《基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)（第3版）》課件第一章 生物與環(huán)境

1、第一章 生物與環(huán)境生境或棲息地（habitat): 指特定生物體或群體所處的物理環(huán)境。第一節(jié) 環(huán)境與生態(tài)因子一、環(huán)境（environment）：某一特定生物體或生物群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和。大環(huán)境：生物所處的大的地理區(qū)域。如地理緯度、大氣環(huán) 流、距海面距離等；小環(huán)境：對(duì)生物有直接影響的鄰接環(huán)境。如動(dòng)物巢、窩的環(huán)境、植物根系、水生生物直接接觸的土壤、水質(zhì)環(huán)境。 生態(tài)學(xué)研究更重視小環(huán)境。生態(tài)因子的分類：按性質(zhì)分：氣候因子： 溫度、降水、風(fēng)等 土壤因子：土壤的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)等地形因子：地面起伏、坡度等 生物因子：生物之間的各種關(guān)系還可按有無(wú)生命特征、對(duì)

2、種群數(shù)量變動(dòng)的影響、穩(wěn)定性等劃分二、生態(tài)因子（ecological factor）：環(huán)境中對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。三 、生態(tài)因子作用的一般特征：（1） 綜合作用：每一生態(tài)因子都不是孤立存在， 而是在與其它因子相互影響、相互制約中起作用。如作物生長(zhǎng)受水、光、營(yíng)養(yǎng)物綜合作用； （2） 主導(dǎo)因子作用：對(duì)生物起作用的諸多因子中必有1-2個(gè)起主要作用，其改變會(huì)導(dǎo)致其它因子作用的變化，稱為主導(dǎo)因子。如 植物春化階段的低溫因子；（3）階段性作用：在生物發(fā)育的不同階段，需要不同的生態(tài)因子或生態(tài)因子的不同強(qiáng)度。如水是蝌蚪期青蛙生存的必要條件，而成體青蛙對(duì)水的依賴性就大大減

3、弱。（4） 不可替代性和互補(bǔ)性作用：一因子的作用不能完全由另一因子來(lái)替代，但如一因子數(shù)量不足，可部分由另一因子的加強(qiáng)來(lái)補(bǔ)償。如植物生長(zhǎng)需要土壤中N、P、K、Ca、Mg等多種營(yíng)養(yǎng)元素，缺一不可。光照不足導(dǎo)致的光和作用效率下降可部分由二氧化碳濃度的提高來(lái)補(bǔ)償。（5）直接作用和間接作用：生態(tài)因子對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和分布等的影響可以是直接的，也可以是間接的。如溫度、光照、水分等直接影響植物生長(zhǎng)，而山脈坡向、高度等通過影響光照、風(fēng)、溫度等因素間接對(duì)樹木生長(zhǎng)發(fā)生作用。第二節(jié) 生物與環(huán)境的相互作用一 、環(huán)境對(duì)生物的影響1 作用：環(huán)境的非生物因子對(duì)生物的影響，稱為作用。非生物環(huán)境對(duì)生物所起的作用可影響生物

4、的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、分布、行為、死亡。2 適應(yīng)：生物調(diào)整自身的形態(tài)、生理、行為等各方面生物學(xué)特性以使環(huán)境的限制作用減小，更好的在其環(huán)境中生存的進(jìn)化過程。二 、生物對(duì)環(huán)境的影響1 反作用：生物對(duì)環(huán)境的影響，一般稱為反作用。表現(xiàn)在生物的影響改變了環(huán)境因子的狀況。2 相互作用：生物與生物之間的相互關(guān)系通常稱為相互作用或交互作用（interaction)* 在環(huán)境嚴(yán)格穩(wěn)定狀態(tài)下才適用一 、生物對(duì)生態(tài)因子的耐受限度 1 利比希最小因子定律 （Liebigs law of the minimum） 植物的生長(zhǎng)取決于處于最小量狀況的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量。既：每一種植物都需要一定種類和數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)物，如果其中有一種營(yíng)養(yǎng)

5、物完全缺失，植物就不能生存。如果該種營(yíng)養(yǎng)物數(shù)量極微，就會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響。第三節(jié) 生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理* 德國(guó)化學(xué)家Liebig于1840年提出2 限制因子（Limiting factor)在眾多的環(huán)境因素中，任何接近或超過某種生物的耐受性極限而阻止其生存、生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散的因素，叫限制因子。 Optima and Limiting FactorsBLACKMAN Ann Bot.1905; os-19: 281-296 Blakman 在1905年注意到因子過量的影響，發(fā)展了利比希最小因子定律，提出限制因子的概念，也稱為限制因子定律（Blakmans law of limitin

6、g factors).許多生態(tài)研究就是去尋找限制因子，來(lái)解決實(shí)際問題。美國(guó)生態(tài)學(xué)家謝爾福德于1913年提出耐受性定律。3 謝爾福德耐受性定律 任何一種生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上的不足或過多，即當(dāng)其接近或達(dá)到某種生物的耐受限度時(shí)，會(huì)使該種生物衰退或不能生存。生物對(duì)每一種生態(tài)因子，都有其耐受的下限和上限，上下限之間就是生物對(duì)這種生態(tài)因子的耐受范圍，即生態(tài)幅，其中包括最適生存區(qū)。 耐受性定律是以上兩個(gè)定律的進(jìn)一步擴(kuò)展，不僅估計(jì)了生態(tài)因子量的變化，還估計(jì)了生物本身的耐受限度，且允許生態(tài)因子間相互作用。種群數(shù)量數(shù)量很低種群消失種群消失數(shù)量很低數(shù)量最高不能耐受區(qū)生理受抑制生理受抑制不能耐受區(qū)最適區(qū) 環(huán)境梯度

7、高低耐受性下限耐受性上限生物種的耐受性限度圖解（仿Smith,1980） 耐受性定律的特點(diǎn)：(1) 每一種生物對(duì)不同生態(tài)因子耐受性不同，而且會(huì)隨年齡、季節(jié)、棲息地等不同而變化。(2) 生物的耐受限度隨不同生長(zhǎng)發(fā)育階段而變化。(3) 不同生物種，對(duì)同一生態(tài)因子耐受范圍不同。4 生物對(duì)某一生態(tài)因子處于非最適狀態(tài)下時(shí)，對(duì)其它生態(tài)因子的耐受限度也下降。5 生物對(duì)某一特定生態(tài)因子來(lái)說(shuō)往往并不是在最適的地方生活。6 繁殖期常常是一個(gè)臨界期。生物對(duì)非生物因子的生理耐受范圍與其分布有何關(guān)系？何種生態(tài)因子對(duì)其分布起最主要的限定作用？二、生物對(duì)生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整生物對(duì)生態(tài)因子的耐受范圍并不是固定不變的，通過自

8、然馴化或人為馴化可改變生物的耐受范圍，使適宜生存范圍的上下限發(fā)生移動(dòng)，形成一個(gè)新的最適度，去適應(yīng)環(huán)境的變化。在37.5度馴化1 馴化(acclimation 或 acclimatisation)：如果一個(gè)種長(zhǎng)期生活在最適生存范圍的一側(cè)，將逐漸導(dǎo)致該種耐性限度的改變，適宜生存的上下限會(huì)發(fā)生移動(dòng)，并形成一個(gè)新的最適點(diǎn)，這一過程叫馴化。應(yīng)用： 品種移植、長(zhǎng)途運(yùn)輸、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn) 金魚在兩種不同溫度下的馴化結(jié)果溫度在24度馴化適合度2 休眠(dormancy)：當(dāng)環(huán)境條件超出了生物的適宜范圍（但不能致死），生物常常進(jìn)入休眠（不活動(dòng)狀態(tài)）狀態(tài)，來(lái)抵御暫時(shí)的不利環(huán)境。這時(shí)生物對(duì)環(huán)境條件的耐受范圍要比正常活動(dòng)狀態(tài)寬的多。如蓮的種子、鹵蟲卵3 晝夜節(jié)律和其它季節(jié)性節(jié)律變化：生物的耐受范圍可隨晝夜、季節(jié)呈現(xiàn)節(jié)律性變化體外環(huán)境體內(nèi)環(huán)境非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物4 內(nèi)穩(wěn)態(tài)：生物控制體內(nèi)環(huán)境使其保持相對(duì)穩(wěn)定的機(jī)制，能減少生物對(duì)外界條件的依賴性，從而大大提高生物對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力。 機(jī)制：行為(爬行動(dòng)物)，生理（產(chǎn)熱、滲透壓）。5 適應(yīng)組合(ad