，反之则反； 4）由温暖地区引种到寒冷地区，宜在春季运输，以便适应气候寒冷的变化； 5）家畜在性成熟年龄迁徙最合适，而母畜在妊娠后期迁徙是最不适当的； 6）在一个品种范围内，较小的或中等的体形比大
39、体形动物有较大的耐受力，能顺利地完成风土驯化过程。第三章 生态系统【目的要求】本章目的旨在让学生从生态学的角度对生态系统作出深刻的了解。要求学生熟练掌握如下知识：生态系统的概念和特点；生态系统的结构、生态系统的能流和物流、生态系统的物质循环等。【教学方法】理论教学【教学时数】3学时【重点】本章讲授重点在生态系统的概念及基本结构。【难点】难点为物质循环和能流过程的分析。【思考题】1.叙述生态椎体的类型和结构。2.什么是生态系统？其基本结构如何？ 3.简述生态系统能量流动的环节。第一节 生态系统的概念及基本结构一、概念生态系统：在一定空间中共同栖居着的所有生物(生物群落)与其环境之间由于不断进行物
40、质循环和能量流动过程而形成的统一整体。系统：相互作用、相互依赖的事物有规律地联合的集合体。许多成分组成各成分间相互联系、相互作用、独立的、特定的功能。二、生态系统的特征： 是生态学的主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。 内部具有自我调节能力。 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。 生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和这些能量在流动中巨大损失，因此生态系统中营养级不会超过5-6个。 生态系统是一个动态系统。一、 基本结构生物群落:生产者。消费者：食草动物、食肉动物、大型食肉动物。分解者。非生物环境。无机物质。有机物质。气候因素(及其他物理条件）。成份之间的
41、相互作用关系。例：池塘生态系统示意图第二节 生态系统中的能流一、 能量流动的概念热力学定律： 热力学第一定律(能量守恒定律):能量既不能创生，也不会消灭，只能按严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式。 生态系统中的能量转换和传递过程，都可以根据热力学第一定律进行定量计算，并列出平衡式和编制能量平衡表。 热力学第二定律 (熵定律) 在能量传递和转化过程中，除了一部分传递和作功外，总有一部分以热的形式消散，使系统的熵增加。 熵是系统无序性的指标，是系统热量与温度之比。 若用熵概念表示热力学第二定律。 内能不变的封闭系统中，其熵值只朝一个方向变化，常增不减。 开放系统的一切过程使系统与环境熵值之和
42、增加。 生态系统是一个开放系统，它不断地与环境进行着各种形式能量的交换。通过光合同化，引入负熵；通过呼吸，把正熵值转出系统。生态系统中的能源： 太阳辐射能是生态系统中的能量的最主要来源： 太阳辐射中的红外线的主要作用是产生热效应，形成生物的热环境。 紫外线具有消毒灭菌和促进维生素D生成的生物学效应。 可见光为植物光合作用提供能源。 辅助能 辅助能不能直接转换为生物化学潜能，但可以促进辐射能的转化 对生态系统中光合产物的形成、物质循环、生物的生存和繁殖起着极大的辅助作用 辅助能分为自然辅助能(如如潮汐作用、风力作用、降水和蒸发作用)和人工辅助能(如施肥、灌溉等)。二、 食物链食物链和食物网： 食
43、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：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构。三、 能流过程的分析生态系统中能量流动的主要路径： 能量以日光形式进入生态系统，以植物物质形式贮存起来的能量，沿着食物链和食物网流动通过生态系统，以动物、植物物质中的化学潜能形式贮存在系统中，或作为产品输出，离开生态系统，或经消费者和分解者生物有机体呼吸释放的热能自系统中丢失。 生态系统是开放的系统，某些物质还可通过系统的边界输入、输出系统。如动物迁移，水流的携带，人为的补充等。能量是单向性和逐级减少： 生态系统能量的流动是单一方向的
44、能量以光能的状态进入生态系统后，就不能再以光的形式存在，而是以热的形式不断地逸散于环境中。 从太阳辐射能到被生产者固定，再经植食动物，到肉食动物，再到大型肉食动物，能量是逐级递减的过程。 各营养级消费者不能百分之百地利用前一营养级的生物量。 各营养级的同化作用也不是百分之百的，总有部分不被同化。 生物在维持生命过程中进行新陈代谢，总要消耗一部分能量四、 生态效率生态效率：各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值，常以百分数表示。能量参数：摄取量（I）：表示各生物所摄取的能量。同化量(A)：动物消化道内被吸收的能量，即消费者吸收所采食的食物能；植物光合作用所固定的日光能。呼吸量(R)：生物在呼吸等新陈代谢和各种活动所消耗的全部能量生产量(P)：生物呼吸消耗后所净剩的同