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1、第八章第八章 生命与环境生命与环境.个体生个体生态.种群生种群生态.群落生群落生态.生生态系系统第一第一节 个体生个体生态环境与生境与生态因子的基本概念因子的基本概念生生态因子的分因子的分类生生态因子的作用特点因子的作用特点生物生物对生生态因子的耐受限度因子的耐受限度一、一、环境与生境与生态因子的基本概念因子的基本概念环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接、及直接、间接影响接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的生物体或生物群体生存的一切事物的总和和生生态因子是指因子是指环境中境中对生物的生生物的生长、发育、生殖、行育、生殖、行为、分布有着直接或
2、分布有着直接或间接影响的接影响的环境要素境要素二、生态因子分类二、生态因子分类生物因子生物因子生物之生物之间的各种相互关系，如捕食、寄生、的各种相互关系，如捕食、寄生、竞争和共争和共生等生等非生物因子非生物因子光、温度、湿度、降水、土壤、大气等光、温度、湿度、降水、土壤、大气等综和性和性非等价性非等价性不可替代性和互不可替代性和互补性性限定性限定性三、生态因子的作用特点综和性和性每个生每个生态因子都是在与其他生因子都是在与其他生态因子的相互影响、相因子的相互影响、相互制互制约中起作用，中起作用，任何一个因子的任何一个因子的变化都会在不同程度上引起其他因子化都会在不同程度上引起其他因子的的变化化
3、非等价性非等价性对生物起作用的生物起作用的诸多因子是非等价的，其中必有多因子是非等价的，其中必有1 12 2个是主要因子个是主要因子不可替代性和互不可替代性和互补性性虽非等价，但不可缺少，一个因子缺失不能由另一个非等价，但不可缺少，一个因子缺失不能由另一个因子替代因子替代但某一因子的数量不足有但某一因子的数量不足有时可靠另一因子的加可靠另一因子的加强而得而得到到调剂和和补偿限定性限定性生物在生生物在生长发育的不同育的不同阶段往往需要不同的生段往往需要不同的生态因子因子或不同的或不同的强度，因此某一生度，因此某一生态因子的有益作用常因子的有益作用常仅限限于生物生于生物生长发育的某一特定育的某一特
4、定阶段段四、生物四、生物对生生态因子的耐受度因子的耐受度1913年，美国生年，美国生态学家学家谢尔福特（福特（Shelford）提出耐受性）提出耐受性法法则生物生物对每种生每种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限因子都有其耐受的上限和下限，上下限之之间就是生物就是生物对这种生种生态因子的耐受范因子的耐受范围谢尔福特耐受定理耐受下限耐受下限生理生理紧张紧张带带不能不能耐受耐受带带最适值最适值适适 宜宜 范范 围围生理生理紧张紧张带带不能不能耐受耐受带带耐受上限耐受上限耐受范耐受范围第二第二节 种群生种群生态概念概念种群的空种群的空间结构构种群种群统计学学种群关系种群关系一、种群概念：一、种群概
5、念：占有一定空占有一定空间和和时间的同种个体的集合体，其的同种个体的集合体，其基本构成成分是有潜在互配能力的个体基本构成成分是有潜在互配能力的个体二、种群的空间结构.种群密度种群密度.种群分布种群分布1 1、种群密度、种群密度+一定一定时间内，内，单位面位面积上或上或单位空位空间内的个体内的个体个数。个数。集团分布集团分布均匀分布均匀分布随机分布随机分布2 2、种群分布型、种群分布型种群的年种群的年龄结构构种群存活曲种群存活曲线种群增种群增长率率种群增种群增长的形式的形式三、种群三、种群统计学学1 1、种群的年、种群的年龄结构构增长型增长型稳定型稳定型衰退型衰退型老年个体数成体数幼体数年年龄金
6、字塔表示金字塔表示分分为：增：增长型、型、稳定型、衰退型定型、衰退型2 2、种群存活曲、种群存活曲线(survivorship)(survivorship)概念：在各年概念：在各年龄阶段种群的存活率曲段种群的存活率曲线 型（凸型）型（凸型）哺乳哺乳动物、人物、人 型（直型（直线型）型）鸟类型（凹型）型（凹型）低等低等动物物基本基本类型型凸型存活曲线存存活活率率年龄年龄绝大多数个体都能活到生理年大多数个体都能活到生理年龄，早期死亡率极低，早期死亡率极低，但当达到一定生理年但当达到一定生理年龄时，短期内几乎全部死亡，短期内几乎全部死亡哺乳哺乳动物、人物、人直线型存活曲线年龄年龄存存活活率率种群各年
7、种群各年龄的死亡率基本相同的死亡率基本相同鸟类凹型存活曲线年龄年龄存存活活率率 早期有极高的死亡率，但一旦活到某一年早期有极高的死亡率，但一旦活到某一年龄，死亡率，死亡率变得得很低而且很低而且稳定定低等低等动物物3 3、种群增、种群增长率率（出生率（出生率+迁入率）迁入率）-（死亡率（死亡率+迁出率）迁出率）一般以一定一般以一定时间每每1000个个体的出生数或死亡数表示个个体的出生数或死亡数表示r-r-瞬瞬时增增长率率K-K-环境容境容纳量量瞬瞬时变化量化量4 4、种群增、种群增长的形式的形式-J-J形形-S-S形形指指数数式式增增长长“J”形形逻逻辑辑斯斯缔缔增增长长“S”形形环境阻力环境阻
8、力J形曲线形曲线S形曲线形曲线种群密度种群密度K(K为环境容纳量为环境容纳量)时间时间四、种群关系类型型A BA B特点特点竞争争-彼此互相抑制彼此互相抑制捕食捕食-A A种种杀死或吃掉死或吃掉B B种种中性中性 O OO O彼此互不影响彼此互不影响共生共生+彼此有利，分开后不能生活彼此有利，分开后不能生活合作合作+彼此有利，分开能独立生活彼此有利，分开能独立生活附生附生+O+OA A种有益，种有益，B B种无影响种无影响偏害偏害 -O-O对A A有害，有害，对B B无利也无害无利也无害寄生寄生+-+-对A A有利，有利，对B B有害有害大草履虫大草履虫单独培养单独培养小草履虫小草履虫单独培养
9、单独培养混合培养混合培养种 间 竞 争种群密度高高 低低/d/d /d 捕食合作附 生 在热带地区，兰花在热带地区，兰花通常以树干作支撑通常以树干作支撑鱼以海葵作庇护的场所鱼以海葵作庇护的场所寄 生黄蜂黄蜂产卵于蛾幼虫体内，将幼虫致死卵于蛾幼虫体内，将幼虫致死图为黄蜂蛹覆在虫体上，以幼虫内部黄蜂蛹覆在虫体上，以幼虫内部组织为生生第三第三节 群落生群落生态定定义分分类主要群落主要群落类型型基本特征基本特征一、群落定一、群落定义由一定种由一定种类的生物种群所的生物种群所组成的生成的生态功能功能单位，位，是占有一定是占有一定时间和空和空间的多种生物的集合体。的多种生物的集合体。二、群落的基本特征二、
10、群落的基本特征群落具有群落具有一定的一定的结构构一定的种一定的种类组成成一定的种一定的种间关系关系.生物生物组成的多成的多样性：包括植物、性：包括植物、动物、微生物物、微生物.植物生植物生长型和群落型和群落层次性：各种植物具有极不相似的次性：各种植物具有极不相似的外貌，根据外貌分成不同的生外貌，根据外貌分成不同的生长型如型如乔木、灌木、草木、灌木、草本和苔本和苔藓等，不同的生等，不同的生长型决定群落的型决定群落的层次性次性.优势现象：象：优势种具有高度的生种具有高度的生态适适应性性.相相对数量：各种生物的数量是不一数量：各种生物的数量是不一样的的.营养养结构：指群落中各种生物构：指群落中各种生
11、物间的取食关系和各自所的取食关系和各自所处的位置的位置三、地球上群落的主要三、地球上群落的主要类型型热带雨林雨林温温带落叶落叶阔叶林叶林北方北方针叶林（泰加林）叶林（泰加林）草原草原冻原原沙漠沙漠淡水生物群落淡水生物群落海洋生物群落海洋生物群落热带雨林雨林整个整个热带雨林雨林约有有几千个几千个树种种层次明次明显：乔木木层、灌木灌木层、草本、草本层；各；各层次上次上还有有许多附生多附生植物和藤本植物植物和藤本植物动物：灵物：灵长动物、物、鸟类、昆虫、昆虫单位面位面积含有的生含有的生物种物种类比任何其他群比任何其他群落都多落都多温带落叶阔叶林主要主要树种：落叶种：落叶乔木、木、灌木、灌木、阔叶草本
12、植物叶草本植物最大食草最大食草动物：鹿物：鹿最大食肉最大食肉动物：熊物：熊代表动物北方北方针叶林叶林常常绿针叶叶树组成，成，如松如松树、杉、杉树哺乳哺乳动物，很多物，很多是珍是珍贵的毛皮的毛皮兽草原草原黄羊黄羊野野驴代表动物冻原原冻土土层，环绕北冰洋的狭北冰洋的狭长地地带土壤能土壤能够从几厘米以下从几厘米以下终年年冻结不化不化最典型的植物：地衣最典型的植物：地衣食草食草动物有：物有：驯鹿、麝牛等鹿、麝牛等食肉食肉动物有：北极狐、狼物有：北极狐、狼代表植物沙漠沙漠干旱干旱沙漠植物主要沙漠植物主要适适应是减少叶表是减少叶表面面积动物的主要适物的主要适应性表性表现在增加在增加皮肤的不透水性皮肤的不透
13、水性四、群落的演替四、群落的演替群落的依次取代群落的依次取代现象叫做演替象叫做演替群落的演替是一个有群落的演替是一个有规律的、有一定方向的和可以被律的、有一定方向的和可以被预测的自然的自然过程程|原生演替：指在一个起初没原生演替：指在一个起初没长任何植物的地方所任何植物的地方所发生的生的演替演替|次生演替：指原有的群落遭到破坏后所次生演替：指原有的群落遭到破坏后所发生的群落演替生的群落演替|演替演替顶级：指在一定：指在一定环境条件下，能自我永境条件下，能自我永续的群落演的群落演替达到替达到稳定定终末状末状态|这时的群落称的群落称为该环境下的境下的顶级群落群落群落演替群落演替过程程裸底裸底阶段：
14、湖底相当于段：湖底相当于陆地裸岩，几乎没有什么植物能扎地裸岩，几乎没有什么植物能扎根生根生长，出，出现在湖底的只有在湖底的只有浮游生物浮游生物，浮游生物死后沉，浮游生物死后沉积形成一形成一层有机有机质沉水植物沉水植物阶段：与此同段：与此同时，陆地的泥沙不断冲入湖中，形地的泥沙不断冲入湖中，形成疏松的成疏松的软泥，泥，轮藻、金藻、金鱼藻等沉水植物藻等沉水植物扎根生扎根生长起来起来浮叶根生植物浮叶根生植物阶段：有些植物根扎在湖底，叶浮在水面段：有些植物根扎在湖底，叶浮在水面挺水植物挺水植物阶段：水位段：水位变化使浮叶根生植物失去保化使浮叶根生植物失去保护，挺水，挺水植物占据植物占据这一地一地带沼沼
15、泽植物群落：湖植物群落：湖边缘沉沉积物物变硬，演硬，演变成沼成沼泽，湖泊，湖泊演演变成介于水生群落和成介于水生群落和陆生群落之生群落之间的沼的沼泽植物群落植物群落森林群落森林群落裸裸底底阶阶段段沉沉 水水 植植 物物 阶阶 段段浮浮叶叶根根生生植植物物阶阶段段挺挺水水植植物物和和沼沼泽泽 植植 物物 阶阶 段段群落演替示例第四第四节生生态系系统生生态系系统的基本概念的基本概念生生态系系统中的能量流中的能量流动生生态系系统中的物中的物质循循环一、生一、生态系系统的基本概念的基本概念定定义特征特征组成成食物食物链和食物网和食物网生生态金字塔金字塔生生态系系统的自我的自我调节生物圈生物圈（一）生（一
16、）生态系系统定定义：在一定的空在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通内生物的成分和非生物的成分通过物物质的循的循环、能量的流、能量的流动和信息的和信息的传递而相互作用、互相而相互作用、互相依存所构成的一个具有自依存所构成的一个具有自组能力和自我能力和自我调控功能的生控功能的生态学功能学功能单位位（二）基本特征（二）基本特征q具有自我具有自我调节能力能力q具有能量流具有能量流动、物、物质循循环和信息和信息传递三大功能三大功能q生生态系系统中中营养养级数目不超数目不超过4 45 5级q半开放的半开放的动态系系统（三）生（三）生态系系统组成成非生物非生物环境：无机物、水、气体、太阳能境：无机物、水
17、、气体、太阳能生生产者：者：绿色植物、海洋澡色植物、海洋澡类消消费者：异养生物者：异养生物分解者：分解者：细菌、真菌菌、真菌（四）食物（四）食物链和食物网和食物网植物所固定的能量通植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在一系列的取食和被取食关系在生生态系系统中中传递把生物之把生物之间存在的存在的这种种单方向方向营养和能量养和能量传递关系称关系称为食物食物链食物网食物网,在群落中食物在群落中食物链往往往往是相互交是相互交错、相互、相互联系系的的,把食物把食物链彼此交彼此交织在在一起形成的网状一起形成的网状结构称构称为食物网食物网,更能反映出群落内各更能反映出群落内各物种之物种之间的关系的关
18、系,生物多生物多样性的减少，性的减少，可使可使维持食物网持食物网稳定的定的结构和构和过程受到危害程受到危害（五）生（五）生态系系统的自我的自我调节通通过反反馈进行行调节包括正反包括正反馈和和负反反馈负反反馈能使生能使生态系系统趋于平衡或于平衡或稳态正反正反馈能使生能使生态系系统远离平衡或离平衡或稳态当湖泊受到当湖泊受到污染染时，鱼类数量减少，数量减少，鱼类腐腐败后加重后加重污染，引起更多染，引起更多鱼类死亡，死亡，污染染进一步加重一步加重（六）生物圈（六）生物圈指地球上有生命存在的所有地方指地球上有生命存在的所有地方包括水域、岩包括水域、岩层表面、土壤和大气圈的下部表面、土壤和大气圈的下部二、
19、生二、生态系系统中能量流中能量流动特点：特点：能量循着食物能量循着食物链而流而流动生生态系系统中能量流中能量流动是是单方向的方向的逐逐级减少减少q初初级生生产量量q次次级生生产量量q生生态金字塔金字塔1、初、初级生生产量量在在给定的定的时间周期内，通周期内，通过生生态系系统中自养生物将光能中自养生物将光能变成有机化合物中化学能的量，称成有机化合物中化学能的量，称为初初级生生产量量通通过自养生物所固定的自养生物所固定的总的能量，的能量，总初初级生生产量（量（GR）植物呼吸消耗掉部分能量（植物呼吸消耗掉部分能量（R）净初初级生生产量（量（NR）=GRR2、次、次级生生产量量消消费者再生者再生产出的
20、生出的生产量量消消费者从上一者从上一营养养级获得的生得的生产量，量，经同化作用后，同化作用后，除用于呼吸代除用于呼吸代谢消耗外所消耗外所净剩的同化能量剩的同化能量值，以有机，以有机物形式物形式积累在生物体或生累在生物体或生态系系统中中用于生用于生长、生殖、生殖3 3、生、生态金字塔金字塔生生产量金字塔量金字塔生物量金字塔生物量金字塔数量金字塔数量金字塔A、生、生产量金字塔量金字塔进入入营养养级中流中流动的能量，随食物的能量，随食物链中中营养养级上升而上升而递减减总是正是正锥体体图形形能能量量能能量量流流失失B、生物量金字塔、生物量金字塔生物量：指在某一生物量：指在某一时刻刻调查时单位面位面积上
21、存上存积的有机物的有机物质，以生物的干重表示以生物的干重表示一般来一般来说：植物的生物量植：植物的生物量植食食动物生物量肉食物生物量肉食动物生物物生物量，生物量金字塔上窄下量，生物量金字塔上窄下宽锥体形体形在海洋生在海洋生态系系统中，由于个中，由于个头小的生小的生产者寿命短、周者寿命短、周转快，快，常表常表现倒倒锥形生物量金字塔形生物量金字塔C、数量金字塔、数量金字塔各各营养养级中生物个体数目中生物个体数目金字塔通常金字塔通常为上窄下上窄下宽锥体体在温在温带森林中，森林中，树木的个体数量比木的个体数量比植食植食动物数量少，倒物数量少，倒锥体体三、生三、生态系系统中的物中的物质循循环又称生物地化循又称生物地化循环指元素或化合物通指元素或化合物通过生活的有机体运生活的有机体运动的的过程程特点：特点：物物质流流动是循是循环的的，各物，各物质和元素都可借助其和元素都可借助其完善的循完善的循环功能被植物重复利用无数次功能被植物重复利用无数次物物质循循环的的类型型.气气态型或气型或气态物循物循环：以：以O O、C C、N N循循环为代表，主要代表，主要储存在存在大气中大气中.沉沉积型循型循环：以：以S S、P P、CaCa、MgMg为代表，主要代表，主要贮存在地壳中存在地壳中.水循水循环