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文檔簡介
1、環(huán)境生態(tài)學導論由07環(huán)科班姿整理第一章緒論環(huán)境生態(tài)學內(nèi)容結構圖環(huán)境生態(tài)學緒論生物與環(huán)境生物圈中的生命系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)服務人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的干擾與生態(tài)恢復受損生態(tài)系統(tǒng)的修復生態(tài)系統(tǒng)管理生態(tài)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展 所謂環(huán)境問題,是指人類為其自身的生存和發(fā)展,在利用和改造自然界的過程中,對自然環(huán)境破壞和污染所產(chǎn)生 的危害人類生存的各種負反饋效應。生態(tài)破壞:不合理開發(fā)和利用資源而對自然環(huán)境的破壞以及由此產(chǎn)生的各種生態(tài)效應。環(huán)境污染:因工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和人類生活所排放的廢棄物造成的污染。人類社會的發(fā)展與環(huán)境問題的產(chǎn)生與演變:原始文明(漁獵文明)時期對自然的開發(fā)、支配能力極其有限和生活的漂泊是原始
2、社會的特征。人類把自然視為神秘的主宰,他們無力與 各種自然災害的肆虐和饑餓、疾病及野曽的侵擾、危害抗爭,此時人與環(huán)境的關系是人類對自然的適應,人類屬 于自然界中的人”。農(nóng)業(yè)文明時期隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)文明出現(xiàn)了若干個文明中心,城市人口集聚,對糧食、燃料和建材的需求也隨之大增。 為滿足這種需求,不得不砍伐森林,開墾更多的草原,生物的生存環(huán)境受到破壞或退化,甚至造成了某些物種的 火絕,許多文明中心也隨著環(huán)境的破壞和資源的枯竭而走向衰落。這時的人已成為有能力與自然對抗的人”。 此時,社會、經(jīng)濟和人口、資源協(xié)調發(fā)展的問題已經(jīng)開始,但還主要是生態(tài)破壞問題。這一時期被視為人類對生 物圈的第一次重大沖擊。人
3、類對生物圈的第二次重大沖擊進入現(xiàn)代工業(yè)文明后,小規(guī)模的手工業(yè)被大規(guī)模的機器生產(chǎn)所替代,以畜力、風能、水能為主的能源動力被以 化石燃料為能源動力的機械所取代,這使生產(chǎn)力大大提高的同時,對自然資源的開發(fā)利用和對環(huán)境的影響發(fā)生了 轉折性的變化。第一次產(chǎn)業(yè)革命時期(蒸汽機時代)進入蒸汽機時代,推動了煉鐵業(yè)、機器制造業(yè)和采礦業(yè)的迅速發(fā)展,使社會生產(chǎn)力得到空前的發(fā)展,城市規(guī)模 迅速擴大,各種資源的需求量劇增,城市生態(tài)環(huán)境日趨惡化,而非城市區(qū)域的環(huán)境退化、資源耗竭、景觀破壞, 工業(yè)污染成為新問題,人類社會開始而臨生態(tài)破壞和環(huán)境污染并存的格局,但從全球來看,這時的環(huán)境問題還是 區(qū)域性的。第二次產(chǎn)業(yè)革命時期隨著
4、電的使用,尤英是兩次世界大戰(zhàn)刺激了許多新興工業(yè)和科學技術突飛猛進的發(fā)展,使生產(chǎn)過程需要大量的 能源、礦物質和各類自然資源,產(chǎn)品的消耗和使用也需要大量的能源作保障。尤其是化學工業(yè)的呃起,合成了大 量自然界不存在的化學物質,嚴重破壞了生態(tài)系統(tǒng)及至整個生物圈的結構及功能,出現(xiàn)了許多喪驚世界的環(huán)境公 精品害事件,現(xiàn)在一些主要的全球環(huán)境問題就是這時開始積累的,環(huán)境污染與生態(tài)破壞的并存的格局也已由區(qū)域性擴 展為全球性。精品環(huán)境問題產(chǎn)生的根源:環(huán)境問題是經(jīng)濟超速增長的結果環(huán)境問題是科學技術發(fā)展的結果環(huán)境問題是宗教鼓勵人口增長和人對自然貪欲的結果環(huán)境生態(tài)學的定義:環(huán)境生態(tài)學是研究人為干擾下,生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在的變化
5、機制、規(guī)律和對人類的反效應,尋求受損生態(tài)系統(tǒng)恢復、重 建和保護對策的科學。即運用生態(tài)學理論,闡明人與環(huán)境間相互作用的機制和效應以及解決環(huán)境問題的生態(tài)途徑的科學。環(huán)境生態(tài)學的形成和發(fā)展:環(huán)境生態(tài)學的啟蒙和誕生期環(huán)境生態(tài)學理論體系的完善和發(fā)展期環(huán)境生態(tài)學的研究內(nèi)容及學科任務:人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在變化機制和規(guī)律研究各類生態(tài)系統(tǒng)的功能和保護措施研究環(huán)境生態(tài)學的發(fā)展初期環(huán)境生態(tài)學理論的實際應用期生態(tài)系統(tǒng)受損程度及危害性的判斷研究解決壞境問題的生態(tài)學對策研究任務:研究以人為主體的齊種環(huán)境系統(tǒng)在人類活動的干擾下,生態(tài)系統(tǒng)演變的過程、生態(tài)環(huán)境變化的效應以 及相互作用的規(guī)律和機制,尋求受損生態(tài)環(huán)境恢復和重建的
6、各種措施。環(huán)境生態(tài)學研究的熱點問題:人為干擾的方式及強度退化生態(tài)系統(tǒng)的特征判建人為干擾下的生態(tài)演替規(guī)律生態(tài)系統(tǒng)服務功能評價生態(tài)系統(tǒng)管理生態(tài)規(guī)劃和生態(tài)效應預測環(huán)境生態(tài)學的發(fā)展趨勢:從靜態(tài)的結構研究向動態(tài)的功能研究發(fā)展從描述現(xiàn)狀的左性研究到預報未來的泄量研究野外調査和室內(nèi)實驗相結合宏觀研究和微觀研究相結合 生物學與地理.化學.物理和數(shù)學相互滲透 運用自動化測試、訃算機和遙感技術等現(xiàn)代化實驗手段 開展國際間的合作 環(huán)境生態(tài)學的相關學科:生態(tài)學 環(huán)境科學恢復生態(tài)學 生態(tài)經(jīng)濟學 英它生態(tài)學的概念及其及其研究對象:生態(tài)學(Ecology)是研究生物與英環(huán)境相互關系的科學。它是經(jīng)典生物學的三大分支學科之一,
7、是環(huán)境生 態(tài)學的理論基礎。這個宦義是由徳國博物學家E. Haeckel1866年在其著作普通生物形態(tài)學(Generelle Morphologic Der Organismen)中首次提出的。生態(tài)學的理論基礎是建立在進化論物種起源的自然選擇和最適者生存兩項基本原則之上。 生態(tài)學的研究對象是生態(tài)系統(tǒng),涉及所有的生命層次。生態(tài)學的學科體系:1、按生物的組織層次來分:個體生態(tài)學(Autoecology)、種群生態(tài)學(Population ecology) 群落生態(tài)學 (Community ecology) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(Ecosystem ecology) 全球生態(tài)學(Global ecology
8、) o2、按生物類群來分:植物生態(tài)學(Plant ecology) x動物生態(tài)學(Animal ecology)、微生物生態(tài)學 (Microbiological ecology) 人類生態(tài)學(Human ecology)等。3、按研究方向來分:生理生態(tài)學(Physiological ecology) x進化生態(tài)學(Evolultionary ecology)、遺傳 生態(tài)學(Genetic ecology)行為生態(tài)學(Ethology ecology)等。4、按生物棲息環(huán)境來分:陸地生態(tài)學(Terrestrial ecology)、海洋生態(tài)學(Marine ecology)、河口灣生態(tài) 學(Es
9、tuary ecology) 農(nóng)田生態(tài)學(Farmland ecology)等。5、生態(tài)學與產(chǎn)業(yè)部門結合來分:農(nóng)業(yè)生態(tài)學(Agroecology) 漁業(yè)生態(tài)學(Fishery ecology)、林業(yè)生態(tài)學 (Forestry ecology) 城市生態(tài)學(Urban Ecology)等。精品6生態(tài)學與其他學科交叉來分:分子生態(tài)學(Molecular ecology) 化學生態(tài)學(Chemical ecology) x數(shù)學生 態(tài)學(Mathematical ecology) 經(jīng)濟生態(tài)學(Economical ecology)等。環(huán)境科學的概念:環(huán)境科學是研究和指導人類在認識、利用和改造自然中,正
10、確協(xié)調人與環(huán)境相互關系,尋求人類社會可持續(xù)發(fā) 展途徑與方法的科學,它是由眾多分支學科組成的學科體系的總稱。隨著可持續(xù)發(fā)展理論的提出和不斷完善,環(huán)境科學的研究內(nèi)容和學科任務等都得到許多新的發(fā)展,體現(xiàn)在三個 方而: 環(huán)境科學的資源觀:認為整個環(huán)境都是資源:環(huán)境科學的價值觀:首先認為環(huán)境具有價值,其次還認為發(fā)展活動所創(chuàng)造的經(jīng)濟價值必須與其所適成的社會價 值和環(huán)境價值相統(tǒng)一:環(huán)境科學的研究內(nèi)容:人類與其生存環(huán)境的基本關系環(huán)境污染的危害自然資源的保護與合理使用壞境科學的道德觀:提倡人與自然的和諧相處、協(xié)調發(fā)展、協(xié)同進化。環(huán)境質量的監(jiān)測、分析技術和預報 環(huán)境規(guī)劃環(huán)境管理的環(huán)境科學學科體系:環(huán)境學 基礎環(huán)境
11、學 環(huán)境社會學 環(huán)境數(shù)學 環(huán)境物理學環(huán)境聲學輻射污染及其控制熱污染及其控制 環(huán)境化學 環(huán)境生態(tài)學 環(huán)境毒理學 環(huán)境地質學 污染物在自然環(huán)境中的遷移、轉化、循環(huán)和積累的過程及規(guī)律 環(huán)境質量的調査、評價和預測環(huán)境污染的控制與防治應用環(huán)境學環(huán)境控制學環(huán)境工程學環(huán)境污染防治工程技術及原理大氣污染防治工程水污染防治工程固體廢物治理及利用工 程核工業(yè)環(huán)境工程噪聲及熱污染控制工程 環(huán)境污染綜合防治技術牙口環(huán)境 規(guī)劃環(huán)境系統(tǒng)工程環(huán)境水利工程環(huán)境經(jīng)濟學 環(huán)境醫(yī)學 環(huán)境法學 環(huán)境工效學恢復生態(tài)學:研究生態(tài)系統(tǒng)退化原因、退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建技術及方法、生態(tài)學過程與機制的科學。 它屬于技術科學的范疇,著重關注恢復和
12、重建生態(tài)系統(tǒng)的正向演替,以及關注生態(tài)工程學理論和技術的發(fā)展。生態(tài)經(jīng)濟學:研究生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)運行機制和系統(tǒng)各要素間相互作用規(guī)律的科學。它是生態(tài)學和經(jīng)濟 學相互交叉、滲透、有機結合形成的邊緣學科,也是跨自然科學和社會科學的交叉學科。人類生態(tài)學:研究人與生物圈相互作用,人與環(huán)境、人與自然協(xié)調發(fā)展的科學。環(huán)境經(jīng)濟學:主要研究環(huán)境與經(jīng)濟的相互作用關系、環(huán)境資源價值評估及英作用、管理環(huán)境的經(jīng) 濟手段、環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展和國際環(huán)境問題等內(nèi)容。污染生態(tài)學:以生態(tài)系統(tǒng)理論為基礎,用生物學、化學、數(shù)學分析等方法研究污染條件下生物與環(huán)境間 關系規(guī)律的科學。精品第二章生物與環(huán)境第一節(jié)地球上的生物生命的產(chǎn)生與進化:化學
13、進化階段原始生命形成的環(huán)境條件:地表具有還原性氣體,有水蒸氣、H:S、凡、CH八皿及比等,沒有0:,大氣層很 稀薄,沒有臭氧層,紫外線照射強烈,晝夜及季節(jié)溫差很大。1933年,S. L. Miller在實驗室中讓混有氨、甲烷和氫的水流經(jīng)一個電弧,最后得到了甘氨酸、丙氨酸等氨 基酸,為無機環(huán)境有機化提供了理論依據(jù):在還原性大氣中形成的各種有機物隨著時間的推移越聚越多,有的會 形成較為復雜的化合物,最后形成蛋白質和能夠自我復制的核酸分子,即具有生命活性的大分子,這就是生命的 開始。原始生命形態(tài)只能依靠分解復雜化合物時所釋放的能量來維持自身的生存。生物學進化階段從具有生命活性的大分子到細胞是生命進化
14、中的關鍵,細胞出現(xiàn)后,生命就從化學進化過渡到生物學進化, 進化過程就由變異、遺傳、選擇等因素所驅動。特別值得指岀的是微生物在生命進化中的重要作用。地球上最早形成了以藍藻門為主的光合自養(yǎng)生物,它們 在原始海洋中繁殖、蔓延,消耗二氧化碳,產(chǎn)生分子氧,改變了大氣成分,使氣體由還原性逐漸變?yōu)檠趸裕瑸?綠色植物的登陸創(chuàng)造了條件;高空臭氧層的出現(xiàn)使陸生生物的生命有了保障,此后陸地上就出現(xiàn)了一片繁榮景象。 生物種的概念:物種是指形態(tài)相似的個體的集合,并在自然條件下,同一種個體可自由交配產(chǎn)生可冇的后代。不同物種之間 存在明顯的形態(tài)不連續(xù)性和不同形式的生殖隔離。物種的分化是生物對環(huán)境異質性適應的結果,一個種能
15、代代相傳,保持種性,取決于遺傳物質或生化控制機 制。由于環(huán)境的變動和一個種的分布區(qū)內(nèi)環(huán)境的異質性,常會引起物種性狀的改變,包括基因型和表現(xiàn)型兩方面 的改變。一個物種的性狀隨環(huán)境條件而改變的程度稱為該種的可塑性.生物的協(xié)同進化:協(xié)同進化是指一個物種的進化必然會改變作用于英他生物的選擇壓力,引起其他生物也發(fā)生變化,這些變化 反過來又會引起相關物種的進一步變化。昆蟲與植物間的協(xié)同進化大型草食動物與植物間的協(xié)同進化肉食動物與荘食物間的協(xié)同進化互惠共生物種間的協(xié)同進化協(xié)同適應系統(tǒng)生物多樣性:生物多樣性是指生命有機體及英賴以生存的生態(tài)綜合體的多樣化和變異性。遺傳多樣性:所有生物個體中所包含的各種遺傳物質和
16、遺傳信息。又可分為分子、細胞和個體三個層次。物種多樣性:物種水平上的生物多樣性,指多種多樣的生物類型和種類。生態(tài)系統(tǒng)多樣性:生態(tài)系統(tǒng)中生境類型、生物群落和生態(tài)過程的豐富程度。景觀多樣性:不同類型的景觀在空間結構、功能機制和時間動態(tài)方而的多樣化和變異性。影響生物多樣性的因素:時間因子:地質歷史年代越古老的地區(qū),生物多樣性高:相反,地質歷史年代年輕的地區(qū),生物多樣性低。 空間異質性因子:環(huán)境異質性越髙,就會提高更多的生態(tài)位和更多的資源類型,從而可容納更多的生物種類。 氣候穩(wěn)定性因子:氣候越穩(wěn)泄則生物多樣性越高。生物因子:種間關系、種的生態(tài)位幅度等生物因素對生物多樣性起著重要的作用。生產(chǎn)力因子:高的
17、生產(chǎn)力能支持髙的多樣性。尺度因子:尺度不同(包括空間尺度和時間尺度)不同生物多樣性也不同。精品地球自我調節(jié)理論Gaia假說(Lovelock & Margulis)地球是一個Gaia,它是由地球生物圈、大氣圈、海洋、上壤等各部分組成的反饋系統(tǒng)或控制系統(tǒng),這個系 統(tǒng)通過自身的調節(jié)和控制而尋求并達到一個適合大多數(shù)生物生存的最佳物理、化學環(huán)境條件。這個系統(tǒng)的關鍵是 生物,尤其是微生物。地球表層的復雜性和多樣性是由于生命和通過生命活動而表現(xiàn)出來,從而決龍了它的自我 調節(jié)、自我控制的功能。一旦生物消失,則這個Gaia也就消失了。新地球觀由生物圈、巖石圈、大氣圈、水圈組成的地球表層部分是一個遠離物理學和化
18、學平衡態(tài)的開放巨系統(tǒng),生物圈 是這個系統(tǒng)的中心,靠生命活動調節(jié)、控制和保持其相對的穩(wěn)定。地質歷史實質上是生物圈與其他圈層相互作用、協(xié)同進化的歷史。多細胞生物岀現(xiàn)以前,環(huán)境主要是以藍細菌為主的單細胞生物調控,多細胞生物的作用是在維持大氣圈和水圈 成分的同時,加速了地球表而物質循環(huán)強度和能量儲雖:,只是到了最近兩千多年,人類改造環(huán)境的能力才迅猛提 高。人類社會或人類文化系統(tǒng)已成為地球表層系統(tǒng)內(nèi)一個特殊的組成部分,地球表層系統(tǒng)的未來狀態(tài)越來越依賴人 類社會的自覺行為。第二節(jié)環(huán)境的概念及其類型環(huán)境的概念:環(huán)境是指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
19、總和。構成環(huán)境的各要素,稱為環(huán)境因子。在環(huán)境科學中,環(huán)境的主體是人類,環(huán)境是指偉I繞人群的空間以及其中可以直接或間接影響人類生活和發(fā)展 的各種因素的總和。環(huán)境的類型:按環(huán)境的空間尺度分按環(huán)境的性質分宇宙環(huán)境能訝環(huán)境地球環(huán)境物質環(huán)境 區(qū)域環(huán)境按人類對環(huán)境的影響程皮不同分微環(huán)境 自然環(huán)境內(nèi)環(huán)境人工環(huán)境第三節(jié)主要環(huán)境因子生態(tài)作用半自然環(huán)境光因子的生態(tài)作用及生物的適應光照強度的生態(tài)作用及生物的適應光譜成分的生態(tài)作用及生物的適應光照時間的生態(tài)作用及生物的適應溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應水因子的生態(tài)作用及生物的適應上壤因子的生態(tài)作用及生物的適應影響地球表面太陽輻射強弱的因素:大氣成分:如臭氧、氧氣、水汽
20、、雨滴、二氧化碳和塵埃等。太陽高度角:太陽高度角越小,太陽輻射強度就越弱。黃赤交角:不同緯度、不同季節(jié),每天接受的太陽輻射的時間呈周期性變化。地球表而的海拔髙度、坡度、坡向和坡位等。光照強度的生態(tài)作用:對植物的生長及形態(tài)結構的建成有重要作用。促進細胞的增大和分化,影響細胞的分裂和伸長,從而影響植物體積的增大和重量的精品增加精品促進組織和器官的分化,制約著器官的生長和發(fā)冇速度,使植物各組織和器官保持發(fā)育上的正常比例影響植物的發(fā)育對果實品質有良好的作用,增加果實的含糖量和耐貯性,且著色良好。植物對光照強度的適應類型:陽性植物:在強光環(huán)境中才能生冇健壯的植物種類。陰性植物:在弱光條件下比在強光條件下
21、生長良好的植物種類。耐蔭性植物:在全日照下生長最好,但能忍耐一沱蔭蔽或在某生育期間需要輕度遮蔭的植物種類。太陽輻射中的光譜成分:紫外線:波長290-380nm,占太陽輻射總量的7%??梢姽猓翰ㄩL380-760nm,綠色植物光合作用的光譜范國,占太陽輻射總量的50%,紅橙光和藍紫光等稱為生理有效輻射,綠光被稱為生理無效輻射,紅光有利于糖的合成,藍光有利于蛋白質的合成。紅外線:波長760nm,占太陽輻射總呈:的43%。光譜成分的生態(tài)作用波長光色吸收特性生理生態(tài)效應1000nm紅外光被組織中的水吸收熱效應1000-720nm遠紅光植物稍有吸收促進種子萌發(fā),刺激植物延伸720-610nm紅光被葉綠素強
22、烈吸收對植物的光合作用和光周期有強烈的影響610-510nm黃橙光葉綠素吸收稍有下降對植物的光合作用和形態(tài)建成的影響稍有 下降510-400nm藍光被葉綠素與胡蘿卜素強烈吸 收能強烈影響光合作用,并抑制植物的生長, 使之矮粗100-315nm綠藍光被葉綠素與原生質吸收對光合作用稍有影響,對植物沒有特殊效 應315-280nm紫光被原生質吸收強烈影響植物形態(tài)建成,影響生理過程, 刺激某些生物合成l群聚與阿利氏原則:群聚:種群內(nèi)部個體朝一起集中的現(xiàn)象。群聚的生態(tài)學意義:群聚有利于提高捕食效率群聚可以共同防御敵害,增加每個成員存活的可能性群聚有利于改變小生境群聚有利于某些動物種群提高學習效率群聚能夠
23、促進繁殖阿利氏原則(Allee)一個物種種群的聚集程度和密度一樣,隨種類和條件而變化,過疏或者是過密都可能有限制性影響。種內(nèi)競爭與自疏:競爭:生物為了利用有限的共同資源,相互之間所產(chǎn)生的不利或有害影響的現(xiàn)象。種內(nèi)競爭的類型 分攤競爭:無完全的勝利者,資源平均分配 爭奪競爭:競爭勝利者盡可能多的控制必需品最后產(chǎn)量恒值法則:Y=W*d=K1-3/2自疏法則:W=Cd,C廣,隔離和領域性:隔離:種群內(nèi)的個體、配偶或以某種方式結合的小群之間通常保留一左空間距離的現(xiàn)象。 可減少競爭,防止因密度過大而耗盡資源,從而使空間利用趨于合理化。領域性:由個體、家庭或其他社群單位所占據(jù)的,并積極保衛(wèi)不讓同種其他成員
24、侵入的空間稱為領域:生物的 這種行為稱為領域性。等級制:等級制:動物種群中各個動物的地位具有一定的順序的等級現(xiàn)象,苴基礎是支配行為。等級制的生態(tài)學意義: 減少頻繁的爭斗,減少內(nèi)耗 優(yōu)勢個體在食物、棲所、配偶的選擇中均有優(yōu)先權,從而保證了種內(nèi)強者首先獲得產(chǎn) 生優(yōu)勢后代的機會,有利于種族的保存和延續(xù) 維持優(yōu)勢個體的權威性,在生存斗爭中具有積極意義年間關類型類型 | 種1|種2|特征精品偏利作用+0種群1偏利者,種群2無影響精品原始合作+對兩物種都有利,但非必然互利共生+對兩物種都必然有利中性作用00兩物種彼此無影響競爭:直接干涉型一一物種直接抑制另一物種競爭:資源利用型一資源缺乏時的間接抑制偏害作
25、用一0種群1受抑制,種群2無影響寄生作用+種群1寄生者,通常較宿主2的個體小捕食作用+種群1捕食者,通常較獵物2的個體大種間競爭;髙斯(G.F. Gause)假說:兩個物種越相似,它們的生態(tài)位重疊就越多,競爭就越激烈。競爭排斥原理:在一個穩(wěn)左的環(huán)境內(nèi),兩個以上受資源限制的但具有相同資源利用方式的種,不能長期共存在 一起,即完全的競爭者不能共存。生態(tài)位理論:生態(tài)位:自然生態(tài)系統(tǒng)中一個種群在時間、空間上的位垃及英與相關種群之間的功能關系。 空間生態(tài)位:表示劃分環(huán)境的空間單位和一個物種在環(huán)境中的地位。 營養(yǎng)生態(tài)位:物種在生物群落中的地位與功能作用,即物種與物種之間的營養(yǎng)關系。 超體積生態(tài)位:物種在n
26、維環(huán)境空間中的地位和功能作用。生態(tài)位理論:一個穩(wěn)定的群落中占據(jù)相同生態(tài)位的兩個物種其中一個終究要滅亡。一個穩(wěn)左的群落中,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。一個相互作用、生態(tài)位分化的群落系統(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充,而不是直接的競爭,因此由多個種群組成的群落要比單一種群的群落穩(wěn)定。 競爭的理論模型K:/a Kz, WP K:/ a R/a VP K:/a 穩(wěn)定共存精品K/a/不穩(wěn)定平衡兩個種鄱有可能取勝K2/p 兩種群的競爭結果 捕食作用:一個種群對另一個種群的生長與存活產(chǎn)生負
27、效應的相互作用。 寄生作用:一個種(寄生者)寄居于另一個種(寄主)的體內(nèi)或體表從而攝取養(yǎng)分維持生活的現(xiàn)象。 共生 原始合作:相互作用的兩個種,雙方獲利,但不存在依賴關系。 偏利共生:相互作用的兩個種,僅對一方有利,對另一方無影響。 互利共生:兩物種相互有利的共居關系,并且特此間有直接的物質交流,相互依賴,相互依存。Meta-種群理論:瑪他種群:生活在棲息地已破碎的,呈斑塊狀分布的種群,這一種群可由局部斑塊中種群的不斷火絕和再遷入 達到平衡而長期生存?,斔N群的兩個基本要點: 亞種群頻繁地從生境斑塊中消失 亞種群之間存在生物繁殖體或個體的交流,從而使瑪他種群在景觀水平上表現(xiàn)岀復合 穩(wěn)定性瑪他種群
28、動態(tài)的數(shù)學模型(Levins):dP/dt=mP(l-P)-eP該模型的平衡值為:P二1-e/m式中,P為未火絕的亞種群比例:m為與物種立居能力有關的常數(shù)(重建率):e為與物種火絕速率有關的常數(shù)。 可見,只有當me時,瑪他種群才能維持,而如果mVe時,則瑪他種群將逐步滅絕?,斔碚摰膸讉€要點:瑪他種群是指由一組空間上隔離,又相互有聯(lián)系的局部種群所組成的種群。一個瑪他種群要長期生存,組成的各個局部種群之間的遷入率必須大于各自的火絕率?,斔N群越大(即組成該瑪他種群的局部種群越多),種群能生存的時間越長?,斔N群的穩(wěn)怎性由局部種群之間的遷移率來維持,局部種群之間的遷移率越高,瑪他種群的動態(tài)穩(wěn)定性越
29、高。精品組成瑪他種群的局部種群所生存的棲息環(huán)境的不同對瑪他種群的生存有重要作用組成瑪他種群的局部種群之間的距離、動物的擴散能力對瑪他種群的維持有重要作用。有一個大種群和許多小衛(wèi)星種群所組成的瑪他種群,如果大種群的數(shù)量足夠大或互相之間有一泄的擴散率,則 對物種的保護十分有利。第三節(jié)生物群落生物群落的概念及其特征:生物群落是指在特上空間或生境下,具有一泄的生物種類組成及英與環(huán)境之間彼此影響、相互作用而形成一 定的外貌和結構,并具有特泄功能的生物集合體。它具有如下基本特征:具有一定的外貌不同物種之間相互影響具齊一定的種類組成具有一定的動態(tài)特征具有一定的群落結構具有一定的分布范圍開夕成一定的群落環(huán)境具
30、有特定的群落邊界特征群落的種類組成(成員型):優(yōu)勢種和建群種對群落的結構和群落環(huán)境的形成具有明顯控制作用的植物種,稱為優(yōu)勢種,其中優(yōu)勢層的優(yōu)勢種稱為建群種。亞優(yōu)勢種伴生種偶見種物種組成的數(shù)量特征:豐富度(多度):表示一個種在群落中的個體數(shù)目。密度:單位而積上植物株數(shù)蓋度:植物地上部分垂直投影而積占樣地而枳的百分比頻度:某個物種在調查范圍內(nèi)岀現(xiàn)的頻率髙度、重量、體積優(yōu)勢度和重要值重要值=相對密度+相對頻度+相對蓋度Drude的七級多度標準:地上部分郁閉數(shù)量很多數(shù)量多數(shù)量尚多數(shù)量不多而散生數(shù)量很少且稀疏 單株Soc (Sociales) 極多 Cop(Copiosae)Copl很多Cop2多Cop
31、3尚多Sp(Sparsal)少Sol (Solitariae) 稀少 Un (Uni cum)個別生物群落的結構:群落的外貌與季相 決龍群落外貌的因素隨著氣候的季療性交替變化,群落所呈現(xiàn)出的不同外貌稱為群落的季相。植物的生活型和生長型 組成群落的物種 植物的季相精品 植物的生活期生物群落的結構:群落的垂直結構,即群落的分層現(xiàn)象。植物群落層的分化主要決立于植物的生活型生物群落的結構:群落的水平結構群落在水平方向上配程狀況或水平格局。由于環(huán)境的不均勻性,使得群落內(nèi)備物種在二維空間中所呈現(xiàn)的不均勻配置稱為群落的鑲嵌性,分為融合型和 輪廓型兩類。兩個或多個群落之間的過渡區(qū)域稱為群落交錯區(qū)。群落交錯區(qū)內(nèi)
32、,種的數(shù)目及一些種的密度增大的趨勢,某些種的活動強度和生產(chǎn)力增強的現(xiàn)象,稱為邊緣效應。第四節(jié)群落組成與結構的影響因素群落組成和結構的影響因素:干擾干擾是一個偶然發(fā)生的不可預知的事件,是在不同空間和時間尺度上發(fā)生的自然現(xiàn)象。干擾使群落造成缺口后,有的在沒有繼續(xù)于擾下會逐漸恢復,但缺口也可能被周圍群落的任何一個種侵入和 占有,并發(fā)展為優(yōu)勢者,哪一個種是優(yōu)勝者則完全取決于隨機因素,這稱為對缺口的抽彩式競爭。中度干擾假說:中等程度的干擾水平能維持最高的生物多樣性。生物因素 競爭 捕食空間異質性島嶼效應與MacArthur平衡說島嶼的種一面積曲線:S=cAx MacArthur 平衡說:dS/dt =
33、IE 第五節(jié)生物群落的演替 生物群落演替的概念:隨著時間的推移,生物群落內(nèi)一些物種消失,另一些物種侵入,群落組成及其環(huán)境向著一泄方向產(chǎn)生有順序 的發(fā)展變化過程,稱為群落演替。在特立區(qū)域內(nèi),群落演替各個階段由一種群落類型轉變成另一種群落類型的整個取代順序,稱為演替序列; 在演替過程中,最先岀現(xiàn)的物種稱為先鋒種,在演替過程中出現(xiàn)的物種稱為演替種或過渡種,通過演替最終達到 的穩(wěn)建群落稱為頂極群落,在頂極群落中岀現(xiàn)的物種稱為頂極種。群落演替的類型:世紀演替長期演替快速演替按演替的起始條件不同分原生演替次生演替 按演替延續(xù)的時間 長短分 按控制演替的主導因素分 內(nèi)因性演替 外因性演替 按群落的代謝特征分
34、 自養(yǎng)性演替 異養(yǎng)性演替群落演替序列:旱生演替系列:地衣群落一苔穌群落一草本群落一木本群落精品水生演替系列:自由漂浮植物一沉水植物一浮葉根生植物一直立水生植物一濕生草本植物一木本植物 生物群落演替理論:單元頂極論(H. C. Cowie and F. E. Clements)多元頂極論(A. G. Tans ley)頂極一格局假說(R. H. Whittaker)群落中的種群處于穩(wěn)立狀態(tài)群落演替達到演替趨向的最大值與生境的協(xié)同性髙,相似的頂極群落分布于相似的生境中不同的擾形式和不同的干擾時間所導致的不同演替序列都向類似的頂極群落匯聚在同區(qū)域內(nèi)具有最大的中生性占有發(fā)育最成熟的土壤在一個氣候區(qū)內(nèi)最
35、占優(yōu)勢群落演替過程中群落結構和功能的變化趨勢群落特征演替 階段頂極 階段群落特征演替階段頂極階段群落能M學總生產(chǎn)量/群落呼吸大于1等于1生活史生態(tài)位特化寬窄總生產(chǎn)量/生物量髙低生物大小小大單位能流維持的生物量低高生活周期短 簡單長 復雜群落凈生產(chǎn)量髙低物質循 環(huán)無機物循環(huán)開放封閉食物鏈線狀 牧食網(wǎng)狀 腐食生物與環(huán)境的物質交換快慢群落結構有機質總量少多腐屑在營養(yǎng)物再生中的 作用不重要重要無機營養(yǎng)物生物外生物內(nèi)內(nèi)穩(wěn)左 性內(nèi)部共生不發(fā)達發(fā)達物種多樣性低髙營養(yǎng)保持差好生化多樣性低高抗干擾能力弱強層次性和空間異質性簡單復雜髙低生物群落演替的影響因素:植物繁殖體的遷移、散布和動物的活動性是群落演替的先決條件群落內(nèi)部環(huán)境的變化是群落演替的動力種內(nèi)和種間關系是群落演替的催化劑外界環(huán)境條件的變化是群落演替的誘因人類活動是重要的影響因素第四章生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學第一節(jié)系統(tǒng)和系統(tǒng)觀系統(tǒng)的概念:系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合而成的、具有特左功能的有機整體。 構成一個系統(tǒng)必須具備三
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