李博主編-生態(tài)學-講義1復習課程

1、博主編-生態(tài)學-講義1精品文檔李博主編生態(tài)學講義第一章生態(tài)學是一門科學生態(tài)學的定義生態(tài)學的形成與發(fā)展生態(tài)學與其他學科的關系一.生態(tài)學的定義1.生態(tài)學（ecology ）是研究生物與周圍環(huán)境和無機環(huán)境相互關系及機理的科學。 （E.Haeckel , 1866）它包括4個層次的內容：生態(tài)學的定義還有很多：生態(tài)學是研究生物（包括動物和植物）怎樣生活和它們?yōu)槭裁窗凑兆约旱纳罘绞缴畹目茖W。（埃爾頓，1927）生態(tài)學是研究有機體的分布和多度的科學。（ Andrenathes,1954 ）生態(tài)學是研究生態(tài)系統的結構與功能的科學。（ E.P.Odum, 1956）生態(tài)學是研究生命系統之間相互作用及其機理的

2、科學。（馬世駿，1980）生態(tài)學是綜合研究有機體、物理環(huán)境與人類社會的科學。（ E.P.Odum, 1997）二.生態(tài)學的形成與發(fā)展理論上：概念上的提出一-論著的出版一-學科的形成。時間上：萌芽時期 一-近代發(fā)展：4大學派的形成 一-現代發(fā)展：生態(tài)系統、人類生存環(huán)境的研究。實驗技術上：描述定性定量模擬。（1）生態(tài)學萌發(fā)階段（時期）公元16世紀以前：在我國：公元前1200年 爾雅一書；公元前200年管子 地員篇”；公元前100年前后，農歷確立了 24節(jié)氣，同時禽經一書（鳥類生態(tài)）問世； 本草綱目。在歐洲：公元前285年也有類似著作問世。（2）近代生態(tài)學階段（公元17世紀一19世紀末）建立時期：1

3、7世紀后生態(tài)學作為一門科學開始成長。1792年德國植物學家 C.L.W川denow 出版了草學基礎；1807年德國A.Humbodt出版植物地理學知識提出植物群落“外貌”等概念；1798年Malthus人口論的發(fā)表；1859年達爾文的物種起源；1866年Haeckel在他的著作普通生物形態(tài)學中首先提出 ecology 一詞，并首次提出了生態(tài)學 定義。1895年E.Warming發(fā)表了他的劃時代著作以植物生態(tài)地理為基礎的植物分布學（1909年經改寫成植物生態(tài)學）。（2）近代生態(tài)學階段（公元17世紀一19世紀末）鞏固時期（20世紀初至20世紀50年代）：（1）動植物生態(tài)學并行發(fā)展，著作與教科書出版

4、。代表作：C.Cowels（1910）發(fā)表的生態(tài)學；F.E.Chements(1907)發(fā)表的生態(tài)學及生理學；前蘇聯蘇卡切夫的植物群落學(1908)、生物地理群落學與植物群落學(1945);A.G.Tamsley(1911)發(fā)表的英國的植被類型等；R.N.Chapman(1931)的動物生態(tài)學；中國費鴻年(1937)的動物生態(tài)學；特別是W.C.Alle (1949)等的動物生態(tài)學原理出版，被認為是動物生態(tài)進入成熟期的重要 標志。(2)近代生態(tài)學階段(公元17世紀一19世紀末)鞏固時期(20世紀初至20世紀50年代)：(2)學派的形成：主要有北歐學派：以注重群落結構分析為特點。代表人物： G.E

5、.Du Rietz法瑞學派：注重群落生態(tài)外貌，強調特征種的作用。代表人物是J.Braum-Blanquet英美學派：以動態(tài)和數量生態(tài)為特點。代表人物是Clements和Tansley俄國學派(前蘇聯學派)：植物(群落)與地學結合。代表人物：B.H.Cykayeb(三)現代生態(tài)學階段(20世紀60年代至現在)以人類生存環(huán)境為中心。三.生態(tài)學與其他學科的關系深入到自然科學和社會(人文)科學中，形成各自的分支學科。滲入到人類社會各種活動甚至思維和意識中。第二章生物與環(huán)境一.環(huán)境概述二.生態(tài)因子1、定義:生態(tài)因子(ecological factors )是指環(huán)境中對生物生長、發(fā)育、生殖、行為和分布 有

6、直接或間接作用的環(huán)境要素。2.生態(tài)因子作用的一般特征(一般規(guī)律)(1)綜合作用；(2)主導因子作用；(3)直接作用和間接作用；(4)階段性作用；(5)可調節(jié)(補償)作用但不可代替性；(6)限制性作用 一耐度限制及耐度限制的調節(jié)。限制因子(limiting factor ):限制生物生存和繁殖的關鍵性因子。在眾多生態(tài)因子中，任何接近或超過某種生物的耐受性極限，而且阻止其生長、繁殖或擴散甚至生存的因素。最小因素定律(law of minimum ):能夠影響生物的無數因子中，總有一個因素限制生物的生長、生存或繁殖。耐性定律(law of tolerance ):耐性(tolerance ):指生物

7、能夠忍受外界極端條件的能力；指單個有機體或種 群能夠生存的某一生態(tài)因子的范圍。又稱shelford 耐性定律。任何一個生態(tài)因子在數量或質量上的不足或過多，即當其接 近或達到某種生物的耐受性限制時，而使該種生物衰退或不能生存。2.生態(tài)因子作用的一般特征(一般規(guī)律)耐性限度(the limits of tolerance ):每個種只能在環(huán)境條件一定范圍內生存和繁殖。也即生物種在其生存范圍內，對任一生態(tài)因子的需求總有其上限與下限，兩者之間的距離就是該種對該因子的耐性限度。生物種的耐性曲線(見圖例)：耐性限制用曲線表示，稱為耐性曲線(tolerance curve )。廣幅分布生物與狹幅分布生物分布

8、耐性曲線。耐度限制的調節(jié)通過下列主要方式：新環(huán)境適應：馴化培育休眠 “逃避”限制生理節(jié)律變化和其他周期性補償變化調節(jié)的目的是對惡劣環(huán)境的克服，通過這些方式，使體內生理、行為達到平衡，而抵抗惡劣環(huán)境。三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(1)光強的作用：生長發(fā)育、形態(tài)建構作用。典型例子一植物黃化現象(eitiolationphenomenon)。(2)光質的作用：光合作用影響紅、橙光能對葉綠素有促進，綠光不被植物吸收稱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。光對動物生殖、體色變化、遷徙、毛羽更換、生長發(fā)育有影響。紫外光與動物維生素 D產生關系密切，過強有致死作用，波長360nm即開始有殺

9、菌作用，在340nm240nm勺輻射條件下，可使細菌、真菌、線蟲的卵和病毒等停止活動。200300nm的輻射下，殺菌力強，能殺滅空氣中、水面和各種物體邊面的微生物，這對于抑制自然界的傳 染病病原體是極為重要的。三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(3)光周期現象 一生物對光的生態(tài)反應與適應定義：生物對晝夜光暗循環(huán)格局的反應所表現出的現象稱之為光周期現象。生物和許多周期現象是受日照長短控制的，光周期是生命活動的定時器和啟動器。表1不同緯度地區(qū)的日照時間單位：h三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(3)光周期現象 一生物對光的生態(tài)反應與適應植物的光周期現象：長日照植物、短日照植物、中日照植物、日照中植物。(不同光

10、照時間對開花的作用而定)動物的光周期現象：鳥類的光周期現象最為明顯，它的遷徙是由日照長短變化所引起的；鳥類及某些獸類的生殖也 與日照長短有關，如雪貂、野兔和刺猬等都是隨著春天日照長度增加而開始生殖(稱為長日照 獸類)；綿羊、山羊和鹿等總隨著秋天短日照的到來而進入生殖期(稱短日照獸類)。三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(1)溫度與生物生長發(fā)育生長： 土基點”一一最低、最適、最高溫度。發(fā)育：植物的春化作用(某些植物要經過一個低溫階段才能開花結果)。(2)生物對極端溫度的適應對低溫適應在形態(tài)、生理和行為方面的表現中國南北方幾種獸類顱骨長度的比較：三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用說明了生活在高緯度地區(qū)的恒溫動

11、物其身體往往比生活在低緯度地區(qū)的同類個體大。個體大的動物，其單位體重散熱量相對減少(貝格曼Begmar律)(表)。阿倫(Allen )規(guī)律：恒溫動物身體的突出部分為四肢、尾巴、外身等在低溫環(huán)境中有變小的趨勢。在生理方面，生活在低溫環(huán)境中的植物通過減少細胞中的水分和增加細胞中的糖類、脂肪等物 質來降低植物的冰點，增加抗寒能力。動物對低溫的適應主要表現在代謝率與溫度關系中的熱 中性區(qū)寬，下臨界點溫度以下的曲線率小等幾個方面(圖)。(3)物候節(jié)律：物候又稱物候現象(phenological phenomenon ),是指生物的生命活動對季節(jié)變化的反應現象。物候學(pheology )則是指研究生物與

12、氣候周期變化相互關系的科學。三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(1)水因子對生物生長發(fā)育的作用：水分不足，使植物萎蕉；使動物滯育或休眠。某些動物的周期性繁殖與降水季節(jié)密切相關，如澳洲鸚鵡遇到干旱年份，就停止繁殖；而某些龍腦香科植物遇到干旱年份卻產生用發(fā)性開花結果(2)生物對水因子的適應三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(2)生物對水因子的適應植物依其對水分需求劃分為水生植物、陸生植物兩大類型。各類型下又分別劃分為沉水植物、浮水植物、挺水植物、濕生植物、旱生植物和中生植物等。(圖解)陸生動物對水因子的適應形態(tài)結構上的適應：以各種不同形態(tài)結構，使體內水分平衡。行為上的適應：沙漠動物晝伏夜出；遷徙等。生理上的適

13、應：沙漠之舟”駱駝可以17天喝水，身體脫水達體重的27%,仍然照常行走。它不僅具有貯水的胃，駝峰中還儲藏豐富的脂肪，有消耗過程中產生大量水分；其血液中具有特殊的脂肪和蛋白質，不易脫水。三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(1)氧的生態(tài)作用；(2)氮的生態(tài)作用；(3) CO2勺生態(tài)作用(對動植物個體潛在的影響)；使植物氣孔開度減少，減少蒸騰，提高水分利用。CO2濃度相對提高，使C3植物光合作用不斷增加(C4植物達到飽和點后則不隨 CO2濃度提 高，光合作用增加)。CO2能促進植物的生長一一植物生長速率隨全球 CO2濃度的提高而增加。高濃度的CO2能改變植物形態(tài)結構一一幼苗分枝增多，葉面積指數加大等。三.

14、生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(4)大氣污染與植物；大氣主要污染物對植物的危害(影響)二氧化硫(SO2 )對植物的影響：傷害閾值為 0.250.55ppm , 28小時；典型癥狀一一葉片脈間 呈不規(guī)則的點狀、條狀或塊狀壞死區(qū)。氟化氫(HF)對植物的影響：傷害閾值 >40ppm；典型癥狀一一葉尖和葉緣壞死。臭氧(03)對植物的影響：傷害閾值0.050.15ppm 0.58 小時；典型癥狀一一葉面上出現密集的細小斑點。乙烯對植物的影響：傷害閾值10100ppb;典型癥狀一一“偏上生長”致使葉片、花、果脫落。植物對大氣的凈化作用吸收CO2放出O2 :造林綠化與人類維系呼吸；吸收有毒氣體：吸收二氧化硫

15、( SO2 )及氟化氫(HF)最優(yōu)；驅菌殺菌作用：有些植物分泌殺菌素，如1ha松柏林24小時分泌34kg殺菌素；阻滯粉塵：針葉林阻粉塵量 3234噸/年，闊葉林68噸/年；吸收放射性物質：吸收中子r射線。三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(4)大氣污染與植物；大氣污染監(jiān)測指示植物a.作為指示植物的基本條件：能夠綜合反映大氣污染對生態(tài)系統影響的強度；能夠較早地發(fā)現污染(對大氣污染敏感)；能夠同時檢測多種大氣污染物；能夠反映出一個地區(qū)的污染歷史(基本年輪的化學分析)。b.常見(用)的指示植物：地衣最敏感，0.0150.105Ppm二氧化硫下無法生存(但反應慢)。大氣污染的植物監(jiān)測形態(tài)及生長量觀測：iA=

16、wo/wm群落生活力調查(見城市生態(tài)學一一孟德政等譯，1986);現場盆栽定點監(jiān)測；生理生化指標測定 一一光合作用，呼吸作用，氣孔開放度，細胞膜透性，葉液PH直變化，植物體內酶體變化等。三.生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用(1) 土壤化學性質與植物的關系PH直3或9對根系嚴重傷害礦質營養(yǎng)元素與植物(2)植物的鹽害和抗鹽性植物的抗鹽方式：排除鹽分一一泌鹽植物；稀鹽植物(稀釋鹽分)；富集鹽分；拒絕吸收(3)植物對土壤適應的生態(tài)類型對PH®的適應一一嗜酸性植物、嗜酸一耐堿植物、嗜堿一耐酸植物、嗜堿植物。 鈣土植物、鹽生植物、抗鹽植物(4) 土壤污染的植物監(jiān)測土壤污染一一重金屬污染、如汞、鎘、碑、化

17、學農藥污染等。監(jiān)測：植物群落調查，蔬菜及作物調查，實驗分析第三章 種群一、種群的基本特征1、種群的定義(population )種群是占據特定空間(地理位置)的同種有機體的集合群。種群是占據某一地區(qū)的某個種的個體總和(Friederich , 1930)某一特定時間占據某一特定空間的一群同種有機體(Merrile,1981 )種群是物種在自然界中存在的基本單位，又是生物群落的基本組成單位。種群是一種特殊組合，具有獨特性質、結構、機能，有自動調節(jié)大小的能力。種群生態(tài)學(population ecology )研究同種生物個體群數量動態(tài)、特性分化及其發(fā)生發(fā)展的科學。(種群生物學 populatio

18、n biology )一、種群的基本特征1、種群的定義(population )種群生態(tài)學歷史發(fā)展概況及主要代表作：J. L. Harper, 1977, Population Biology of Plant . Academic press , London and New York .J . W Silvertown , 1982. Introduction to plant population ecology. Longman Londonand New York .王伯芯等，1995,植物種群學.廣州：廣東高等教育出版社.2 .種群的基本特征(1)分布格局(distribution

19、 pattern )種群內個體空間分布方式或配置特點。(圖)均勻分布(uniform distribution )隨機分布(random distribution)集群分布(contagious distribution)種群分布格局最簡易的判斷方法，通過公式S2=E (%m)2/n-1 計算其中：n調查時樣方數m每個樣方中個體平均數x一樣方中的個體總數S2 一方差(分散度)根據S2的值可判斷：當S2=0即S2Vm寸，為均勻分布當S2= m時為隨機分布當S2>m時為集群分布2 .種群的基本特征(2)年齡結構(age structure )種群內不同年齡的個體數量分布情況。根據年齡結構劃分

20、三種種群類型：增長型、穩(wěn)定型、衰退型。(見圖)增長型種群(increasing population )年齡結構成典型金字塔型，表示種群有大量幼體，老齡個體小，出生率大于死亡率。穩(wěn)定型種群(stable population )出生率與死亡率大致平衡，種群穩(wěn)定。下降(衰退)種群(declining population )倒金字塔型。種群中幼體減少，老體比例增大，死亡率大于出生率。種群(特別是優(yōu)勢種)年齡結構，直接關系著其本身及其所在群落的發(fā)展趨勢，是種群及其所 在群落的動態(tài)趨勢的主要指標。測定種群的年齡結構，便可分析它的自然動態(tài)，推知它及其所 在群落的歷史，預測它們的未來。2 .種群的基本特

21、征(3)性比(sex ration ) 性比是種群中雄性個體和雌性個體數目的比例。受精卵的臺/，大致是50: 50,這叫第一性比。由于種種原因，臺/，比繼續(xù)變化，到個體成熟時為正的臺/，比例叫第二性比。最后還有充分成熟的個體性比，叫第三性比。性比對種群配偶關系及繁殖潛力有很大的影響。2.種群的基本特征(4)生命表(life table )是指列舉同生群在特定年齡中個體的死亡和存活比率的一張清單。同生群(cohort)同時出生的個體種群。類型：圖解生命表(diagrammatic life table )以圖解來表示生物一個世代的歷程。常規(guī)生命表 (conventional life table

22、)動態(tài)生命表(dynamic life table) 真實記錄生物個體存活情況。靜態(tài)生命表(static life table)一記錄某一特定時間獲得的各齡級個體數情況而編制成的。作用(意義)：綜合記錄了生物體生命過程的重要數據；系統表示出種群完整生命過程；研究種群數量動態(tài)必不可少的方法。二.種群的增長與調節(jié)1 .種群增長的模型(1)馬爾薩斯(Malthus )方程：又稱指數增長模型。Nt=N0ert指數增長；ln Nt =ln NOtrt對數增長(2)邏輯斯蒂增長(Logistic growth )模型：是比利時學者 Verhulst 1838 年創(chuàng)立的。邏輯斯蒂增長模型是指種群在有限環(huán)境下

23、，受環(huán)境制約且與密度相關的增長方式。Nt=k/1+(1- Nt/k)e-rt(3) Leslie Lefkorich 矩陣模型：nt+1=MtntMt是e p、i的距陣，nt和nt+1分別是在t和t+1時種群各階段個體數的列向量，從 中計算 消。當人=1,表示種群穩(wěn)定；當 人1表示種群正在增長；入1,種群趨向衰退。2 .種群大小的調節(jié)(population regulation )種群大小的調節(jié)是指種群大小的控制或者是指種群大小所表現的作用限度。調節(jié)種群大小的因素非密度相關一一外界(物理)因素，如降水、溫度、土壤狀況等。密度相關(密度依賴)一一內部的生物因素。自疏(self thinning)

24、 與-3/2 定律：自疏一一指同種植物因種群密度而引起種群個體死亡而密度減少的過程。3/2定律一一植物種群自疏過程中，其個體平均重量與種群密度成-3/2直 線斜率的變化。W=Cd-3/2 logw=logc-3/2logdW評均單株重量C為常數d種群密度(植物個體重量與密度說：密度降低，重量增大)3 .人類種群的增長與調節(jié)(1)世界及我國人口的增長趨勢(見圖)(2)我國人口的調節(jié)我國目前人口增長的特點：面臨建國以來的第三次出生高峰；人口老化趨勢出現；人口的科學文化素質較低。我國人口的調節(jié)：總方針一一控制人口的增長，提高人口的素質；目標2000前力爭把中國平均人口自然增長率控制在12.5 %。內

25、，期望下世紀中葉穩(wěn)定在1516億；措施一一堅持優(yōu)生優(yōu)育，計劃生育；掃除青壯年文盲，實行九年制義務教育。三、種群生活史(一)種群在其生活史中表現的特征(二)繁殖格局( reproduction patterns )(三)繁殖策略( reproduction stratagem )(四)性選擇(sexual selection )三、種群生活史(一)種群在其生活史中表現的特征1 .生活史的定義一個生物從出生到生物所經歷的全部過程稱為生活史( life history )或生活周期(life cycle )。2 .表現的主要特征個體大?。菏巧锏倪z傳特征，與生活周期長短有很好相關性。生長與發(fā)育速度：

26、呈S”形生長曲線，包括停滯期、指數期、靜止期。3 .表現的主要特征繁殖：指有機體生產出與自己相似后代的現象，是生物形成新個體的所有方式的總稱。包括： 有性生殖(sexual reproduction ):是指通過兩性細胞核的結合形成新個體的繁殖方式。無性生殖(asexual reproduction ):抱子生殖(spore reproduction )是指生殖細胞即抱子不經過有性過程而直接發(fā)育成新個體的 繁殖方式。營養(yǎng)繁殖(vegetative reproduction )繁殖與物種的生存和發(fā)展關系極密切，它是生活史中的核心問題。4 .表現的主要特征擴散：指生物個體或繁殖體從一個生境轉移到另

27、一個生境中。植物的擴散(繁殖體的傳播)：擴散形式水力、動物(包括人)、風力。各自有特殊的適應性。動物擴散(主動擴散)擴散形式遷出、遷入、遷移遷出(emigration )分離出去而不再歸來的單方向移動。遷入(immigration )進入的單方向移動。遷移(migration )周期性的離開和返回。(回游、遷徙)動植物擴散的生物學與生態(tài)學意義可以使種群內和種群間的個體得以交換，防止長期近親繁殖而產生不良的后果；可以補充或維持在正常分布區(qū)以外的暫時性分布區(qū)域的種群數量； 擴大種群分布區(qū)。(二)繁殖格局( reproduction patterns )1、一次繁殖和多次繁殖在生活史中，只繁殖一次即

28、死亡的生物稱為一次繁殖生物( semelparity )。一生中能夠繁 殖多次的生物稱為多次繁殖生物(iteroparity )。2、生活年限與繁殖植物可劃分為一年生、二年生和多年生三種類型的生活年限；動物也分別劃分為短命型、中等 壽命型和長壽型三種類型的生活年限。有機體的生活年限(life-span )或壽命(lifetime )既具遺傳性，也具有較大的生態(tài)可塑性，通常前者為生理壽命，后者為實際壽命或生態(tài)壽命。短命型可視為提前繁殖，長壽型視為延遲繁殖。繁殖格局是自然選擇的結果，。它主要視生境條件決定的。(三)繁殖策略( reproduction seratagem )繁殖策略是表示生物對它所

29、處生存條件的不同適應方式。MacArthur(1962)提出的r-K選擇的生活史策略。1. r-選擇有利于增大內稟增長率的選擇稱為r-選擇。r-選擇的物種稱為r-策略者(r-strategistis )。r-策略者是新生境的開拓者，但存活要靠機會，所以在一定意義上它們是機會主義者”，很容易出現 突然的爆發(fā)和猛烈的破產 ”2. k-選擇一一有利于競爭能力增加的選擇稱為k-選擇。k-選擇的物種稱為k-策略者(K-strategistis )。k-策略者是穩(wěn)定環(huán)境的維護者，在一定意義上，它們是保守主義者，當生存環(huán)境發(fā)生災變 時，很難迅速恢復，如果再有競爭者抑制，就可能趨向滅絕。3. r-選擇和k-選

30、擇的相關特征(見表)在動物中，大分類動物間比較時，昆蟲可視為r-選擇，脊木t動物為k-選擇；在分類單位之內比較時，體形大，生育力低，對幼小個體有良好保護的為典型的k-選擇，體形小，生育力高，對幼小個體優(yōu)育時間短的，為典型的 r-選擇。在植物中，一年生植物如農田雜草，原生和次生裸地的先鋒草種屬于r-選擇，大多數森林樹種屬于k-選擇。生物種群的繁殖策略也是自然選擇的結果。(四)性選擇(sexual selection )1 .植物的選擇受精選擇受精(selective fertilization )是指具有特定遺傳基礎的精核與卵細胞優(yōu)先受精的現 象。選擇受精主要表現為生理生化和遺傳上的特征，包括自

31、交不親和性、遠緣雜交、不親和性、多個花粉精核間的競爭等現象。植物的選擇受精的生物學意義：(1)可保證最適應的兩性細胞的高度融合，從而增強后代的存活能力；(2)限制異種之間的自由交配，使種間生殖隔離，從而保證各個種的相對穩(wěn)定性。(四)性選擇(sexual selection )2 .動物的性選擇(1)動物性選擇形式：動物的性選擇形式多種多樣，主要以異性的外表和行為作為選擇的依據。通常表現為修飾(ornamentation )、色澤(coloration )、求偶行為等方面，形成明顯的 雌雄二形(sexual dimorphism )現象。在動物中，絕大多數物種是由雄性作出求偶行為，往往表現在顏色

32、修飾和聲音上有許多差異(特別是鳥類)，有的做出各種各樣動作，顯示自己的魅力。(2)雌性動物的婚配選擇：精心選擇那些攜帶最好基因型的雄性個體交配，來獲得高質量的后代，提高其繁殖成效。為此，雌性動物往往對雄性個體有敏銳的洞察力，特別對色彩和聲音有 較高的鑒別力。止匕外，對雄性的體態(tài)、行為特征(如爭斗、給餌等)等也有一定的鑒別力，從 中擇優(yōu)選擇，才能保證后代健康。第四章生物群落(1)一.生物群落的特征1、定義：生物群落(biotic community )是指在一定地段或一定生境里各生物種群相互聯系和 相互影響所構成的組合結構單元。植物群落(plant community, phytocoenosi

33、um, phytocommunity ) 是指由些植物在定生境 條件下所構成的一個相互影響、互為關聯的總體。植被(Vegetation )是指地球表面的一層活的植物覆蓋。2、生物群落的基本特征(1)群落中的所有物種在生態(tài)上有相關性植物群落中的種類成分組成一一調查方法：標準樣地法(確定最小面積)、點 一四分法(中點象限法)(見另圖)。各物種的相關：競爭、共生、附生、腐生、他感等。(2)群落與環(huán)境不可分割性(3)群落中各物種的重要性有各異性植物群落中物種的數量特征：單一數量特征綜合(數量)特征單一數量特征：* 密度(Density )D=N/S* 多度(Abundance)指種類的豐富程度M=F/

34、A X100%F 一樣地內該種的個體數A一所有個體數* 頻度(Frequency )指群落中某種植物出現的樣方百分比F=E S/N X100%F”也稱頻度系數Raunkier植物頻度定彳t：共分 5級A(1 20%)、B (21 40%)、C(41 50%)、D(51 80%)、E(81 100%)A>B>C<=>D<E(這一定律并非符合所有群落類型)綜合(數量)特征：* 存在度(presence ):指一種植物在一個群落中出現的程度P=n/N n 某種植物出現的群落數N 同一類型群落總數* 恒有度(Constance):在一定面積內物種的存在度* 確限度(fid

35、elity ): 一種植物在一個群叢中的集中程度：具體分5個確限度等級：奇偶種 、隨偶種、適宜種、偏宜種、專有種或確限種。* 優(yōu)勢度(dominance ):表示某種植物在群落中所占的優(yōu)勢程度。由多度、頻度、顯著度和立木級比例綜合評定。確限度等級：奇偶種(stranger)偶然發(fā)現或入侵的或殘遺的種；隨偶種(indifferent) 對任何群落都沒有顯著的親緣；適宜種(preferent)在若干群落中發(fā)現，但在其中一個群落中成為優(yōu)勢種或生長最好的種；偏宜種(selective)特別在某一群落中出現，但也在其他群落中偶爾出現的種；專有種或確限種(exclusive) 完全或幾乎只出現在某一群落中

36、的種。優(yōu)勢度(dominance )重要值(importance value ) ( IV ):以綜合數值表示植物物種在群落中的相對重要值。重要值=相對多度+相對頻度+相對顯著度(IV) RD%RF% RP%相對多度=某個種的個體數/所有種的個體數x 100%相對頻度=某個種的頻度/所有種的頻度x 100%相對顯著度=某個種的胸截面積/所有種的胸截面積X 100%(4)群落有其空間和時間上的結構空間結構一一分層(地上分層、地下分層)。森林群落空間結構地上成層(分層)現象用剖面 圖解表示。分：喬木層(一般三層)、灌木層、草本層、地被層。(圖)時間結構(季節(jié)性周期變化)一一指那些與季節(jié)性氣候變化相

37、關聯的明顯周期現象。主要表現在：葉子的生長變化：新葉生長、變葉期、落葉期；開花和結實(5)群落結構的松散性和邊界模糊性二.生態(tài)位1 .生態(tài)位(niche )的概念Grinnell(1917)最早使用這個術語，指出生態(tài)位是每個物種由自身結構上和功能上的限制而被約束在其內的最后分布單位Elton(1927)認為生態(tài)位是說物種在生物環(huán)境中的位置及它的食物和敵害關系Hutchinson(1957)定義生態(tài)位是工種生物和它的非生物與生物環(huán)境全部相互作用的總和。Whittaker(1975) 的概念較科學及明確。生態(tài)位是指每個物種在群落中的時間和空間的位置及其機能關系。或者說群落內一個種與其他種的相關的位

38、置2 .生態(tài)位理論的基本要點(1) 生態(tài)位寬度(廣度)(niche breadth , niche width) 。定義：一個有機體單位(物種)利用的各種各樣不同資源的綜合的幅度。一種生物或生物類群所表現出來的資源利用的多樣性。可利用的少生態(tài)位寬度增加，促使生態(tài)位泛化(generalagation )資源：豐富，可選擇性大生態(tài)位寬度減少，促使生態(tài)位特化(specialigation)2.生態(tài)位理論的基本要點(2)生態(tài)位重疊(niche overlap )定義：不同物種的生態(tài)位之間的重疊現象?；蚴钦f兩個或更多的物種對資源位和資源狀態(tài)共同 利用。生態(tài)位重疊是競爭的必要條件但并非絕對條件，而決定于資

39、源狀態(tài)。豐富，供應充足，生態(tài)位重疊也不發(fā)生種間競爭。資源貧乏，供應不足，生態(tài)位稍有重疊，即發(fā)生激烈的種間競爭。2.生態(tài)位理論的基本要點(3)生態(tài)位分離(niche separtion )定義：兩個物種在資源系列上利用資源的分離程度。又稱競爭排斥原理(competive exclusion priciple )或高斯(Gause,1934 )原理：如果許多 物種占據一個特定的環(huán)境，他們要共同生活下去，必然要存在某種生態(tài)學差別(具有不同的生 態(tài)位)，否則它們不能在相同的生態(tài)位內永久地共存。(4) 生態(tài)位移動(niche drift )定義：種群對資源譜利用的變動。這是環(huán)境脅迫或者競爭的結果。3.用

40、生態(tài)位理論解釋自然生物群落：(1) 一個穩(wěn)定的群落中占據了相同生態(tài)位的兩個物種，其中一個終究要滅亡；(2) 一個穩(wěn)定的生物群落中，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。(3)群落是一個相互起作用，生態(tài)位分化的種群系統。這些種群在它們對群落的時間、空間和資源利用方面，以及相互作用的可能類型方面，都趨于互相補充而不是直接競爭。大家配合共同生活，更有效地利用環(huán)境資源，從而保證了群落在一個較長時間有較高的生長力，具有更大的穩(wěn)定性。（4）競爭可以導致多樣性而不是滅絕，競爭在塑造生物群落的物種構成中發(fā)揮著主要作用。競爭 排斥在自然開放系統中，很可能是例外而不是規(guī)

41、律，因為，物種常常能夠轉換它們的功能生態(tài) 位去避免競爭的有害效應。三.生物群落內的種間關系1、互利共生（互惠共生）（ mutualisum ）兩種生物或兩種中的一種，由于不能獨立生存而共同生活在一起，或一種生活于另一種體內，互相依賴，各獲得一定利益的現象2、寄生（parasitum ） 某一物種的個體居住于另一種物種個體的體內或體表從中吸取營養(yǎng)而生活的現象。3、腐生（saprophytic ）一些生物有機體只利用腐朽有機物生存的現象。4、競爭5、他感三.生物群落內的種間關系4、競爭（competition ）同種或異種的兩個或更多個個體間發(fā)生對于環(huán)境資源和空間爭 奪，從而產生的一種生存斗爭現象

42、。種間競爭一一近緣種圍繞著共同的資源（食餌、空間等）而斗爭，其結果是一方或雙方種群的生長、生存、分布和增殖都受到不良影響。種內競爭一一種群內各個個體間為爭奪資源與空間所產生的生存斗爭現象。競爭是對抗性的。其結果：排斥、淘汰、抑制、共存，導致多樣性，而不是滅絕。決定競爭勝負的因素：種間競爭一一種的生態(tài)習性、生活型、生態(tài)幅度狀況等種內競爭一一個體的生長狀況，體積小（強弱），年齡大小狀況等。三.生物群落內的種間關系5、他感（化感，他感化學作用）（ allelopathy ）定義：由生物體分泌到體外的化學物質對別種或本種其他個體發(fā)生影響的現象。他感作用的主要類型植物與微生物間的他感植物間的他感：他感與

43、自毒植物與草食者間的他感作用植物與動物（人類）的他感作用一些植物他感作用的具體途徑水淋溶、根分泌、揮發(fā)物、殘體分解、不同植物具體途徑不同（見表）：表：已被證實的10種植物的他感作用途徑（4）他感作用的幾個問題他感作用對象作用部位差異性問題：他感對不同植物有不同的作用（敏感度不一樣）。例如對檸檬枝水抽提物和揮發(fā)油對蘿卜等6種受體種子發(fā)芽和幼苗生長的影響，其中6種受體對水抽提物抑制敏感性由強到弱的順序是：蘿卜玉米 水稻 柱花草 黃瓜 豆角。對揮發(fā)物的敏感順序是：蘿卜 柱花草玉米水稻黃瓜豆角。表現出低促高抑現象。例如，檸檬枝揮發(fā)油在0.005%低濃度下對蘿卜幼苗生長起促進作用，當濃度超過0.08%又

44、表現出顯著的抑制作用。他感作用與環(huán)境因子關系：不同月份（季節(jié)）水抽提物的他感作用不同；各月份水抽提物的他感作用與降水量明顯相關。(5)他感作用的機理生物體化學生理活性物質(他感作用物)的作用。如木麻黃的他感作用有5個黃酮衍生物和一個阿魏酸衍生物；螃螟菊的地上部分他感作用物有2個倍半菇內酯類化合物；茶樹他感作用及自毒作用的主要物質是茶多酚及咖啡因。 他感作用物主要是對細胞、亞細胞結構的影響。如使細胞壁變寬、彎曲；高爾基體變形，內 質網和核糖體數量減少；致使整個細胞液泡化。(6)他感作用在群落中的作用(要深入探討此關系)對種群在群落中形成 干擾鄰近植物的生長，保持種群地位。在群落演替中的作用 “自毒”使本身衰退，加速更新演替；干擾鄰近及入侵物種，保持自身優(yōu)勢地位，保持群落的正常運作。(7)他感作用在農林業(yè)中的作用防止經濟作物 自毒