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1、第一章 緒論1. 生態(tài)學(xué)。(1)生態(tài)學(xué)定義:研究生物與周?chē)h(huán)境(生物、非生物環(huán)境)之間相互關(guān)系的科學(xué)。(2)研究對(duì)象:生物個(gè)體、種群(Population)、群落(Community)、生態(tài)系統(tǒng)(Ecosystem)、生物圈(Biosphere)。2.環(huán)境生態(tài)學(xué)定義:研究人為干擾下,生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在的變化機(jī)制、規(guī)律和對(duì)人類(lèi)的反效應(yīng),尋求受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、重建和保護(hù)對(duì)策的科學(xué)。是生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)的交叉學(xué)科。3.環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容 人類(lèi)與其生存環(huán)境的基本關(guān)系。 污染物在自然環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、循環(huán)和積累的過(guò)程及規(guī)律。 環(huán)境污染的危害。環(huán)境污染的控制與防治。自然資源的保護(hù)與合理使用。環(huán)境質(zhì)量的
2、調(diào)查、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。 環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)、分析技術(shù)和預(yù)報(bào)。 環(huán)境規(guī)劃。 環(huán)境管理。第二章 生物與環(huán)境1. 物種(種)的概念(1)概念:形態(tài)相似的個(gè)體之集合。(2)內(nèi)在因素:生殖、遺傳、生理、生態(tài)、行為。2.生物協(xié)同進(jìn)化(1)概念:一個(gè)物種的進(jìn)化必然會(huì)改變作用于其他生物的選擇壓力,引起其他生物也發(fā)生變化,這些變化反過(guò)來(lái)又會(huì)引起相關(guān)物種的進(jìn)一步變化。(捕食者和獵物之間)3.環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)中“環(huán)境”的概念。(1)環(huán)境科學(xué)的“環(huán)境”:以人為主體,其他的生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)都被視為環(huán)境要素。(2)生態(tài)學(xué)的“環(huán)境”:以生物為主體,生物體以外的所有自然條件稱(chēng)為環(huán)境。4.環(huán)境因子與生態(tài)因子的
3、區(qū)別點(diǎn)(1)環(huán)境因子:指人之外的所有環(huán)境要素。(環(huán)境因子環(huán)境要素,如水、大氣、土壤、聲)(2)生態(tài)因子:對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布起作用的環(huán)境因子。5.生態(tài)因子空間分布特征。(1)緯度地帶性 (2)垂直地帶性(海拔) (3)經(jīng)度地帶性6.相關(guān)概念(1)生境:生物生活地段上的生態(tài)環(huán)境。(2)生態(tài)幅:每種生物對(duì)一種生態(tài)因子都有耐受的最低點(diǎn)和最高點(diǎn),其范圍即生態(tài)幅或生態(tài)價(jià)。 (3)光補(bǔ)償點(diǎn):光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相當(dāng)處的光強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)。(4)當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定水平后,光合產(chǎn)物不再增加或增加得很少,該處的光強(qiáng)度即為光飽和點(diǎn)。l 光合作用率在光補(bǔ)償點(diǎn)附近與光強(qiáng)度成正比,但達(dá)到光飽和點(diǎn)后,
4、不再隨光強(qiáng)增加。(5)Liebig最小因子定律:植物的生長(zhǎng)取決于那些處于最低量的營(yíng)養(yǎng)元素,這些處于最低量的營(yíng)養(yǎng)元素稱(chēng)最小因子。(6)Shelford耐受性定律:任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上的不足或過(guò)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。(7)限制因子(limiting factors):在眾多生態(tài)因子中,任何接近或超過(guò)某種生物的耐受性極限而阻止其生存、生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散的因子,稱(chēng)限制因子。7、生物對(duì)生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整內(nèi)穩(wěn)態(tài)l 生物系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)在的調(diào)節(jié)機(jī)制(通過(guò)形態(tài)、行為和生理適應(yīng)實(shí)現(xiàn))使內(nèi)環(huán)境保持相對(duì)穩(wěn)定。l 大多數(shù)內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制依賴(lài)于負(fù)反饋過(guò)程。8.光合作用的光
5、譜范圍只是可見(jiàn)光區(qū)(1)生理有效輻射l 紅、橙光主要被葉綠素吸收,對(duì)葉綠素的形成有促進(jìn)作用;l 藍(lán)紫光也能被葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素所吸收。(2)生理無(wú)效輻射:綠光則很少被吸收利用。9.光周期現(xiàn)象(photoperiodism)Garner等人(1920)發(fā)現(xiàn)明暗交替與長(zhǎng)短對(duì)植物的開(kāi)花結(jié)實(shí)有很大的影響。這種植物對(duì)自然界晝夜長(zhǎng)短規(guī)律性變化的反應(yīng),稱(chēng)光周期現(xiàn)象。(1)日照超過(guò)一定數(shù)值才開(kāi)花的植物稱(chēng)長(zhǎng)日照植物;(小麥、油菜,起源于北方)(2)日照短于一定數(shù)值才開(kāi)花的植物稱(chēng)短日照植物,一般需要較長(zhǎng)的黑暗才能開(kāi)花。(蒼耳、水稻,起源于南方)。10.酶的三基點(diǎn)溫度:最低、最適和最高溫度l 生長(zhǎng)在低緯度的生物高溫
6、閾值偏高,生長(zhǎng)在高緯度的生物低溫閾值偏低。l 外溫的季節(jié)性變化引起植物和變溫動(dòng)物生長(zhǎng)加速和減弱的交替,如形成年輪。11.有效積溫法則(1)植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,需從環(huán)境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育,而且各發(fā)育階段所需要的總熱量是一個(gè)常數(shù),稱(chēng)總積溫或有效積溫K。KN(TC)N為發(fā)育歷期,即生長(zhǎng)發(fā)育所需時(shí)間,T為發(fā)育期間的平均溫度,C是發(fā)育起點(diǎn)溫度,又稱(chēng)生物學(xué)零度。(2)有效積溫意義:預(yù)測(cè)生物發(fā)生的世代數(shù);預(yù)測(cè)生物地理分布的北界;預(yù)測(cè)害蟲(chóng)來(lái)年的發(fā)生程歷;制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃,合理安排作物;應(yīng)用積溫預(yù)報(bào)農(nóng)時(shí)。12.土壤是由固體(占85以上)、液體和氣體組成的三相系統(tǒng)(1)根據(jù)土粒的直徑大?。捍?/p>
7、砂、細(xì)砂、粉砂和粘粒(2)土粒類(lèi)型組合百分比稱(chēng)土壤質(zhì)地:砂土、壤土和粘土。第三章 生物圈中的生命系統(tǒng)1.種群(1)種群:在一定空間和一定時(shí)間的同一物種個(gè)體的集合體。是構(gòu)成物種、群落的基本單位。(2)區(qū)別種群和種(物種)的概念 l 種是能夠相互配育的自然種群的集合,不同種之間存在生殖隔離現(xiàn)象,是一個(gè)分類(lèi)階元。l 一個(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。(3)種群生態(tài)學(xué)核心研究?jī)?nèi)容種群個(gè)體數(shù)量在時(shí)間和空間上的變動(dòng)規(guī)律及其調(diào)節(jié)機(jī)制:種群個(gè)體的數(shù)量或密度,種群的分布,種群數(shù)量變動(dòng)和擴(kuò)散遷移,種群調(diào)節(jié)。 2.年齡錐體圖的類(lèi)型增長(zhǎng)型種群(金
8、字塔型)、穩(wěn)定型種群(子彈頭型)、下降型種群(倒金字塔)。3.生命表的編制目的l 指死亡表和壽命表,用于簡(jiǎn)單而直觀地反應(yīng)種群存活和死亡過(guò)程的統(tǒng)計(jì)表。l 目的:是研究種群數(shù)量變動(dòng)機(jī)制和制定數(shù)量預(yù)測(cè)模型。4.種群增長(zhǎng)模型1)與密度無(wú)關(guān)的種群增長(zhǎng)模型(指數(shù)增長(zhǎng)模型):環(huán)境中空間、食物等資源是無(wú)限的,增長(zhǎng)率不受種群密度影響。(1)種群離散增長(zhǎng)模型(2)種群連續(xù)增長(zhǎng)模型(種群的指數(shù)增長(zhǎng))l 適用:世代重疊,繁殖與密度無(wú)關(guān),在無(wú)限環(huán)境中幾何增長(zhǎng);繁殖速率恒定dN/dt=(b-d)NdN/dt:種群的瞬時(shí)數(shù)量變化;b、d:每個(gè)體的瞬時(shí)出生率、死亡率;N:種群數(shù)量b-d=rr:瞬時(shí)增長(zhǎng)率(內(nèi)稟增長(zhǎng)率:種群固有
9、的內(nèi)在增長(zhǎng)能力)dN/dt=r N dN/N = r dt Nt=N0etNt:t時(shí)刻的種群數(shù)量;N0:種群起始個(gè)體數(shù)量;l 以Nt對(duì)時(shí)間t作圖說(shuō)明種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)呈“J”字型。2)與密度有關(guān)的種群增長(zhǎng)模型(邏輯斯諦增長(zhǎng))l 適用:世代重疊,連續(xù)性生長(zhǎng);在有限環(huán)境中的增長(zhǎng);繁殖速率不恒定。l 環(huán)境容納量(K):由環(huán)境資源所能維持的種群數(shù)量,當(dāng)Nt=K時(shí),種群為零增長(zhǎng),dN/dt=0。l 擁擠效應(yīng):種群增加一個(gè)個(gè)體時(shí),瞬時(shí)對(duì)種群產(chǎn)生一種壓力。即每增加一個(gè)個(gè)體,就利用了1/K的“空間”,N個(gè)體利用了N/K“空間”,而可供種群繼續(xù)增長(zhǎng)的“剩余空間”只有(1N/K)。5.邏輯斯諦曲線(xiàn)(S型曲線(xiàn)) 開(kāi)始期,
10、 種群個(gè)體數(shù)很少,密度增長(zhǎng)緩慢;加速期,隨個(gè)體數(shù)增加,密度增長(zhǎng)逐漸加快;轉(zhuǎn)折期,當(dāng)個(gè)體數(shù)達(dá)到飽和密度的一半(即K/2)時(shí),密度增長(zhǎng)最快;減速期,個(gè)體數(shù)超過(guò)K/2以后,密度增長(zhǎng)逐漸變慢;飽和期,種群個(gè)體數(shù)達(dá)到K值而飽和。6.-K選擇理論(1)K選擇理論:根據(jù)生物的進(jìn)化環(huán)境和生態(tài)對(duì)策把生物分為對(duì)策者和K對(duì)策者。(2)對(duì)策者特征(大部分昆蟲(chóng)和一年生植物)l 適應(yīng)于不可預(yù)測(cè)的多變環(huán)境(如干旱地區(qū)和寒帶),是新生境的開(kāi)拓者,但存活要靠機(jī)會(huì)。l 對(duì)策者具有能夠?qū)⒎N群增長(zhǎng)最大化的各種生物學(xué)特性,即高生育力、單次生殖多,快速發(fā)育、早熟、成年個(gè)體小、壽命短。(3)K對(duì)策者特征(大部分脊椎動(dòng)物和喬木)l 適應(yīng)于可
11、預(yù)測(cè)的穩(wěn)定的環(huán)境。當(dāng)生存環(huán)境發(fā)生災(zāi)變時(shí)很難迅速恢復(fù),如果再有競(jìng)爭(zhēng)者抑制,就可能趨向滅絕。l K對(duì)策者具有遲生殖、產(chǎn)仔(卵)少而大但多次生殖、發(fā)育慢、成年個(gè)體大、壽命長(zhǎng)、存活率高的生物學(xué)特性,以高競(jìng)爭(zhēng)能力使自己能夠在高密度條件下得以生存。 (4)K對(duì)策者在生存競(jìng)爭(zhēng)中的區(qū)別l K對(duì)策者以“質(zhì)”取勝,大部分能量用于提高存活;l 對(duì)策者以“量”取勝,大部分能量用于繁殖。(5)對(duì)策者和K對(duì)策者的種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)的差別l 在增長(zhǎng)曲線(xiàn)上,對(duì)策者和K對(duì)策者都有一個(gè)平衡點(diǎn)S,種群數(shù)量的變化都趨向于平衡點(diǎn);l 對(duì)策者的數(shù)量變化幅度較大。l 對(duì)于K對(duì)策者,其種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)上還有一個(gè)滅絕點(diǎn)X。當(dāng)K對(duì)策者的種群數(shù)量大于滅絕點(diǎn)
12、,則種群增長(zhǎng);如果低于滅絕點(diǎn),種群就會(huì)發(fā)生滅絕。 (6)選擇和K選擇理論的意義l 在有害動(dòng)物防治方面,大部分有害動(dòng)物屬于對(duì)策者,僅靠一兩次滅殺只能暫時(shí)控制其數(shù)量,一旦滅殺停止,能迅速增殖,種群數(shù)量將很快恢復(fù)到原有水平;l 在瀕危野生動(dòng)物的保護(hù)方面,大部分珍稀動(dòng)物屬于K對(duì)策者,繁殖能力低,一旦種群數(shù)量下降到一定的下限滅絕點(diǎn)則難以自然地恢復(fù)增長(zhǎng),因此應(yīng)當(dāng)不斷地給予保護(hù)。 7.種內(nèi)關(guān)系、種間關(guān)系的類(lèi)型及概念。種內(nèi)關(guān)系:種群內(nèi)部的個(gè)體與個(gè)體之間的關(guān)系。包括集群、種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)。種間關(guān)系:生活于同一生境中的不同種群之間的關(guān)系。包括寄生與共生、種間競(jìng)爭(zhēng)、捕食。8.種群競(jìng)爭(zhēng)分類(lèi)種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)(發(fā)生在同一物種個(gè)體之間)
13、:可以導(dǎo)致物種分化、物種形成。種間競(jìng)爭(zhēng)(發(fā)生在不同物種的個(gè)體之間) 9.生態(tài)位、棲息地l 生態(tài)位:自然生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)種群在時(shí)間、空間上的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系。l 棲息地:生物所處的物理環(huán)境。10.資源利用曲線(xiàn)(1)資源利用曲線(xiàn):能表示不同物種的生態(tài)位分布,為正態(tài)曲線(xiàn),曲線(xiàn)的重疊度表示生態(tài)位的重疊度,即對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)大小。(2)資源利用曲線(xiàn)意義:各物種的生態(tài)位窄,相互重疊少,表示種間競(jìng)爭(zhēng)??;各物種的生態(tài)位寬,相互重疊多,表示種間競(jìng)爭(zhēng)大。進(jìn)化使兩物種的生態(tài)位靠近、重疊,種間競(jìng)爭(zhēng)加劇,將導(dǎo)致一個(gè)物種滅亡或通過(guò)生態(tài)位的分化而得以彼此都能生存。若物種的生態(tài)位狹,激烈的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)將促使其擴(kuò)展資源利
14、用范圍。種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)促使兩物種的生態(tài)位接近,而種間競(jìng)爭(zhēng)又促使兩物種的生態(tài)位分離。若兩個(gè)物種的資源利用曲線(xiàn)完全分開(kāi),表明有些資源未被充分利用,擴(kuò)充利用范圍的物種將在進(jìn)化中獲得好處。11.高斯假說(shuō)兩個(gè)物種越相似,它們的生態(tài)位重疊就越多,競(jìng)爭(zhēng)也就越激烈。即在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境內(nèi),兩個(gè)以上具有相同資源利用方式的但受資源限制的種,不能長(zhǎng)期共存在一起。12.捕食的生態(tài)意義l 意義:往往在對(duì)獵物種群的數(shù)量和質(zhì)量的調(diào)節(jié)上具有重要的生態(tài)學(xué)意義。l 多食性的捕食者可以選擇多種不同的食物給自身帶來(lái)更多的生存機(jī)會(huì),也具有阻止被食者種群數(shù)量進(jìn)一步下降的重要作用。相反,就被食者而言,當(dāng)它的密度上升較高時(shí),可能會(huì)引來(lái)更多的捕食者,
15、從而阻止其數(shù)量繼續(xù)上升。13.種群的空間格局類(lèi)型:均勻型,隨機(jī)型,成群型。14.生態(tài)對(duì)策是指任何生物在某一特定的生態(tài)壓力下,都可能采用有利于種生存和發(fā)展的對(duì)策。(1)生殖對(duì)策:有些生物把較多的能量用于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng),而用于生殖的能量較少,因此這些生物的生殖能力就比較低。而另一些生物則把更多的能量用于生殖,以便產(chǎn)生大量的種子,這些植物所占有的生境往往是不太穩(wěn)定的。 (2)生活史對(duì)策:K選擇的自然選擇理論,從定性描述走向定量分析的新階段。15.瑪他種群理論l 一個(gè)大的興旺的種群因環(huán)境污染,棲息地破壞或其他干擾而破碎成許多孤立的小種群時(shí),這些小種群的聯(lián)合體或總體就稱(chēng)為Meta種群。l 瑪他種群理
16、論用來(lái)指導(dǎo)瀕危動(dòng)物的保護(hù)。16.種的綜合數(shù)量指標(biāo)蓋度:蓋度是植物地上部分垂直投影面積占樣地面積的百分比,即投影蓋度。17.植物的生活型(Raunkiaer朗克爾)劃分系統(tǒng)高位芽植物(休眠芽離地面25cm以上)地上芽植物(休眠芽離地面25cm以下,土面以上)地面芽植物(位于近地面土層內(nèi),冬季地上部分枯死,為多年生草本植物)隱芽植物(塊莖類(lèi)的植物,如土豆)一年生植物(以種子越冬)。18.生物群落(1)定義:指生活在一定的自然區(qū)域內(nèi),相互之間具有直接或間接關(guān)系的各種生物的總和,是種群的集合體。(2)群落中種類(lèi)成員的分類(lèi)根據(jù)在群落中個(gè)體數(shù)量的多少和所起的作用大小劃分:優(yōu)勢(shì)種和建群種亞優(yōu)勢(shì)種伴生種偶見(jiàn)種
17、或罕見(jiàn)種19.葉面積指數(shù)(葉面積系數(shù))LAI總?cè)~面面積(單面計(jì)算)/土地面積l LAI越高該群落的光能利用效率也越高。 20.群落交錯(cuò)區(qū)(生態(tài)交錯(cuò)區(qū)、生態(tài)過(guò)渡帶)是兩個(gè)或多個(gè)群落之間的過(guò)渡區(qū)域。交叉區(qū)含有兩個(gè)重疊群落中的一些物種以及交叉區(qū)本身特有的物種,存在一些種群數(shù)目及密度增大的趨勢(shì),即邊緣效應(yīng)。21.中度干擾假說(shuō)l 干擾頻繁,物種更換太快,穩(wěn)定度不夠,多樣性降低;干擾次數(shù)不夠(干擾間隔時(shí)間太長(zhǎng)),物種演化到最后,優(yōu)勢(shì)種會(huì)占絕對(duì)的統(tǒng)治地位。l 只有中等程度的干擾才能使多樣性維持在最高水平。22.島嶼理論(1)島嶼效應(yīng):島嶼的面積越大物種數(shù)越多。(2)島嶼理論的意義:島嶼生態(tài)理論對(duì)自然保護(hù)區(qū)的
18、設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。問(wèn):在相同的面積下,建立一個(gè)大保護(hù)區(qū)還是若干個(gè)小保護(hù)區(qū)好?答:若每一小保護(hù)區(qū)的物種均相同,則應(yīng)建立大保護(hù)區(qū)。對(duì)于大型動(dòng)物,需大保護(hù)區(qū)。在異質(zhì)的空間里建立保護(hù)區(qū),小保護(hù)區(qū)可以提高空間的異質(zhì)性,有利于生物的多樣性。小保護(hù)區(qū)可以防治傳播疾病。23. 頂極群落認(rèn)為如果一個(gè)群落在某種生境中基本穩(wěn)定,能自行繁殖并結(jié)束它的演替過(guò)程,就可看作頂極群落。24.單元頂極論、多元頂極論(1)單元頂極論(氣候頂級(jí)論)開(kāi)始演替的生境和先鋒群落可能不同,但在演替過(guò)程中群落間逐漸趨向一致,達(dá)到和當(dāng)?shù)貧夂驐l件保持協(xié)調(diào)和平衡的群落,即演替終點(diǎn)。只有排水良好、地形平緩、人為影響較小的地帶性生境上才能出現(xiàn)氣候頂極
19、。(2)多元頂極論在一個(gè)氣候區(qū)域內(nèi),除了氣候頂極之外,還可有土壤演替頂極、地形頂極、火燒頂極、動(dòng)物頂極;同時(shí)還存在一些復(fù)合型的頂極等。(3)單元頂極和多元頂極論的相同和不同點(diǎn)l 相同點(diǎn):承認(rèn)頂極群落是經(jīng)過(guò)單向變化而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的群落,是和生境相適應(yīng)的。 l 不同點(diǎn):?jiǎn)卧敇O論認(rèn)為,氣候是演替的決定因素;多元頂極論認(rèn)為,除氣候以外的其他因素,也可以決定頂極的形成。單元頂極論認(rèn)為,在一個(gè)氣候區(qū)域內(nèi),所有群落都趨向形成氣候頂極;而多元頂極論不認(rèn)為所有群落最后都會(huì)趨于一個(gè)頂極。 25.頂極格局假說(shuō)在任何一個(gè)區(qū)域內(nèi),隨著環(huán)境梯度的變化,氣候頂極、土壤頂極、地形頂極及火燒頂極等是連續(xù)變化的,構(gòu)成一個(gè)頂極群
20、落連續(xù)變化的格局。在這個(gè)格局中,分布最廣泛且通常位于格局中心的頂極群落,叫做優(yōu)勢(shì)頂極,它是最能反映該地區(qū)氣候特征的頂極群落,相當(dāng)于單元頂極論的氣候頂極。第四章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)1.生態(tài)系統(tǒng)l 生物群落與其環(huán)境之間由于不斷地進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過(guò)程而形成的統(tǒng)一整體。l 組成要素:非生物環(huán)境生產(chǎn)者消費(fèi)者 分解者2.相關(guān)概念(1)食物鏈:指生態(tài)系統(tǒng)中不同生物之間在營(yíng)養(yǎng)關(guān)系中形成的一環(huán)套一環(huán)似鏈條式的關(guān)系。分捕食食物鏈(以綠色植物為起點(diǎn))和碎屑食物鏈(從死亡的有機(jī)體或腐屑開(kāi)始)兩大類(lèi)型。(2)食物網(wǎng):食物鏈交叉,形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)即食物網(wǎng)。(3)營(yíng)養(yǎng)級(jí):食物鏈上的每一個(gè)環(huán)節(jié)稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)階層或營(yíng)養(yǎng)級(jí),指處
21、于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)物種可能是一個(gè)生物物種,也可能是若干個(gè)物種。生產(chǎn)者屬于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),草食動(dòng)物是第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),以草食動(dòng)物為食的動(dòng)物是第三、四、五等營(yíng)養(yǎng)級(jí),雜食動(dòng)物占有好幾個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。3.生態(tài)金字塔/錐體圖(1)能量錐體:金字塔形(2)生物量錐體:有時(shí)是倒置的例如,海洋生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者(浮游植物)的個(gè)體很小,生活史很短,根據(jù)某刻調(diào)查的生物量,常低于浮游動(dòng)物的生物量。這樣按上法繪制的生物量錐體就倒置過(guò)來(lái)。(3)數(shù)量錐體:倒置的情況就更多一些4.食物網(wǎng)的控制機(jī)理l 指較低營(yíng)養(yǎng)階層的種群結(jié)構(gòu)依賴(lài)于較高營(yíng)養(yǎng)階層物種的影響,稱(chēng)為下行效應(yīng)。l 指較低營(yíng)養(yǎng)階層的種群結(jié)構(gòu)決定較高營(yíng)養(yǎng)階
22、層的種群結(jié)構(gòu),稱(chēng)為上行效應(yīng)。5. 生態(tài)系統(tǒng)的5個(gè)基本功能:物質(zhì)生產(chǎn)、能量流動(dòng)(單向)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞、自我調(diào)節(jié)6. 物質(zhì)生產(chǎn)(1)初級(jí)生產(chǎn)(第一性生產(chǎn)):自養(yǎng)生物的生產(chǎn)過(guò)程。(2)初級(jí)生產(chǎn)量/力(第一性生產(chǎn)量/力PP、總初級(jí)生產(chǎn)量GPP):植物所固定的太陽(yáng)能或所制造的有機(jī)物質(zhì)。(3)凈初級(jí)生產(chǎn)量/力NPP:在初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程中,植物固定的能量有一部分被植物自己的呼吸消耗掉,剩下的可用于植物的生長(zhǎng)和生殖,這部分生產(chǎn)量稱(chēng)為凈初級(jí)生產(chǎn)量。(GPPNPP呼吸消耗量)。(4)次級(jí)生產(chǎn)(第二性生產(chǎn)):異養(yǎng)生物的再生產(chǎn)過(guò)程。(5)次級(jí)生產(chǎn)量(第二性生產(chǎn)量):在被動(dòng)物同化的能量中,除用于動(dòng)物的呼吸代謝和生命維
23、持外,剩下用于動(dòng)物生長(zhǎng)和繁殖的能量就是次級(jí)生產(chǎn)量。(6)生產(chǎn)量和生物量的不同l 生產(chǎn)量指單位時(shí)間單位面積上的有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)量;l 生物量是指某一定時(shí)刻調(diào)查時(shí)單位面積上積存的有機(jī)物質(zhì),單位是干重(g/m2)或(J/m2)。7.總初級(jí)生產(chǎn)量、凈初級(jí)生產(chǎn)量、生物量隨群落演替的時(shí)間變化規(guī)律群落演替早期植物生物量很低 à 初級(jí)生產(chǎn)量不高 à 隨時(shí)間推移,生物量漸漸增加 à生產(chǎn)量也提高(一般森林在葉面積指數(shù)達(dá)到4時(shí),凈初級(jí)生產(chǎn)量最高) 至最大à 當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育成熟或演替達(dá)到頂極時(shí),生物量略下降至較穩(wěn)定,由于系統(tǒng)保持在動(dòng)態(tài)平衡中,凈生產(chǎn)量反而最小。8.次級(jí)生產(chǎn)量的估算次
24、級(jí)生產(chǎn)量動(dòng)物從外界攝食的能量糞、尿能量呼吸能量(1)按同化量和呼吸量估計(jì)次級(jí)生產(chǎn)量PPAR; ACFUA:被同化的能量,R:呼吸量,C:動(dòng)物從外界攝食的能量,F(xiàn)U:糞、尿能量l 測(cè)定通常是在個(gè)體水平上進(jìn)行,因此要與種群數(shù)量、性比、年齡結(jié)構(gòu)等特征結(jié)合起來(lái),才能估計(jì)出動(dòng)物種群的凈生產(chǎn)量。(2)按生殖后代的生產(chǎn)量和個(gè)體增重計(jì)算PPg十PrPr:生殖后代的生產(chǎn)量(g);Pg:個(gè)體增重(g)。9. 能量流動(dòng)(1)生態(tài)效率:能量在營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間或營(yíng)養(yǎng)級(jí)內(nèi)部傳遞的比率(%)。(2)遞減的原因:各營(yíng)養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者不可能百分之百地利用前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量;各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化作用也不是百分之百的,總有一部分不被同化;生物在維持
25、生命過(guò)程中進(jìn)行新陳代謝總是要消耗一部分能量。(3)遞減量l 能量從一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)到另一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的轉(zhuǎn)化效率約5%30%。從植物到植食動(dòng)物的轉(zhuǎn)化效率約10%,從植食動(dòng)物到肉食動(dòng)物的轉(zhuǎn)化效率約15%。 l 林德曼效率(Le):在次級(jí)生產(chǎn)過(guò)程中,后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所獲得的能量大約只有前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的10%,大約90%的能量損失掉了,這就是著名的百分之十定律。10.分解過(guò)程l 分解過(guò)程:有機(jī)質(zhì)分解時(shí),無(wú)機(jī)元素從有機(jī)物質(zhì)中釋放出來(lái)的過(guò)程,也稱(chēng)礦化作用。l 分解效率的制約因素 :(1)分解者:包括細(xì)菌和真菌及動(dòng)物。(2)被分解物:有機(jī)物中各化學(xué)成分的分解速率順序?yàn)椋簡(jiǎn)翁?、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素和酚。(3)環(huán)境條件:溫
26、度高,濕度大的地帶,有機(jī)物的分解速率很高,而低溫和干燥地帶,分解速率低。11.生態(tài)系統(tǒng)能流模型圖12.生物地球化學(xué)循環(huán)(biogeochemical cycle):生態(tài)系統(tǒng)從大氣、水體和土壤等環(huán)境中獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),通過(guò)綠色植物吸收,進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng),被其他生物重復(fù)利用,最后再歸入環(huán)境中。13.植被帶分布類(lèi)型(1)緯度地帶性:熱帶雨林亞熱帶常綠闊葉林溫帶落葉闊葉林寒溫帶針葉林極地苔原。(2)經(jīng)度地帶性:森林植被草原植被干旱荒漠植被(3)垂直地帶性:海拔14.湖泊的生產(chǎn)者類(lèi)型:沉水植物、浮水植物、挺水植物。15、濕地:指沼澤地、濕原、泥炭地、河流、湖泊、水庫(kù)、稻田以及退潮時(shí)水位不超過(guò)6m的沿岸帶水區(qū)。1
27、6.紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)(1)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng):熱帶、亞熱帶河口海灣潮間帶,由紅樹(shù)林(為主)、動(dòng)植物和微生物組成的一個(gè)整體。熱帶海區(qū)6070的岸灘有紅樹(shù)林成片或星散分布。??裳睾涌诤?、三角洲地區(qū)或沿河口延伸至內(nèi)陸數(shù)公里。 (2)生境特征 1、母巖:花崗巖或玄武巖的風(fēng)化產(chǎn)物比較細(xì)粘,河口淤泥沉積,適于紅樹(shù)林生長(zhǎng)。2、土質(zhì):土壤由粉粒和粘粒組成,含有大量有機(jī)質(zhì),土壤含鹽量0.22.5,pH 48。 3、溫度:海水年均溫度2427,氣溫2030。4、海水和潮汐:紅樹(shù)植物具有耐鹽特性,在一定鹽度海水下才成為優(yōu)勢(shì)種。另一個(gè)重要條件是潮汐,沒(méi)有潮間帶的每日有間隔的漲潮退潮的變化,紅樹(shù)植物是生長(zhǎng)不好的。第五章 生
28、態(tài)系統(tǒng)服務(wù)1.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù):生態(tài)系統(tǒng)提供的商品和服務(wù)。2.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的主要內(nèi)容 有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)與生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品:有機(jī)質(zhì)及其產(chǎn)品、能源; 生物多樣性的產(chǎn)生與維護(hù):是一種超結(jié)構(gòu)、基因庫(kù)、提供緩沖和保險(xiǎn); 調(diào)節(jié)氣候:固碳作用、改變下墊面、調(diào)節(jié)小氣候; 減緩災(zāi)害:有效提高水循環(huán),涵養(yǎng)水源; 維持土壤功能:植物保護(hù)土壤;土壤的生態(tài)服務(wù)功能 傳粉播種:大多數(shù)顯花植物需要?jiǎng)游飩鞣?;有些植物還需動(dòng)物傳播和散布種子; 控制有害生物:有害生物往往受到天敵的控制; 凈化環(huán)境:通過(guò)新陳代謝、生物地球化學(xué)循環(huán); 感官、心理和精神益處:滿(mǎn)足人們從感官到心理到高層的精神追求; 精神文化的源泉:美學(xué)、文化多樣性3.生態(tài)系統(tǒng)
29、服務(wù)的價(jià)值類(lèi)型1)使用價(jià)值(1)直接使用價(jià)值l 顯著實(shí)物型直接價(jià)值,包括消耗性使用價(jià)值和生產(chǎn)性使用價(jià)值l 非顯著實(shí)物型使用價(jià)值。(2)間接使用價(jià)值2)非使用價(jià)值:選擇價(jià)值、遺產(chǎn)價(jià)值、存在價(jià)值。4.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主要評(píng)估方法1)市場(chǎng)定價(jià)與替代花費(fèi)法(1)市場(chǎng)價(jià)格法:市場(chǎng)價(jià)值法、費(fèi)用支出法。(2)替代花費(fèi)法(3)生產(chǎn)成本法:機(jī)會(huì)成本法、恢復(fù)和保護(hù)費(fèi)用法、影子工程法。 2)環(huán)境偏好顯示法(1)旅行費(fèi)用法(它求出的值實(shí)際上是消費(fèi)者剩余,消費(fèi)者剩余低于某景點(diǎn)的游憩價(jià)值,計(jì)算風(fēng)景資源游憩的全部?jī)r(jià)值應(yīng)包括消費(fèi)者支出和消費(fèi)者剩余兩部分。這實(shí)質(zhì)上是消費(fèi)者的自愿支付總值)(2)享樂(lè)價(jià)格法(3)規(guī)避行為和防護(hù)費(fèi)用法
30、3)條件價(jià)值評(píng)估(它是迄今用于評(píng)估生物多樣性存在價(jià)值、遺產(chǎn)價(jià)值和選擇價(jià)值等非使用類(lèi)價(jià)值的最理想方法)。5.消費(fèi)者剩余(1)消費(fèi)者剩余:一種物品的總效用與其總市場(chǎng)價(jià)值之間的差額稱(chēng)為消費(fèi)者剩余。之所以會(huì)產(chǎn)生剩余,是因?yàn)槲覀儭八玫降拇笥谖覀兯Ц兜摹?,這種額外的好處根源于遞減的邊際效用。 我們之所以能享受消費(fèi)者剩余,基本的原因在于:對(duì)于我們所購(gòu)買(mǎi)的某一物品的每單位,從第一單位到最后一單位,我們支付的是相同的價(jià)格。支付的每一單位的代價(jià)都是它最后一單位的價(jià)值。但是,根據(jù)邊際效用遞減這一基本規(guī)律,前面的各單位都要比最后的一單位具有更高的價(jià)值。因此,我們就這樣從前面的每一單位中享受到了效用剩余。6.生態(tài)系
31、統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的意義生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的最終目的是為環(huán)境決策和管理服務(wù)。第六章 退化生態(tài)系統(tǒng)及其修復(fù)、生態(tài)工程1.相關(guān)概念(1)干擾概念:時(shí)空上相對(duì)離散,改變種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)致資源可利用性和物理環(huán)境發(fā)生變化的事件。(2)干擾評(píng)估指標(biāo)體系組成:干擾的程度、頻率、類(lèi)型、大小、時(shí)間和強(qiáng)度范圍。(3)受損生態(tài)系統(tǒng)(退化生態(tài)系統(tǒng)):指生態(tài)系統(tǒng)在一定強(qiáng)度的干擾下,生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化和障礙,并發(fā)生了生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替。(4)脆弱生態(tài)系統(tǒng):指自身穩(wěn)定性差、對(duì)外界干擾抵抗能力低的生態(tài)系統(tǒng)。(5)生態(tài)恢復(fù)/修復(fù)定義:根據(jù)生態(tài)學(xué)原理,采取某些措施,使受到損害的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)/修復(fù)到
32、較接近其受干擾前的狀態(tài)。(6)生態(tài)恢復(fù)/修復(fù)的機(jī)理:在退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建過(guò)程中,首先是建立和完善生產(chǎn)者亞系統(tǒng)(主要指植被),這是生態(tài)恢復(fù)的必需條件和基礎(chǔ)。在恢復(fù)和重建生產(chǎn)者亞系統(tǒng)的同時(shí)或稍后,就應(yīng)設(shè)計(jì)和建立消費(fèi)者亞系統(tǒng)、分解者亞系統(tǒng),進(jìn)而要考慮小生境的多樣性。2.生態(tài)恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)可持續(xù)性(可自然更新)不可入侵性(像自然群落一樣能抵制入侵)生產(chǎn)力與自然群落一樣高 營(yíng)養(yǎng)保持力:這是衡量生態(tài)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)的重要指標(biāo)具有生物間的相互作用。 3.河流受損1)河流生態(tài)系統(tǒng)受損原因水利工程對(duì)河流自然生態(tài)功能和生態(tài)過(guò)程的改變(攔河大壩)點(diǎn)源和面源對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響:(河岸帶和河流階地上天然植被的開(kāi)
33、采,變?yōu)榭筛?;化肥和農(nóng)藥)城市化對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的受損。(城市化對(duì)水資源需求量的劇增與河流供給能力的矛盾;城市污水排放與河流自?xún)裟芰Φ拿?;流?jīng)城市內(nèi)河段水環(huán)境的徹底改變等)。2)受損河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)(1)修復(fù)原則自然河流有許多通道、水庫(kù)和淺灘,在修復(fù)時(shí)可考慮重建這些“附件”增加河流的境蜒度和河流的生境多樣性及抗逆性。充分利用河濱或河岸水分和營(yíng)養(yǎng)充分的特點(diǎn),首先在這些環(huán)境進(jìn)行植被恢復(fù),吸引各種動(dòng)物在此棲息,進(jìn)而向周?chē)鷤鞑ズ蛿U(kuò)展。從整個(gè)區(qū)域或大的景觀層次上進(jìn)行規(guī)劃和治理。(2)受損河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的技術(shù)建立沿岸綠化帶,加強(qiáng)植被的生態(tài)功能。人工清淤??刂莆廴驹?科學(xué)調(diào)控河水流量和流速。加強(qiáng)漁業(yè)管
34、理??刂坪涌诤哟驳氖柰诜N植蘆葦防止外來(lái)物種侵入4.礦區(qū)廢棄地修復(fù)的方法尾礦的綜合利用;污染土壤的修復(fù);植被修復(fù);微生物修復(fù)法。5.植物修復(fù)技術(shù)(1)定義:以植物忍耐和超量積累污染物的理論為基礎(chǔ),利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染物的一種技術(shù)。(2)植物修復(fù)技術(shù)的類(lèi)型 植物萃取(吸收)技術(shù); 根際過(guò)濾技術(shù) 植物固定技術(shù); 植物轉(zhuǎn)化技術(shù); 植物刺激技術(shù)(植物微生物修復(fù)技術(shù))。6.人工處理濕地1)人工處理濕地的分類(lèi)(1)按覆水情況分類(lèi):表面流人工濕地潛流人工濕地:水平流類(lèi)型、垂直流類(lèi)型。(2)按照濕地所處理的污水類(lèi)型分類(lèi):城市污水濕地、垃圾填埋區(qū)滲濾液處理濕地、礦業(yè)廢水濕地、養(yǎng)殖污水處理濕地
35、、暴雨和非點(diǎn)源污水濕地。2)人工處理濕地的組成l 基質(zhì):土壤l 植物:挺水植物和浮水植物已被優(yōu)先利用在人工濕地。3)人工處理濕地去除污染物的機(jī)制(按去除途徑劃分):污染物被植物直接吸收;微生物降解污染物;水流流經(jīng)人工處理濕地時(shí),由于水流速度減慢使水中固體物沉淀下來(lái);當(dāng)水流流經(jīng)植物根部時(shí),大的顆粒被過(guò)濾;營(yíng)養(yǎng)元素(如氮和磷)被土壤和基質(zhì)所吸附;在濕地滯留期間,病原體的自然死亡;紫外線(xiàn)和植物分泌的抗體破壞病原體。第七章 生物毒理與生物富集1.生物富集(生物濃縮):生物從周?chē)h(huán)境中吸收并積累某種染污,導(dǎo)致生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過(guò)環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。2.半致死劑量(LD50)或半致死濃度(LC50):指能引起一群動(dòng)物50%死亡所需的劑量(濃度)。l LD50數(shù)值愈大,毒性愈?。环?/p>
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