環(huán)境生態(tài)學(xué) 生物與環(huán)境

1、環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生及發(fā)展生態(tài)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史與發(fā)展趨勢(shì)環(huán)境生態(tài)學(xué)的內(nèi)容及發(fā)展趨勢(shì)環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展定義及含義提問(wèn):環(huán)境生態(tài)學(xué)與生態(tài)學(xué)的區(qū)別?第一章內(nèi)容回顧8/30/2022第二章 生物與環(huán)境(6學(xué)時(shí))環(huán)境及分類生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理生物與主要生態(tài)因子的相互關(guān)系生態(tài)因子作用的一般規(guī)律重點(diǎn)：主要環(huán)境因子的生態(tài)作用和規(guī)律難點(diǎn)：生態(tài)學(xué)的基本理論8/30/2022 2008年6月5日聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署確定世界環(huán)境日的主題為“轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，推行低碳經(jīng)濟(jì)”（Kick the habit！Towards a low carbon economy）。2008年世界環(huán)境日中國(guó)主題為“綠色奧運(yùn)與環(huán)境友好型社會(huì)”

2、，標(biāo)識(shí)為地球和奧運(yùn)五環(huán)。8/30/2022第一節(jié) 環(huán)境及環(huán)境因子一、環(huán)境環(huán)境定義環(huán)境因子環(huán)境可分為自然環(huán)境和人工環(huán)境兩大類。8/30/2022（一）自然環(huán)境 概述 1.大氣圈 概述8/30/20228/30/2022大氣的垂直分層，圖2-28/30/2022大氣的生態(tài)作用:氧對(duì)生物的作用二氧化碳對(duì)生物的作用風(fēng)對(duì)生物的作用8/30/20228/30/2022 2.水圈 水是植物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的載體，水中溶解了各種化學(xué)物質(zhì)、溶鹽、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等，為植物生長(zhǎng)提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。8/30/20223. 巖石圈4. 土壤圈8/30/2022土壤的地域分布8/30/20225. 生物圈 概述8/3

3、0/2022 (二) 環(huán)境范圍 根據(jù)范圍大小劃分五大類：生物圈、區(qū)域環(huán)境、生境、小環(huán)境、內(nèi)環(huán)境。1. 生物圈2. 區(qū)域環(huán)境3. 生境4. 小環(huán)境和內(nèi)環(huán)境8/30/2022(三) 人工環(huán)境(四）污染的環(huán)境污染環(huán)境特征：（1）有毒污染物通過(guò)環(huán)境介質(zhì)進(jìn)入機(jī)體產(chǎn)生急性或慢性、短期或長(zhǎng)期的毒性影響，且影響面大而范圍廣；（2）污染物一般以濃度低、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，并以多種毒物同時(shí)存在、聯(lián)合作用于人體；（3）污染物形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化，使污染物的原有性狀和濃度發(fā)生變化；（4）生態(tài)系統(tǒng)遭到擾亂，穩(wěn)定性降低。8/30/20228/30/2022二、自然環(huán)境基本特征1緯度地帶性(熱量差異 )8/30/2022陸地自然帶氣候類型

4、典型植被典型動(dòng)物典型土壤熱帶雨林帶熱帶雨林氣候熱帶雨林猩猩，河馬磚紅壤熱帶季雨林帶熱帶季風(fēng)氣候熱帶季雨林象，孔雀磚紅壤性紅壤熱帶草原帶熱帶草原氣候熱帶草原長(zhǎng)頸鹿，羚羊燥紅土熱帶荒漠帶熱帶消漠氣候熱帶荒漠袋鼠，沙漠狐荒漠土亞熱帶常綠硬葉林帶地中海氣候亞熱帶常綠硬葉林阿爾卑斯山羊褐土亞熱帶常綠闊葉林帶亞熱帶季風(fēng)氣候亞熱帶常綠闊葉林獼猴，靈貓紅壤亞熱帶常綠闊葉林帶溫帶季風(fēng)和海洋性氣候溫帶草原松鼠，黑熊棕壤，褐土溫帶草原帶溫帶大陸氣候溫帶草原黃羊、旱獺黑鈣土溫帶荒漠帶溫帶荒漠雙峰駝，子午沙鼠荒漠土亞寒帶針葉林帶亞寒帶針葉林氣候亞寒帶針葉林駝鹿，紫貂灰化土苔原帶苔原氣候苔原馴鹿，北極狐冰沼土冰原帶冰原氣

5、候冰雪裸地北極熊，海貂未發(fā)育8/30/20222垂直地帶性3經(jīng)度地帶性(水分差異）東南沿海西北內(nèi)陸8/30/2022第二節(jié) 地球上的生物一、生命的產(chǎn)生與進(jìn)化（一）生物的起源恩格斯自然辯證法Miller S L 實(shí)驗(yàn)化學(xué)進(jìn)化階段生物學(xué)進(jìn)化8/30/2022 （二）生物種17世紀(jì),Ray植物史定義；Mayr E(1963)能實(shí)際地或潛在地彼此雜交的種群的集合。生物以個(gè)體形式存在；個(gè)體的集群-種群。種的性狀分類：基因型和表型什么是可塑性？8/30/2022（三）生物的協(xié)同進(jìn)化1.生物的進(jìn)化2.生物的協(xié)同進(jìn)化（1）昆蟲與植物間的協(xié)同進(jìn)化；（2）大型草食動(dòng)物與植物的協(xié)同進(jìn)化；（3）互惠共生物種間的協(xié)同進(jìn)

6、化；（4）協(xié)同適應(yīng)系統(tǒng)。8/30/2022二、生物多樣性（一）概念生物多樣性的意義？四個(gè)水平：遺傳多樣性；物種多樣性；生態(tài)系統(tǒng)多樣性；景觀多樣性。8/30/2022（二）影響生物多樣性的因素1.物種生物量2.物種的屬性3.生物地化循環(huán)4.系統(tǒng)的穩(wěn)定性8/30/2022三、地球自我調(diào)節(jié)理論（一）Gaia假說(shuō)的形成與發(fā)展英國(guó)，Lovelock J E1979，Gaia:對(duì)地球上生命的新認(rèn)識(shí)（二） Gaia假說(shuō)的主要論點(diǎn)8/30/2022第三節(jié) 生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)一、適應(yīng)概述自然選擇（natural selection）自然選擇有哪幾種類型？穩(wěn)定性選擇（steady selection）單向性選擇（d

7、irectional selection）分裂性選擇（disruptive selection）8/30/20228/30/2022適應(yīng)性改變自己形成一定特性和性狀適應(yīng)改變的環(huán)境保留有利于生物生存和繁殖的各種特征充分利用穩(wěn)定條件下的資源鞏固自身的競(jìng)爭(zhēng)能力8/30/2022趨同適應(yīng)（convergent adaptation）8/30/2022趨異適應(yīng)（divergence adaptation）8/30/2022適應(yīng)對(duì)生物種族的發(fā)展有什么意義？1.個(gè)體數(shù)量的增加；2.擴(kuò)大分布區(qū)；3.物種的分化。8/30/2022二、形態(tài)構(gòu)造的適應(yīng)8/30/20228/30/20228/30/2022三、行為適

8、應(yīng)1運(yùn)動(dòng)：直線運(yùn)動(dòng)和調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。草履蟲的趨避運(yùn)動(dòng)刺激因素2.繁殖表現(xiàn)：行為、揮發(fā)性物質(zhì)、顏色等。如極樂(lè)鳥、園丁鳥。8/30/20223遷移和遷徙4.防御和抗敵8/30/20221生物鐘（biological clock）概念太陽(yáng)花、向日葵等；蝶類、蛾類；光合作用、生長(zhǎng)激素。四、生理適應(yīng)8/30/20222休眠（dormancy）休眠時(shí)的生理表現(xiàn)：新陳代謝、取食、活動(dòng)、心跳、呼吸，體溫；夏眠（夏蟄）：如海參、非洲肺魚與美洲的肺魚、沙蜥、黃鼠。冬眠（冬蟄）：如蛙、蛇、蝙蝠等。植物和微生物的休眠。8/30/2022狹食性動(dòng)物：特點(diǎn)環(huán)境條件廣食性動(dòng)物：特點(diǎn)環(huán)境條件五、營(yíng)養(yǎng)的適應(yīng)8/30/2022第四節(jié)

9、環(huán)境因子的生態(tài)作用一、環(huán)境因子分類1.美國(guó)生態(tài)學(xué)家Daubenmire R F(1947)的分類：3大類和7個(gè)項(xiàng)目；2.Gill（1975）將非生物因素劃分為三個(gè)層次。3.環(huán)境因子所起作用的主體，可分為：氣候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人為因子。8/30/2022（一）光照強(qiáng)度的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)1.光照強(qiáng)度對(duì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)建成的作用；2.光照強(qiáng)度與水生生物；3.植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)。二、光因子的生態(tài)作用8/30/2022光合作用率光合作用率光強(qiáng)度光強(qiáng)度凈生產(chǎn)力光合作用呼吸作用ABABACP光補(bǔ)償點(diǎn)CPCPabspsp光飽和點(diǎn)B光補(bǔ)償點(diǎn) (compensation point)

10、光飽和點(diǎn)(saturate point)植物的光補(bǔ)償點(diǎn)示意圖(Emberlin,1983)8/30/2022（二）光因子的生態(tài)作用光的生態(tài)作用有四個(gè)重要方面：即生物的能量來(lái)源；植物進(jìn)行光合作用；生物的晝夜周期、季節(jié)周期的信號(hào)；光污染的危害。 8/30/2022（三）生物對(duì)光周期的適應(yīng)1.植物的光周期光周期現(xiàn)象美國(guó)學(xué)者加納(Garner)與阿拉德(A11ard)(1920)的煙草實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)日照短日照長(zhǎng)日照植物短日照植物8/30/20222.動(dòng)物的光周期a.日周期b.月周期c.季節(jié)周期8/30/2022三、溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)8/30/2022（一）溫度對(duì)生物生長(zhǎng)發(fā)育的影響1.溫度與生物生長(zhǎng)

11、生物生長(zhǎng)的“三基點(diǎn)”一般來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)在低緯度的生物高溫閾值偏高，而生長(zhǎng)在高緯度的生物低溫閾值偏低。8/30/20222.溫度與生物發(fā)育變溫對(duì)生物的作用低溫對(duì)植物開花結(jié)果的刺激作用春化作用（vernalization）如小麥，苦麻菜 8/30/2022法國(guó)學(xué)者雷米爾（Reaumur，l735）提出有效積溫法則： KN(t一t0)K該生物所需的有效積溫，它是個(gè)常數(shù)；t一當(dāng)?shù)卦摃r(shí)期的平均溫度，；t0該生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需最低臨界溫度(生物零度)，；N天數(shù)，d。8/30/20221.低溫對(duì)生物的影響及生物的適應(yīng)a.低溫對(duì)生物的影響 臨界溫度低溫對(duì)生物的傷害：冷害和凍害b.生物對(duì)低溫的適應(yīng) 貝格曼(Bergm

12、an)規(guī)律阿倫(A11en)規(guī)律（二）極端溫度對(duì)生物的影響8/30/2022a.高溫對(duì)生物的影響 植物光合作用、呼吸作用動(dòng)物酶活性、蛋白質(zhì)2.高溫對(duì)生物的影響及生物的適應(yīng)b.生物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)在形態(tài)、生理和行為3個(gè)方面8/30/2022（三）熱污染和熱島效應(yīng) 熱污染（thermal pollution）城市熱島效應(yīng) 8/30/2022四、水的生態(tài)作用（一）水因子的生態(tài)作用 1.水是生物生存的重要條件2.水對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響3.水對(duì)動(dòng)植物數(shù)量和分布的影響8/30/2022（二）生物對(duì)水因子的適應(yīng)1.植物對(duì)水因子的適應(yīng)1）水生植物包括沉水、浮水和挺水植物三種類型。8/30/20222）陸

13、生植物包括濕生、中生和早生植物三種類型。附生蘭燈心草猴面包樹瓶子樹8/30/20222.動(dòng)物對(duì)水因子的適應(yīng)1）水與水生動(dòng)物2）水與陸生動(dòng)物陸生動(dòng)物的水分適應(yīng)包括：形態(tài)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)、行為適應(yīng)生理適應(yīng)8/30/2022五、土壤因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)1.土壤理化性質(zhì)與植物2.生物對(duì)土壤條件的適應(yīng)酸性土植物(pH值7.5)鐵芒萁檉柳8/30/2022第五節(jié) 生態(tài)因子作用的一般規(guī)律一、生態(tài)因子的概念生態(tài)因子（ecological factors）環(huán)境因子生態(tài)環(huán)境（ecological environment）生境（habitat）8/30/2022二、生態(tài)因子作用的一般特征1.綜合作用8/30/202

14、22.主導(dǎo)因子作用主導(dǎo)因子概念光合作用光強(qiáng)主導(dǎo)因子； 溫度和CO2次要因子；春化作用溫度主導(dǎo)因子； 濕度和通氣次要因子。3.直接作用和間接作用8/30/20224.生態(tài)因子的階段性作用光照長(zhǎng)短 春化階段 光周期階段 大馬哈魚、 鰻鱺8/30/20225.生態(tài)因子的不可替代性和補(bǔ)償作用不可替代性主導(dǎo)因子（水分、溫度） 可補(bǔ)償性光強(qiáng)度不足 提高光強(qiáng) 增加二氧化碳濃度8/30/2022三、生態(tài)因子的限制性作用1.限制因子概念溫度、氧氣、水分判斷：任何一種因子，只要接近或超過(guò)生物的耐受范圍，它就會(huì)成為這種生物的限制因子。8/30/20222.Liebig最小因子定律（liebigs law of minium)定律的基本內(nèi)容李比希定律補(bǔ)充條件：8/30/20223. Shelford耐性定律(Shelfords law of tolerance)（1）基本概念 耐性定律 生態(tài)幅 (ecological amplitude) 或生態(tài)價(jià)(ecological valence)8/30/2022種群數(shù)量數(shù)量很低種群消失種群消失數(shù)量很低數(shù)量最高不能耐受區(qū)生理受抑制生理受抑制不能耐受區(qū)最適區(qū) 環(huán)境梯度高低耐受性下限耐受性上限生物種的耐受性限度圖解（據(jù)Smith,1980）8/30/20222）耐性限度的馴化8/30/2022四、生態(tài)因子的其他作用方式1.拮抗作用概念實(shí)例：8/30/20222