普通生態(tài)學(xué)課件

第一部分有機(jī)體與環(huán)境

1.生物與環(huán)境

1.1生態(tài)因子

1.1.1環(huán)境

環(huán)境：某一特定生物體或生物群體周圍一切的總合，包括空間及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的各種因素。

大環(huán)境：地區(qū)環(huán)境、地球環(huán)境和宇宙環(huán)境

小環(huán)境：對(duì)生物有直接影響的鄰接環(huán)境

1.1.2生態(tài)因子

生態(tài)因子：是指環(huán)境中對(duì)生物起作用的因子，如光照、溫度、水分、氧氣、二氧化碳、食物和其他生物等。

生存條件：在生態(tài)因子中，對(duì)生物生存不能缺少的環(huán)境要素

生境：特定生物體或群體的棲息地的生態(tài)環(huán)境。

生態(tài)因子：是指環(huán)境中對(duì)生物起作用的因子，如光照、溫度、水分、氧氣、二氧化碳、食物和其他生物等。

生存條件：在生態(tài)因子中，對(duì)生物生存不能缺少的環(huán)境要素

生境：特定生物體或群體的棲息地的生態(tài)環(huán)境。

1.生態(tài)因子分類

(1)氣候因子溫度、濕度、光、降水、風(fēng)、氣壓、雷電等

(2)土壤因子土壤結(jié)構(gòu)、土壤有機(jī)和無機(jī)成分的理化性質(zhì)、土壤生物

(3)地形因子地面的起伏、山脈的坡度

(4)生物因子生物與生物之間的關(guān)系，如捕食、競(jìng)爭(zhēng)、共生等

(5)人為因子人對(duì)生物的影響

Smith密度制約性因子非密度制約性因子

蒙恰斯基穩(wěn)定因子分布

變動(dòng)因子周期性變動(dòng)因子

非周期性變動(dòng)因子數(shù)量

三、生態(tài)因子作用的幾個(gè)特點(diǎn)

1.綜合性光照強(qiáng)度引起大氣、土壤溫度和濕度變化

2.主導(dǎo)因子作用溶氧

3.階段性作用低溫春化作用

4.不可替代性和補(bǔ)償性作用光照強(qiáng)度和C02；鈣和銀

5.直接作用和間接作用

1.2生物與環(huán)境的相互作用

1.2.1環(huán)境對(duì)生物的作用

生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和行為；生育力和死亡率；導(dǎo)致種群數(shù)量的改變；限制生物的分布區(qū)域

生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)；生物可以從自身的形態(tài)、生理、行為等方面不斷進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)環(huán)境中生態(tài)因子變化，將其限制作用

減小。

美洲鼠兔生物鐘

1.2.2生物對(duì)環(huán)境的反作用

生物對(duì)環(huán)境的影響，一般稱為反作用。生物對(duì)環(huán)境的反作用表現(xiàn)在改變了生態(tài)因子的狀況

協(xié)同進(jìn)化：生物之間復(fù)雜的相互作用及伴隨的兩種生物特有的形態(tài)、生理和生態(tài)的適應(yīng)性特征是通過自然選擇，適者生存法

則而形成的。是一個(gè)物種的性狀作為對(duì)另一個(gè)物種性狀的反應(yīng)而進(jìn)化，而后一個(gè)物種的這一性狀又是作為前一個(gè)物種的反應(yīng)

而進(jìn)化。

1.3最小因子、限制因子和耐受限度

1.3.1利比希最小因子定律

提出：1840年，德國(guó)有機(jī)化學(xué)家李比希《有機(jī)化學(xué)及其在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)中的應(yīng)用》

概念：低于某種生物需要的最小量的任何特定因子，是決定該種生物生存利分布的根本因素

補(bǔ)充（Odum）

a.利比希最小因子法則只能用于穩(wěn)態(tài)條件下，也就是說在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)和能量的輸入和輸出不是處于平衡狀態(tài)，那

么植物對(duì)于各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量就會(huì)不斷變化。在這種情況下，李比希最小因子法則就不能用。

b.應(yīng)用最小因子法則的時(shí)候，還必須考慮各個(gè)因子之間的相互關(guān)系。軟體動(dòng)物鈣鋸

1.3.2限制因子(limitingfactor)

Blackman1905

生態(tài)因子處于最低狀態(tài)時(shí)，生理現(xiàn)象全部停止；在最適狀態(tài)下，顯示了生理現(xiàn)象的最大觀測(cè)值；在最大狀態(tài)之下，生理現(xiàn)象

又停止

概念

在眾多環(huán)境因子中，任何接近或超過某生物的耐受極限而阻止其生存、生長(zhǎng)、繁殖和擴(kuò)散的因素。

1.3.3耐受限度與生態(tài)幅

Shelford1913

概念：任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量上或者質(zhì)量上的不足或過多，即為其接近或達(dá)到某種生物的耐受性限度時(shí)，就會(huì)使該種生物

衰退或不能生存。

特點(diǎn)：

*不只考慮了因子量的過少也考慮了因子量的過多。

*不僅考慮了環(huán)境因子量的變化，而且考慮到了生物本身的耐受性問題

*耐受性定律可以允許生態(tài)因子之間的相互作用

補(bǔ)充：生物時(shí)某一個(gè)生態(tài)因子的耐受性范圍可能很寬，但是對(duì)另一個(gè)因子很窄；生物在整個(gè)個(gè)體發(fā)育過程中，對(duì)環(huán)境因子的

耐受限度是不同的。繁殖期往往是一個(gè)臨界期，環(huán)境因子最可能在繁殖期起限制作用；不同生物種對(duì)同一生態(tài)因子的耐受性

不同；當(dāng)某種生物對(duì)某個(gè)生態(tài)因子不是處于最適度狀態(tài)下，對(duì)其他生態(tài)因子的耐受限度也隨之下降。

2.生態(tài)幅(ecologicalamplitude)或生態(tài)價(jià)(ecologicalvalue)

圖8-2生物種的耐受性圖解

生態(tài)價(jià)：每一種生物對(duì)每一種環(huán)境因素都有一個(gè)能耐受的范圍，即有一個(gè)生態(tài)上的最高點(diǎn)和一個(gè)生態(tài)上的最低點(diǎn)。在最高點(diǎn)

和最低點(diǎn)之間的范圍，稱為生態(tài)幅或生態(tài)價(jià)。

常用術(shù)語(yǔ)：廣溫性(eurythermal)狹溫性(stenothermal)廣鹽性(eurohaline)狹鹽性(stenohaline)

(

邛

孫

)

在

褥

明

溫度

圖1-6廣溫性生物與狹溫性生物的生

態(tài)幅比較（引自孫儒泳，1992）

圖1-7耐受極限隨環(huán)境溫度的改變

（轉(zhuǎn)引自孫儒泳，1992）

內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物

1.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，它能減少生物對(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。

2.保持機(jī)制：

a.生理過程：恒溫動(dòng)物通過控制體內(nèi)產(chǎn)熱過程以調(diào)節(jié)體溫；

b.行為調(diào)整：變溫動(dòng)物靠減少散熱或利用環(huán)境熱源是身體增溫。如沙漠蜥蜴

□早上溫度較低，蜥蜴使身體的側(cè)面迎向陽(yáng)光，身體緊貼在溫暖的巖石。中午面向陽(yáng)光，利用吹過的微風(fēng)將皮膚上散發(fā)

的熱帶走；或是移動(dòng)至較蔭涼的地方，以降低體溫。

□跳舞

□蜥蜴會(huì)以其強(qiáng)壯的四肢掘沙，潛在其中，以微開的口部呼吸辦躲避熱浪的侵襲。

3.意義

具內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制的生物增加自己的生態(tài)耐受幅度，成為廣生態(tài)幅種，但不能無限擴(kuò)大耐受范圍。

2.能量環(huán)境

2.1地球上光及溫度的分布

2.1.1地球上光的分布

光譜

紫外線＜380nm

可見光380?760nm

紅外線A760nm

影響地球表面太陽(yáng)輻射的主要因素

□各種成分的吸收、反射和散射

□太陽(yáng)高度角影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度

□地球公轉(zhuǎn)時(shí)傾斜

□地面的海拔高度、朝向和坡度

光質(zhì)的變化

短波光隨緯度增加而減少，隨海拔的增加而增加。在季節(jié)上，冬季長(zhǎng)波光增加，夏季短波光增多，；一天中，中午短波光增

多，早晚長(zhǎng)波光較多；在樹林中，上層藍(lán)光合紅光多，下層減少。

日照長(zhǎng)度的變化

北半球：

春分晝長(zhǎng)夜短秋分(夏至白晝最長(zhǎng))

秋分晝短夜長(zhǎng)春分(冬至夜最長(zhǎng))

赤道附近：終年晝夜平分；

光照強(qiáng)度的變化

緯度：赤道最大，隨緯度增加而減少

海拔：海拔越高，強(qiáng)度越大

坡向：在北半球，南坡大于北坡

生態(tài)系統(tǒng)：冠層吸收大量的熱，下層熱量減少。

光強(qiáng)度/%

[.…1.0...50...1.00

1O

穿

過

水

的

深

度

m/

60

70

藍(lán)光

圖2-4各種波長(zhǎng)的光穿過蒸情水時(shí)的

弓雖度變化(弓1自Kormondy.1996)

生物對(duì)光的適應(yīng)

2.1.2光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

太陽(yáng)魚(Lepomis)視力的靈敏峰值在500?530nm

昆蟲的可見光偏重于短光波

中國(guó)明對(duì)蝦對(duì)藍(lán)光敏感，藍(lán)光下，對(duì)蝦攝食活躍。攝食率高，但由于食物轉(zhuǎn)化效率低，活動(dòng)消耗能量多，用于生長(zhǎng)的能量比

例低，導(dǎo)致了中國(guó)明對(duì)蝦在藍(lán)光下的生長(zhǎng)較慢

□光合有效輻射(photosyntheticallyactiveradiation)：光合作用能夠利用太陽(yáng)光譜的一個(gè)有現(xiàn)代，即從380-710nm之間

波長(zhǎng)的輻射能。

□短波紫外線殺菌功能

□長(zhǎng)波紅外線是地表熱量的基本來源

2.1.3光強(qiáng)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

2.1.3.1對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育和形態(tài)建成的影響

研究光照強(qiáng)度(0Lux.50Lux.300Lux.1300Lux和5500Lux)對(duì)中國(guó)明對(duì)蝦生長(zhǎng)的影響。五種光照強(qiáng)度下，中國(guó)明對(duì)蝦的生長(zhǎng)

不同。其中，5500Lux下，對(duì)蝦的生長(zhǎng)(SGRa)最慢，300Lux的生長(zhǎng)最快。

黃化現(xiàn)象：植物在黑暗中不能合成葉綠素，但能形成胡蘿卜素，導(dǎo)致葉子發(fā)黃。

2.1.3.2植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)性

光合能力（photosyntheticcapacity）：當(dāng)傳入的輻射能是飽和的、溫度適宜、相對(duì)濕度高，大氣中C02和02的濃度正常時(shí)的

光合作用速率。

2.2.2.3動(dòng)物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)

夜行性動(dòng)物的眼睛比晝行性動(dòng)物的大；有的嚙齒類的眼球突出眼眶外；終生營(yíng)地下生活的獸類，眼睛很下或退化；深海魚或

者是具有發(fā)達(dá)的視覺器官，或者是本身具有發(fā)光器官；晝行性動(dòng)物（廣光性動(dòng)物）：適合于在白天強(qiáng)光照下生活的動(dòng)物；夜

行性動(dòng)物（狹光性動(dòng)物）：適合于在夜晚活動(dòng)的動(dòng)物。

2.1.4生物對(duì)光周期的適應(yīng)

2.1.4.1生物的晝夜節(jié)律

外源性周期（光周期、溫度、濕度、磁場(chǎng)）

內(nèi)源性周期（內(nèi)部生物鐘）

2.1.4.2生物的光周期現(xiàn)象

光周期現(xiàn)象：植物的開花結(jié)果、落葉和休眠，動(dòng)物的繁殖、冬眠、遷徙和換毛換羽等，是對(duì)日照長(zhǎng)短的規(guī)律性變化的響應(yīng)。

1、植物的光周期現(xiàn)象

（1）長(zhǎng)日照植物日照超過一定數(shù)值或黑夜小于某一數(shù)值時(shí)才能開花的植物溫帶和寒溫帶地區(qū)

（2）短日照植物日照小于某?數(shù)值或黑夜長(zhǎng)于某?數(shù)值時(shí)才能開花的植物。多分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)

（3）中日照植物晝夜長(zhǎng)度接近相等時(shí)才開花的植物。僅少數(shù)熱帶植物屬于這一類型

（4）日中性植物開花不日照長(zhǎng)度影響的植物。

2.動(dòng)物的光周期現(xiàn)象

（1）繁殖的光周期現(xiàn)象短日照動(dòng)物秋季長(zhǎng)日照動(dòng)物春季

（2）昆蟲滯育的光周期現(xiàn)象（3）換毛和換羽的光周期現(xiàn)象（4）動(dòng)物遷徙的光周期現(xiàn)象

為什么以光為信號(hào)？光變化具有恒定性和穩(wěn)定性。

直接原因（近因）最終原因（原因）

2.2地球上溫度的分布

2.2.1地球上溫度的分布

2.2.1.1地表大氣溫度的分布與變化

1.溫度的空間分布與變化

緯度

□山脈走向

秦嶺亞熱帶與暖溫帶的分界線

□盆地

吐魯番盆地47.8°C

□海拔高度對(duì)溫度影響

海拔每升高100m,氣溫下降1度，潮濕空氣中下降0.6度

2.溫度的時(shí)間變化

?日變化

日較差沙漠里15℃?30℃

北非的黎波里以南的一個(gè)氣象觀測(cè)站，于1978年12月25日曾有白天最熱達(dá)37.2℃,而晚上降至最低溫-0.6℃的記錄，日溫

差達(dá)37.8℃

?年變化年較差

2.1.1.2土壤溫度的變化

土壤表層的溫度變化比氣溫劇烈，隨土壤溫度加深，土壤溫度的變化幅度減小

隨土壤深度增加，土壤最高溫度和最低溫出現(xiàn)的時(shí)間后延，其后延落后于氣溫的時(shí)間，與土壤的深度成正比。

土壤的短周期變化主要出現(xiàn)在土壤上層，長(zhǎng)周期變化出現(xiàn)在較深的位置

土壤溫度的年變化在不同區(qū)域差異很大

2.2.1.3水體溫度的變化

水體溫度隨時(shí)間的變化

海洋水溫晝夜變化不超過4℃,隨深度變化幅度減小。15m以下，海水無晝夜溫度變化，140m以下無季節(jié)性變化；赤道及兩

極海洋年較差不超過5℃,而溫帶海洋水溫年較差為10?15℃,有時(shí)可達(dá)23℃

2.水體的成層現(xiàn)象

冬季春季夏季秋季

圖2-7典51溫帶深湖水溫垂直分布的季節(jié)變化(轉(zhuǎn)引自處儲(chǔ)族.1992)

海洋水溫分布：

低緯度海域熱成層

永久溫越層

深冷層

中緯度海域季節(jié)性溫越層

永久溫越層

高緯度海域

2.2.2溫度與動(dòng)物類型

常溫動(dòng)物(homeotherm)變溫動(dòng)物(poikilotherm)外溫動(dòng)物(ectotherm)內(nèi)溫動(dòng)物(endotherm)

2.2.3生物對(duì)溫度的適應(yīng)

2.2.3.1酶反應(yīng)速率與溫度閾

溫度系數(shù)(Q/0)=T℃體溫時(shí)的代謝率/(T-10)℃體溫時(shí)的代謝率

?高溫對(duì)生物影響

植物：光合作用與呼吸作用失調(diào)，無法正常結(jié)籽

動(dòng)物：酶系統(tǒng)紊亂：蛋白質(zhì)凝固變性；氧供應(yīng)不足，排泄器官功能失調(diào)：神經(jīng)系統(tǒng)麻痹

?低溫對(duì)生物影響

冷害：是指溫度在0℃以上對(duì)喜溫生物造成的傷害。

凍害：是指0℃以下的低溫使生物體內(nèi)(細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間)形成冰晶而造成的損害。

?溫度超過下限致死原因：

a.冰結(jié)晶使原生質(zhì)破裂，損壞了細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的細(xì)微結(jié)構(gòu)

b.當(dāng)溶劑水結(jié)冰后，電解質(zhì)濃度改變，引起細(xì)胞滲透壓的變化，造成蛋白質(zhì)變性

c.脫水使蛋白質(zhì)沉淀

d.代謝失調(diào)、乃至停止

2.2.3.2生物發(fā)育與生長(zhǎng)速度

?發(fā)育閾溫度(developmentalthresholdtemperature)或生物學(xué)零度(biologicalzero)生物發(fā)育生長(zhǎng)是在一定的溫度范圍內(nèi)上

才開始，低于這個(gè)溫度，生物不發(fā)育。

?有效積溫法則

有效積溫法則的主要含義是植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，必須從環(huán)境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育，而且植物各個(gè)

發(fā)育階段所需要的總熱量是一個(gè)常數(shù)。

K=N-(T-C)K為該生物所需的有效積溫，N為發(fā)育歷期，T為發(fā)育期間的平均溫度，C為生物發(fā)育閾溫度。

223.3馴化與氣候馴化

?春化(vernalization)：山低溫誘導(dǎo)的開花

?馴化(acclimation)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氣候馴化(acclimatization)自然界

2.2.4生物對(duì)極端環(huán)境溫度的適應(yīng)

2.2.4.1生物對(duì)低溫的適應(yīng)

耐受凍結(jié)：指動(dòng)物能耐受體內(nèi)水的結(jié)冰。搖蚊幼蟲

超冷現(xiàn)象：體液溫度降低到0℃以卜而不結(jié)冰。

小葉峰-25-30℃甘油；繭蜂體內(nèi)30%甘油-42.7℃而不結(jié)冰

甘油用途：甘油具有保護(hù)作用，使昆蟲免受凍傷；甘油降低冰點(diǎn)，從而增加超冷溫度。

南極魚類糖蛋白

a.形態(tài)

芽及葉片常有油脂類物質(zhì)保護(hù)，芽具有鱗片，器官的表面有蠟粉和密毛，樹皮有較發(fā)達(dá)的木栓組織，植株矮小，常呈匍匐、

墊狀或蓮座狀；

貝格曼（Bergman）規(guī)律：生活在高緯度地區(qū)的恒溫動(dòng)物，其身體往往比生活在低緯度地區(qū)的同類個(gè)體大。

阿倫規(guī)律（Allen）：恒溫動(dòng)物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環(huán)境下有變小變短的趨勢(shì)。

?寒冷地區(qū)的內(nèi)溫動(dòng)物在冬季增加了羽、毛的質(zhì)量，增加了皮下脂肪的厚度，提高身體的隔熱性。

逆熱流交換

b生理

植物：減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中的糖類、脂肪和色素來降低植物的冰點(diǎn)，增加抗寒能力。鹿蹄草葉細(xì)胞大量貯存五碳

糖、粘液，使結(jié)冰溫度下降到-31度。

動(dòng)物：

?增加體內(nèi)產(chǎn)熱量來增強(qiáng)御寒能力和保持恒定的體溫增加基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱非顫抖性產(chǎn)熱

?異溫性（heterothermy）：降低身體終端部位的溫度，而身體中央的溫暖血液很少流到這些部位

北極灰狼，腳爪可保持在接近冰點(diǎn)的溫度；

鷗，其腳掌的溫度為0-5度，到達(dá)生有羽毛的脛部為32度，而鷗的體溫38-41度。

冬眠：是內(nèi)溫動(dòng)物對(duì)冬季寒冷和食物資源減少的?種適應(yīng)。嚙齒目、食蟲目、異手目，高緯度溫帶地區(qū)。

冬眠狀態(tài)：代謝率降低，體溫與環(huán)境溫度相差不大；環(huán)境溫度過低，威脅到生命的時(shí)候，隨時(shí)醒覺。

入眠與醒覺：顫抖性產(chǎn)熱和褐色脂肪組織產(chǎn)熱

適應(yīng)性低體溫：是一種受調(diào)節(jié)的低體溫現(xiàn)象，此時(shí)體溫被調(diào)節(jié)到很低，接近于環(huán)境溫度水平，心率、代謝率和其他生理功能

均相應(yīng)降低。但在冬眠期內(nèi)的任何時(shí)候，動(dòng)物都可能自發(fā)的或通過人工誘導(dǎo)恢復(fù)到原來的正常狀態(tài)。

與外溫動(dòng)物冬眠的區(qū)別：蟄眠的外溫動(dòng)物無外部加溫，不會(huì)醒覺；蟄眠的外溫動(dòng)物沒有內(nèi)溫動(dòng)物的保險(xiǎn)機(jī)制。

淺度低體溫：隨時(shí)可以醒來，熊（10C）

深度低體溫：體溫降到1°C,耗氧量和呼吸大大降低日蟄伏（蜂鳥）和季節(jié)性蟄伏

C行為?遷徙大雁?集群皇企鵝

2.2.4.2生物對(duì)高溫的適應(yīng)

植物：

形態(tài)適應(yīng)：有些植物體具有密絨毛或鱗片，能過濾一部分陽(yáng)光；有些植物體呈白色、銀白色，葉片革質(zhì)發(fā)亮，能反射大部分

光線；有些植物葉片垂直排列，或高溫下葉片折疊，減少吸光面積等。

生理適應(yīng)：降低細(xì)胞含水量，增加糖或鹽的濃度，有利于減緩代謝速率和增加原生質(zhì)的抗凝結(jié)力；蒸騰作用避免植物體因過

熱受害。

動(dòng)物

困難：

□體溫一般在35~42℃范圍內(nèi)，高于環(huán)境溫度，因此鳥獸類提問控制向著減少散熱發(fā)展，當(dāng)溫度高于體溫時(shí)，生物原

來的機(jī)制失效；

□大量代謝熱無法排出；

□高溫與缺水共存。

機(jī)制：

?在高溫中將恒穩(wěn)機(jī)制控制的溫度范圍適當(dāng)放寬500kg駱駝體溫增加7°C,能儲(chǔ)存12122kJ熱量，如果靠蒸發(fā)需消耗5L水

?避開不利環(huán)境小型動(dòng)物不利之處白尾黃鼠43℃周期性高體溫

?形成特殊的結(jié)構(gòu)洞角類海綿竇降低進(jìn)入腦血液溫度飛狐精巢

（五）生物對(duì)周期性變溫的適應(yīng)

?季節(jié)性和晝夜溫度變化?溫度周期性變化對(duì)生物生長(zhǎng)的影響刺參

2.2.6物種分布與環(huán)境溫度

1.對(duì)變溫動(dòng)物來說，有時(shí)溫度起到直接的限制作用

如15℃以上日子少于70天，玉米螟就無法持久生存。

溫度作為動(dòng)物分布的限制因子，一般不是各地的平均溫度，而是極限溫度。

如管水母，珊瑚水溫不能低于20℃；菜粉蝶氣溫如果高于26℃,100%的卵和幼蟲會(huì)死亡

2.對(duì)于常溫動(dòng)物，溫度的直接限制比較少見，但溫度對(duì)其分布常有間接的影響。

全球變暖可能影響物種的分布區(qū)。歐洲的非遷徙性蝴蝶有2/3向北推進(jìn)了35?240千米；英國(guó)59種鳥的分布區(qū)向北擴(kuò)展，平

均為18.9千米。

3.溫度與海洋生物的地理分布

按動(dòng)物對(duì)分布區(qū)水溫的適應(yīng)能力，海洋上層的生物種群可分為

生長(zhǎng)、生殖溫度自然分布區(qū)月均溫

暖水種>20℃>15℃

溫水種4?20℃0~20℃

冷水種<4℃不高于10℃

兩極同源：南北兩半球中高緯度的生物在系統(tǒng)分類上表現(xiàn)有密切的關(guān)系，有相應(yīng)的種、屬、科的存在，這些種類在熱帶地區(qū)

消失。

北極尾曳鰥蟲：南極刺管曳鯉蟲

熱帶沉降：某些廣鹽性和廣深性的冷水種，其分布可能從南北兩半球高緯度的表層通過赤道區(qū)的深水層而成為一個(gè)連續(xù)的分

布。

2.3風(fēng)對(duì)生物的作用及防風(fēng)林

風(fēng)：空氣相對(duì)于地面的水平運(yùn)動(dòng)

2.3.1風(fēng)對(duì)生物生長(zhǎng)及形態(tài)的影響

1.風(fēng)能降低植物的生長(zhǎng)高度

(1)減小大氣濕度，破壞了植物的水分平衡是成熟細(xì)胞不能正常擴(kuò)大，從而使所有器官小型化

(2)基部越粗，頂端尖削度越大，樹木越矮

2.強(qiáng)風(fēng)是樹木形成畸形樹冠"旗形樹”

3.開闊地區(qū)的鳥獸有致密的外皮，羽毛短，緊貼體表

2.3.2風(fēng)是傳播運(yùn)輸工具

□風(fēng)是許多樹木的花粉和種子的傳播者

□風(fēng)影響了能飛行動(dòng)物類群的地理分布

□風(fēng)是動(dòng)物物種傳播的重要工具

□風(fēng)能傳播化學(xué)信息

2.3.3風(fēng)的破壞作用

2.3.4防風(fēng)林

1.削弱風(fēng)力，降低風(fēng)速，減少風(fēng)害2.防風(fēng)效應(yīng)與植物群落結(jié)構(gòu)有關(guān)緊密林帶、疏透林帶、通風(fēng)林帶

3.防風(fēng)效應(yīng)還與風(fēng)速，風(fēng)向有關(guān)4.防風(fēng)林還能固沙護(hù)田、蓄水、調(diào)節(jié)小氣候，營(yíng)造綠色環(huán)境、提高農(nóng)作物產(chǎn)量

2.4火的生態(tài)作用

火的作用因類型不同而不同

林冠火：破壞了所有植被，限制了決大多數(shù)動(dòng)物的活動(dòng)。

地面火：具有選擇作用，第一部分起到限制作用，對(duì)抗火能力強(qiáng)的種類反而有利。

2.4.1火的生態(tài)意義

a.燃燒了枯干植物，使其轉(zhuǎn)化為植物可重新利用的灰分，釋放出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

b.是植物長(zhǎng)出新的枝條，動(dòng)物得到更多的食物。

c.森林中輕微的地面火可使植物落葉著火，防止林冠火的發(fā)生。

3.用火提高樹木和狩獵的產(chǎn)量英國(guó)的石南林宙鳥

2.4.2防火管理

1.開展生物工程防火、建立火災(zāi)阻隔系統(tǒng)

2.開展計(jì)劃燒除，加強(qiáng)可燃物管理

3.加強(qiáng)防火管理

3物質(zhì)環(huán)境

3.1地球上水的存在形式及分布

1、水分子具有極性2、水具有高的熱容量3、水具有特殊的密度變化4、水具有相變

3.1.2陸地上水的分布

1、降雨量?隨溫度變化?受海陸位置、地形及季節(jié)的影響

2.大氣濕度大氣濕度(atmospherehumidity)反映了大氣中氣態(tài)水含量。通常用相對(duì)濕度表示空氣中的水汽含量。

3.我國(guó)降水量的地域分布

東南到西北降水逐漸減少

等雨線：華南1500?2000mm；長(zhǎng)江流域1000~1500mm；秦嶺和淮河7500mm；大興安嶺西坡-燕山-秦嶺北坡500mm；

黃河上中游250-500mm：內(nèi)蒙古-新疆＜100mm

水的生態(tài)意義

1.水是生物體重要的組成部分。生物體含水量一般為60?90%,有些可達(dá)90%以上(水母等)

2.生命的一切代謝活動(dòng)都是以水為介質(zhì)的，生物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)的運(yùn)輸，廢物的排出，激素的傳遞以及生命賴以生存的各種生物化

學(xué)過程，都必須在水溶液中才能進(jìn)行，所有物質(zhì)都必須以溶解狀態(tài)才能進(jìn)入細(xì)胞。

3.水的密度在3.98℃時(shí)最大。對(duì)歷史上冰河期和現(xiàn)代寒冷地區(qū)生物的生存和延續(xù)至關(guān)重要。

4.水的熱容量很大，吸熱和放熱是?個(gè)緩慢的過程，因此水體溫度不像大氣那樣變化劇烈，創(chuàng)造了較穩(wěn)定的環(huán)境

5.生命源于水環(huán)境，生物進(jìn)化90%的時(shí)間是在海洋那個(gè)中進(jìn)行的。

3.2生物對(duì)水分的適應(yīng)

3.2.1植物與水

3.2.1.1陸地植物的水平衡

1.陸生植物的失水

由于CO2在大氣中的含量遠(yuǎn)低于02,因此植物失水的可能性要比動(dòng)物高700倍。?棵玉米一生需要200kg水，99%蒸騰，

1%.保存在體內(nèi)。

2.植物的保水措施

增強(qiáng)根的吸水能力

減少葉片蒸騰作用氣孔的開關(guān)；氣孔深陷表皮：儲(chǔ)存CO2；表皮蠟質(zhì)

陸生植物類型生長(zhǎng)在陸地上的植物統(tǒng)稱陸生植物。

根據(jù)對(duì)水分的需要量及耐旱程度可分為：濕生植物中生植物旱生植物

濕生植物：不能長(zhǎng)時(shí)間忍受缺水，抗旱能力差，多生長(zhǎng)在水邊或潮濕的環(huán)境中。如水稻、秋海棠。

中生植物：適于生長(zhǎng)在水分條件適中的環(huán)境中，形態(tài)結(jié)構(gòu)及適應(yīng)性介于濕生植物與旱生植物之間，種類最多、分布最光和數(shù)

量最大的陸生植物。

旱生植物：生長(zhǎng)在干旱環(huán)境中，能忍受較長(zhǎng)時(shí)間的F旱，且能維護(hù)水分平衡和正常的生長(zhǎng)發(fā)育。主要分布在干熱草原和荒

漠地區(qū)。其對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)在根系發(fā)達(dá)、葉面積很小、發(fā)達(dá)的貯水組織以及高滲透壓的原生質(zhì)等。

3.2.1.2水生植物

水生植物特點(diǎn)：

a.發(fā)達(dá)的通氣組織，以保證各器官組織對(duì)氧的需要。根、莖、葉形成連貫的通氣組織，以保證植物體各部分對(duì)氧氣的需要。

b.葉片常呈帶狀、絲狀或極薄，有利于增加采光面積和對(duì)CO2或無機(jī)鹽的吸收

c.機(jī)械組織不發(fā)達(dá)甚至脫化植物具有較強(qiáng)的彈性和抗扭曲能力以適應(yīng)水的流動(dòng)

水生植物類型

水生植物根據(jù)生長(zhǎng)環(huán)境水的深淺又可分成：

沉水植物：整株植物沉沒在水下，根退化或消失。如金魚藻、黑藻。

浮水植物：如浮萍、睡蓮。生長(zhǎng)在淺水區(qū)，葉片浮在水面，形狀多為扁平，機(jī)械組織不發(fā)達(dá)。葉表面有氣孔。

扎根的浮水植物；不扎根的浮水植物

挺水植物：生長(zhǎng)在淺水區(qū)，植物體大部分挺出水面，根系固定在水底土壤，將其莖葉的一部份或大部份伸出水面。如荷花、

蘆葦。

三、動(dòng)物與水的關(guān)系

(-)水生動(dòng)物的滲透壓調(diào)節(jié)

1.水域類型

海水水域32%。?38%。平均36%0紅海47%0

咸淡水水域0.5%。~16%o

淡水水域0.02%o~0.5%。

內(nèi)陸高鹽水域0.05%。~34.7%。

3.2.2動(dòng)物對(duì)水的適應(yīng)

3.2.2.1水生動(dòng)物

1、魚類的水平衡

(1)淡水魚類

面臨問題：動(dòng)物血液和體液滲透濃度比較高，水不斷進(jìn)入體內(nèi)；淡水動(dòng)物面臨溶質(zhì)喪失的問題

解決辦法：從食物中獲取溶質(zhì)；用鮑主動(dòng)吸收離子；腎臟具有發(fā)達(dá)的腎小管，排出大量的尿；排出低滲壓得尿，尿中Na+,C1-

濃度很低

(2)海洋魚類

面臨問題：體內(nèi)水分不斷經(jīng)過體壁和蛆排出體外；海水中鹽類不斷進(jìn)入體內(nèi)

調(diào)節(jié)途徑：腎小球退化，排出的尿量很少；經(jīng)常吞食海水；通過鯉將多余的鹽排出體外

海洋軟骨魚類基本上是等滲的

貯存尿素，血液中含量可達(dá)2?2.5%,可維持35%)的滲透壓

(3)廣鹽性澗游魚類

□依靠腎臟調(diào)節(jié)水，在淡水中排尿量大，在海水總排尿量少，在海水中又大量吞水，以補(bǔ)充水

□鹽的代謝依靠鯉調(diào)節(jié)，在海水中鰥排除眼，在淡水中攝取鹽

2.水生動(dòng)物對(duì)水密度的適應(yīng)

□水的浮力對(duì)水生動(dòng)物起到支撐作用

□深海高壓對(duì)動(dòng)物的影響

水深度每增加10m,就增加1個(gè)大氣壓(1)皮膚組成通透性很大(2)骨骼和肌肉不發(fā)達(dá)(3)沒有鰻

3.魚對(duì)水中低氧的適應(yīng)

?來源：大氣中的氧擴(kuò)散到水中：水中植物營(yíng)光合作用時(shí)釋放出氧

白天溶氧高夜晚溶氧低浮頭

魚對(duì)低氧環(huán)境的適應(yīng)：溪紅點(diǎn)鯉低氧馴化后，其血液溶氧量增加

a.低氧降低了魚類幻:血球中的ATP

b.Hb比HbO2更偏堿性，低氧下Hb/HbO2比率增加，從而增加了紅血球堿性，增加了HbO2親和力

c.低氧刺激，導(dǎo)致動(dòng)物過渡通氣，使體內(nèi)CO2排出增加，導(dǎo)致血液pH增加，紅血球堿性增加

3.2.2.2兩棲類水平衡

?淡水中水滲入體內(nèi)，皮膚攝取水中的鹽，腎臟排泄稀尿。

?陸地上皮膚直接從潮濕環(huán)境中吸取水分。在干燥環(huán)境中，通過膀胱的表皮細(xì)胞重吸收水來保持體液

?食蟹蛙體液中滯留高濃度尿素(480mmol/L)

3.2.2.3陸生動(dòng)物

1、陸生動(dòng)物的水平衡

□動(dòng)物主要失水途徑

失水得水

皮膚蒸發(fā)食物

呼吸失水直接飲水

排泄失水代謝水

通過體表吸收水分

代謝水：100g脂肪-------110g水；100g碳水化合物一55g水；澳洲飛蝗產(chǎn)卵前上下飛躍

陸生動(dòng)物的適應(yīng)

a.減少皮膚失水氣孔開閉昆蟲體表具有角質(zhì)層和蠟質(zhì)

b.減少呼吸失水通過鼻腔冷凝回收水分更格盧鼠

c.減少排泄和糞便失水

濃縮尿腎臟的重吸收更格盧鼠尿中鹽是血液17倍含氮廢物的排出形式

2.動(dòng)物與濕度

a.濕度與動(dòng)物的行為嗜好和選擇濕度；選擇活動(dòng)時(shí)間；遷徙非洲塞倫蓋提大草原；夏眠和滯育

b.濕度與動(dòng)物體色

葛洛格定律：在干燥而寒冷的地方，動(dòng)物的體色較淡；而在潮濕而溫暖的地方，其體色較深。

安德列沃斯總結(jié)濕度對(duì)昆蟲一些重要生命現(xiàn)象的影響：

喜濕的昆蟲，較高的相對(duì)濕度對(duì)它們有利，因此隨著相對(duì)濕度的增加，其死T:率降低，生育力增加，發(fā)育速度加快，壽命延

長(zhǎng)

比較喜旱的昆蟲，有一個(gè)最適的相對(duì)濕度，在此相對(duì)濕度下，其生育力最高，發(fā)育速度最快，死亡率最低。若增加或減少相

對(duì)濕度，偏離其最適條件，就會(huì)使它的生育率降低，發(fā)育變慢，死亡率增加。但壽命與相對(duì)濕度的關(guān)系比較復(fù)雜，在最適濕

度下，由于發(fā)育快，性成熟早，完成生活史快，性成成熟早，故壽命較短，若偏離此最適濕度，其壽命延長(zhǎng)，太高或太低的

濕度，都會(huì)使其壽命縮短。

3.動(dòng)物與雪被

雪被：高緯度地區(qū)冬季降雪常形成穩(wěn)定的積雪覆蓋

□地下生物提供了溫暖的筑巢場(chǎng)所；提供了食物

□雪上生物造成行動(dòng)不便，獲食困難

3.3大氣組成及其生態(tài)作用

大氣是指從地球表面到高空1100km范圍內(nèi)的空氣層。

大氣成分：氮、氧、二氧化碳、量、氮、筑、氫、氯、氨、甲烷、臭氧、氧化氮及水蒸氣

3.3.1氧與生物

□氧來源植物光合作用大氣層的光解作用

臭氧在20?40km的大氣高空層，紫外線促使氧分子與具有高濃度活性的氧原子結(jié)合生成臭氧（03）。臭氧可阻止過量的紫

外線到達(dá)地球表面，保護(hù)了地球生物免遭短波光傷害

1.氧與動(dòng)物能量代謝

動(dòng)物對(duì)高山環(huán)境的適應(yīng)

a.增加呼吸頻率，加快血液循環(huán)。暫時(shí)的適應(yīng)

b.增加血紅蛋白和紅血球數(shù)量。例如高原林姬鼠比平原血紅蛋白和紅血球高

c.減少組織內(nèi)氧的需求在高原上馴化的綿羊、馬的高山品種，血液中含氧量可長(zhǎng)期處于不飽和

2.內(nèi)溫動(dòng)物對(duì)高海拔低氧的適應(yīng)

從平原進(jìn)入到高原后：

□紅細(xì)胞數(shù)量增加

□血球比積增加

□血紅蛋白濃度增加

水生動(dòng)物的氣體代謝和水中的溶解氧

□水中氧的來源和溶解度

a.來源大氣中氧擴(kuò)散到水中；綠色植物營(yíng)光合作用時(shí)釋放

b.影響溶解度的因素氣體的性質(zhì)壓力溫度其他溶質(zhì)

水中氧的分布對(duì)動(dòng)物的影響

a.不同類型水域含氧的條件不同。

水域氧含量生物

海洋一般為飽和氧喜氧

流水淡水水域上游氧充足喜氧

下游含氧降低廣氧性

富營(yíng)養(yǎng)化湖泊氧含量隨深度下降而下降，底部接近于零

寡營(yíng)養(yǎng)型湖泊含氧量較高

b.一年中含氧量有季節(jié)變動(dòng)

?在溫帶和寒溫帶，容易形成冬季魚災(zāi)

原因：水面凍結(jié)，大氣中的氧無法向水中擴(kuò)散；光合作用低；有機(jī)物分解消耗大量氧

防治方法：增設(shè)排水設(shè)施；調(diào)節(jié)放養(yǎng)密度；清除野草雜魚；事先排水曝曬。

?在熱帶低緯度地區(qū)容易形成夏季魚災(zāi)

原因：水生植物的生命活動(dòng)和豐富的有機(jī)物質(zhì)迅速分解消耗大量氧氣；在風(fēng)平浪靜的時(shí)候，熱而輕的表層水和底層水無法

相混合。

?水中含氧量也有晝夜變化白天高，夜晚因?yàn)楣夂献饔猛Ｖ?，氧氣急劇下降。浮頭一般出現(xiàn)在黎明

?動(dòng)物的活動(dòng)性不同對(duì)氧的要求也不同

活躍的動(dòng)物〉少活動(dòng)的種類

演化中較年輕的種類＞古老的原始種類

棲息于急流的種類〉靜水水域種類

3植物與氧

□每公頃森林每天吸收1tC02,釋放0.73t02

□每公頃草坪每天吸收0.2tC02,釋放0.15tO2

□每人每天消耗0.75kgO2,釋放0.9kgCO2

□因此每人需要10m2森林或50m2草坪

3.3.2其他氣體

1、CO2

CO2在水中主要以CaCO3,MgCO3,Mg(HCO3)2的形式存在

CO2過多可造成危害：影響對(duì)02的吸收，從而引發(fā)窒息；形成碳酸根離子，使pH值下降。

2.H2S

形成：缺氧的情況下，由于嫌氧細(xì)菌的作用而產(chǎn)生

危害：與氧競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合血紅蛋白：氧化壞死，大量消耗氧氣；可毒害生物，使生物大量死亡黑海

3.4土壤理化性質(zhì)及其對(duì)生物的影響

一、土壤的生態(tài)意義

土壤的形成

風(fēng)化生物作用

母巖礦質(zhì)土壤

氣候作用

土壤形成不可缺少的三個(gè)因素：母巖，氣候，生物

生態(tài)意義

a.土壤是陸地植物的生長(zhǎng)基地。

b.土壤是多種多樣生物棲息和活動(dòng)的場(chǎng)所

c.生態(tài)系統(tǒng)中的許多基本功能是在土壤中進(jìn)行的，如分解作用，固氮作用和脫氮作用

d.土壤有去污作用，如將有毒的CO轉(zhuǎn)化為其他產(chǎn)物。土壤污染問題

土壤的質(zhì)地及其對(duì)生物的影響

1.土壤的組成

粗砂(2.0-0.2mm)

固體細(xì)砂(0.2~0.02mm)

粉砂(0.02~0.002mm)

粘粒(0.002mm)

液體

氣體

2.土壤分類

成分通氣性保水保肥

砂土粗砂，細(xì)砂好差

壤土比例平均好有一定能力

粘土以粘粒，粉砂為主差強(qiáng)

3.土壤結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)物的影響

a.松軟而有孔隙的土壤中?直接穿行?適應(yīng)特征：體形細(xì)長(zhǎng)，能利用土壤中已有的孔隙；堅(jiān)固的角質(zhì)表皮；體表上的

補(bǔ)充分節(jié)使身體具有更大的靈活性叩頭科幼蟲

b.松軟土壤中推進(jìn)式挖掘：不斷改變身體的形狀和長(zhǎng)短。如蚯蚓

c.較硬土壤中鑿掘：附肢上強(qiáng)有力的爪或頭部的鑿狀突起如船鼠

d.更硬的土壤中鉆挖：顆器如步甲

4.土壤濕度及通氣性及其對(duì)動(dòng)物的影響

a.大多數(shù)土壤動(dòng)物對(duì)于缺水的敏感性比土壤外棲息的種類明顯的高

原因：土壤中經(jīng)常飽含水；體壁雖然堅(jiān)實(shí)而骨化，但表皮的透水性非常高，且經(jīng)常磨損；許多種類的氣門附近的器官系統(tǒng)沒

有開閉結(jié)構(gòu)；排泄器官發(fā)達(dá)

b.土壤上層水分不足時(shí)，土壤昆蟲可以鉆入較深的土中

c.土壤上層不足時(shí)，營(yíng)腐食和糞食生活的昆蟲能吃或植物組織來補(bǔ)充水分

d.土壤微粒之間都為水分充滿時(shí)，對(duì)土壤昆蟲也不利原因：缺乏空氣；真菌病傳播加快

3.6氣候?qū)?dòng)物的綜合影響

一、溫度和水分的共同作用

（-）溫濕系數(shù)

1.柯本的濕潤(rùn)度

K=r/tr為降水量，t為年平均溫度如果K＜2為草原，為沙漠

2.伊凡諾夫的濕潤(rùn)度

K=r/EE=0.0018（25+t）（100-a）

r為月降水量，E為蒸發(fā)力，t為月平均氣溫，a為月平均相對(duì)濕度

k值地帶

1.50過濕潤(rùn)帶（潮濕森林）

1.49?1.00足夠濕潤(rùn)帶（濕潤(rùn)森林）

0.99?0.60溫暖濕潤(rùn)帶（森林草原）

0.59?0.30水分不足帶（草原）

0.29?0.13缺水帶（半荒漠）

0.12?0.00很少水分帶（荒漠）

3.我國(guó)氣候?qū)W中采用的干燥度（k）

K=0.16Et/r

Et為平均溫度在1（TC以上的積溫r為同期降水量

K=1?2半干旱（草原區(qū)）

K=2~4半干燥

K＞4干燥區(qū)

丁巖欽晴雨指數(shù)（F）

P=R/S1^=降水量，S=日照時(shí)數(shù)

P4為4月份的蟲口；R6和S6分別為6月份降水量和日照時(shí)數(shù)

猖獗指數(shù)＞3為嚴(yán)重發(fā)生年

猖獗指數(shù)＜3為中等發(fā)生年

猖獗指數(shù)＜1為輕度發(fā)生年

（二）溫濕圖

各種生態(tài)特征與溫濕度關(guān)系

（三）氣候圖

以縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示相對(duì)濕度（降水量）將某地多年或一年期后數(shù)據(jù)中逐月的平均溫度和相對(duì)濕度標(biāo)志在上面構(gòu)

成一個(gè)多角形圖。

二、大氣候和小氣候

氣候：該地區(qū)多年來特有的天氣狀況，這種天氣狀況是由太陽(yáng)輻射，下墊面以及大氣環(huán)流經(jīng)常相互作用的結(jié)果。

大氣候：是由大范圍因素，如大氣環(huán)流，地理緯度，離海遠(yuǎn)近，大面積地形所引起的氣候現(xiàn)象。

地方氣候：是由范圍較小的氣候形成的因素（如中等大小的地形，大片植被）所決定。

小氣候：指發(fā)生在土表以上1.5?2.0米層內(nèi)的現(xiàn)象

三、物候?qū)W與生態(tài)學(xué)

（一）定義、任務(wù)及實(shí)踐意義

定義：研究生物在一年四季轉(zhuǎn)變的影響下，所發(fā)生的各種生命現(xiàn)象的季節(jié)性變化的系統(tǒng)知識(shí)。

任務(wù)：紀(jì)錄生物的各種自然現(xiàn)象的出現(xiàn)日期、諸如高等植物的發(fā)芽、出葉、孕蕾、開花、結(jié)實(shí)等；哺乳動(dòng)物的冬眠、出蟄、

交配、產(chǎn)仔、換毛等。

意義：指明了自然現(xiàn)象的綜合狀況以及出現(xiàn)的順序。在確定野外工作日期、家畜放牧?xí)r機(jī)、蜂房搬出日期，狩獵日期、捕魚

日期、害蟲防治時(shí)間等方面具有重要意義。

（-）物候?qū)W的基本概念

1.物候日期：某個(gè)物候現(xiàn)象出現(xiàn)的日期

2.物候列：根據(jù)某個(gè)地方多年觀察的許多物候現(xiàn)象出現(xiàn)先后的過程，就可以形成物候列，或以圖表示，成為物候圖。

3.物候現(xiàn)象變化曲線圖：積累多年物候觀察記錄，就可以繪制現(xiàn)象變化的變化曲線圖。

4.自然歷或物候歷：把各個(gè)物候現(xiàn)象在許多年中出現(xiàn)的日期平均起來，求得平均數(shù)，就可以得到像氣候?qū)W中的多年平均溫度

一樣的平均物候日期，再按這些日期出現(xiàn)的早晚順序編制出該地區(qū)的自然歷。

5.物候季：把一年分為若干日期，各期之間的界限應(yīng)選擇最有代表性的季節(jié)現(xiàn)象。

春季：前春、早春、晚春

夏季：早夏、盛夏

秋季：早秋、深秋

冬季

6.等物候線（圖）：在地圖中畫上各個(gè)不同地方的某個(gè)重要物候現(xiàn)象的物候II期后，如果觀察點(diǎn)足夠多，就可以把該現(xiàn)象發(fā)生

在同一時(shí)期的點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來，再畫出等物候線，并制成等物候圖。

（三）物候?qū)W的應(yīng)用

1.由等物候線可知春天同種樹木在各地開花時(shí)期的先后，以及發(fā)育過程的快慢；這樣人們就可以據(jù)此更合理更適時(shí)地采取農(nóng)

業(yè)措施，對(duì)于病蟲害防治，畜牧業(yè)、狩獵業(yè)、造林等實(shí)踐問題和理論問題更有重大意義。

2.在缺少物候記錄的地方，也能由等物候線來推斷那個(gè)地方的季節(jié)情形。

（四）霍普金斯的生物氣候定律

霍普金斯定律：在其他因素相同的條件下，在北美洲溫帶地區(qū)，每向北移動(dòng)緯度1度，向東移動(dòng)經(jīng)度5度，或上升海拔400

英尺（約100米），植物的開花，結(jié)實(shí)，昆蟲的活動(dòng)等物候日期在春季延后4天，秋季則相反提前4天。

種群生態(tài)學(xué)

4.種群及其基本特征

4.1種群的概念

?種群定義（population）：在同一時(shí)期內(nèi)占有一定空間的同種生物個(gè)體的集合；種群是由同種個(gè)體組成的，占有一定地

域，是同種個(gè)體通過種內(nèi)關(guān)系組成的一個(gè)統(tǒng)一體或系統(tǒng)。

?種群的特征

（1）空間特征：種群具有一定的分布范圍，在分布范圍內(nèi)有適于種群生存的各種資源環(huán)境。

（2）數(shù)量特征：每單位面積（或空間）上的個(gè)體數(shù)量（即密度），會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生變動(dòng)。

（3）遺傳特征：種群具有?定的基因組成，即系一個(gè)基因庫(kù)，以區(qū)別于其它物種，但種群中的個(gè)體在遺傳上有變異。

?種群是物種存在的基本單位；

?種群是一個(gè)演化單位；

?種群是生物群落的組成單位。

?區(qū)別種群和種（物種）的概念

種是能夠相互配育的自然種群的類群.不同種之間存在生殖隔離現(xiàn)象.是一個(gè)分類階元.

*?個(gè)物種可以包括許多種群；

*不同種群之間存在明顯的地理隔離，長(zhǎng)期隔離有可能發(fā)展為不同亞種，甚至產(chǎn)生新的物種.

?研究?jī)?nèi)容

種群生態(tài)學(xué)：研究種群的數(shù)量、分布以及種群與其棲息地中的非生物因素和其他生物的種群等的相互關(guān)系。

種群遺傳學(xué)：研究種群中的遺傳過程，包括選擇、基因流、突變和遺傳漂變等。

?種群生物學(xué)：種群生態(tài)學(xué)+種群遺傳學(xué)

1.種群動(dòng)態(tài)（種群量的變化）：有多少（數(shù)量和密度）；哪里多哪里少（分布和空間結(jié)構(gòu)）；怎么樣變動(dòng)（數(shù)量變動(dòng)）；為什么這

樣變動(dòng)（種群的調(diào)節(jié)機(jī)制）

2.種群遺傳學(xué)(種群質(zhì)的變化)種群遺傳組成的變化；種群內(nèi)生理特征和行為特征的異質(zhì)性

單體生物和構(gòu)件生物

?單體生物：每一個(gè)都是由一個(gè)受精卵直接發(fā)育而來，個(gè)體的形態(tài)和發(fā)育都可以預(yù)測(cè)。

構(gòu)件生物：受精卵首先發(fā)育成?個(gè)結(jié)構(gòu)單位(構(gòu)件)，然后發(fā)育成更多的構(gòu)件，形成分支結(jié)構(gòu)。發(fā)育的形式和時(shí)間是不可預(yù)

測(cè)的。

?研究意義

1.研究病蟲害首先要研究其密度

2.種群具有個(gè)體所不具備的特征

3.種群生態(tài)學(xué)對(duì)進(jìn)化論有重要意義

進(jìn)化:種群中個(gè)體基因頻率從一個(gè)世代到另一個(gè)世代的變化過程

4.2種群動(dòng)態(tài)

種群動(dòng)態(tài):有多少(數(shù)量和密度)；哪里多哪里少(分布和空間結(jié)構(gòu))；怎么樣變動(dòng)(數(shù)量變動(dòng))；為什么這樣變動(dòng)(種群的調(diào)

節(jié)機(jī)制)

基本研究方法

一、種群的密度和分布

數(shù)量和密度的區(qū)別

(-)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

密度：?jiǎn)挝幻娣e(或空間)上的個(gè)體數(shù)目。

1.絕對(duì)密度：指單位面積或空間的實(shí)有個(gè)體數(shù)。2.相對(duì)密度：表示數(shù)量高低的相對(duì)指標(biāo)。

1.絕對(duì)密度調(diào)查法

(1)總數(shù)量調(diào)查法：在某一面積的同種個(gè)體數(shù)目。

(2)樣方法：在若干樣方中計(jì)算全部個(gè)體，以其平均值推廣來估計(jì)種群整體。樣方需要有代表性并隨機(jī)取樣。

《昆蟲種群數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)原理與應(yīng)用》丁巖欽

《Ecologicalmethodswithparticularreferencetothestudyofinsectpopulation》Southwood

(3)標(biāo)志重捕法：對(duì)移動(dòng)位置的動(dòng)物，在調(diào)查樣地上，捕獲一部分個(gè)體進(jìn)行標(biāo)志，經(jīng)一定期限進(jìn)行重捕。根據(jù)重捕取樣中標(biāo)志

比例與樣地總數(shù)中標(biāo)志比例相等的假定，來估計(jì)樣地中被調(diào)查的動(dòng)物總數(shù)。

N:M=n：mN=Mxn/m,

M為標(biāo)志數(shù)，n為再捕個(gè)數(shù)，

m為再捕中標(biāo)記數(shù)，N樣地個(gè)體總數(shù)

N=means±2S.E

S一叵巫互

\Mn(N-1)

標(biāo)記重捕方法假設(shè)：標(biāo)記個(gè)體和未標(biāo)記個(gè)體具有同等的被重捕的機(jī)會(huì)；沒有出生和死亡；沒有遷入和遷出

施夸貝爾法多次標(biāo)記，多次重捕

喬利-西貝爾法適用于開放的種群

4.2.1.3種群的空間結(jié)構(gòu)

一、種群的空間分布型(distributionpattern)

1.定義：

種群的內(nèi)分布型：組成種群的個(gè)體在其生活空間中的位置狀態(tài)或布局。

2.分類：

⑴隨機(jī)型(random):每個(gè)個(gè)體的位置不受其他個(gè)體分布的影響.

⑵均勻型(uniform):個(gè)體間的距離比隨機(jī)分布更為一致.

⑶聚集型(clumped):個(gè)體呈疏松不均勻的分布，是最常見的類型.(資源、種子傳播、社群行為)

聚集分布又可分為均勻群；隨機(jī)群；聚集群

3.檢驗(yàn)隨機(jī)型、均勻型和成群型分布的定量方法方差/平均數(shù)(S2/m)

S2/m=0均勻型；S2/m=1隨機(jī)型；S2/m>1成群型

4.決定種群內(nèi)分布型的因素

主要決定于個(gè)體之間相互作用和棲息環(huán)境的特點(diǎn)

相互作用：相互吸引——集群；相互排斥——均勻；中性關(guān)系——隨機(jī)

環(huán)境：資源呈板塊狀——集群；資源均勻分布——隨機(jī)或均勻型

5.意義

(1)種內(nèi)個(gè)體間的相互關(guān)系可以通過內(nèi)分布型表現(xiàn)出來

(2)有助于發(fā)展更為精確的抽樣技術(shù)

(3)有助于對(duì)研究資料提出適當(dāng)?shù)臄?shù)理統(tǒng)計(jì)方法，包括適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)代換

第二節(jié)種群的統(tǒng)計(jì)學(xué)

種群統(tǒng)計(jì)學(xué)：研究種群出生、死亡、遷移、性比、年齡結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)學(xué)

基本特征：種群密度

初級(jí)種群參數(shù)：出生率、死亡率、遷入和遷出；次級(jí)種群參數(shù)：年齡分布、性比、種群增長(zhǎng)率、分布型

1、出生率：任何生物產(chǎn)生新個(gè)體的能力

最大出生率：是在理想條件下即無任何生態(tài)因子限制，繁殖只受生理因素所限制產(chǎn)生新個(gè)體的理論上最大數(shù)量。

實(shí)際出生率：表示種群在某個(gè)真實(shí)的或特定的環(huán)境條件下的增長(zhǎng)。它隨種群的組成和大小，物理環(huán)境條件而變化的。

影響出生率的因素:a.性成熟速度;b.每次產(chǎn)仔數(shù);c.每年生殖次數(shù);d.生殖年齡的長(zhǎng)短；e.胚胎期和孵化期的長(zhǎng)短

2、死亡率：是在一定時(shí)間內(nèi)死亡個(gè)體的數(shù)量除以該時(shí)間段內(nèi)種群的平均大小。

最低死亡率：是種群在最適環(huán)境條件下，種群中的個(gè)體都是因年老而死亡，即動(dòng)物都活到了生理壽命(physiologicallongevity)

后才死亡。

實(shí)際死亡率：在某特定條件下喪失的個(gè)體數(shù)，隨種群狀況和環(huán)境條件而改變的。

自然條件下，種群死亡率調(diào)查方法：直接方法標(biāo)記；間接方法根據(jù)種群內(nèi)各年齡組相對(duì)豐盛度推斷

3、遷入和遷出

遷入(immigration)和遷出(emigration)也是種群變動(dòng)的兩個(gè)主要因子，它描述各地方種群之間進(jìn)行基因交流的生態(tài)過程

遷入和遷出的調(diào)查方法

一個(gè)大樣方：死亡率+遷出率=15%/月

四個(gè)小樣方：死亡率+2(遷出率)=20%/月

大樣方：遷出率=5%/月死亡率=10%/月

種群次級(jí)參數(shù)：性比；年齡結(jié)構(gòu)；種群增長(zhǎng)率；分布型

4.2.2.1種群年齡結(jié)構(gòu)和性比

1.種群年齡結(jié)構(gòu)和性比的意義

年齡結(jié)構(gòu)：不同年齡組個(gè)體在種群所占比例和配置情況性比：種群中個(gè)體的性別比例

通常如其他條件相等，種群中具有繁殖能力年齡的成體比例較大，種群的出生率就越高；而種群中缺乏繁殖能力的年老個(gè)體

比例越大，種群的死亡率就越高。

年齡錐體年齡金字塔：自下而上按齡級(jí)由小到大的順序?qū)⒏鼾g級(jí)個(gè)體數(shù)或百分比用圖形表示。

繁殖后期

繁殖期

繁密前期

圖年齡錐體的三種基本類型(仿Odum)

A:噌長(zhǎng)型；B:穩(wěn)定型；C:下降型種群.

增長(zhǎng)型種群：基部寬，頂部狹。表示種群有大量幼體而老年個(gè)體較小，反映該比較年輕并且種群的出生率大于死亡率，是迅

速增長(zhǎng)的種群。

穩(wěn)定型種群：大致呈鐘型，從基部到頂部具有緩慢變化或大體相似的結(jié)構(gòu)，說明幼年個(gè)體和中老年個(gè)體數(shù)量大致相等，出生

率與死亡率大致相等，種群數(shù)量處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

下降型種群：呈壺型，基部比較狹、而頂部比較寬。表示種群中幼體比例很小而老體個(gè)體的比例較大，種群的死亡率大于出

生率。說明種群數(shù)量趨于下降，為衰退種群。

4.2.2.2生命表、存活曲線和種群增長(zhǎng)率

1.生命表的編制綜合評(píng)定種群各年齡組的死亡率和壽命；預(yù)測(cè)某一年齡組的個(gè)體能活多少年；還可以看出不同年齡組的個(gè)

體比例情況。

總的來說，可以考察種群的動(dòng)態(tài)特征。

?3-1■*的生**

年”存活效存活率死亡敷死亡率生命期軟

UT.

Xnd.q.

014201.00080.00.5631022241.58

16200.43728.00.452481221.97

23400.23914.00.41227742.18

32000.1414.50.22517.75472.3S

41550.1094.50.29013.2529.251.89

S1100.0774.50.4098.75161.45

6650.0464.50.6924.257.251.12

7200.01400.00023ISO

8200.0142.01.000110.50

注：1.明自Kret?.1978(2.I.-njno,d.工“八一qa?djn..。-T,/w

符號(hào)含義如下：乂=按年齡的分段；1^=在乂期開始時(shí)的存活數(shù)目；

辰=在*期開始時(shí)的存活分?jǐn)?shù)；lx=nx/nO

Lx是從x到x+1期的平均存活數(shù)。Lx=(lx+lx+1)/2

Tx:進(jìn)入x齡期的全部個(gè)體在進(jìn)入x期以后的存活總個(gè)體一年值。Tx=XLx

dx=Ax到x+1的死亡數(shù)目(dx=nx-nx+1)；

qx:從x至！Jx+1的死亡率(qx=dx/nx)

6*=在x期開始時(shí)的平均生命期望或平均余年。ex=Tx/nx

生命表編制的步驟：a.首先劃分年齡階段，劃分時(shí)隨動(dòng)物的種類不同而異。b.搜集數(shù)據(jù)(nx或dx)c.計(jì)算各參數(shù)

2.生命表的分類

(1)動(dòng)態(tài)生命表：就是根據(jù)同年出生的所有個(gè)體進(jìn)行存活數(shù)動(dòng)態(tài)資料編制而呈的生命表(特定年齡生命表、水平生命表)

(2)靜態(tài)生態(tài)表：是根據(jù)某一種群在特定時(shí)間內(nèi)的年齡結(jié)構(gòu)而編制的(特定時(shí)間生命表、垂直生命表)。

4.生命期望(lifbexpentancy)的估計(jì)

舉例一統(tǒng)計(jì)群中有3個(gè)生物，壽命分別是5年，7年和9年；出生時(shí)的生命期望=(5+7+9)/3=7年

6年后平均余年=(2+4)/2=3年

求Lx,Lx是從x到x+1齡期的平均存活個(gè)體數(shù)目Lx=(lx+lx+1)/2

求Tx,Tx是進(jìn)入x齡期的全部個(gè)體在進(jìn)入該齡期以后的存活總個(gè)體-年Tx=ELx

求exex=Tx/lx

4.昆蟲生命表

改進(jìn)：(1)關(guān)于x的分期，采用了卵、幼蟲等發(fā)育階段代替…般的物理時(shí)間(2)把各個(gè)發(fā)育階段的dx分為不同死亡因素引起的

分值(3)把生命表中性比和產(chǎn)卵率的變化轉(zhuǎn)化為死亡率

5.關(guān)鍵因子分析(K-因子分析)

ki=lg[lx(i)/lx(i+1)]=lglx(i)-lglx(i+l)]

K=Eki=k1+k2+...+kn

6.存活曲線（survivorshipcurve）及其類型

存活曲線：以存活數(shù)（nx）的對(duì)數(shù)對(duì)年齡（x）作圖可得到存活曲線。

)3

與

S