生態(tài)學(xué)重點整理

1、1緒論【生態(tài)學(xué)的定義】研究生物與生物生物與環(huán)境相互作用規(guī)律的科學(xué)【學(xué)科發(fā)展簡史】1869年德國生物學(xué)家E.Haeckel第一次提出。英文名Ecology起源于兩個希臘字：Oikos（住所、家庭）和Logos（學(xué)科），即“生境的學(xué)科”【分支學(xué)科】按組織水平劃分按研究對象劃分按研究對象的生境類型劃分按主要交叉學(xué)科按應(yīng)用領(lǐng)域劃分全球（生物圈）生態(tài)植物生態(tài)學(xué)陸地生態(tài)學(xué)生理生態(tài)學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)景觀生態(tài)動物生態(tài)學(xué)海洋生態(tài)學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)工業(yè)生態(tài)學(xué)生態(tài)系統(tǒng)群落生態(tài)微生物生態(tài)學(xué)淡水生態(tài)學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)城市生態(tài)學(xué)種群生態(tài)昆蟲生態(tài)學(xué)濕地生態(tài)學(xué)物理生態(tài)學(xué)環(huán)境生態(tài)學(xué)個體生態(tài)苔蘚生態(tài)學(xué)島嶼生態(tài)學(xué)地理生態(tài)學(xué)恢復(fù)生態(tài)學(xué)細(xì)胞生態(tài)荒漠生態(tài)

2、學(xué)進(jìn)化生態(tài)學(xué)污染生態(tài)學(xué)分子生態(tài)凍原生態(tài)學(xué)遺傳生態(tài)學(xué)漁業(yè)生態(tài)學(xué)湖泊生態(tài)學(xué)2生命系統(tǒng)及其環(huán)境 【生態(tài)因子】構(gòu)成生態(tài)環(huán)境的各種因素稱生態(tài)因子，是指環(huán)境中對生物生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素(影響生物生長發(fā)育的環(huán)境變量)生態(tài)因子的類型：【限制因子】生物的生存和繁殖依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，其中限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子就是限制因子(各生態(tài)因子中對生物生長發(fā)育起限制作用的因子)【生態(tài)幅(生態(tài)閾)】生物正常生長發(fā)育的生態(tài)因子范圍(生命系統(tǒng)在某一生態(tài)因子維度上分部的最低點和最高點間的跨度)【生態(tài)位】由各生態(tài)幅構(gòu)成的某生物生存的生態(tài)定位or一個生命系統(tǒng)在某一個因子梯度上的生態(tài)幅

3、，即系統(tǒng)在空間、食物以及環(huán)境條件等資源譜中的位置or在自然生態(tài)系統(tǒng)中一個種群在時空、空間上的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系3 分子生態(tài)學(xué)【分子生態(tài)定義】是分子生物學(xué)與生態(tài)學(xué)融合而成的新的生物學(xué)分枝學(xué)科。是研究生物活性分子在其顯示與生命關(guān)聯(lián)的活動中所牽連到的分子環(huán)境問題。其定義有兩層含義：1、運用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)研究傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)問題；2、生物活性分子表現(xiàn)其生命活動時的分子生態(tài)條件的規(guī)律性【理論基礎(chǔ)】一、分子進(jìn)化的中性理論1.理論核心：分子水平上的絕大多數(shù)突變是選擇上中性的，因而他們在進(jìn)化中的命運是隨機(jī)漂變的，而不是由自然選擇決定的。2.中性理論對種內(nèi)遺傳變異的解釋：分子水平上的絕大部分種內(nèi)遺傳

4、變異（即遺傳多態(tài)現(xiàn)象）是選擇上中型的，突變速率和遺傳漂變速率決定遺傳多態(tài)性的變化速率。3.中性突變與自然選擇的辨證統(tǒng)一：少量突變的非中性。4.中性理論在分子生態(tài)中的應(yīng)用：排除假設(shè)的基礎(chǔ)。種群遺傳進(jìn)化：選擇、突變、隨機(jī)遺傳漂變、遷移、自然災(zāi)害、社會結(jié)構(gòu)等。二、Hardy-Weinberg principle (哈德-溫伯格原理)1.內(nèi)涵：在滿足下列假設(shè)的條件下，生物種群的等位基因頻率和基因型頻率保持不變（1）有性繁殖并隨機(jī)交配；（2）等位基因在雌雄兩性中隨機(jī)交配；（3）種群足夠大；（4）世代不重疊；（5）沒有自然選擇、突變和遷移。2.分子生態(tài)意義：作為基本判別假設(shè)和理論基礎(chǔ)。三、種群分化是生物進(jìn)

5、化的必要途徑1.種群分化的結(jié)果：新種形成、種群的雜合度降低2.Wrights F統(tǒng)計方法：F近似地代表等位基因被固定的可能性，又稱固定系數(shù)。 亞種群相對于整個種群的近交系數(shù)：FST= (HT-HS)/HT個體相對于所屬亞種群的近交系數(shù)：FIS= (HS-HI)/HS個體相對于整個種群的近交系數(shù)：FIT= (HT-HI)/HTHI ,HS ,HT 分別表示個體、亞種群和種群的平均雜合度；(1- FIS)(1- FST)=(1- FIT)四、隨機(jī)遺傳漂變是種群進(jìn)化的重要動力1.小種群比大種群發(fā)生漂變的速度快，所以等位基因在小種群中被固定的平均時間比大種群短。2.一個等位基因被固定的概率等于其此時在

6、種群中的頻率，所以稀有基因更易被淘汰。3.隨機(jī)遺傳漂變降低種群的遺傳多樣性。4.因為新突變被固定的概率等于其此時在種群中的頻率，所以，新突變在小種群中被固定的可能性大于在大種群中。5.在種群中，局部種群越小其遺傳多樣性喪失的越快，局部種群間的遺傳分化就越大。6.對所有中性等位基因的作用一致，因此，在沒有其它進(jìn)化動力的條件下，不同的中性位點揭示的進(jìn)化（演化）規(guī)律應(yīng)相同。五、朔祖理論假定種群在個世代保持?jǐn)?shù)目恒定，即每個等位基因有N個拷貝，則種群中任一對基因a在t時代以前的概率為：p=(1-1/N)t-1/N 單倍體朔祖時間N ，二倍體為2N六、分子系統(tǒng)發(fā)生分析分子系統(tǒng)發(fā)生（異中求同）分析的基本原則

7、：（1）分子標(biāo)記的中性原則；（2）進(jìn)化速率恒定原則，符合“分子鐘”假設(shè)；（3）分子標(biāo)記在研究類群中直向同源；（4）分子標(biāo)記具有適當(dāng)?shù)倪z傳變異度。1.距離法：依據(jù)每對單元間的進(jìn)化距離建立進(jìn)化樹。2.簡約法-最大簡約法：對于分子數(shù)據(jù)，該方法計算在最少的堿基替換條件下能夠解釋整個進(jìn)化過程的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（系統(tǒng)進(jìn)化樹）。3.最大似然法：對觀察數(shù)據(jù)符合每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可能性進(jìn)行最大化計算，可能性最大的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被選為終解進(jìn)化樹。4.貝斯法：檢驗觀測數(shù)據(jù)與理論假設(shè)的偏離是否大到否定假設(shè)的程度，或者現(xiàn)有數(shù)據(jù)是否足以支持作出有關(guān)結(jié)論?！狙芯糠椒?微衛(wèi)星】微衛(wèi)星和小衛(wèi)星DNA標(biāo)記：微衛(wèi)星DNA：重復(fù)單位16個核苷酸；如：

8、（GT)n優(yōu)點：主要表現(xiàn)為拷貝數(shù)n的變化，便于分析，應(yīng)用日廣。小衛(wèi)星DNA：重復(fù)單位>6個核苷酸,通常1030核苷酸；標(biāo)記長度大，基因型自動分析不方便，使用頻率在下降。1、多位點微衛(wèi)星指紋分析法：缺點：1、對DNA的質(zhì)量和數(shù)量要求較高；2、難以對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度進(jìn)化遺傳學(xué)分析。2、基于PCR的多位點微衛(wèi)星分析法：優(yōu)點：簡單易行；缺點：隱含不確定性，不宜用于種群遺傳進(jìn)化研究：（1）PCR重復(fù)不穩(wěn)定性；（2）帶型有效性；（3）條帶同源性。3、位點特異性微衛(wèi)星分析法：4 個體生態(tài)學(xué)【脅迫和適應(yīng)】脅迫：生命系統(tǒng)在耐受區(qū)遭受一定程度的限制，是一種偏離生命系統(tǒng)適宜生活需求的環(huán)境條件。會造成生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

9、損傷。脅迫超限時會造成不可逆損傷。(1).脅迫的生態(tài)效應(yīng) 預(yù)警階段、抗性階段、補(bǔ)償階段、耗盡階段(2).自然環(huán)境中的脅迫高溫、低溫、冰凍、強(qiáng)光、UVB輻射、干旱、鹽堿 (3).脅迫適應(yīng)馴化(短期適應(yīng)，長期馴化)、補(bǔ)償效應(yīng)、休眠【能源類型】光能自養(yǎng)：C3植物(戊糖磷酸途徑)：最基本的光合方式C4植物(初產(chǎn)物草酰乙酸)：能吸收低濃度CO2，耐高溫、干旱，對寒冷敏感。CAM植物(景天酸途徑)：多汁，多見于周期性干旱環(huán)境，夜間以酸的形式存儲CO2供白天使用細(xì)菌化能自養(yǎng)：細(xì)菌異養(yǎng)：吞噬營養(yǎng)、腐食營養(yǎng)【光適應(yīng)】根據(jù)植物對光強(qiáng)適應(yīng)的生態(tài)類型可分為陽性植物、陰性植物和中性植物（耐陰植物）。在一定范圍內(nèi)，光合作

10、用效率與光強(qiáng)成正比，達(dá)到一定強(qiáng)度后實現(xiàn)飽和，再增加光強(qiáng)，光合效率也不會提高，這時的光強(qiáng)稱為光飽和點。當(dāng)光合作用合成的有機(jī)物剛好與呼吸作用的消耗相等時的光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點。陽性植物對光要求比較迫切，只有在足夠光照條件下才能正常生長，其光飽和點、光補(bǔ)償點都較高。陰性植物對光的需求遠(yuǎn)較陽性植物低，光飽和點和光補(bǔ)償點都較低。中性植物對光照具有較廣的適應(yīng)能力，對光的需要介于上述兩者之間，但最適在完全的光照下生長。植物的光合作用不能利用光譜中所有波長的光，只是可見光區(qū)（400-760nm），這部分輻射通常稱為生理有效輻射，約占總輻射的40-50%?？梢姽庵屑t、橙光是被葉綠素吸收最多的成分，其次是藍(lán)、紫光

11、，綠光很少被吸收，因此又稱綠光為生理無效光。此外，長波光（紅光）有促進(jìn)延長生長的作用，短波光（藍(lán)紫光、紫外線）有利于花青素的形成，并抑制莖的伸長。光周期現(xiàn)象：分布在地球各個地區(qū)的生物長期適應(yīng)于特定的晝夜長度變化格局，形成了以年為周期的、由特定日長啟動的繁殖行為的現(xiàn)象。按日照長度分為長日照植物(光照大于14小時才開花)、短日照植物(黑暗大于14小時才開花)、中日照植物(晝夜各半)和中間型植物(任何日照均可)?！舅株P(guān)系】書上P77-P81 生物的水分平衡植物水生態(tài)類型動物缺水適應(yīng)5 種群結(jié)構(gòu)【種群定義】在一定空間中生活、相互影響、彼此能交配繁殖的同種個體的集合。種群是物種在自然界中存在的基本單位

12、。從生態(tài)學(xué)觀點看，種群又是生物群落的基本組成單位?！旧鷳B(tài)型】不同地方種群中的個體長期生活在各自的環(huán)境中，不同個體群之間的差異就會越來越大，并且是定向分離，形成一些有穩(wěn)定的生態(tài)差異、并可遺傳的個體群，即生態(tài)型?！灸挲g結(jié)構(gòu)及其意義】年齡結(jié)構(gòu)：指不同年齡租的個體在種群內(nèi)的比例或配置情況。年齡椎體：縱向表示不同年齡組，橫向表示各年齡組個體數(shù)或百分比。三種基本類型：6 種群過程【種群增長：指數(shù)，Logistic密度依賴】a.與密度無關(guān)的種群增長模型 （指數(shù)增長）種群在“無限”的環(huán)境中，即假定環(huán)境中空間，食物等資源是無限的，因而其增長率不隨種群本身的密度而變化，這類增長通常呈指數(shù)式增長，可稱為密度無關(guān)的增

13、長。1）種群離散增長模型：Nt+1=Nt或Nt=Not式中：N種群大小t時間種群的周限增長率將方程式Nt=Not兩側(cè)取對數(shù)lgNt=lgNo+tlg>1種群上升，=1種群穩(wěn)定，0<<1種群下降，=0無繁殖，種群在下代中滅亡。2）種群連續(xù)增長模型：dN/dt=rt r每員增長率其積分式為：Nt=Noertr>0種群上升，r=0種群穩(wěn)定，r<0種群下降。b.與密度有關(guān)的種群增長模型（邏輯斯蒂增長）比無密度效應(yīng)的模型增加了兩點假設(shè)：有一個環(huán)境容納量（通常以K表示），當(dāng)Nt=k時，種群為零增長，即dN/dt=0；增長率隨密度上升而降低的變化，是按比例的。呈“S”型曲線，特

14、點為：曲線漸近于K值，即平衡密度；曲線上升是平滑的。數(shù)學(xué)模型：，即Logistic方程，其積分式為： 式中：a參數(shù)，其值決定于N0，是表示曲對原點的相對位置的。Logistic曲線常分為5個時期：開始期，也可稱為潛伏期，由于種群個體數(shù)很少，密度增長緩慢；加速期，隨個體數(shù)增加，密度增長逐漸加快；轉(zhuǎn)折期，當(dāng)個體數(shù)達(dá)到飽和密度一半（即K/2時），密度增長最快；減速期，個體數(shù)超過K/2以后，密度增長逐漸變漫；飽和期，種群個體數(shù)達(dá)到K值而飽和。r表示物種的潛在增殖能力。r增長型物種：高繁殖率、高死亡率，低哺育投入；K表示環(huán)境容納量。K增長型物種：低出生率、低死亡率，高哺育投入；Logistic方程的重要

15、意義：它是許多兩個相互作用種群模型的基礎(chǔ)；它是漁撈、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等實踐領(lǐng)域中，確定最大持續(xù)產(chǎn)量的主要模型；模型中兩個參數(shù)r、K，已成為生物進(jìn)化對策理論中的重要概念?！敬婊钋€】描述同期出生的生物種群個體存活過程與其年齡關(guān)系的曲線。以存活數(shù)量的對數(shù)值為縱坐標(biāo)，以年齡為橫坐標(biāo)作圖，從而把每一個種群的死亡存活情況繪成一條曲線。存活曲線的基本類型：凹型：生命早期有極高的死亡率，但是一旦活到某一年齡，死亡率就變得很低而且穩(wěn)定，如魚類、很多無脊椎動物等。直線型：種群各年齡的死亡基本相同，如水螅。小型哺乳動物、鳥類的成年階段等。凸型：絕大多數(shù)個體都能活到生理年齡，早期死亡率極低，但一旦達(dá)到一定生理年齡時，短期

16、內(nèi)幾乎全部死亡，如人類、盤羊和其他一些哺乳動物等?！痉N群調(diào)節(jié)：自疏法則，恒定終產(chǎn)量】自疏法則：自疏指同種植物因種群密度過高而引起種群個體死亡而密度減少的過程，其密度(d)與重量(W)的關(guān)系模型為W=Cd，兩邊取對數(shù)：lgW=lgd+lgC，其中C為總產(chǎn)量，為密度調(diào)控指數(shù)。以lg（d）為橫坐標(biāo)，lg(W)為縱坐標(biāo)作圖，取直線回歸線的斜率，即得到密度調(diào)控指數(shù)。大部分植物種類的自疏線斜率(即)為-3/2，稱為“-3/2”自疏法則。生物量：在一定時間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)中某些特定組分在單位面積上所產(chǎn)生物質(zhì)的總量。最終產(chǎn)量恒定定律(產(chǎn)量恒值法則)：在相同的生境條件下，不論最初的密度大小，經(jīng)過充分時間的生長，單位

17、面積的同齡植物種群的生物量是恒定的。產(chǎn)量恒值法則可表示為：Y=W×d=KiW植物個體平均重量 d密度 Y單位面積產(chǎn)量 Ki 常數(shù)7 種群系統(tǒng)的功能和進(jìn)化【種間相互作用，動態(tài)波動】種間相互作用：主要有9種種間相互作用種群1種群2特點1.偏利作用+0種群1偏利者，種群2無影響2.原始合作+對兩物種都有利，但非必然3.互利共生+對兩物種必然有利4.中性作用00兩物種彼此無影響5.直接干涉型競爭-一物種直接抑制另一種6.資源利用型競爭-資源缺乏時的間接抑制7.偏害作用-0種群1受抑制，種群2無影響8.寄生作用+-種群1寄生者，通常較宿主2的個體小9.捕食作用+-種群1捕食者，通常較獵物2的個

18、體大動態(tài)波動：一個種群從進(jìn)入新的棲息地，經(jīng)過種群增長，建立起種群以后，一般有以下幾種可能：種群平衡；規(guī)則的或不規(guī)則的波動，包括季節(jié)變動和年際變動；種群衰落和種群滅亡；種群暴發(fā)；種群崩潰。另外，還有生態(tài)入侵，它指的是物種進(jìn)入新的棲息地之后的建群過程。1.種群平衡：指種群數(shù)量較長時間地維持在同一水平上。通常是一種動態(tài)平衡。2.季節(jié)消長：具有生殖季節(jié)的種類，在一年中最后一次繁殖之末數(shù)量最高，繁殖停止后，種群因只有死亡而數(shù)量下降，直到下一年繁殖開始，這時是數(shù)量最低的時期。3.規(guī)則或不規(guī)則性波動4.種群衰落：種群長久處于不利環(huán)境，種群數(shù)量出現(xiàn)持久的下降。原因：(1).種群密度過低導(dǎo)致繁殖機(jī)率降低；近親繁

19、殖使后代體質(zhì)變?nèi)酰?2).棲息環(huán)境的改變；(3).植物的減少和消失易導(dǎo)致動物種群衰落和滅亡。5.生態(tài)入侵：某些生物由于人類活動而被帶入某一適宜于其生存和繁衍的地區(qū)，種群數(shù)量不斷增加，分布區(qū)逐步擴(kuò)展?！疚锓N共存的定量判據(jù)】在穩(wěn)定和均勻分布條件下，兩個符合邏輯斯蒂增長規(guī)律的物種共存的定量判別條件：共存前提是兩物種至少有一部分生態(tài)位不重疊，即各自至少有一部分生態(tài)位是對方?jīng)]有的。因而據(jù)下圖：資源供應(yīng)點的位置可能有六種，當(dāng)供應(yīng)點落在各區(qū)域時，有：A、B都不能存活：只有A能存活：A排斥B：A、B能夠平衡穩(wěn)定地共存：B排斥A：只有B能存活因此當(dāng)資源供應(yīng)點在兩物種生態(tài)位交疊區(qū)域的中心時兩物種能夠較為平衡穩(wěn)定地

20、共存，但共存時兩物種密度都小于單獨存活時的密度?！靖偁?、互惠】一個穩(wěn)定的群落中占據(jù)了相同生態(tài)位的兩個物種，其中一個物種終究要滅亡；一個穩(wěn)定的群落中，由于各種群在群落中具有各自的生態(tài)位，種群間能避免直接的競爭，從而保證了群落的穩(wěn)定。一個相互起作用的、生態(tài)位分化的種群系統(tǒng)，各種群在它們對群落的時間、空間和資源的利用方面，以及相互作用的可能類型方面，都趨向于互相補(bǔ)充而不是直接競爭?；ダ采簝晌锓N長期共同生活在一起，彼此相互依賴，雙方獲利且達(dá)到了彼此不能離開獨立生存之程度的一種共生現(xiàn)象。如：豆科植物和根瘤菌、人和人體腸道的正常菌群。8 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)【生物群落定義】群落：一定空間和時間內(nèi)，所有生物種群

21、構(gòu)成的具有內(nèi)在聯(lián)系的有機(jī)整體。生物群落：在特定空間或特定生境下，具有一定的生物種類組成，它們之間及其與環(huán)境之間彼此影響、相互作用，具有一定的外貌及結(jié)構(gòu)，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，并具特定功能的生物集合體。也可以說，一個生態(tài)系統(tǒng)中具生命的部分即生物群落。【物種數(shù)量指標(biāo)、生活型】1.種的個體數(shù)量指標(biāo)：多度(豐富度)：國內(nèi)采用的Drude的7級制標(biāo)準(zhǔn)：1極多, 2很多,3多,4尚多,5不多,6少,7單獨密度：個體數(shù)/面積 相對密度：某物種密度/所有種總密度×100%密度比：某物種密度/優(yōu)勢種密度蓋度：地上部投影覆蓋樣地面積的百分比相對蓋度：某個種的蓋度占全部種類蓋度之和的百分比。蓋度比：某種

22、群的蓋度/樣方中最大蓋度種群的蓋度。頻度：物種在樣方中出現(xiàn)的頻率高度自然高度絕對高度：高度比：重量：體積：2.種的綜合數(shù)量指標(biāo)：優(yōu)勢度：表示一個種在群落中的地位和作用的綜合指標(biāo); 常用重要值衡量。計算方法為：重要值(I.V.)=相對密度+頻度+相對基蓋度綜合優(yōu)勢比：SDR2=(密度比+蓋度比)/2*100SDR3=(密度比+蓋度比+重量比)/3*1003.物種多樣性及其測度：物種多樣性：群落內(nèi)物種數(shù)量及其分布的綜合指標(biāo)。通常由豐富度、均勻度和物種間差異度定量表示。豐富度(richness)指數(shù)：(下述各式中，A為面積，Ni為每一種的個體數(shù)，N為個體總數(shù)，s為物種數(shù)，Pi=Ni/N)Gleaso

23、n指數(shù)：D=S/lnAMargalef指數(shù)：D=(S-1)/lnN 豐富度和均勻度綜合指數(shù)：Shannon-weiner指數(shù)(信息量指數(shù))：物種均勻度(Evenness)：E=H/Hmax生活型：概念：生活型是植物對一定的生活環(huán)境長期適應(yīng)的外部表現(xiàn)形式。同一生活型的植物不但在體態(tài)上是相似的，而且在形態(tài)結(jié)構(gòu)、形成條件和某些生理過程也具相似性。注意：生活型主要是依據(jù)生態(tài)劃分的，生長型則或多或少主要是依據(jù)形態(tài)劃分的；是生態(tài)學(xué)的分類單位，是不同種植物對于相同環(huán)境條件趨同適應(yīng)的結(jié)果，是生態(tài)適應(yīng)的完整系統(tǒng)。生活型的劃分系統(tǒng)：植物劃分為五類生活型：高位芽(h>25cm)、地上芽(0<h<2

24、5cm)、地面芽(多年生枝或芽緊貼地面)、隱芽植物(芽隱藏在地面下的鱗莖或塊根上)、一年生植物(無芽過冬)另，動物生活型研究得較晚，沒有比較一致的看法。【多樣性與穩(wěn)定性】多樣性：一定時間一定空間中全部生物或某一生物類群的物種數(shù)目與各個物種的個體分布特點。一般是指物種豐富度和物種均勻度。穩(wěn)定性：一個系統(tǒng)受到環(huán)境擾動后，能夠回復(fù)到原來的狀態(tài)。多樣性與穩(wěn)定性的學(xué)術(shù)爭論：一方：多樣性導(dǎo)致穩(wěn)定性在自然生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，多樣性高的系統(tǒng)往往穩(wěn)定性也好。隨著生態(tài)系統(tǒng)的退化和穩(wěn)定性降低，物種多樣性往往同時降低另一方：多樣性不一定導(dǎo)致穩(wěn)定性多樣性是以生態(tài)位的分化為前提的.如果在系統(tǒng)內(nèi)隨意引入一些物種，盡管多樣性增加了，

25、但其穩(wěn)定性反而會降低，例如：入侵種。多樣性與穩(wěn)定性關(guān)系：1.多樣性一般與穩(wěn)定性呈正比，認(rèn)為多樣性穩(wěn)定性。2.多樣性不等于穩(wěn)定性，因為有時，在干擾或生物入侵條件下，物種多樣性增加反而會導(dǎo)致群落（生態(tài)系統(tǒng)）的穩(wěn)定性下降。生態(tài)系統(tǒng)（群落）穩(wěn)定可來自：1.缺少干擾2.群落對干擾具有較高的抗性或彈性中度干擾理論：在中等程度干擾的條件下，群落的物種多樣性最豐富如：在中度放牧的條件下，草原的生產(chǎn)力（單位面積產(chǎn)草量最大10 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動【如何維持系統(tǒng)有序性】序（有序），指事物的一種有規(guī)則的狀態(tài)。由熱力學(xué)第二定律可知，世界上一切有序的結(jié)構(gòu)、格局、安排都會自然地走向于無序。要維持有序狀態(tài)，必須使系統(tǒng)獲得更多

26、的潛能支做功，以消除不斷產(chǎn)生的無序，重新建立有序。熵?zé)o序性的量度。熵增是自發(fā)過程。生命個體和生態(tài)系統(tǒng)均需要不斷地攝入能量維持自身的有序狀態(tài)，并向環(huán)境耗散熱能（無序）。普里高津的耗散結(jié)構(gòu)理論：一個遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開放系統(tǒng)，通過與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量的不斷交換，就能克服混亂狀態(tài)，維持穩(wěn)定狀態(tài)并且還有可能不斷提高系統(tǒng)的有序性，使系統(tǒng)的熵減少。(耗散結(jié)構(gòu)，是指開放系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)可能出現(xiàn)的一種穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)。)【初級生產(chǎn)力的水、溫和營養(yǎng)依賴】初級生產(chǎn)力：生態(tài)系統(tǒng)中植物群落在單位時間、單位面積上所產(chǎn)生有機(jī)物質(zhì)的總量。初級生產(chǎn)力的制約和改善方向：提高生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力非常重要，提高植

27、物的光能利用率，可以從解除植物遺傳性決定的內(nèi)部制約和生態(tài)環(huán)境決定的外部限制兩個方面入手。因地制宜，增加綠色植被覆蓋，充分利用太陽輻射能，增加系統(tǒng)的生物量通量或能通量，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。適當(dāng)增加投入，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，消除或減緩限制因子的制約。改善植物品質(zhì)特點，選育高光效的抗逆性強(qiáng)的優(yōu)良品種。加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)，減少養(yǎng)分水分制約。改進(jìn)耕作制度，提高復(fù)種指數(shù)，合理密植，實行間套種，提高栽培管理技術(shù)。凈初級生產(chǎn)力=總初級生產(chǎn)力-自養(yǎng)呼吸消耗【營養(yǎng)鏈假說】沿食物鏈從高到低影響初級生產(chǎn)力。如，營養(yǎng)鏈假說預(yù)測：調(diào)節(jié)食魚動物（piscivore)將影響植食性魚類、小型植食動物和植物的數(shù)量變化。11

28、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)【C循環(huán)，溫室效應(yīng)】1.自然界的碳循環(huán)：來源：二氧化碳生物圈的碳循環(huán)主要是指植物通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)變成機(jī)物（糖類、蛋白質(zhì)及類脂化合物等），并通過食物鏈在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，被植物和動物所消耗，最終通過呼吸作用、發(fā)酵作用和燃燒又使碳以CO2形式返回大氣中。碳的生物小循環(huán)有三個層次或途徑：1.在光合作用和呼吸作用之間的細(xì)胞水平上循環(huán)；2.大氣CO2和植物體之間的個體水平上的循環(huán)；3.大氣CO2植物動物微生物之間的食物鏈水平上的循環(huán)。三個重要的C循環(huán)過程：1 光合作用和呼吸作用2 海洋-大氣交換：3 碳酸鹽的沉積和溶解：CaCO3（不可溶）+H2O+CO2Ca2+2HCO3（可溶）

29、2.人類活動對碳循環(huán)的干擾二氧化碳、甲烷等急劇增加，引起全球氣候變暖，降水量增加、海平面上升，并由此而產(chǎn)生一系列生態(tài)和環(huán)境變化(即溫室效應(yīng))原因：砍伐森林、燃燒礦物【N】大氣中氮不能被大多數(shù)植物直接利用，只有通過固氮菌和藍(lán)綠藻等生物固氮，閃電和宇宙線的固氮，以及工業(yè)固氮的途徑，形成硝酸鹽或氨的化合物形態(tài)，才能為多數(shù)植物和微生物吸收利用。三個重要過程（1）氨化作用：由氨化細(xì)菌和真菌的作用將有機(jī)氮分解成氨和氨化合物，氨溶與水即成為NH4+，可為植物所直接利用。（2）硝化和反硝化作用：硝化作用：在通氣情況良好的土壤中，氨化合物被亞硝酸鹽細(xì)菌和硝酸鹽細(xì)菌氧化為亞硝酸鹽，供植物吸收利用。反硝化作用：也稱

30、脫氮作用，反硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變成大氣氮，回到大氣庫中。（3）固氮作用：閃電和宇宙線的固氮(少量)、工業(yè)固氮、生物固氮(主要)【P,S】1.自然界中的磷循環(huán)磷溶于水而不揮發(fā)，在生態(tài)系統(tǒng)中屬于典型的沉積型循環(huán)，以地殼作為主要貯藏庫。 含磷的有機(jī)物沿兩條循環(huán)支路循環(huán)：沿生物鏈傳遞，并以糞便、殘體的形式歸還土壤；以枯枝落葉、秸稈歸還土壤。生物小循環(huán)：磷的有機(jī)化合物經(jīng)過土壤微生物的分解，轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘牧姿猁}，再次供給植物吸收利用。該過程中，一部分磷脫離生物小循環(huán)進(jìn)入地質(zhì)大循環(huán)：動植物遺體在陸地表面的磷化礦化；是磷受水的沖蝕進(jìn)入江河，流入海洋。2.人類活動對磷循環(huán)的影響(1).人類對磷礦資源的開采與消

31、耗(2).磷肥的施用與流失(3).家庭污水、工業(yè)廢水、尤其是農(nóng)業(yè)徑流所攜帶的大量N、P等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體后，易造成水體的富營養(yǎng)化、赤潮等環(huán)境問題3.自然界中的硫循環(huán)硫在地殼中含量高，重要貯存庫是巖石圈，來源為：沉積巖的風(fēng)化、化石原料（煤、石油等）的燃燒、火山噴發(fā)和有機(jī)物的分解。4.人類活動對硫平衡的影響人類活動對硫平衡最突出的影響是酸性物質(zhì)SO2的大量排放，途徑：燃煤、燃油、礦冶、農(nóng)業(yè)活動導(dǎo)致硫的揮發(fā)酸雨：pH小于5.6的雨，主要由工業(yè)產(chǎn)生和燃料燃燒排放的二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸所致酸雨產(chǎn)生的生態(tài)問題：鹽基營養(yǎng)的淋失與貧脊；土壤S飽和，養(yǎng)分失調(diào)；鋁脅迫與鋁毒問題；有機(jī)質(zhì)分解減弱；重金

32、屬積累；根圈土壤化學(xué)條件改變，根系分布型改變；污染物對葉子的直接效應(yīng)；寄生蟲活動的加強(qiáng)。12 景觀生態(tài)學(xué)【景觀生態(tài)學(xué)定義、對象】定義：景觀生態(tài)學(xué)有2個中心問題：1陸地表面格局；2 生物與環(huán)境間的相互作用；研究景觀格局、功能和過程及其隨時間的變化動態(tài)，并且研究其對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的功能和人類活動的關(guān)系。是研究空間格局對生態(tài)過程影響的一們科學(xué)。是對不同尺度上景觀空間變化的研究，包括對景觀異質(zhì)性、生物、地理及社會原因的分析。是研究景觀單元的類型組成、空間配置及其與生態(tài)過程相互作用的一門學(xué)科。景觀生態(tài)學(xué)是以整個景觀為對象，通過物質(zhì)流、能量流、信息流與價值流在地球表層的傳輸和交換，通過生物與非生物以及與人類

33、之間的相互作用與轉(zhuǎn)化，運用生態(tài)系統(tǒng)原理和系統(tǒng)方法研究景觀結(jié)構(gòu)和功能、景觀動態(tài)變化以及相互作用機(jī)理、研究景觀的美化格局、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、合理利用和保護(hù)的學(xué)科?！揪坝^結(jié)構(gòu)】1.斑塊：形狀：類型：環(huán)境資源斑塊（如綠洲、濕地）；干擾斑塊（如由泥石流、雪崩形成的斑塊）斑塊的邊緣效應(yīng)：斑塊的周邊部分通常具有較高的物種豐富度和初級生產(chǎn)力；適應(yīng)較穩(wěn)定環(huán)境的物種往往分布在中心部分（內(nèi)部種），適應(yīng)多變環(huán)境的物種往往生活在斑塊的邊緣部分（邊緣種）。2.廊道：線形的景觀單元線狀廊道帶狀廊道林帶廊道：物質(zhì)、能量流動和物種遷移的通道道路廊道：物、能流動和物種遷移的障礙河流廊道：不僅是物質(zhì)、能量流動和物種遷移的通道，還是重要物種的棲息地3.基質(zhì)