生态学参考复习资料(14页).doc

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1、-生态学参考复习资料-第 - 13 - 页生态学（仅供参考）第一章 绪论生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其相互规律的科学，其目的是指导人与生物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。思考题：1生态学与生物学、环境科学有何联系与区别？2生态学的核心问题是什么？ 3为什么说“生态学在解决资源、环境和可持续发展等重大问题上具有重要作用” ？请举一例试分析之。 4试分析当今全球生物多样性变化的特征。 5谈谈你对学习生态学的看法和建议。第二章 生物与环境物种是由内在因素（生殖、生理、生态和行为）联系起来的个体的集合，是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。环境: 主体以外、围绕主

2、体，构成主体生存条件的各种要素的总和，包括自然的、社会的要素。（大小范围、具体、相对） 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要素。是环境因子的一部分。生活因子： 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。 生境：具体生物个体或群落生活地段上的生态环境。生态因子作用的一般规律（综合作用，主导因子作用，生活因子的不可替代性和可补偿性，生态因子作用的阶段性，直接性与间接性，限制性作用）（1）综合作用自然界不存在孤立的生态因子，也不存在单一因子构成的生态环境。生态因子间总是互相促进、相互制约，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

3、气湿度、水分平衡、气温等植物生长。 （2）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，该因子即为主导因子。 （3）生活因子的不可替代性和可补偿性生活因子同等重要，不可或缺，具不可替代性或同等重要性。同时，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（4）生态因子作用的阶段性不同年龄阶段或发育阶段有不同需求，不同阶段同样生态因子或其组合的生态作用不同（5）直接性与间接性 间接因子通过直接因子体现，如地形因子属间接因子。其起伏程度、坡向、坡度等对生物的作用不是直接的，但它们能影响光照、

4、温度、雨水等因子的分布，因而对生物产生间接作用。（6）限制性作用 生物的生存和繁殖倚赖于各种生态因子的综合作用，但是其中必有一种或几种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子，这些关键性因子即是限制因子。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就成为这种生物的限制因子，对该生物起限制性作用。限制因子：限制生物生长和生存繁殖的任何因子。Shelford 耐性定律：生态因子的量的过多或过少都会限制生物的生长、发育。 生态幅：每一个物种对环境因子适应范围的大小。 关于耐性定律的补充说明： I ) 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。 II）对很多生态因子耐受范围都很广，分布一

5、般很广。 III）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。 IV）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V）繁殖期往往是临界期。 内稳态：生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制，它能减少生物对外界条件的依赖性，从而大大提高生物对外界环境的适应能力。内稳态通过生理或行为的调整来实现的。耐性限度的驯化：内稳态机制外另一种调整生物耐性限度的方法。 驯化过程是通过酶系统的调整来实现的，因为酶系统只能在特定的环境范围内起作用，并决定着生物的代谢速率与耐性限度，驯化即体内酶系统的改变过程。思考题

6、：n 生态因子的作用规律有哪些？生物如何适应多变的生态环境？ n 简述生物内稳态及驯化的生态机制。 n 在自然界特定生境条件下生存的生物，其生存环境是否为该物种的最适生境？ n 如何理解生活因子的不可替代性？举例说明。 n 生态因子的变动性有何意义？第三章 生态因子光因子的生态作用及生物的适应性光照度的生态作用与生物的适应：（1）光照度对生物的生长发育和形态建成有重要的作用 光照度对植物细胞的增长和分化、体积的增长和质量的增加有重要影响；光还促进组织和器官的分化，制约着器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的比例。（2）光照度与水生植物补偿点透光带动植物的垂直分布。（3）植物对光强的

7、适应 光照度在地球表面的分布式不均匀的，同样，不同的植物对光照度的反应也是不一样的。阳性植物、阴性植物、耐荫植物。光质的生态作用及生物的适应 植物的生长发育是在日光的全光谱照射下进行的，但是，不同的光质对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态建成的诱导等影响是不同的。生物对光周期的适应 光周期：在陆地上不同地理区域和季节里，昼夜长短的周期性变化即为。 光周期反应：生物的生长发育对于不同昼夜长短交替的反应。 三基点：每一种酶的活性都有它的最低温度、最适温度和最高温度，都相应的形成生物生长的“三基点”。需温性：生物由于长期生活在一定的温度范围内，在其生长、发育过程中，需要一定的温度量和温度变辐，即

8、。 生物的生态适应：生物在与环境长期的相互作用中，形成一些具有生存意义的特征。依靠这些特征，生物能免受各种环境因素的不利影响和伤害，同时还能有效地从其生境获取所需的物质、能量，以确保个体发育的正常进行。自然界的这种现象称为“生态适应”。生态适应是生物界中极为普遍的现象。（1）趋同适应（生活型）趋同适应是指不同种类的生物，由于长期生活在相同或相似的环境条件下，通过变异、选择和适应，在形态、生理、发育以及适应方式和途径等方面表现出相似性的现象。 （2）趋异适应（生态型）趋异适应是指亲缘关系相近的同种生物，长期生活在不同的环境条件下，形成了不同的形态结构、生理特性、适应方式和途径等。趋异适应的结果是

9、使同一类群的生物产生多样化，以占据和适应不同的空间，减少竞争，充分利用环境资源。生物对环境的影响：在生物与环境的相互关系中，由于环境的复杂多变，生物似乎总是处于从属、被支配的地位，只能被动地去适应、逃避。事实上，这只是二者关系的一个方面。生命作为一个整体，不仅能够被动地适应环境，而且还能主动地影响环境，改造环境，使环境保持相对稳定，向有利于生物生存的方向发展。思考题：l 试述光因子的生态作用及生物的适应性。 l 简述植被对水环境状况的影响机制，植树造林对于改善区域水文条件有何影响。 l 举例分析生物适应逆境的机制。l 温度对生物作用的“三基点”和积温在农业生产和虫害预报上有何意义? l 你熟悉

10、的生物节律与周期现象有哪些？其机制是什么? 第四章 种群特征种群: 一定空间和时间范围内同种个体的总和。 自然种群具有三个特征：空间特征种群具有一定的分布区域和存在形式；数量特征每单位面积（或空间）上的个体数量（即密度）将随时间而发生变动；遗传特征种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其它物种，但基因组成同样是处于变动之中的。种群的一般特征：种群大小与密度；种群繁殖力；年龄结构与性比；生命表（记录任一种群已生存到年龄x至x+1间的个体数目比例的一览表。）；存活曲线与死亡曲线；内禀增长能力（在最适条件下，种群内部的潜在增长能力或速率。）种群动态：种群在自然界受多种因素制约，其空间格局及

11、种群大小在一定范围内不断波动。 1、数量动态 种群数量总体上可能处于相对平衡、规则或不规则 波动、缓慢增长、迅速增长、迅速下降、迅速扩张等多种状态。主要动态规律有：（1）季节消长；（2）不规则波动；（3）周期性波动；（4）种群爆发；（5）种群平衡；（6）种群衰亡；（7）生态入侵：指某些生物由于偶然的机会进入某一适宜其生存和繁殖的地区，其种群数量不断增加、分布区稳定扩大的过程。 2、空间动态 分布格局：种群在其生活空间中的位置或布局。大致有：均匀型、随机型、群聚型。 种群调节（密度制约因子是种群动态平衡的重要调节因子，此外还有非密度调节）密度调节一般分为种内调节和种间调节 （1）种内调节：种内成

12、员间，因行为、生理、遗传上的差异而产生的密度制约性调节方式。包含行为调节、生理调节和遗传调节。（2）种间调节：主张捕食、寄生、竞争等生物过程对种群调节起决定性作用。思考题： 分析生态入侵的发生机制，并收集中国生态入侵种的名录，并评估其危害性。 试比较几种关于种群调节的理论，分析各理论在解释种群调节时的适用性。 种群动态有哪几种主要形式，如何理解种群的繁殖力。 生物为什么有空间需要？ 生物对于资源紧缺如何适应？第五章 种内种间关系密度效应：在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现领接个体之间的相互影响，称之为密度效应或领接效应。最后产量恒定法则：在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群

13、的密度如何，最后产量都差不多。 有性繁殖：适应不测环境(多型性)，竞争、捕食关系是有性繁殖的重要因子。无性繁殖：植物居多，优点：迅速增殖，为后代复制的基因组是有性之两倍。领域：由个体、家庭或其它社群单位所占据的、并积极保卫不让同类入侵的空间。 社会等级：动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的等级现象。基础是支配行为。他感作用：一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接影响。 他感作用生态意义：1）歇地现象：连作影响作物长势、降低产量的现象。2）群落中的种类组成：植物群落都由一定的植物种类组成，他感作用是造成种类成分对群落的选择性以及某种植物的出现引起的另一类消退的主要

14、原因之一。3)群落演替：内因演替中的一种重要机制。相互作用型：中性作用、竞争：直接干扰型、竞争：资源利用型、偏害作用、寄生作用、捕食作用、偏利作用、原始合作、互利共生。种间竞争：是指具有相似要求的物种，为了争夺空间和资源，而产生的一种直接或间接抑制对方的现象。种间竞争的能力取决于种的生态习性、生活型、生态幅度。生态位：是指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。（若无竞争种存在，生物群落中，该物种所能占据的最大空间：基础生态位。群落中种群所占据的实际空间及功能作用：实际生态位。）高斯假说：当两个物种利用同一种资源和空间时产生的种间竞争现象。两个物种越相似，它们

15、的生态位重叠就越多，竞争就越激烈。这种种间竞争情况即为高斯假说。竞争排斥原理：在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存。协同进化：指在进化过程中，一个物种的性状作为对另一物种性状的反应而进化，而后一物种的性状本身又作为前一物种性状的反应而进化的现象。思考题： 试比较生物有性繁殖和无性繁殖方式的特征及其适应意义。 生物密度效应的基本规律有哪两个?其主要特征是什么? 什么是他感作用?研究他感作用有什么重要意义? 什么是高斯假说与竞争排斥原理? 什么是生态位?试举例说明。 如何理解生物间的相互作用与协同进化现象？第六章 生态对策

16、生活史：一个生物从出生到死亡所经历的全部过程，称为生活史。亦称为生活周期。生物的生活史由遗传决定，但在一定条件下，一定范围内，某些性状具有可塑性。 繁殖：无性繁殖、营养繁殖、孢子繁殖、有性繁殖。不同繁殖方式的生态意义：1) 在现存环境条件下的扩展性；2) 对多变环境的适应；3) 繁殖速度；4) 繁殖潜力；5) 在自然选择压力下的进化速度。动植物扩散的意义：1）可以使种群内和种群间个体得以交换、防止近亲繁殖。2）可以补充或维持在正常分布区以外暂时性分布区域的种群数量；3）扩大种群分布区。r-选择、K-选择：r-对策者是不断地侵占暂时性生境的种类，基本上是机会主义者。K-对策者具有稳定的生境，其进

17、化的方向是使它们的种群保持在平衡水平上和增加种间竞争力。R-、C-、S-选择：干扰型R：资源丰富、临时生境；竞争型C：资源丰富、可预测生境；胁迫忍耐型S：资源胁迫生境。 性选择的生态意义：保证最适两性细胞的高度融合、增强后代存活能力，限制异种交配、种间生殖隔离，保证种的相对稳定性。思考题： 如何认识生态对策的多样性，有没有“完美的”生态对策？ 不同繁殖方式各有什么生态适应价值？ 分析动、植物性选择的生态学意义。 不同的婚配制度与资源状况有何关系？ r-、K-对策者各有什么特征？ -、S-、R-对策者各有什么生态特征？第七章 群落特征生物群落的概念：在特定地段或生境里的生物种群相互联系、相互影响

18、的有规律的组合结构单元。特征：具有一定的外貌；具有一定的种类组成；具有一定的群落结构；形成群落环境；不同物种间相互影响；一定的动物特征；一定的分布范围；边界特征（生态交错区边缘效应）。个体学派、有机体学派： 不同群落有时有明显的差异，有时却彼此混合，以至于不存在明显的界限。 有机体学派：沿着环境梯度或连续环境的群落组成是一种不连续的变化，生物群落是鲜明而间断分开的，群落具有整体性，是一个有机整体 个体学派：连续环境下，群落组成是逐渐变化的，群落并不是一个个分离的有边界的实体，多数情况下是在空间和时间上连续的一个系列。种类组成的重要性差异 对环境作用强弱：（建群种：对群落小气候、土壤能施加最大影

19、响的物种。从属种：对群落小气候、土壤影响较小的物种。共建种；（单优、共优）。）2）按个体数目：优势种、亚优势种、伴生种（混交种）、偶见或稀有种。 3）经营目的：目的树种(主要树种)、非目的树种(次要树种)。森林群落种类组成：生长型：乔木、灌木、草本、层间植物最小面积：也称为表现面积，指能够包括绝大多数植物种类和表现出该群落一般结构特征的最小面积。盖度：植物体垂直投影面积与单位土地面积之比，叫投影盖度，简称盖度。 群落交错区：又称为生态交错区，指两个或多个群落间（生态系统间）的过渡带，其特征由相邻生态系统之间相互作用的空间、时间及强度所决定。边缘效应：群落交错区物种的数目及一些种的密度有增大的趋

20、势。思考题： 试应用岛屿生物地理学理论对自然保护区设计方案进行分析，在什么情况下如何设计才有最佳效果。 有哪些因素导致群落的复杂性与多样性，复杂程度受什么因子影响？ 试述干扰对群落生物多样性有何影响？ 群落叶面积指数与群落生产力间有何关系？ 如何理解种-面积关系，试分析群落中多物种共存的机制。 可否从理论上计算群落中物种数的理论值？第八章 生物群落的动态群落动态：群落发生、形成、发育、更新、波动、演替及演化的变化过程。裸地（没有植被的地域）：原生裸地、次生裸地。 侵移：具有生活能力的植物繁殖结构进入裸地的过程。定居：植物传播体萌发、生长、发育、并繁殖后代的过程。群落的形成：（1）开敞阶段：先锋

21、植物、单纯植丛、易传播者、适应性强的物种；（2）郁闭、未稳定阶段：先锋植物，适应竞争，光限制，出现“流浪者” ；（3）郁闭稳定阶段：均匀混合，相对平衡，结构 ；（4）分化，种内竞争种间竞争。群落发育：（1）初期：优势种有良好发育、地位基本确定、垂直分化不完善、发展中；（2）成熟期：地位稳定、结构分化、生产力高、多样性高自我更新；（3）衰老期：个体衰退、结构紊乱、生产力下降。群落波动：（1）季相/季节变化；（2）年际变化；（3）随机变化：环境。群落更新：群落优势种被相同物种后代个体所取代的过程。 演替:是某一地段上一种生物群落被另一种生物群落所取代的过程。它是群落动态的一个最重要的特征。 群落演

22、替的类型：1、按演替的时间：（1）世纪演替：延续时间相当长久，一般以地质年代计算；（2）长期演替：延续达几十年，有时几百年；（3）快速演替：延续几年或十几年。 2、按演替的起始条件：（1）原生演替：始于原生裸地或原生芜原（完全没有植被并且也没有任何植物繁殖体存在的裸露地段）上的群落演替。原生演替系列包括从岩石开始的旱生演替和从湖底开始的水生演替。（2）次生演替：演替开始于次生裸地（如弃耕地）上的群落演替。3、演替的基质：（1）水生演替：演替开始于水生环境中，但一般都发展到陆地群落。如淡水湖或池塘中水生群落向中生群落的转变过程。（2）旱生演替：从干旱缺水的基质开始。如裸露的岩石表面上生物群落的形

23、成过程。4、控制演替的主导因素：（1）内因性演替：群落中生物的生命活动结果首先使它的生境发生改变，然后被改造的生境又反作用于群落本身。如此相互促进，使演替不断向前发展。（2）外因性演替：由于外界环境因素的作用所引起的群落变化。如气候、地貌、土壤、火和人为因素。5、群落代谢特征：（1）自养性演替：光合作用所固定的生物量积累越来越多。（2）异养性演替：在有机污染的水体，由于细菌、真菌分解作用强，有机物质是随演替而减少的。6、演替方向：（1）进展演替：群落的演替显示着群落是从先锋群落经过一系列的阶段，到达中生性顶极群落。这种沿着顺序阶段向着顶极群落的演替过程称之为进展演替。（2）逆行演替：发生在人为

24、破坏或自然灾害干扰因素之后，原来稳定性较大，结构较复杂的群落消失，代以结构简单、稳定性小的群落，利用环境和改造环境能力相对减弱，甚至倒退到裸地。控制演替的几种主要因素：植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性；群落内部环境的变化；种内和种间关系的改变；外界环境条件的变化；人类的活动思考题：l 群落动态的“驱动力”是什么？试从资源利用效率进行分析。 l 模型分析广泛应用于群落动态研究，试就“群落动态研究中的模型分析”查阅文献，谈谈你的认识。 l 试述几种群落演替理论的主要内容。 l 如何通过群落调查研究群落演替？ l 研究群落演替有何现实意义？第十章 生态系统的一般特征生态系统的概念：在一定空间中，

25、共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。生态域（有机体、种群、群落、生态系统、生物圈）生态系统的特征（1）动态特征：生态系统是不断变化的系统。随着时间的推移，生态系统总是从比较简单的结构向复杂结构状态发展，最后达到相对稳定的阶段。（2）相互作用和相互联系的特征：生态系统内各生物和非生物成分的关系是紧密相连不可分割的整体。（3）稳定平衡的特征：自然界生态系统总是趋向于保持一定的内部平衡关系，使系统内各成分间完全处于相互协调的稳定状态。生态系统内的负反馈机制是达到和维持平衡或稳定的重要途径。 （4）对外开放的特征：生态系统之间都存在着能量

26、和物质的交换。 生态系统的组成与结构：A生物环境（a生产者;b消费者;c分解者） B非生物环境(a太阳辐射能;b无机物质;c有机物质)食物链：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，称为食物链 。食物链类型: 捕食食物链; 碎屑食物链; 寄生性食物链.食物网：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构。营养级:处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。 生态系统中营养级数目:（1）各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量；（2）各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去；（3）各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量

27、。由于能流在通过各营养级时会急剧减少，所以食物链就不可能太长，生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级。 生态金字塔: 指各营养级之间的数量关系，这种数量关系可采用生物量、能量和个体数量单位，采用这些单位构成的生态金字塔分别为生物量、能量和数量金字塔。 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。林得曼定律（十分之一定律）：能量沿营养级的移动时，逐级变小，后一营养级只能是前一营养级能量的十分之一左右。自然生态系统反馈调节：当生态系统某一成分发生变化，它必然引起其他成分出现一系列相应变化，这些变化又反过来影响最初发生变化的那种成分。 负反馈：使生

28、态系统达到或保持平衡或稳态，结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化。正反馈：系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来加速最初发生变化的成分所发生的变化。使生态系统远离平衡状态或稳态。#由于生态系统具有负反馈的自我调节机制，所以在通常情况下，生态系统会保持自身的生态平衡。当生态系统达到动态平衡的最稳定状态时，它能够自我调节和维持自己的正常功能，并能在很大程度上克服和消除外来的干扰，保持自身的稳定性。但是，生态系统的这种自我调节功能是有一定限度的，当外来干扰因素(如火山爆发、地震、泥石流、雷击火烧、人类修建大型工程、排放有毒物质、喷洒大量农药、人为引入或消灭某些生物等)超过一定限度

29、的时候，生态系统自我调节功能本身就会受到损害，从而引起生态失调，甚至导致发生生态危机。生态平衡：生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态，它包括结构、功能和能量输入和输出的稳定。 生态阈值：生态系统受外界干扰后，自动调节的极限。生态危机：由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功能的失衡，从而威胁人类的生存。热带雨林：指热带高温高湿地区那种茂密高耸而常绿的森林类型。 草地：以多年生草本植物占优势，辽阔无林，在原始状态下常有各种善于奔跑或营洞穴生活的草食动物栖居其上。 荒漠：是地球上最耐旱的，以超旱生的灌木、半灌木或小半灌木占优势的地上部分不能郁闭的生态系统。 湿地：陆地和水域的交汇

30、处，水位接近或处于地表面，或有浅层积水，至少有一至几个以下特征：(1)至少周期性地以水生植物为植物优势种；(2)底层土主要是湿土；(3)在每年的生长季节，底层有时被水淹没。湿地生态服务功能：涵养水源；减缓风暴潮、洪水 ；调节水文、控制侵蚀 ；提供后备土地资源、容纳营养盐和分解污染物 ；是水生和沼生生物的栖息地、繁殖区和候鸟迁徙越冬地等。思考题：u 生态系统营养级只有5-6级？ u 负反馈调节对生态平衡的意义？ u 食物链的类型？ u 湿地概念的科学定义。 u 湿地生态系统保护与利用平衡机制。第十一章 生态系统中的能量流动生态系统中能量存在的形式：辐射能；化学能；机械能；电能；生物能。初级生产量

31、的测定方法：收获量测定法；氧气测定法；二氧化碳测定法；放射性标记物测定法；叶绿素测定法；遥感测定法。初级生产量（第一性生产量）：植物所固定的太阳能或所制造的有机质。总初级生产量=净初级生产量+呼吸所消耗的能量初级生产量的限制因素：（一）陆地生态系统：光、CO2、营养物质，温度，食草动物的捕食。（二）水域生态系统：光次级射生产过程一般模式： 被更高营养级取食 净次级生产量 被同化的 未被取食食 动物吃进的呼吸代谢物 动物得到的 未同化的种= 动物未吃进的群 动物未得到的分解过程的特点与速率，决定于待分解资源的质量、分解者的生物种类和分解时的理化环境条件3个方面。3方面的组合决定分解过程每一阶段的

32、速率。思考题：n 地球上各种生态系统的总初级生产量占总入射日光能的比率都不高，那么初级生产量的限制因素有哪些?作水域和陆地两大类生态系统间的比较。 n 测定初级生产量的方法有哪些？ n 概括出生态系统次级生产过程一般模式。 n 分解过程的特点与速率决定于哪些因素? n 自养生态系统和异养生态系统的区别有哪些？(本章内容此处整理较少，多多看书吧)第十二章 生态系统物质循环 生物地球化学循环：各种化学元素在不同层次、不同大小的生态系统内，乃至生物圈里，沿着特定的途径从环境到生物体，又从生物体再回归到环境，不断地进行着流动和循环的过程。地质大循环：物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物有机体内

33、，然后生物体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入五大自然圈（气圈，水圈，岩石圈，土壤圈，生物圈）的循环的过程。这是一种闭合式循环。生物小循环：环境中元素经生物吸收，在生态系统中被相继利用，然后经过分解者的作用再为生产者吸收、利用。这是一种开放式循环。物质循环的库：物质在循环过程中被暂时固定、储存的场所称为库。生态系统中各组分都是物质循环的库，如植物库、动物库、土壤库等。在生物地球化学循环中，库可分为储存库（容积大，物质交换活动缓慢，一般为环境成分）和交换库（容积小，交换快，一般为生物成分）。 物质循环的流：物质在库与库之间的转移运动状态称为流。循环效率：生态系统中某一组分的贮存物

34、质，一部分或全部流出该组分，但未离开系统，并最终返回该组分时，系统内发生了物质循环。循环物质（FC）占总输入物质（FI）的比例，称为物质的循环效率（EC）（ EC=FC/FI）。 生物积累：生态系统中生物不断进行新陈代谢的过程中，体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数不断增加的现象。生物浓缩：生态系统中同一营养级上的许多生物种群或者生物个体，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象，又称为生物富集。生物放大：在生态系统的食物链上，高营养级生物以低营养级生物为食，某种元素或难分解化合物在生物体中浓度随着营养级的提高而逐渐增大的现象。生物地球化学循

35、环可分为气相型和沉积型两个基本类型。（1）气相型其贮存库是大气和海洋。气相循环把大气和海洋相联系，具有明显的全球性。元素或化合物可以转化为气体形式，通过大气进行扩散，弥漫于陆地或海洋上空，在很短的时间内可以为植物重新利用，循环比较迅速，例如CO2、N2、O2等，水实际上也属于这种类型。由于有巨大的大气贮存库，故可对干扰能相当快地进行自我调节（但大气的这种自我调节也不是无限度的）。因此，从地球意义上看，这类循环是比较完全的循环。值得提出的是，气相循环与全球性三个环境问题（温室效应，酸雨酸雾，臭氧层破坏）密切相关。 （2）沉积型许多矿物元素其贮存库在地壳里。经过自然风化和人类的开采冶炼，从陆地岩石

36、中释放出来，为植物所吸收，参与生命物质的形成，并沿食物链转移。然后，由动植物残体或排泄物经微生物的分解作用，将元素返回环境。除一部分保留在土壤中供植物吸收利用外，一部分以溶液或沉积物状态随流水进入江河，汇入海洋，经过沉降、淀积和成岩作用变成岩石，当岩石被抬升并遭受风化作用时，该循环才算完成。这类循环是缓慢的，并且容易受到干扰，成为“不完全”的循环。沉积循环一般情况下没有气相出现，因而通常没有全球性的影响。 碳循环：碳是生命骨架元素。环境中的CO2通过光合作用被固定在有机物质中，然后通过食物链的传递，在生态系统中进行循环。 循环途径有： 在光合作用和呼吸作用之间的细胞水平上的循环； 大气CO2和

37、植物体之间的个体水平上的循环； 大气CO2植物动物微生物之间的食物链水平上的循环(这些循环均属于生物小循环)。 此外，碳以动植物有机体形式深埋地下，在还原条件下，形成化石燃料，于是碳便进入了地质大循环。当人们开采利用这些化石燃料时，CO2被再次释放进入大气。有毒物质的循环：某种物质进入生态系统后在一定时间内直接或间接地有害于人或生物时，就称为有毒物质或污染物。有毒物质进入生态系统后，就会沿着食物链在生物体内富集浓缩，愈是上面的营养级，生物体内有毒物质的残留浓度愈高。 思考题：o 气体型循环物质与沉积型循环物质在生态系统中循环有哪些异同? o 与一般营养物质相比较，有毒物质在生态系统中循环有哪些

38、特点? o 从物质循环角度分析污染形成机制及治理途径。 o 从物质循环角度分析，谈谈如何提高生态系统的功能。第十三章 景观格局与过程景观的概念：景观是由一组以类似方式重复出现的、相互作用的生态系统所组成的异质性陆地区域；同时认为一个景观应具备下述四个特征： 1）景观是若干生态系统的聚合； 2）组成景观的各生态系统间存在物质、能量流动和相互影响； 3）景观具有一定的气候和地貌特征； 4）景观的组成结构及功能特征与一定的干扰状况的聚合相对应。景观生态中的几个术语尺度：是指对某一研究对象或现象在空间或时间上的量度。（空间尺度和时间尺度）。 格局：是指空间格局，即缀块和其它组成单元的类型、数目以及空间

39、分布与配置等。 过程：种群动态、种子或生物体的传播、捕食者和猎物的互作、群落演替、干扰扩散和养分循环等。景观是由若干相互作用的生态系统所构成的，构成景观的基本的、相对均质的土地生态要素或单元、生态系统即为景观要素，有时亦称为景观成份。 景观要素的生态属性包括大小、形状、边缘厚度等。空间异质性：是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性。 景观生态学的基本原理（1）、景观结构和景观功能原理 景观结构是生态客体在景观中异质性分布的结果，景观中生态客体的运动将直接导致景观结构的变化。景观结构的形成过程是景观的一种自组织过程，取决于持续、稳定的负熵通量，自然趋势是一种最小熵增过程，不过形成稳

40、定结构往往需要较长的时间。 而景观结构一旦形成，构成景观的景观要素的大小、形状、数目、类型和外貌特征对生态客体的运动特征将产生直接或间接的影响，从而影响景观的功能。生态客体的空间格局与生态客体的流是一种互为条件的生态过程，在自然条件下，景观能达到某种平衡，使景观达到某种非平衡稳定态。 景观的功能与结构相辅相成，实现一定功能需有相应景观结构的支持，并受景观结构特征的制约，而景观结构的形成和发展又受到景观功能（生态流）的影响。应用景观结构与功能原理，对景观结构进行调整以改变或促进景观的功能是景观管理的重要内容。 （2）生态流聚集与扩散原理 物质、能量、生物有机体、信息等在景观要素间的流动被称为生态

41、流，它们是景观过程的具体体现。不同性质的生态流可能有不同的发生机制，但经常是几种流同时发生。受景观格局的影响，生态流体现为聚体或扩散，属于跨生态系统间的流动（肖笃宁，1999）。 景观中的生态流，直接导致景观中营养物质、通量、生物有机体的再分配，而这种再分配的结结果直接导致景观结构的变化。景观生态流的发生及流的通量、时空特性，直接受景观结构的影响生态流的流向与流速可能通过景观结构的调整加以改变。 景观中的干扰是对生态流产生影响的另一种重要机制，干扰的传播本身有时也是生态流的内容之一。干扰可能破坏生态系统内部矿质养分的保持或调节机制，从而促进养分向邻近或其他生态系统转移。景观中矿物营养再分配的速

42、度，随干扰强度的增加而增加。 生态流还是景观中生物多样性维持的一种种要机制。物种在景观中分离嵌块体中生存的过程与种群在景观中的扩散与运动密不可分，岛屿生物地理学理论 与meta-种群理论充分肯定了物种流对物种生存机制及生物多样性维持的贡献。 （3）尺度效应与等级结构理论 尺度一般是指对某一研究对象或现象在空间上或时间上的量度，可用分辩率与范围来描述。在生态学中，空间尺度是指所研究生态系统面积的大小或最小信息单元的空间分辨率水平，而时间尺度是其动态变化的时间间隔，而表征生态学组织的最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积被称为组织尺度。景观生态学的研究基本上对应着中尺度的范围。 关于格局与过程

43、的时空尺度化是景观生态学的研究热点之一。景观中的尺度是景观中生态过程时空特征的外化，景观中的生态过程存在一系列的特征尺度，其生态效应具有尺度依赖性；并且特征尺度可以通过分析景观的组成结构特征而检出。 等级系统也是一个尺度科学的概念，等级系统可理解为一个由若干有秩序的层次所组成的系统，具有垂直与水平结构；等级系统的核心之一就是系统的组织性来自于各层次间的过程与速率的差异。应用这一理论合理地分解系统，对于景观生态研究有重要的方法论意义（肖笃宁，1992）。 （4）空间异质性与景观过程原理 空间异质性（spatial heterogeneity）是景观中生态格体空间不均匀分布的结果，直观上形成了景观

44、格局（landscape pattern）。景观生态学中的格局（pattern）多指空间格局，即缀块和其他组成单元的类型、数目以及空间分布与配置等。 过程强调事件或现象发生、发展的程序和动态特征。景观生态学常常涉及到的生态学过程包括种群动态、种子或生物体的传播、捕食者和猎物的相互作用、群落演替、干扰扩散、养分循环，等等。景观过程是既是景观的塑造过程，同时也是景观功能的具体体现。景观过程的发生与景观异质性互为因果。在景观中空间异质性的增加，一般会增加景观中生态流的发生，人类改造景观的一个途径就是适当增加景观的异质性，以获得更多的效益（生态流）。 景观异质性的增加对景观过程的影响不是一个线性过程，

45、一个景观的异质性水平应该维持在一定的范围内，否则景观的稳定性会遭到破坏。 （5）景观生物多样性原理 景观异质性较高时，一般很少产生大的嵌块体，因此需要大嵌块体内部环境的物种就相对很少；而含边缘种的生境则较多，并且有利于以附近一个或一个以上生态系统进行繁殖、觅食 和栖息的动物。这样的景观通常具有多种生态系统类型，而每个生态系统又都有各自独特的生物区系或物种库，因而总的生物多样性较高。 景观异质性可降低稀有内部种的丰度，增加需要两个或两个以上景观要素的边缘种和动物的丰度，因此可增强总体物种共存的潜在能力。 景观生物多样性的维持除与景观异质性密切相关，还与景观的干扰水平密切相关，中度干扰假说是景观生

46、态学中解释生物多样性机制的重要理论之一。 （6）景观的自然性与文化性 景观不单纯是一种自然综合体，而且往往被人类注入不同的文化色彩，因而在欧洲很早就有自然景观与文化景观之分。按照人类对景观影响程度的不同，景观可分为自然景观、管理景观、人工景观，但无论在哪一类景观中，人都起着相当重要的作用。 一些主流经济学家认为地球的承载力是人类灵活性、发展空间的可选择性、知识与技术进步等的函数；而另一方面，生态经济学家认为技术与资源替代最终会耗尽自然资源并产生污染。另一类观点认为经济要素在未来若干年内的发展存在不确定性（uncertainty），并认为不确定性是描述自然与人类的资本与资源关系的重要经济要素。采用不同的经济态度可能导致非常不同的景观管理策略。 必需把景观问题放在自然社会经济系统中去分析，否则很难现实地解决问题，必需协调发展与保护的矛盾。 （7）景观变化与稳定性原理 当不受干扰时，景观的水平结构逐渐趋向于均质化、中等程度的干扰一般可以在景观中产生较多的景观嵌块体或廊道，从而增加异质性；而严重的干扰可能消除许多嵌块体和廊道，从而使异质性迅速降低。干扰使景观发生变化，景观稳定性课题主要研究景观变化与干扰的关系。 景观稳定性是指景观对干扰的抗性及景观受干扰后的恢复能力。每种景观要素都有自身的稳定性，所以景观的总体稳定性可以反映出每种景观要素所占的比例。景观稳