作業(yè),水域生態(tài)學課后習題匯總

作業(yè)

01緒論

何謂生態(tài)學？研究內(nèi)容是什么？研究的目的和意義何在？

答：生態(tài)學是祈究宥機體與其環(huán)瓚相互作用的科學。環(huán)境：

物理環(huán)境(非生物inorganic峻)：e.g.水、溫度、土壤、風、氣候；水體的流速、水深…

生物(organic)環(huán)境：其他有機體所施加的任何影響，e.g.競爭、捕食、寄生、合作…

生態(tài)學十個規(guī)則說明什么問題？

Rule1科學觀

生態(tài)學是?門純科學學科，目標是了解有機體與起環(huán)境的相關(guān)關(guān)系。分清科學觀點與生態(tài)學知識的政治和社會

影響，這一點是很重要的

Rule2進化論

巨大的生物多樣性，生物形態(tài)、生理及行為的多元化，都是億萬年進化的結(jié)果。進化對于每一個個體都留下了

不可磨滅的影響。只有從進化的觀點來看，才能理解，才有意義

Rule3”對物種有利”現(xiàn)象并不存在

對于那些看起來對個體是“花費”的有機體行為模式，認為其出現(xiàn)是“對物種有利”，這種想法是一個非常普遍的誤

解，是絕對■和完全錯誤的。自然選擇將會有利于那些傳給大多數(shù)后裔的基因，即使這些基因有可能導致物種種

群大小的下降。

Rule4基因和環(huán)境同樣重要

有機體所處的環(huán)境，對于它在開放的各種選擇的取舍決定中起重要作用；決定有機體構(gòu)造的基因，同樣具有根

本的重要性。這兩方面因素的基本性質(zhì)及其相互作用，對理解生態(tài)學都很重要

Rule5理解復雜性要求模型

生態(tài)學是復雜的，每一個尺度上都有大量變異一種類、種類內(nèi)變異的基因，復雜和動態(tài)的環(huán)境、變化的數(shù)量和

隨時間而改變的行為….為了理解生態(tài)學，必須清楚認明特異問題，形成可以檢驗的假設。以數(shù)學的思想方法構(gòu)造

假說通常是很有用的。數(shù)學模型在生態(tài)學里被廣泛應用，可以避免在語言模型中不能避免的含糊不清和混淆。

Rule6，講故事'是危險的

在試圖解釋生態(tài)學的種種模式或相互關(guān)系的時候，很容易滑到虛假世界中，每?個觀察都很容易的被某特設的

斷言(所謂的‘講故事')所解釋。無論如何，總想去推進假設實際上是應該避免的

Rule7要有分層次的解釋

對于任何觀察，常常可以識別出一個直接的原因。但這種解釋往往是資料不足的，需要進一步探索，一達到更

完全的解釋。即使是現(xiàn)象已經(jīng)被“解釋”了，更進一步和更深入的解釋也是很好的，它使我們更全面的了解事實

真相。

Rule8有機體有很多限制

有機體表現(xiàn)出來的形態(tài)、功能和環(huán)境適應力的多樣性是令人驚嘆的，但每一個個體(和較小程度匕每一個種類)

則在相對較窄的范圍中運轉(zhuǎn)。約束為兩類：物理的和進化的。由于這些約束，進化從來就沒有達到完善，有機體

基本上是許多妥協(xié)的雜檢

Rule9機會是重要的

隨機事件在生態(tài)學中起關(guān)鍵性作用。林冠中出現(xiàn)林窗或沙丘在風暴和裂口，對于當?shù)貏又参飬^(qū)系將有重要影響，

但林窗和裂口的出現(xiàn)，其時間和地點都是不可預測的。機會的作用也與有機體過去的進化聯(lián)系在一起。生態(tài)學

中機會事件的重要性并不意味著生態(tài)學中的模式是完全不可預測的，但這種機會必然是位于預言細節(jié)的潛在水

平之邊緣。

Rule10生態(tài)學家心目中的生態(tài)學邊界

生態(tài)學是一門廣泛的學科，覆蓋著生物和物理環(huán)境，因此，作為潛在相關(guān)的學科，很少被排除在外。數(shù)學、化

學、物理學，都是理解生態(tài)學的基本工具

生態(tài)學發(fā)展過程有哪些代表性人物？其主要貢獻是什么？

生態(tài)學的發(fā)展有很多起源，但其發(fā)源可追溯到自然歷史naturalhistory和植物地理學plantgeography

3個主要階段

自然平衡/神意的(providential)生態(tài)學

物競天擇/為生存奮斗

現(xiàn)代生態(tài)學

1.2.1自然平衡/神意的(providential)生態(tài)學

公元前四世紀

Aristotle,在其HistoriaAnimalium中試圖解釋田鼠和蝗災：出鼠的高生殖率，可產(chǎn)生更多出鼠，受其天敵減

少數(shù)量，如狐貍、白鼬、人的控制、大雨

HerodotusandPlato：自然被設計成保育每一種生物。每?種生物于自然中都有其特定的位置；絕種并未發(fā)

生，因若發(fā)生將破壞大自然的平衡與和諧

17th-19th世紀：自然和諧

Graunt(1662)人口統(tǒng)計學之父，定量描述了人口數(shù)量變化，以出生率、死亡率、性比、年齡結(jié)構(gòu)，預測一

倫敦人口于64年間加倍

Leeuweenhoek(1687)計算母蒼蠅產(chǎn)下的卵數(shù)，估計?對蒼蠅三個月內(nèi)可產(chǎn)生746,496個蒼蠅

Buffon(1756)NaturalHistory疾病和食物不足對種群控制。他說：“如果沒有捕食者，兔子將把鄉(xiāng)村變?yōu)榛?/p>

漠"Rabbitswouldreducethecountrysidetoadesertifitwerenotfortheirpredators.

Malthus(1798)EssayonPopulation.生殖終要受食物生產(chǎn)量的限制(checked)

Farr(1834):Malthus推測食物生產(chǎn)量以等差級數(shù)增加，這并不真實，至少在美國，食物生產(chǎn)量是以等比級

數(shù)增加，甚至比人口更快。早期的自然歷史學的研究

17th-18th世紀：自然現(xiàn)象的描述

J.Harris(1700s):白然歷史是對地球上任何白然產(chǎn)物的描述，諸如獸、鳥、魚、金屬、礦物、化石以及與

之相伴隨的任何時候出現(xiàn)于物質(zhì)世界的這類現(xiàn)象

18th世紀后期：

定性qualityvs.定量quantification

過程processvs.機制mechanism

具體性concretenessvs.推論的抽象分析deductiveabstractanalysis

歷史和非歷史historicalvs.ahistorical的解釋

1.2.2物競天擇/為生存奮斗

于1900年前，Ecology逐漸成為“科學”

根源于：自然史、人口學、生物統(tǒng)計學、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(公共衛(wèi)生、傳染病)之應用

進入20th世紀，“物競天擇”、“為生存奮斗”逐漸取代“自然平衡”與“神意的”生態(tài)學

Naturalhistory—進化生物學/生物地理學/生態(tài)學

FriedrichHeinrichAlexandervonHumbolt(1769-1859)在他30卷的'VoyagetotheEquatorialRegions"

(1807)中，把植物與環(huán)境特點聯(lián)系在一起，并使用了plantassociation這一術(shù)語

JohannesWarming(1841-1924)在他的第?本植物生態(tài)學著作Plantesamfund(1909)中，把植物

morphology,physiology,taxnomy,andbiogeography整合成一個相互聯(lián)系在一起的整體，對生態(tài)學

的發(fā)展具有巨大影響

P.F.Verhulst(1838)意大利人，推導了有限環(huán)境下種群增長之Logisticcurve的數(shù)學基礎(chǔ)

Liebig(1840)'TheMinimumLimitingFactorLaw"

AlfredJ.Lotka(1880-1949)理論生態(tài)學奠基人，ALotkaandVVolterra(1926),4Lotka-Volterramodel"

CharesElton(1900-1991)動物生態(tài)學奠基人，1927年出版了他的第一本教材《動物生態(tài)學》。食物鏈，

數(shù)量金字塔，生態(tài)位等概念

F.A.Forel(1901)創(chuàng)造了“Limnology”一詞，湖沼學的奠基人。論述了湖泊中各種生物的相互關(guān)系，特別是

通過foodchains構(gòu)成的關(guān)家，"TheLakeasaMicrocosm”成為生態(tài)學里的經(jīng)典。

A.Thienemann(1931)發(fā)明了淡水生物學(Limnology)研究中的生態(tài)方法，使用producersandconsumers兩

個概念，引進了有機體的nutrientcyclingandtrophiclevels

R.A.Lindeman湖沼學家.探索湖泊群落內(nèi)能量可得性父系，其論文TheTrophic-DynamicAspectsof

Ecology(1942)標記著生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學的開始。能量流動and營養(yǎng)收支.

SirArthurGlansley(1871-1955)英國植物生態(tài)學奠基人.“Ecosystem”。935)

Allee&Emersonetal."PrinciplesofAnimalEcology5'(1949)指出了現(xiàn)代星態(tài)學的發(fā)展方向。強調(diào)營養(yǎng)結(jié)

構(gòu)/能量收支，種群動態(tài)/自然選擇/進化

1.2.3現(xiàn)代生態(tài)學階段

1960s前，Ecology尚未被認為是重要的Science

G.E.Hutchinson(1957)種群研究:動物生態(tài)和種群統(tǒng)計學demography

E.P.Odum(1953)生態(tài)學基礎(chǔ)

J.T.Curtis(1959)韋斯康星的植被

F.H.Bormannn&G.E.Likens(1967):營養(yǎng)物循環(huán)

J.L.Harper(1977)植物種群生物學

IBP(1964-1974):生產(chǎn)力和人類繁榮的生物學基礎(chǔ)

一生物圈中的能量流動和營養(yǎng)循環(huán)

保護生物學協(xié)會(1985)成立贊行ConservationBiology(1987-)

為什么要學習和研究生態(tài)學和水域生態(tài)學？

為什么要學習和研究生態(tài)學

自然之奇(wonders)激發(fā)我們的curiosity和desire去了解我們周圍的事物

人口的持續(xù)增長不斷施加壓力于自然世界，導致兩大相互關(guān)聯(lián)的問題：

人類對自然系統(tǒng)的沖擊

環(huán)境的惡化deterioration

我們正被環(huán)境問題所困擾(disappearingtropicalforests,ozonehole,depletedfishstocks,etc.)

人類活動削弱了生物圈的可持續(xù)性

為什么要學水域生態(tài)學？

水的重要性

2.1.1水---生命之源

生命起源于水

生命體的組成80%

生物生存離不開水

地球上最廣闊的生境

2.1.2水——古文明之搖籃

水與城市的形成：八!

灌溉農(nóng)業(yè)一高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)

糧食富余??交易

勞動力富余-社會分工，一

便利的水運一貿(mào)易發(fā)展對運輸?shù)男枨骩k城市

貨物集散

生活更舒適方便

水與文化哲學思想J

水——經(jīng)濟社會發(fā)展之命脈

灌溉一農(nóng)業(yè)

運輸一商業(yè)、貿(mào)易城市、集鎮(zhèn)

飲用、洗滌一生活

動力一工業(yè)(蒸汽機、水電)

“大動脈”

大干旱：瑪雅文明的衰落

2.1.4水一自然之美景、食物之源泉

水產(chǎn)一獨一無二的，(林產(chǎn)？山產(chǎn)？土產(chǎn)？地產(chǎn)？)魚水情

淡水僅占地球上水體的很小一部分，它們是獨一無二的棲境，有獨特的植物和動物區(qū)系

2.2水的危害

洪水誘發(fā)全球性大洪水的原因

磁極倒轉(zhuǎn)

行星與地球擦肩而過或是地球在捕捉月球

水資源危機，全球大部分地區(qū)的水質(zhì)正在下降

淡水物種和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性正在迅速衰退一快于陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)

五分之?的淡水魚種群或瀕臨滅絕，或已經(jīng)絕跡

生態(tài)學有哪些分支學科？各研究重點是什么？

生態(tài)學原理是解決很多環(huán)境問題的科學基礎(chǔ)

生態(tài)學有很多分支，其中很多是專門化了的specialized—或是關(guān)心特殊領(lǐng)域，或是采用特殊手段

1.3.1根據(jù)組織水平分

有機體Organism可在環(huán)境中獨立生活的最小生物學單位

種群Population同一地區(qū)同種生物所有個體的集合

共位群Guild以相同方式利用資源的一類種群

群落Community同地區(qū)所有不同種類之生物種群的集合

生態(tài)系統(tǒng)Ecosystem有機體與其物理環(huán)境的統(tǒng)一體

景觀Landscape鑲嵌者(patchwork)各種生態(tài)系統(tǒng)的一塊陸地

生物圈Biosphere地球生態(tài)系統(tǒng)，地球上所有有機體利它們的環(huán)境

很廣的尺度，從分子到整個地球生態(tài)系統(tǒng)，但對于4個明顯可辨別的不同尺度的亞部分有特殊興趣,

每個尺度上感興趣的對象有變化

Q個體individuals：個體對環(huán)境(生物和非生物)的反應

Q種群populations：多度和種群數(shù)量波動的決定因素

Q群落communities：決定群落組成和結(jié)構(gòu)的過程

令生態(tài)系統(tǒng)ecosystems：能流、食物網(wǎng)和營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)

個體生態(tài)學Autecology研究單一種類的生態(tài)學問題

群落生態(tài)學Synecology研究整個有機體群落的生態(tài)學問題

生態(tài)學家的觀點：有機體方法

個體的form,physiology,和behavior如何使有機體存活？

焦點是structure和function的adaptations,modifications,從而使有機體能適應于他們的環(huán)境

/適應adaptations源于自然選擇的進化變異一種群方法的自然聯(lián)系

生態(tài)學家的觀點：種群方法

決定種群中個體數(shù)量及其時空變化的是什么？

焦點在于出生birth和死亡death、遷入immigration和遷出emigration

影響因子：

/物理環(huán)境

,進化

,與其他種群的相互關(guān)系一群落方法的自然聯(lián)系

生態(tài)學家的觀點：群落方法

群落是如何從組成其組分的種群構(gòu)建起來structuredfrom的？

焦點是生活在一起的不同類別的有機體之多樣性diversity及其相對多度relativeabundance

影響因子：

/種間關(guān)系populationinteractions,促進或限制共存

/食物關(guān)系feedingrelationships,與物質(zhì)循環(huán)和能量流有關(guān)----生態(tài)系統(tǒng)方法的自然聯(lián)系

生態(tài)學家的觀點：生態(tài)系統(tǒng)方法

在普遍的能量和物質(zhì)流動中，如何闡述accountfor種群的活動？

焦點是能量和物質(zhì)流動movementsofenergyandmaterials

影響因子：

/有機體的大小

/氣候和物理因子，包括那些在全球規(guī)模上產(chǎn)生影響的一生物圈方法的自然聯(lián)系

生態(tài)學家的觀點：生物圈方法

如何理解全球的大氣和水循環(huán)，以及所攜帶的能量和化學元素的流動？

焦點是全球的物質(zhì)循環(huán)和能量流動globalcirculationofmatterandenergy,

影響因子

,有機體的分布

/種群波動

/群落組成

/生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力

1.3.2根據(jù)分類學分

動物生態(tài)學AnimalEcology(insect,fish,amphibian,reptile,bird,mammaletc.)

植物生態(tài)學PlantEcology

微生物生態(tài)學MicrobialEcology

人類生態(tài)學HumanEcology

1.3.3根據(jù)棲息環(huán)境分

水域生態(tài)學AquaticEcology

淡水生態(tài)學(River&Stream,Lake,Wetland,)

海洋生態(tài)學(Estuary,CoralReef)

陸地生態(tài)學TerrestrialEcology

Forest

Grassland

Desert

Tundra

1.3.4根據(jù)研究內(nèi)容和研究方法分

地理生態(tài)學GeographicEcology：在大的地理規(guī)模上研究生態(tài)結(jié)構(gòu)和過程

數(shù)學生態(tài)學MathematicalEcology：數(shù)學模型描述生態(tài)變化…

經(jīng)濟生態(tài)學EconomicalEcology：經(jīng)濟學觀點來分析

分了生態(tài)學MolecularEcology：用分廣生物學方法直接解決生態(tài)學問題

化學生態(tài)學ChemicalEcology：研究有機體與其環(huán)境間的化學反應，關(guān)注化學物作為動植物的吸引劑

attractants＞防護劑，repellents和防御機制defensivemechanisms,它們的進化和化學結(jié)構(gòu)

生理生態(tài)學PhysiologicalEcology/或生態(tài)生理學Ecophysiology：關(guān)心單個有機體對溫度、濕度、光、營養(yǎng)物

及其他環(huán)境因子的反應，探討個體的生理機能對于功能和行為的后果

進化生態(tài)學EvolutionaryEcology：關(guān)心種群動態(tài)、遺傳、自然選擇和發(fā)育的關(guān)系。強調(diào)進化對于現(xiàn)有模式的影

響

行為生態(tài)學BehavioralEcology：研究動物對其生物和非生物環(huán)境作出反應的途徑，特別強調(diào)自然選擇對動物行

為的影響。動物行為模式的解釋

系統(tǒng)生態(tài)學Systemecology：將般的系統(tǒng)理論和方法用于生態(tài)學研究

1.3.5應用生態(tài)學

農(nóng)業(yè)生態(tài)學Agroecology

資源生態(tài)學ResourceEcology

污染生態(tài)學PollutionEcology

漁業(yè)生態(tài)學FisheriesEcology

景觀生態(tài)學LandscapeEcology：關(guān)心特定的景觀空間結(jié)構(gòu)及它們是如何發(fā)展的，強調(diào)干擾(包括人類活動影

響)所起的作用(Forman&Godron1986)

恢復生態(tài)學RestorationEcology：修復被破壞的和退化的生態(tài)系統(tǒng)的科學及實踐。把實驗研究應用于恢復受高

度干擾地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)。(Jordanetal.1987)

保護生物學Conservationbiology：曾被定義為"稀有種類和多樣性的科學"(thescienceofscarcityanddiversity,

Soule1986).保護生物學研究生境破壞和物種種群大小急劇下降的問題，是關(guān)于生命的多樣性和如何保持這

一多樣性的科學

應用生態(tài)學

1930年代興起

H.Stoddard(1932):Thebobwhitequail使用火控制植物的演替(succession)

A.Leopold(1933):生態(tài)原則/經(jīng)營

J.Kittredge(1948):森林影響Forestinfluence

H.L.Lutz&R.F.Chandler(1954):森林土壤Forestsoils

RachelCarson(1962):寂靜的春天SilentSpring

直到1970年代，才因大眾的關(guān)注而受到重視

Soule(1986)保護生物學：-稀有種類和多樣性的科學

Forman&Godron(1986)景觀生態(tài)學：一結(jié)構(gòu)、功能、變化的異質(zhì)性結(jié)合

Jordal.etal.(1987)恢復生態(tài)學：高干擾土地上的實驗

現(xiàn)代生態(tài)學的發(fā)展特點和趨勢是什么？

生態(tài)學的研究和分析方法有哪些？需要注意些什么？

生態(tài)問題可以用理論方法theoreticalapproach,實驗方法laboratoryapproach,或野外觀測法fieldapproach來

分析

觀察問題一提出假說一驗證假說(用觀測或?qū)嶒灁?shù)據(jù))

實驗設計是非常重要的，只要有可能，就要求有對照組controls、重復replicates,數(shù)據(jù)的準確采集(代表性)the

accuratecollectionofdata和仔細分析carefulinterpretationofresults

實驗設計

令有沒有對照組？

control排除其他因子的影響

令有沒有重復？

replicate提高實驗結(jié)果的可靠性

令采集了正確是數(shù)據(jù)嗎？

最好的建議是盡可能多的收集數(shù)據(jù)asmuchdataaspossible,然后在以后的分析中選擇select

?數(shù)據(jù)的解釋正確嗎？

正確解釋實驗結(jié)果并非我們通常所預期的那樣簡單

Scientificmethod:definitionsofterms

科學定律Scientificlaws:確定deterministic且被充分證明wellcorroborated了的、為所有人作為科學背景

知識所一致接受的一般陳述。在在物理學，化學和遺傳學等領(lǐng)域都有科學定律，但在生態(tài)學中還沒有

科學原理Principles:大家都接受的一般陳述，因為這些陳述多數(shù)是定義，或者理化定律的生態(tài)學翻譯，如

“nopopulationincreaseswithoutlimit”是重要的生態(tài)學原理，從地球大小的有限性看，它肯定是正確

的

假定Hypotheses:為一些觀察到的生態(tài)學情形ecologicalsituation提供解釋的一般見解propositions。/

學中充滿了假定aboundswithhypotheses.

理論Theories:解釋科學觀察之重要部分的一系列分等級的hierarchical經(jīng)驗假定empiricalhypotheses之

集合.進化的理論可能是生態(tài)學中最常用到的理論

模型Models:假定之語言或數(shù)學陳述verbalormathematicalstatements

試驗Experiments:假定之檢驗，可以是觀察的observational（觀察系統(tǒng)）或操控的manipulative（干擾系

統(tǒng)）。實驗方法是科學方法

事實Facts:自然界某一方面的真相particulartruths。思想家無休止的爭論fact是什么，生態(tài)學家進行觀察

makeobservations,這可能是不完善的/有錯誤的faulty,每一個觀察到的結(jié)果并不總是

automaticallyafact.

研究項目邏輯組成部分的一般程序

解決生態(tài)問題之科學方法的流程圖

02水環(huán)境-術(shù)語

對環(huán)境變化的適應方式可分為哪兩種類型？各有何優(yōu)缺點？

水有哪些物理特性使得水域環(huán)境有別于陸地環(huán)境？

極性分子apolarmolecule

f是離子和極性溶質(zhì)的良好溶劑

f氫鍵hydrogenbonds,親和力cohesive、粘著力adhesive、表面張力Surfacetension

一熱力學特性

一光學特性

水的特性一

A.密度

水的密度特點導致水溫的分層stratification現(xiàn)象

B.粘滯度

C.熱力學特性

高比熱highspecificheat-----利于有機體維持穩(wěn)定的體溫；使海洋和大水體保持較小的溫度變化

高蒸發(fā)熱(或潛熱latentheat)-----蒸發(fā)的冷卻效應

冰比水輕一避免環(huán)境極端化

4℃時比重最大——熱力學分層

D.表面張力和毛細管現(xiàn)象

a.表面張力

水分子間的氫鍵——水的表面張力

b.毛細管現(xiàn)象

(a)毛細管中，粘著力adhesiveforces把水分子吸向管壁，其他分子受親和力影響而被吸上

(b)較粗的管子中，少量水分子被吸向管壁，粘著力不足以克服容器表面下水分子的親和力，水面僅稍許升高

E.溶解性

由于其極性，水是強溶劑

兒乎所有物質(zhì)多少都可以溶于水

兒乎所有的水都含有一些溶解物質(zhì)：

雨水含有溶解氣體和微量礦物質(zhì)

湖水和河水含有0.1-0.2%。溶解礦物質(zhì)

海洋含有35%。溶解礦物質(zhì)

F.光學特性

水表面反射5~10%

吸收：最先吸收紅外、紫外和長波光——紅色光，短波光吸收相對較弱——綠色光

散射：短波光強烈一潔凈水的顏色；當含懸浮物增加時;長波光散射增加一渾濁

在水體中生活有何優(yōu)缺點（有利和不利之處）？

優(yōu)越性Advantages:

穩(wěn)定的溫度環(huán)境

支持自身重力的能量消耗少乃至無（浮力）

利于運動

不利方面Disadvantages:

氧氣含量低（溶解度低，擴散受限制）

水的粘滯性限制retards生物的運動（某些生物具有流線型身體，其它的具有降落傘）.

光照可能不足

水循環(huán)的主要途徑是什么？我國水資源分布有何特點？

淡水資源保護的重要性何在？

03水環(huán)境-光溫度

什么是消光系數(shù)？如何計算？為什么大河流通常消光系數(shù)比大湖大？

消光系數(shù)Extinctioncoefficient：單位深度兆速衰減速度

純水的吸收（KW）、溶解物質(zhì)的吸收（KC）、懸浮顆粒的吸收（KC）

總吸收系數(shù)是3個因子之和

假如在湖面上的物體是藍色、黑色、紅色、或白色，那么在一個寡營養(yǎng)湖泊的20?m深處看，將是什么顏色？

什么是臨界晝長？什么是長日照和短日照生物？

臨界日照長度Criticaldaylength:對于任何特定種類，誘發(fā)長日照或短日照行為反應的白天時間長度

長日照生物Long-dayorganism:需要長日照時間（超過最低限度）才能開花或繁殖的動植物

短口照生物short-dayorganisms：需要短日照時間（低于最長時間）才開花或繁殖的動植物

日照長度是如何影響動植物活動的？

后蒲荔物和灸蔽物客宥何優(yōu)缺點？

恒溫動物Homcothemis（暖血動物）：維持相對恒定的內(nèi)部溫度

變溫動物Poikilotherms（冷血動物）：體內(nèi)溫度傾向于與外部環(huán)境溫度保持一致

動植物有哪些形態(tài)、生理和行為適應方式應對不適（極端）溫度？

對極端溫度的適應

休眠生長停滯、生物學活動中止但生命仍在持續(xù)的狀態(tài)

冬眠冬季某些動物的不活動狀態(tài)，以體溫和代謝速率的顯著下降為標志

夏眠夏季出現(xiàn)的休眠dormancy和代謝減退hypometabolism狀態(tài)，通常是度過干旱和/或高溫

的一種方法

滯育。昆蟲生活史中季節(jié)性的一段休眠，期間昆蟲的生長和發(fā)育停滯，代謝顯著降低

過冷現(xiàn)象外溫動物通過體液中的溶質(zhì)特別是甘油等使體溫下降到冰點以下而體組織不凍結(jié)的現(xiàn)

象

過高熱Hyperthermia：提高體溫以減少動物體和高溫環(huán)境間的溫差，從而減少熱輻射進入體內(nèi)的速率

遲鈍/蟄伏動物呼吸作用暫時性的顯著降低，伴隨著運動和感覺能力的喪失，以減少在不良環(huán)境如熱

或冷環(huán)境中的能量指出

水溫對水生生物有哪些影響？

溫度的影響

水溫對生長、發(fā)育和行為模式有重要影響

Metabolism'.溫度系數(shù)temperaturecoefficient（Q,0）溫度每升高10C引起代謝速率增加的倍數(shù)，通常為2

（vanHoffsrule）.

Gmw仇：非致死溫度范圍內(nèi)，發(fā)育和生長速度

Development'.生物學零度biologicalzero（發(fā)育溫度閾developmentalthresholdtemperature）；生理時間

physiologicaltime（timeXtemperature）;

Reproduction:有效積溫;Behavior：遷移、小氣候等

Life-span^Distribution:

溫度變化對生物群落的影響

藻類的優(yōu)勢種類隨水溫的升高而改變

20℃,硅藻dialom(Bacillariophyta)

30℃,綠藻greenalgae(Chlorophyta)

35℃,藍藻bluealgae(Cyanophyta)

因此，隨水溫升高，容易消化的浮游植物種類(e.g.diatom)減少，導致次級生產(chǎn)力的下降

04水環(huán)境-鹽度?氣體

動物通過哪些生理方法維持與環(huán)境之間的水鹽平衡？

淡水生物的滲透調(diào)節(jié)

對于淡水生物，保留離子是最重要的

淡水生物必須排除過量的水分并有選擇的保留離子：

水滲透進入體內(nèi)

通過稀薄的尿排除多余的水分

腎有選擇地保留窗子

通過鰥主動吸收離子也很重要

淡水魚類生活于低滲環(huán)境hypotonicmedium,面臨著持續(xù)充水膨脹和失去鹽分的危險一排出大量稀薄

的尿液、腎小管主動回收鹽類、鯉主動吸收鹽類

海洋生物的滲透調(diào)節(jié)

對海洋生物而言，保留水分是重要的

海水魚類必須保留水分和排除多余的離子：

因為滲透而向周圍環(huán)境失去水分，因此要通過飲水來補充

從鯉和腎排除多余的鹽——鯉，泌鹽細胞

海洋真骨魚類生活于高滲環(huán)境hypertonicmedium,面臨著脫水的危險一大量喝水、分泌鹽類、尿量少

而濃縮

某些魚類(軟骨魚類劭andrays)通過將代謝廢物以尿素的形式保留在血液內(nèi)而使其體液滲透壓與海水的一致

海洋軟骨魚類通過在體液中積累高濃度的尿素，使得其體液濃度高滲于環(huán)境一尿量多而稀，尿素含量動

態(tài)平衡

水生生物防止?jié)B透脫水或充水的適應方式

回避鹽度條件特殊的水區(qū)，在狹鹽性動物中常發(fā)現(xiàn)這種情況

形成不透性的外覆物以防止水的部分或全部滲透，減輕滲透調(diào)節(jié)機制的負擔

通過排水和喝水等方法來抵消滲透水流和補償滲透作用的影響

在不可能防止脫水的情況下，很多水生生物失掠水分進入假死狀態(tài)

各種適應方式都有?定的弊?。?/p>

不斷排水f額外消耗能量

外覆物一減弱了對氧和二氧化碳的擴散(惡化了呼吸條件)

隨外液滲透壓變化一外界鹽度變化時，體內(nèi)平衡受到破壞

各種水生生物按最有效的方式來調(diào)節(jié)水分代謝一適應棲所的環(huán)境條件、符合本身的生物學特點

鹽度和離子組成對水生生物有何影響？

溶解鹽類，生物正常生活不可或缺

構(gòu)成生物體的重要成分

生理功能上起重要的作用

植物——直接從水中吸收，鉀多于鈉一與植物原生質(zhì)的活動有關(guān)

???分生組織和幼嫩器官中含鉀較多e.g.巨藻(MreocysHs)含鉀量占濕重3%

某些藍藻特別需要鈉，適宜約為4mg/l、多數(shù)硬水湖中的鈉濃度

有些藍藻在40mg/l鈉時增長最快一污水中藍藻水華vs鈉和磷的高濃度

動物一主要從食物中獲得，滲透吸收一部分，鈉較鉀多一肌肉正常感應性

鉀：與糖類的形成和輸送有關(guān)一缺鉀時無論高等或低等植物都不能發(fā)育

動物細胞的正常活動所必要的——缺乏時，可抑制動物肌肉組織和神經(jīng)系統(tǒng)的活動

過量時有劇毒，也能影響肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)的活動——可使動物因心臟受壓抑而致死

鈣：生物體主要成分之,也是許多生理功能所必需的——生長、種群變動和分布

參與細胞壁的形成一高等植物正常代謝必需、許多藻類也需要鈣

骨骸、貝殼、甲殼動物等

在滲透調(diào)節(jié)過程、糖類的輸送和中和卓酸的毒性等方面都有重要的生理作用

許多植物（輪藻、眼子菜等）和動物（苔能動物、貝類等）含鈣量達身體干重的38/0%

許多淡水生物僅發(fā)現(xiàn)于多鈣的水中，并且其數(shù)量隨鈣濃度的降低而減少

大多數(shù)貝類需要較高的鈣——50%軟體動物幾乎不在鈣濃度低于20mg/l的水中出現(xiàn)

很多藻類、蛭類、甲殼類也只在這樣的硬水中出現(xiàn)

但：軟水種，僅在低鈣（＜10mg/D水中出現(xiàn)，e.g.鼓藻、輪蟲，及單肢潘、珍珠蚌等

鈣過量——可使動物發(fā)育減慢、卵膜硬化以致胚胎不能孵化

e.g.螺類在高鈣水中，貝殼較厚

鈣濃度影響輪蟲的壽命和形態(tài)，在低鈣量的條件下輪蟲的壽命較長

鎂：植物葉綠素的成分之一，在植物生活上極為重要

需要量很低，一般不缺乏，但：極貧營養(yǎng)型的Alaskan湖中，因鎂不足而限制浮游植物生產(chǎn)力

鎂過量也有毒性，e.g.幾種枝角類忍受鎂離子的上限：

大型徭0.24mg/1

多刺裸腹澎0.18mg/1

網(wǎng)狀網(wǎng)紋淹0.06mg/1

鐵：促進葉綠索的正常發(fā)育，植物缺鐵易發(fā)生缺綠現(xiàn)象

動物血紅素的主要成分，對呼吸作用相當重要

通常以不溶性的氫氧化鐵形式存在，僅在酸性水并且接近無氧條件下才成為溶解狀態(tài)的亞鐵離廣形式存在

雖然水中溶解鐵很少，但浮游植物身體表面吸附有相當數(shù)量的鐵化合物，同時，利用能力較強，一般不致缺乏

含鐵過多對生物不利

e.g.在培養(yǎng)條件下鐵＞L4mg/l對浮游植物有抑制作用，＞2.9mg/1時大量藻類死亡

但：天然水中有時＞5mg/l仍無毒害——可能與其他離子的解毒作用有關(guān)

銃：微量（0.00T0.002mg/1）對浮游植物的發(fā)育有刺激作用，超過0.010.02mg/1時有害

e.g.5、7.5ug/1缽能促進貝類、甲殼類、魚類的代謝和發(fā)育,但＞15~17口g/1有危險

V在有機體組織和器官中積累，破壞其生理功能

鋅、硼、鉆、鋁、銅等：微量存在時對藻類有刺激生長作用，稍多量即有毒害

硅：硅藻的細胞壁和某些動物骨骼所必需的成分，對于硅藻尤其重要

硅不足對硅藻有限制體用，硅稍多對綠藻有抑制作用

氮：蛋白質(zhì)的主要成分，是構(gòu)成生物體的最重要的基本物質(zhì)

除某些藍藻外，一般水生生物只能利用溶解的有機氮、筱氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，而不能利用氣體氮

???水中氮的含量常不能滿足生物的需要

磷：蛋白質(zhì)的重耍成分，高等動物（包括魚類）的腦和神經(jīng)中也需要磷

水中磷的含量通常很微小，因此浮游植物的繁殖和發(fā)育常因磷的不足而受限制

有機體需要的主要營養(yǎng)鹽及其主要作用

元素功能

N蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)物質(zhì)

P核酸、磷脂和骨骼的結(jié)構(gòu)物質(zhì)

S很多蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)

K動物細胞中的主要溶質(zhì)，參與植物分生組織活動，神經(jīng)介質(zhì)

Ca骨骼、貝殼、植物細胞壁等的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，細胞通透性的調(diào)節(jié)劑

Mg葉綠素的組成成分，參與很多酶的活性

Fe血紅蛋白和很多酶的組成部分

Na動物胞間液的主要溶質(zhì)

水體基本營養(yǎng)元索含量.

磷和氮：水生生物極需要而水中含量又很少——限制因子

典型的淡水含N0.40mg/L,含P約0.01mg/L（N＞P）.

典型的咸水含N＜0.01mg/L,含P約0.01-0.1mg/L（P＞N）.

水生生物的富集作用：

磷：在植物體的平均含量為河水的80000倍

氮：30000倍

碳：5000倍

硅：2000倍

鉀：1300倍

某些種類在體內(nèi)也濃聚對本身生理過程有重要作用的元素

e.g.一種淡水小浮萍。曲加〃”）——鐳，當它們大量繁殖時常常吸盡所有的鐳

鐵細菌能濃聚大量鐵，含量甚至達到體重20%

鹽度對水生生物的影響

分布和種類多樣性

德國維斯法里區(qū)咸水湖群生物多樣性

鹽度%。<3030^100100'160160-200

種類數(shù)6438121

生長:食蚊魚生長的最適鹽度為2%。,鯉魚為4%。

繁殖：降河澗游catadromous和溯河anadromous澗游

發(fā)育

1.4溶解氣體

Guidingquestionsfor'dissolvedgasses

1.水中溶解氧的補給與消耗

2.水生生物對低溶氧的適應方式

3.二氧化碳的作用

哪些因素造成湖泊在夏季和冬季低溶氧或缺氧？

窒死現(xiàn)象

水生生物FR于氧氣不足或完全缺氧而大量死亡的現(xiàn)象泛塘

室死在各類水體都有出現(xiàn)，但以湖泊和池塘較常見

有些水體窣死現(xiàn)象，每年在一定季節(jié)有規(guī)律地重復出現(xiàn)——e.g.東北地區(qū)魚類在越冬期的大量死亡；有些

偶然出現(xiàn)一精養(yǎng)魚池，春夏季

夏季窒死通常發(fā)生在：浮游植物大量繁殖的時候——夜晚光合作用停止，氧氣消耗；浮游生物大量死亡時

天氣變化引起：連續(xù)陰雨天或霧天，光合作用減弱——夜間或清晨較易缺氧

在連續(xù)悶熱無風的天氣后，突然降溫或下陣雨或夜間起風

水生動物如何適應低溶氧環(huán)境？

對低溶氧的適應

回避一尋找DO豐富區(qū)域

當外界含氧量降到接近臨界濃度時，很多動物能直接利用大氣中氧呼吸

某些蜻蜓幼蟲：D.0.<3.5mg/l（17℃）,即浮到水面通過氣孔吸取大氣

魚類在池水缺氧時的浮頭現(xiàn)象

經(jīng)常浮頭一形態(tài)上引起改變e.g.白豌的下唇的皮膜發(fā)生顯著擴張

經(jīng)常浮頭魚類的窒息點比不常浮頭的魚類要低得多

提高血紅蛋白Hemoglobin對氧的親和力：oligochaetcs,tubiflex,Daphnia

搖蚊幼蟲，含氧量Vlmg/1時，血液中氧的飽和率達到95%；春秋血紅素貯積氧，冬季假死低耗

澎，低氧或缺氧的水中呈紅色（紅蟲）——增加血紅素量

提高呼吸頻率respirationfrequency

普妒鯉運動和水中含氧量的關(guān)系（水溫20C）

水中含氧量（mg/D0.842.483.045.927.099.92

每小時鯉運動次數(shù)910088348778669454834500

顫蚓的呼吸調(diào)節(jié)

水中含氧量（mg/D體長(mm)每分鐘顫動次數(shù)

>55.95

<310'1240

<120~2147~48

降低代謝強度

某些無脊椎動物，代謝水平很低，且低含氧量時進一步降低代謝

進行一定程度的厭氧呼吸：借助于體內(nèi)貯存的肝糖的異化作用而獲得能量

Sipunealussp.的呼吸系數(shù)與水中含氧量的關(guān)系

水中含氧量（mg/1）11.468.805.401.261.130.81

呼吸系數(shù)0.691.031.483.408.6010.00

進行氣呼吸一輔助呼吸:mudloach（泥繳）,rice-fieldeel（黃鰭）,snake-headfish（烏鰻），lungfish（肺

魚）

為什么在湖泊中P比N更多限制生產(chǎn)力？

溶解氮可為固氮細菌和某些藍藻直接利用

氮：蛋白質(zhì)的主要成分，是構(gòu)成生物體的最重要的基本物質(zhì)

除某些藍藻外，?般水生生物只能利用溶解的有機氮、鍍氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，而不能利用氣體氮

???水中氮的含量常不能滿足生物的需要

磷：蛋白質(zhì)的重要成分，高等動物（包括魚類）的腦和神經(jīng)中也需要磷

水中磷的含量通常很微小，因此浮游植物的繁殖和發(fā)育常因磷的不足而受限制

05水環(huán)境-湖泊

湖泊成因有哪些？湖泊分類的方法和依據(jù)有哪些？

湖泊的成因

湖泊：地面上積水的凹洼

構(gòu)造湖Tectoniclakes因大的地殼運動造成

蜥裂faulting,沉陷，faultedtrough地塹graben通常形成深水湖（e.g.LakeBaikal最深的湖

（1620m）.

造陸運動一地殼整體抬升，海底洼地形成湖泊

火山湖Volcaniclakes

火山口湖Calderalakes（volcaniccraters^火山口積水形成e.g.長白山天池

熔巖堰塞湖熔巖堵塞山谷、河流等（e.g.鏡泊湖）.

熔巖冷卻后塌陷形成凹洼…

冰川湖Glacierlakes

冰斗湖Cirquelakes：冰舌融化和凍結(jié)交替刮蝕山谷而成｛cirques）

壺穴KettlespitlakesiFbtholes^冰川退縮后冰團融化留下的凹洼

冰磺堵蓄湖做力e/勿曲冰磺堵蓄山谷

溶盆湖Solutionlakes

地下水溶蝕形成溶洞，塌陷后蓄水形成（天坑，沒有蓄水的塌陷）

喀斯特湖石灰?guī)r地區(qū)

鹽喀斯特湖SaltKarstlakes

管系湖Pipinglake（FalseKarst!akd）

河川湖Fluviallakes

龍?zhí)禤lunge-pool瀑布下沖蝕形成

洪泛湖Aeueelakes洪水淹沒洪泛平原低洼處形成

牛胡湖Oxbow歷攵6s河流改道后殘留的老河道

風成湖Lakesofaeolian（游移湖）

干旱地帶，風吹走上層沙上形成dunelakes

岸線湖Coastallakes（lagoon瀉湖）

湖灣或者海灣被沉積的沙壩隔離形成e.g.西湖

生物成湖S/ogeRc/a/res生物活動形成e.g.水獺、珊瑚、某些植物特別是人（pond,reservoir）

湖泊分類Lakeclassification

按水溫分：3類

寒帶湖

溫帶湖

熱帶湖（水溫從不低于4C,無逆分層）

按湖水混合分：3大類

無循環(huán)湖amictic（don,tmix無循環(huán)）

永久不循環(huán)的湖泊，如：極地湖泊，某些高山湖泊

全循環(huán)湖holomictic（thewholelotmixes,全循環(huán)）

循環(huán)期水體完全混合一自水面至湖底，又分4類

寡循環(huán)Oligomictic（數(shù)年混合一次）：如某些寒帶湖泊在特別溫暖的年份，夏季可能混合

單循環(huán)Monomictic（一年混合一次），又分：

冷單循環(huán)湖：水溫從不高于4℃

暖單循環(huán)湖：水溫從不低于4℃

雙循環(huán)Dimictic（一年混合兩次）：春秋2次混合，典型的溫帶湖泊

多循環(huán)Fblymictic（一年混合多次）：分層不穩(wěn)定，容易受外力干擾而混合，如：溫帶淺水湖

局部循環(huán)湖Meromictic（深水湖，湖水混合只發(fā)生在上層，下層永遠不混合）

Mixolimnion（混成層）：上層，密度較小，夏季通常進一步分層（湖上層、溫變層、湖下層）

Monimolimnion（永滯層）：深水部分，永遠靜滯

Chemocline（化變層）：在混成層和永滯層之間，通常鹽度變化顯著

局部循環(huán)湖的分層，通常不是由于溫度引起的密度差，而是其他因素引起的密度差異，如：上下層間

的鹽度差異、藻類群落等

按湖泊起源分

1957年Huthinson根據(jù)湖泊的起源將之分為11大類76類，并將其中的12類進?步劃分

1.冰川湖7.風成湖

2.構(gòu)造湖8.河川湖

3.滑坡堵蓄湖9.岸線湖-泄湖

4.火山湖1（）.生物堵蓄和挖掘湖

5.溶盆湖11.彗星撞擊成湖和不明起源湖

6.管系湖12.其它定向湖

按礦化程度（含鹽量）分3類

淡水湖<1.0%c

半咸水湖（咸淡水湖）1.0~24.7%。

咸水湖>24.7%?其中>35%。為鹽湖

按水的主要離子分：12類

氯化物型

硫酸鹽型

硫酸鹽-氯化物型

碳酸鹽型

硫酸鹽-碳酸鹽型

氯化物?碳酸鹽型

三成分型

硅酸鹽型

硼酸鹽型

硝酸鹽型

磷酸鹽型

酸性型

隨降水和蒸發(fā)的改變，離子成分發(fā)生變化，湖水可能發(fā)生變型：溶解與沉淀

碳酸鹽］>硫酸鹽型

按營養(yǎng)類型分：4大類

貧營養(yǎng)型

中營養(yǎng)型

富營養(yǎng)型

腐殖質(zhì)營養(yǎng)型（由于大量腐殖質(zhì)積累，吸收水體中營養(yǎng)鹽——營養(yǎng)鹽貧乏，酸性）

及過度類型

湖泊的形態(tài)度量指標有哪些？與湖泊的生態(tài)特征有何關(guān)系？

面積、水深、岸線等；湖盆

面積：里海371OOOkm2最大青海湖

蘇比略湖82000km?最大的淡水湖鄱陽湖

小至即使幾十平方米

深度：貝加爾湖1620m

長江中下游湖群，數(shù)米至十幾米

海拔：青藏高原湖群3000~5000ma.s.h

艾丁湖（吐魯番盆地）一154m,

死海一392m

降水經(jīng)過徑流最終排入湖泊的區(qū)域稱為集水區(qū)catchmentareaordrainagebasin

湖泊測量的主要指標

面積：A

垠大長度乙最大寬度A平均寬度2物=和、

體積必可利用等深線求出人1/2力》4

力為等深線高差，4為各等深線時的面積

深度：最大深度馬、平均深度今41/

相對深度：最大深度與同面積圓之直徑的比，%

Z,=100xZJ2=50Z,?

大多數(shù)涌泊Zr<2%,曾積小而深的湖泊如火山口湖Zr>4%

岸線發(fā)育系數(shù)W岸線長度U與等面積圓之周長的比值

E=U/2向

因水流、波浪等的沖擊，外來有機和無機物的沉積等，彎曲的湖岸逐漸變直，E逐漸變小一對湖

泊生產(chǎn)力有影響

火山口湖d

貧營養(yǎng)型、富營養(yǎng)型和營養(yǎng)障礙型的區(qū)別何在？

不同營養(yǎng)類型湖泊的特征

一貧營養(yǎng)型湖泊的特征

通常很深，水清澈透明pleasantinappearance

所有季節(jié)整個水層均富含溶解氧

營養(yǎng)元素特別是N和P很低

浮游植物初級生產(chǎn)力