個(gè)體生態(tài)學(xué)生物與環(huán)境

1、生 態(tài) 學(xué)Wednesday, September 7, 2022遼寧大學(xué)生命科學(xué)系第二章 生物與環(huán)境 第一節(jié) 環(huán)境的概念及其類型 第二節(jié) 生態(tài)因子作用分析 第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物適應(yīng)第一節(jié) 環(huán)境的概念及其類型一、環(huán)境的概念 1、環(huán)境（Environment）: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生存的一切事物的總和。環(huán)境總是針對(duì)某一特定主體或中心而言，是一個(gè)相對(duì)的概念。 在生物學(xué)中，環(huán)境指生物的棲息地，以及直接或間接影響生物生存和發(fā)展的各種因素。在環(huán)境科學(xué)中，人類是主體，環(huán)境指圍繞著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)展的各種因素的總體。環(huán)境的

2、內(nèi)容環(huán)境這個(gè)概念是具體的，又是相對(duì)的，在談到環(huán)境時(shí)，總要包含特定的主體。其它鯉魚非生物因 素蝦, 水蚤,水草,魚等異種生物一條鯉魚鯉魚種群池塘群落 研 究 主 體環(huán)境有大小之分（1）按主體：人人類環(huán)境：環(huán)境科學(xué) 生物生物環(huán)境：生態(tài)科學(xué)（生物體以外）（2）按性質(zhì)：自然環(huán)境、半自然環(huán)境、人工環(huán)境（3）按范圍： 宇宙環(huán)境：大氣層以外的宇宙空間。地球環(huán)境：大氣圈中對(duì)流層、水圈、土壤圈、巖石圈、生物圈 2、環(huán)境類型 區(qū)域環(huán)境：占有某一特定地域空間的自然環(huán)境 如：森林、草原、草甸、荒漠、冰川、海洋、湖泊、河流、山地、盆地、平原等微環(huán)境: 區(qū)域環(huán)境中，由于某一個(gè)或幾個(gè)圈層的細(xì)微變化而產(chǎn)生的環(huán)境差異所形成的小

3、環(huán)境，如群落的鑲嵌。內(nèi)環(huán)境：生物體內(nèi)組織或細(xì)胞間的環(huán)境。3、環(huán)境因子(Environment factors): 是生物體外部的所有環(huán)境要素。 一方面環(huán)境向生物有機(jī)體提供生長、發(fā)育和繁殖所必需的物質(zhì)和能量，使生物有機(jī)體不斷受到環(huán)境的作用；而另一方面，生物又通過各種途徑不斷地影響和改造環(huán)境。生物與環(huán)境的這種相互作用，使得生物不可能脫離環(huán)境而存在。環(huán)境生物有機(jī)體的存活需要不斷地與其周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)與能量的交換。4、環(huán)境因子分類（1）R. F. Daubenmire 1947 3大類：氣候、土壤、生物 7小類：土壤、水分、溫度、光照、大氣、火、生物因子（2）Dajoz,1972 按生物有機(jī)體對(duì)環(huán)境的

4、反應(yīng)和適應(yīng)性分： 第一性周期因子、次生性周期因子及非周期因子。 （3）Gill 1975 第一層：植物生長所必需（光、水分） 第二層：不以植被是否存在而發(fā)生（風(fēng)暴） 第三層：存在與發(fā)生受植被所影響，又反作用于植被 （放牧、火燒等） 5. 生態(tài)因子生態(tài)因子：指環(huán)境中對(duì)生物生長、發(fā)育、生殖、行為及分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。生態(tài)因子分類：非生物因子和生物因子兩大類。非生物因子包括溫度、濕度、風(fēng)、日照等理化因素；生物因子包括同種和異種的生物個(gè)體。前者形成種內(nèi)關(guān)系，后者形成種間關(guān)系，如捕食、競爭、寄生、互利共生等。環(huán)境因子（environmental factor）：生物體外部的全部環(huán)境要素。生態(tài)

5、因子（ecological factor）：指對(duì)生物生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或者間接影響的環(huán)境要素，如溫度、濕度、食物、氧氣、二氧化碳和其他相關(guān)生物等。6、環(huán)境因子與生態(tài)因子的聯(lián)系同義詞？即有聯(lián)系又有區(qū)別？第二節(jié) 生態(tài)因子作用分析一、生態(tài)因子的概念生態(tài)因子（ecological factors）是指環(huán)境中對(duì)生物生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境因素。生存條件：生態(tài)因子中生物生存所不可缺少的環(huán)境條件。生境（habitat）：指具體的生物個(gè)體和群體生活地段上的生態(tài)環(huán)境，包括生物本身對(duì)環(huán)境的影響。所有生態(tài)因子構(gòu)成生物的生態(tài)環(huán)境（ecological environment)

6、二、生態(tài)因子作用的一般特征1、綜合作用 2、主導(dǎo)因子作用 3、不可替代性和可補(bǔ)償性 4、生態(tài)因子作用的階段性 5、直接和間接作用 6（三）、限制性作用1、綜合作用 自然不存在孤立的生態(tài)因子，也不存在單一因子構(gòu)成的生態(tài)環(huán)境。生態(tài)因子間總是互相促進(jìn)、相互制約，任何單一因子的變化必將引起其它因子的變化，如光強(qiáng)土壤溫度、空氣濕度、水分平衡等植物生長。2、主導(dǎo)因子作用 生態(tài)環(huán)境中各因子地位不同，一般情況下，其中有一個(gè)或幾個(gè)因子對(duì)其它因子的變化起主導(dǎo)作用，該因子即為主導(dǎo)因子。主導(dǎo)因子是隨時(shí)間、空間變化而變化的。 如光合作用光照，春化作用溫度 3、生態(tài)因子的直接作用和間接作用間接因子通過直接因子體現(xiàn)，如地形

7、因子屬間接因子，但可影響光、溫、水分布。 西坡干熱缺水東坡濕潤多雨其起伏程度、坡向、坡度、海拔高度及經(jīng)緯度等對(duì)生物的作用不是直接的 地方的光照、溫度、水分狀況則對(duì)生物類型、生長和分布起到直接的作用 水溫上升，水中的溶氧量隨之下降4、生態(tài)因子作用的階段性 生物在生長發(fā)育的不同階段往往需要不同的生態(tài)因子或生態(tài)因子的不同強(qiáng)度。海洋淡水軟體動(dòng)物植物的光和作用5、不可替代性和補(bǔ)償作用 生活因子都很重要，不可或缺，具不可替代性。同時(shí)，在一定條件下，多個(gè)生態(tài)因子的綜合作用過程中，由于某一因子量的不足，可由其它因子的增加或增強(qiáng)而得到補(bǔ)償，仍可獲得相同的生態(tài)效應(yīng)。即為可補(bǔ)償性。一定范圍內(nèi)的補(bǔ)償！定義：生物的生存

8、和繁殖依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，但是其中必有一種和少數(shù)幾種因子是限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子，這些關(guān)鍵性的因子就是限制因子。限制因子概念的意義 為分析生物與環(huán)境相互作用的復(fù)雜關(guān)系奠定了一個(gè)便利的基點(diǎn)； 有助于把握問題的本質(zhì)，尋找解決問題的薄弱環(huán)節(jié)。三、生態(tài)因子的限制性作用1、“最小因子定律”(Liebigs law of minimum) 植物的生長取決于那些處于最低量的營養(yǎng)元素，這些處于最低量的營養(yǎng)元素稱最小因子（Justus von Liebig,1840,德國） 。Mitsherlich發(fā)現(xiàn)，當(dāng)限制因子增加時(shí)，開始增產(chǎn)效果很大，繼續(xù)下去，效果漸減。 兩個(gè)補(bǔ)充條件（Odum,1983

9、）：1）只適用于穩(wěn)定狀態(tài)2）要考慮生態(tài)因子之間的相互作用三、生態(tài)因子的限制性作用“耐受性定律”(Shelfords law of tolerance) (V.E.Shelford,1913，美國)“生物的存在和繁殖，要依賴于某種綜合環(huán)境因子的存在，只要其中一項(xiàng)因子的量（或質(zhì)）不足或過多，超過了某種生物的耐性限度，則使該物種不能生存，甚至滅絕?！?、耐受性定律三、生態(tài)因子的限制性作用耐受性定律是最低因子定律的進(jìn)一步發(fā)展，表現(xiàn)在（1）考慮了生態(tài)因子的上限；（2）不僅估計(jì)了生態(tài)因子量的變化，還估計(jì)了生物本身的耐受性問題。自然界耐性限度的實(shí)際范圍幾乎都比潛在范圍狹窄 -E. J. Fry （1917）

10、 1）在不利因素影響下，提高了對(duì)基礎(chǔ)代謝率的生理調(diào)節(jié)所付出的代價(jià) 2）生態(tài)環(huán)境中的輔助因子降低了代謝強(qiáng)度的上限或者下限水平生物對(duì)各生態(tài)因子與耐受性之間的相互關(guān)系生物的耐性限度是可以改變的代價(jià)：減弱對(duì)其他環(huán)境因子的適應(yīng)能力對(duì)生物產(chǎn)生影響的各種生態(tài)因子之間存在明顯的相互影響：生物對(duì)溫度的耐性限度與濕度密切相關(guān)。限制因子在我們實(shí)際科研中的應(yīng)用？4、生態(tài)幅 生態(tài)幅（ecological amplitute）生態(tài)幅是指物種對(duì)生態(tài)環(huán)境適應(yīng)范圍的大小。這主要決定于各個(gè)種的遺傳特性。它常與耐受限度一致，耐受限度越寬，生態(tài)幅也越大。然而，二者又是不同的，耐受限度一般是對(duì)某一生態(tài)因子而言，是從生物本身出發(fā)，主要指

11、該種生物的生物學(xué)特性；生態(tài)幅既指某一生態(tài)因子，又指環(huán)境條件的綜合，是從生態(tài)適應(yīng)角度來談的。分 類生態(tài)學(xué)中，根據(jù)生物的耐受范圍和生態(tài)因子的不同，將生物分為：廣溫性（eurytherm） 狹溫性（stenotherm）廣水性（euryhydric） 狹水性（stenohydric）廣鹽性（euryhaline） 狹鹽性（stenohaline）廣食性（euryphagic） 狹食性（stenophagic）廣光性（euryphotic） 狹光性（stenophotic）廣棲性（euryoecious） 狹棲性（stenooecious）生態(tài)幅的特點(diǎn) （1）生物對(duì)不同生態(tài)因子的耐受范圍存在著差異，對(duì)

12、某一個(gè)生態(tài)因子耐受范圍很寬，對(duì)另一個(gè)因子可能很窄。 如中華鱉對(duì)溫度（2-37）、酸堿度（4-11）耐受范圍很寬，對(duì)鹽度（5）耐受范圍很窄。 （2）不同發(fā)育時(shí)期生物對(duì)生態(tài)因子的耐受范圍是不同的。在動(dòng)物的繁殖期、卵、胚胎期和幼體、種子的萌發(fā)期一般耐受限度比較低。如藍(lán)蟹可生活在鹽度為0-34的淡水和海水中，但其卵和幼蟹要求水體鹽度在23以上。母雞的體溫40.6，可生活在很寬的溫度范圍中，無論是冰天雪地還是炎炎夏日，但其胚胎在18.3就不發(fā)育，一般要保持在20-37.5范圍內(nèi)，雛雞也要求較高的溫度。 （3）對(duì)于同一生態(tài)因子不同生物的耐受性是不同的。如鮭魚對(duì)溫度的耐受范圍是0-12，最適溫度為4而豹蛙對(duì)

13、溫度的耐受范圍是0-30，最適溫度為22（4）當(dāng)某一生態(tài)因子不是處在最適量時(shí)，生物對(duì)其它因子的耐受范圍隨之縮小。反之，主要生態(tài)因子處在最適量時(shí)，對(duì)一些生態(tài)因子的耐受性提高。如食物不足時(shí)或濕度過高過低時(shí)，陸生動(dòng)物對(duì)溫度的耐受范圍都會(huì)縮小。 5、內(nèi)穩(wěn)態(tài)內(nèi)穩(wěn)態(tài)(homeostasis):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。內(nèi)穩(wěn)態(tài)通過生理過程或行為的調(diào)整而實(shí)現(xiàn)的維持體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定是生物擴(kuò)大耐性限度的一種重要機(jī)制，但內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制不能完全擺脫環(huán)境的限制，它只能擴(kuò)大自己的生態(tài)幅度與適應(yīng)范圍，成為一個(gè)廣適種。內(nèi)穩(wěn)態(tài)根據(jù)生物體內(nèi)狀態(tài)對(duì)外界環(huán)境變化的反應(yīng)內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物：內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制的作用大小，酶系統(tǒng)非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物：酶系統(tǒng)耐受限度的馴化除內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制可調(diào)整生物的耐性限度外，人工馴化方法也可改變生物的耐性范圍馴化過程是生物體內(nèi)酶系統(tǒng)的改變過程 22 30 溫度耗氧率5馴化25馴化不同溫度馴化的豹蛙在不同溫度下的耗氧率5 15 36 41金魚的耐受溫度24馴化37.5馴化6、指示生物生物與環(huán)境相互作用、協(xié)同進(jìn)化的過程中，每個(gè)種都留下了深刻的環(huán)境烙印。常用生物作為指示者，反映環(huán)境的某些特征。生物的指示作用普遍存在，但指