限制與調(diào)節(jié)因子課件

1、第五章限制與調(diào)節(jié)因子李穎河南大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 密歇根大學(xué)中國信息研究中心2015年1月30日系統(tǒng)生態(tài)學(xué)研討班第1頁，共27頁。匯報(bào)內(nèi)容一、本章主要內(nèi)容介紹二、 近期研究進(jìn)展三、研究問題四、推薦閱讀文獻(xiàn)第2頁，共27頁。一、本章主要內(nèi)容介紹第3頁，共27頁。5.1、限制因子一、限制因子，李比希最小因子定律（Liebigs law of minimum），Shelford耐受定律補(bǔ)充概念：生態(tài)因子（ecological factor）指對生物有影響的各種環(huán)境因子。常直接作用于個(gè)體和群體，主要影響個(gè)體生存和繁殖、種群分布和數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)和功能等。一般將生態(tài)因子分為非生物因子和生物因子兩大類。非生物因子包

2、括溫度、 濕度、風(fēng)、日照等理化因素；生物因子包括同種和異種的生物個(gè)體。前者形成種內(nèi)關(guān)系，后者形成種間關(guān)系，如捕食、競爭、寄生、互利共生等。在生物發(fā)展史中，生態(tài)因子作為選擇因素淘汰掉不適應(yīng)的物種。生態(tài)因子還可能直接誘發(fā)基因突變或重組，促進(jìn)生物進(jìn)化的進(jìn)程。第4頁，共27頁。 一個(gè)概念和兩個(gè)定律1、限制因子就是限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子。2、Liebig最小因子定律植物的生長取決于那些處于最少量因素的營養(yǎng)元素，要在實(shí)踐中應(yīng)用最小因子定律，還須補(bǔ)充兩點(diǎn)：一是Liebig定律只能嚴(yán)格地適用于穩(wěn)定狀態(tài)，即能量和物質(zhì)的流入和流出處于平衡的情況下；二要考慮因子間的替代作用。限制因子概念的主要價(jià)值是使生態(tài)學(xué)

3、家掌握了一把研究生物與環(huán)境復(fù)雜關(guān)系的鑰匙，因?yàn)楦鞣N生態(tài)因子對生物來說并非同等重要，生態(tài)學(xué)家一旦找到了限制因子，就意味著找到了影響生物存在和發(fā)展的關(guān)鍵性因子。3、Shelford耐受定律-生物的生存需要依賴環(huán)境中的多種條件，而且生物有機(jī)體對環(huán)境因子的耐受性有一個(gè)上限和下限，任何因子不足或過多，接近或超過了某種生物的耐受限度，該種生物的生存就會受到影響，甚至滅絕。即某類生物的多度或分布被超過該生物所能耐受的最高限和最低限的因子所控制。第5頁，共27頁。生物種的耐受性限度圖解對耐受定律的補(bǔ)充：每種生物對每個(gè)生態(tài)因子都有一個(gè)耐受范圍，耐受范圍有寬有窄；對所有因子耐受范圍都很寬的生物，一般分布很廣；生物

4、在整個(gè)發(fā)育過程中，耐受性不同，繁殖期通常是一個(gè)敏感期；在一個(gè)因子處在不適狀態(tài)時(shí)，對另一個(gè)因子的耐受能力可能下降；生物實(shí)際上并不在某一特定環(huán)境因子最適的范圍內(nèi)生活，可能是因?yàn)橛衅渌匾囊蜃釉谄鹱饔谩５?頁，共27頁。5.2、因子補(bǔ)償作用與生態(tài)型 1、生物對因子的補(bǔ)償作用除了能適應(yīng)環(huán)境外，在一定程度范圍內(nèi)，生物還能改變自然環(huán)境，減少溫度、光、水等生態(tài)因子的限制作用。某一因子的數(shù)量不足，有時(shí)可以由其他因子來補(bǔ)償。例如光照不足所引起的光合作用的下降可由CO2濃度的增加得到補(bǔ)償。因子補(bǔ)償作用發(fā)生在季節(jié)性和地理梯度上。2、生態(tài)型（ecotype）是物種對某一特定生境發(fā)生基因型反應(yīng)的產(chǎn)物，是與特定生境相

5、協(xié)調(diào)的基因型集群。一般說來，物種分布越廣，特別是分布區(qū)內(nèi)生境差異越大，分化出的生態(tài)型就越多；物種系統(tǒng)發(fā)育的歷史越久，分化的機(jī)會也越多。生態(tài)型是新種的先驅(qū)。對生態(tài)型的研究可用以分析種內(nèi)生態(tài)適應(yīng)的形成，了解種內(nèi)分化及定型的過程和原因。生態(tài)型的分化也是物種進(jìn)化的基礎(chǔ)，所以研究物種如何在不同生境條件下分化為不同的生態(tài)型，是研究新物種形成過程的重要內(nèi)容。第7頁，共27頁。5.3、作為調(diào)節(jié)因子的生存條件生物不僅能通過耐受來適應(yīng)物理環(huán)境，而且能夠利用物理環(huán)境的自然周期性，使他們的活動合乎時(shí)宜，并安排他們的生活史，以便從適宜的條件中受益。生物鐘晝夜節(jié)律預(yù)報(bào)最適的攝食、開花、遷徙和冬眠等的時(shí)間。第8頁，共27頁

6、。5.4、土壤：陸地生態(tài)系統(tǒng)的組成 土壤提供生物生活所必須的礦物質(zhì)元素和水分。因而，它是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量交換的重要場所；生態(tài)系統(tǒng)中的許多基本功能過程是在土壤中進(jìn)行的，如固氮作用、分解作用、脫氮作用等都是物質(zhì)在生物圈中良性循環(huán)所不可缺少的過程。同時(shí)，它本身又是生態(tài)系統(tǒng)中生物部分和無機(jī)環(huán)境部分相互作用的產(chǎn)物。土壤中生活著各種各樣的微生物和土壤動物，能對外來的各種物質(zhì)進(jìn)行分解、轉(zhuǎn)化和改造，故土壤被人們看成是一個(gè)自然凈化系統(tǒng)。 第9頁，共27頁。5.5、火生態(tài)火如何起到限制因子的作用，火未必是壞的？黃石公園是一個(gè)森林大火頻發(fā)的地方，但奇怪的是，公園管理處對黃石公園的火災(zāi)卻采取“以火管理”(Let

7、it Burn)的政策，只要不是人為因素造成，且不危及人的生命及財(cái)產(chǎn)，園內(nèi)的巡邏員都不干涉，讓它自生自滅。扭葉松生命因火而延續(xù)；森林火給整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)帶來的好處很多，其中最重要的一條，要算營養(yǎng)物的再循環(huán)了。如果黃石公園沒有森林火，這里的許多物種有可能會慢慢“餓死”?；鹚鶡龤У囊磺校瑥纳鷳B(tài)學(xué)的觀點(diǎn)來看，并非浪費(fèi)，只是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的一種形式。周期性過火是調(diào)節(jié)和維持某些生態(tài)系統(tǒng)的主要自然過程之一，火是土地管理的工具。 第10頁，共27頁。5.6、其他物理限制因子1、溫度2、光照3、電離輻射4、水5、地下水6、溫度和濕度的共同作用7、大氣氣體8、大量營養(yǎng)元素和微量營養(yǎng)元素9、風(fēng)和水流 第11頁，共27

8、頁。5.7、毒性物質(zhì)的生物放大 食物鏈濃縮或生物放大Biomagnification也叫生物富集作用。一般指的是自然環(huán)境中的有毒害的物質(zhì)含量沿生物鏈在各級生物體內(nèi)逐漸遞增的現(xiàn)象。例如DDT或汞的濃度沿生物鏈的遞增生物富集的主要原因是因?yàn)檫@些有害的物質(zhì)一旦進(jìn)入生物體內(nèi)，就不容易排出，只進(jìn)不出，一步一步的疊加，最終在生物鏈的最頂部的生物體內(nèi)的含量可能達(dá)到比原始環(huán)境高百萬級別的濃度。導(dǎo)致這種增長可能發(fā)生的原因是：持久性 - 該物質(zhì)不能被環(huán)境過程分解食物鏈生物能量 - 當(dāng)它在一個(gè)食物鏈向上移動，該物質(zhì)的濃度逐漸增加低或不存在的內(nèi)部降解或該物質(zhì)的排泄率 - 通常是由于不溶于水 第12頁，共27頁。5.8

9、、人為脅迫是工業(yè)社會的限制因子急性脅迫(突然發(fā)作，強(qiáng)度激劇增加，周期較短）慢性脅迫（持續(xù)時(shí)間較長或頻繁復(fù)發(fā)，但強(qiáng)度不高是一種經(jīng)常令人煩惱的干擾）空氣污染熱污染殺蟲劑如：人為脅迫對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響：農(nóng)業(yè)人口密度大、人們生活貧困落后、文化素質(zhì)低, 再加上土層淺薄, 耕地少且質(zhì)量差, 糧食缺口大, 擴(kuò)墾坡耕地, 致使已超負(fù)荷承載的土地上普遍出現(xiàn)“越窮越墾, 越墾越窮”的惡化循環(huán)局面。不合理的土地利用方式、耕作方式以及大量施用化肥農(nóng)藥, 使土壤的許多理化性質(zhì)發(fā)生變化, 引起土壤質(zhì)量變化, 土壤明顯退化, 土壤生態(tài)系統(tǒng)生物集群多樣性程度降低, 土壤肥力下降、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞, 對病蟲害的抵御能力減弱, 最

10、終使土壤生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力遭到徹底破壞。 第13頁，共27頁。二、 近期研究進(jìn)展社會生態(tài)系統(tǒng)限制因子的研究區(qū)域性生態(tài)環(huán)境脅迫評價(jià)區(qū)域人居環(huán)境自然適宜性評價(jià)產(chǎn)業(yè)集群演進(jìn)中集群企業(yè)與周圍演化環(huán)境的互動及影響因素 第14頁，共27頁。1、城市生態(tài)支持系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的限制因子 寧小莉等（2005）對包頭市的城市生態(tài)支持系統(tǒng)自1992年2001年十年以來的發(fā)展軌跡進(jìn)行了研究分析,得出包頭市“城市生態(tài)支持系統(tǒng)支持水平較低”的結(jié)論,在此基礎(chǔ)上提出了包頭市城市生態(tài)支持系統(tǒng)的主要限制因子。目的在于通過對包頭市城市生態(tài)支持系統(tǒng)的綜合水平的分析與評價(jià),正確認(rèn)識城市發(fā)展中存在的問題,提高城市生態(tài)支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能,提

11、高限制因子容量,推動包頭市城市生態(tài)支持系統(tǒng)的建設(shè),促進(jìn)城市健康發(fā)展。 第15頁，共27頁。 賈良清等（2004）以佛山市為例,選擇了資源、環(huán)境、生物和災(zāi)害等因素,各因素再選擇若干評價(jià)要素,采用幾何平均法計(jì)算了城市生態(tài)系統(tǒng)安全指數(shù)。資源安全評價(jià)選擇了能源、水資源和糧食等要素,其安全指數(shù)為0.22;環(huán)境安全評價(jià)選擇了水環(huán)境、大氣環(huán)境、固體廢物和農(nóng)業(yè)環(huán)境,其安全指數(shù)為0.58;生物安全因素安全評價(jià)選擇了生物多樣性保護(hù)、外來入侵物種、森林植被等要素,其安全指數(shù)為0.30;選擇水土流失、地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害和生物災(zāi)害等要素進(jìn)行生態(tài)災(zāi)害安全評價(jià),指數(shù)為0.79;佛山市生態(tài)安全綜合指數(shù)為0.42。研究還表明,

12、生態(tài)安全評價(jià)宜根據(jù)最小限制因子定律,選擇關(guān)鍵影響因子進(jìn)行評價(jià)。第16頁，共27頁。 2、企業(yè)成長環(huán)境中的限制因子 劉洪德; 史竹青(2008) 基于生物生境的含義及生物成長環(huán)境中生態(tài)因子的分類對企業(yè)成長的環(huán)境因子進(jìn)行類比劃分。因?yàn)樯鷳B(tài)因子的限制因子對企業(yè)成長極為重要,因此必須要對限制因子定律、限制因子與主導(dǎo)因子的相互關(guān)系以及限制因子的階段性作用有一個(gè)清楚的認(rèn)識。同時(shí)結(jié)合生物生態(tài)因子的特點(diǎn)總結(jié)了企業(yè)成長環(huán)境中生態(tài)因子的特點(diǎn),主要包括系統(tǒng)性、動態(tài)性、差異性、共生性、不可替代性和補(bǔ)償性、不可控制性等。對企業(yè)成長環(huán)境生態(tài)因子的分析是十分必要的,并針對企業(yè)信息的灰色特征提出了企業(yè)成長環(huán)境因子的灰色關(guān)聯(lián)分

13、析方法,并對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行了分析。第17頁，共27頁。3、教育生態(tài)系統(tǒng)的限制因子 教育生態(tài)學(xué)的基本原理是： （）限制因子定津。在教育生態(tài)學(xué)中將自然限制因子擴(kuò)展到社會、精神因子。對教育生態(tài)系統(tǒng)，最主要的限制因子是能量流與信息流，能理流不足低于基本需求時(shí)，會限制教育的規(guī)模數(shù)量和質(zhì)量。當(dāng)然，限制因子多種多樣，對限制因子要看到它的客觀限制性，重視它，分析它，不斷排除其限制作用和影響，教育發(fā)展就會更快些、更好些。 （）耐度定律與最適度原則。教育發(fā)展的數(shù)量、規(guī)模和速度要在國民經(jīng)濟(jì)的承受范圍之內(nèi)，否則即使發(fā)展了，還是要退下來的。量力而行，盡力而為即是符合耐度定律的。教育生態(tài)的個(gè)體、群體、系統(tǒng)在自身發(fā)展的一定階

14、段上，對周圍生態(tài)環(huán)境的各種生態(tài)因子都有自己適應(yīng)范圍的上限和下限，在此范圍內(nèi)主體能很好發(fā)展，否則將走向反面，這就是教育、教學(xué)中應(yīng)該遵守的最適度原則。第18頁，共27頁。 4、產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的限制因子 張晶（2014）綜述了產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和系統(tǒng)動力學(xué)相關(guān)研究，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的仿真模型，以徐州市為對象進(jìn)行了實(shí)證研究，根據(jù)對仿真模型的調(diào)控找出了產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)演變的限制因子，提出了調(diào)控的策略加快其向高級形態(tài)系統(tǒng)演化的進(jìn)程。 韓廷春等（2008）把金融生態(tài)環(huán)境分解為經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、制度變遷、金融監(jiān)管、人民生活水平、人口受教育程度五個(gè)方面，并運(yùn)用 Granger 因果檢驗(yàn)等計(jì)量方法，檢驗(yàn)了在 1978200

15、5 年期間中國金融生態(tài)環(huán)境組成成分的變化對金融主體發(fā)展的影響。研究發(fā)現(xiàn)，金融生態(tài)環(huán)境能夠有效地影響金融主體的發(fā)展，但在不同階段，影響金融主體發(fā)展的金融生態(tài)環(huán)境因素是各不相同的。第19頁，共27頁。 5、區(qū)域性生態(tài)環(huán)境脅迫評價(jià) 柏超等（2014） 生態(tài)環(huán)境脅迫是指對維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定或良好演變的各種不利因素,是指示和預(yù)測某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)或區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況的重要因素。已有的生態(tài)脅迫研究主要集中在植物生理角度,區(qū)域性生態(tài)環(huán)境脅迫側(cè)重于定性的評價(jià),缺乏綜合性定量評價(jià)。從人類活動和自然變化兩方面來選取8小類共計(jì)20項(xiàng)指標(biāo),構(gòu)建區(qū)域生態(tài)環(huán)境脅迫評價(jià)體系,運(yùn)用主成分分析法、Z分?jǐn)?shù)法和綜合指數(shù)法,以期對廣東省生態(tài)環(huán)

16、境脅迫20002010年的格局和變化情況進(jìn)行綜合性的定量評價(jià)。結(jié)果表明:過去10年,廣東省人類活動脅迫呈加重的態(tài)勢,2000年人類活動脅迫指數(shù)為546.23,2005年880.62,2010年為1 225.47,4個(gè)片區(qū)的人類活動脅迫指數(shù)也在增加,10年間各片區(qū)脅迫指數(shù)從大到小排名均為珠三角粵東粵西粵北,各市中受人類活動脅迫最大的為深圳市,最小的為河源市;全省自然災(zāi)害脅迫呈先增加后減少的趨勢,粵西呈一直減少趨勢,粵北呈逐漸增加趨勢,珠三角呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢,而粵東呈先減少后增加的趨勢,各市自然災(zāi)害發(fā)生面積較大的代表城市為湛江市,較小的為深圳市。第20頁，共27頁。 6、區(qū)域人居環(huán)境自然適宜

17、性評價(jià) 鄧神寶，張青年（2014）基于 GIS 平臺，選取地形、地被、氣候、水文等自然因子，探討了廣東省不同地區(qū)的自然適宜性和限制性因子。研究表明: 廣東省的人居環(huán)境指數(shù)介于 29. 6 91. 2 之間，整體格局是中部人居環(huán)境指數(shù)較高，往南和往北均呈逐漸降低趨勢。比較適宜區(qū)的分布面積最廣，占全省面積的 67. 46%，相應(yīng)人口最多，占全省人口的 71. 07%; 一般適宜區(qū)土地面積占全省面積的 28. 8%，相應(yīng)人口占 21. 54%; 高度適宜區(qū)面積占 2. 97%，人口占 7. 32%; 臨界適宜區(qū)面積、人口占比均最低，分別為 0. 77%、0. 07%。地形起伏大是粵北的共同限制因子，

18、水熱匹配狀況差是湛江、茂名的主導(dǎo)限制因子，地被覆蓋稀疏是珠三角部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的主要限制因子，大部分一般適宜區(qū)同時(shí)受多個(gè)自然因子限制。第21頁，共27頁。 7、產(chǎn)業(yè)集群演進(jìn)研究:基于組織生態(tài)視角 王發(fā)明（2010）將生態(tài)學(xué)的思想引入集群理論,“特定因子”、“生態(tài)因子”和“限制因子”的實(shí)質(zhì)就類似于企業(yè)生存和發(fā)展的資源,如果集群內(nèi)企業(yè)生存和發(fā)展所需要的資源不足的時(shí)候,企業(yè)就可能死亡或離開這個(gè)集群,從而影響集群的存在和集群的競爭力。另外,企業(yè)在發(fā)現(xiàn)某地缺乏所需要的資源時(shí),同樣會去別的地方尋找其需要的資源,而相的企業(yè)會通過各種信息了解這種情況,從而通過模仿而尋找資源,并實(shí)現(xiàn)企業(yè)在其他地方的集聚。第22

19、頁，共27頁。三、研究問題1、需要對各地區(qū)金融生態(tài)環(huán)境中的生態(tài)因子進(jìn)行系統(tǒng)分析，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸類，區(qū)分各區(qū)域金融生境的利導(dǎo)因子、限制因子，利導(dǎo)和限制的狀況怎樣。2、需要進(jìn)一步研究在不同生態(tài)環(huán)境下，按照類別進(jìn)行生態(tài)優(yōu)化，并按照類別提出金融機(jī)構(gòu)應(yīng)怎樣適應(yīng)和反作用于生態(tài)環(huán)境，如何推動金融組織的持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展。3、不同產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的限制因子研究。4、產(chǎn)業(yè)集群不同演化階段的限制因子研究。 第23頁，共27頁。四、推薦閱讀文獻(xiàn)1張晶.基于系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的限制因子的實(shí)證研究j 中國科技論壇 2014/03 2寧小莉; 秦樹輝; 包玉海.包頭市城市生態(tài)支持系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的限制因子探討J 人文地

20、理 2005/06 3賈良清; 歐陽志云; 趙同謙; 王效科城市生態(tài)安全評價(jià)研究J , 生態(tài)環(huán)境 2004/04 4葛敏.金融產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及其和諧性研究M .南京大學(xué)出版社,2011年5劉洪德; 史竹青.企業(yè)成長環(huán)境的生態(tài)因子探析J , 貴州社會科學(xué) 2008/05 6段仁燕; 黃敏毅.生態(tài)學(xué)限制因子定律在高等教育中的應(yīng)用研究J , 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2007/20 7蔡曉燕; 龔建文.創(chuàng)業(yè)教育的限制因子分析及創(chuàng)業(yè)教育模式的探索J , 中國高等醫(yī)學(xué)教育 2010/04 8王宇露; 黃中偉.基于組織生態(tài)學(xué)的脆弱銀行生境改善研究J , 經(jīng)濟(jì)經(jīng)緯 2007/05 9韓國文; 王浩權(quán).論金融生態(tài)的研究意義

21、與金融生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容 J , 西北師大學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版) 2008/01 10王宇露.金融生態(tài)與金融生態(tài)環(huán)境研究的演進(jìn)及其述評 J , 生態(tài)經(jīng)濟(jì) 2007/06 第24頁，共27頁。11柏超; 陳敏; 肖榮波; 莊長偉.廣東省生態(tài)環(huán)境脅迫綜合評價(jià)研究J , 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014/14 12 瑞典勞拉詹南金融地理學(xué)金融家的視角M北京:商務(wù)印書館，2001. 13韓廷春 , 雷穎絜 . 金融生態(tài)環(huán)境對金融主體發(fā)展的影響J. 世界經(jīng)濟(jì) ,2008(3).14王發(fā)明.產(chǎn)業(yè)集群演進(jìn)研究:基于組織生態(tài)視角 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版) 2010/02 15 Odum E P, Finn J T, F

22、ranz E H. Perturbation Theory and theSubsidy-Stress GradientJ.BioScience,1979,29(6):349-352.16 Knight R L, Swaney D P. In Defense of EcosystemsJ.AmericanNaturalist,1981,l17(6):991-992.17 Sprugel D G, Bormann F H. Natural disturbance and the steadystate in high -altitude balsam fir forests J.Science,

23、1981,211:390-393.18 Paine R T. Disaster, catastrophe and local persistence of the seapalm Postelsia PalmaeformisJ.Science,1979,205: 685-687.19AJDLambertEfL BOOnsEco-industrial parks：Stianlating Sustainable Developgent in Mixed Industrial ParksJTechnovatiou2002(22)：471484第25頁，共27頁。20 徐小林區(qū)域金融生態(tài)環(huán)境評價(jià)方法J金融研究，2005（11）.21 曹元芳，李西江區(qū)域金融生態(tài)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建J改革，2006（2）.22 蕭安