第七章生物與環(huán)境

環(huán)境：某一特定生物或生物群體周圍一切的總和，包括一定空間內(nèi)直接或間接影響該生物或生物群體生存的各種因素。

生態(tài)學(xué)：研究生物及其生存環(huán)境之間相互作用規(guī)律的科學(xué)。第一節(jié)生態(tài)學(xué)的層次和生態(tài)因子一、生態(tài)學(xué)研究的層次

生態(tài)系統(tǒng)：在一定空間中各類生物以及與其相關(guān)聯(lián)的環(huán)境因子的集合。

全球生態(tài)系統(tǒng)的總和稱為生物圈。

生態(tài)學(xué)的層次從個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)到整個生物圈逐級放大，其涉及到的環(huán)境范圍也越來越廣。種群：在一定環(huán)境中的一群同種生物個體。群落：在一個特定的環(huán)境區(qū)域內(nèi)生存的多種不同的種群。二、環(huán)境及生態(tài)因子對于一個生物，其周圍一切客觀存在都是它的環(huán)境。一個生物的環(huán)境因素按性質(zhì)可分為非生物因素和生物因素兩大類。生物生存不可缺少的環(huán)境條件稱為生態(tài)因子，而對于生物體外部的全部環(huán)境要素則稱為環(huán)境因子。

影響生物活動的非生物因子：氣候、營養(yǎng)、水、土壤地形、海洋地理、大氣成分、地質(zhì)條件等

最重要的生態(tài)因子：氣候（特別是溫度和降雨）

各種生物對生態(tài)因子（如溫度）所能耐受的上限與下限之間的幅度稱為生態(tài)幅，它反映了生物對環(huán)境因素的適應(yīng)能力。降雨和濕度影響著生物的生長、發(fā)育、行為和壽命。

全球的氣候特征主要是由太陽能的輸入和地球在宇宙中的運動決定的。地球表面各處太陽光照不均衡。

全球大陸氣候可分為6類氣候區(qū)全球大陸不同地區(qū)的氣候類型也有該地區(qū)的生物群落型（9種陸生生物群落型）大雁東南飛三、環(huán)境與生物習(xí)性及動物行為動物的許多有規(guī)律的行為就是動物適應(yīng)其環(huán)境定向進化的結(jié)果。動物的許多復(fù)雜應(yīng)變行為體現(xiàn)了物種內(nèi)和物種間特殊的生態(tài)關(guān)系。東非的角馬群居生活并集體大規(guī)模遷移

第二節(jié)

種群生態(tài)

種群生態(tài)學(xué)是研究影響種群大小和密度、種群增長和種群結(jié)構(gòu)特征等因素的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科。一、種群的結(jié)構(gòu)種群密度

種群的大小是指種群內(nèi)個體數(shù)量的多少，單位面積或體積中個體的數(shù)量稱為種群密度。種群的分布型指全部個體在種群界定范圍內(nèi)的空間分布類型。群集型平均型隨機型種群的年齡結(jié)構(gòu)

可以分成增長型、穩(wěn)定型和衰退型3類

。

種群的性別結(jié)構(gòu)和生存能力的性別差異也是種群結(jié)構(gòu)的一個方面。

各種生物的生存策略影響著該物種的生存和年齡分布。二、種群增長特征指數(shù)增長模式理想狀態(tài)邏輯斯蒂增長模型

細菌實際增長曲線，分為三段：最初的階段，個體數(shù)量的增長在加速；減速階段；動態(tài)平衡。

種群生長限制因子、環(huán)境限制因子三、種群增長的調(diào)節(jié)環(huán)境對一個物種的承受容量決定于這個物種對環(huán)境的需求和該物種繁衍的各種決定因素。正常情況下，大多數(shù)種群個體的數(shù)量基本都是穩(wěn)定的，種群的數(shù)量在環(huán)境承受容量K值上下波動。種群中個體數(shù)量的變化與其天敵有直接的關(guān)系。第三節(jié)

生物群落一、群落的基本特征與結(jié)構(gòu)占據(jù)特定空間和時間的多種生物種群的集合體和功能單位被稱為群落。

群落的基本特征包括物種組成、群落結(jié)構(gòu)、內(nèi)部環(huán)境、優(yōu)勢種群、動態(tài)變化、各物種的相互關(guān)系、群落的穩(wěn)定性等7個方面。物種數(shù)量相同、各物種相對數(shù)量不同的兩種森林群落群落的結(jié)構(gòu)

可分為物理結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)

物理結(jié)構(gòu)：

主要體現(xiàn)在其垂直層次上，陸地群落的分層與光的最大程度利用有關(guān)。

生物結(jié)構(gòu)：主要是指群落內(nèi)各物種之間的取食關(guān)系和各自所處的位置，這種取食關(guān)系決定了物質(zhì)和能量的流動方向，也決定了群落中各物種的相對數(shù)量和比例及其變化。二、地球上的主要群落類型

大陸生物群落：熱帶雨林、稀樹草原、荒漠、極地冰原、灌木林、溫帶草原、溫帶落葉林、針葉林、北極和高山凍原。水域生物群落：淡水生物群落、海洋生物群落

三、群落內(nèi)生物之間的相互關(guān)系競爭、捕食、寄生和共生4種主要類型。競爭生活在同一區(qū)域的兩個物種如果利用相同的資源，便形成了競爭的關(guān)系。捕食也是群落中普遍存在的種群間的一種相互關(guān)系。

寄生是指一種生物生存于另一種生物的體內(nèi)或體表并從中獲利。共生是另一類種群間互利的相互關(guān)系，這種互利的關(guān)系被固定以后，如果失去一方，另一方便不能生存，例如地衣就是藻類和真菌的共生體。群落中物種的相互關(guān)系和相互作用還包括互惠、共棲、抗生等多種形式。四、群落的演替和擾動群落是一個動態(tài)系統(tǒng)。一種群落取代另一種群落的過程稱為群落的演替或生態(tài)演替，演替達到的最終相對穩(wěn)定狀態(tài)，為頂級群落。只要氣候條件合適，從裸露的巖石最終演變到出現(xiàn)頂級群落通常要經(jīng)歷地衣階段、苔蘚階段、草本植物階段、灌木階段和森林階段。這一自然發(fā)生的完整過程稱為初生演替。。各種災(zāi)害（如地震、大火等）對群落造成傷害，正常群落巖體被中斷，為群落的擾動。群落擾動后進行的再次演替稱為次生演替。第四節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)一、生態(tài)系統(tǒng)的概念

生態(tài)系統(tǒng)是生物群落與非生物因子通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)相互作用而構(gòu)成的生態(tài)集合體。

生態(tài)系統(tǒng)的共同特征：（1）生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部在一定范圍和限度下具有自我調(diào)節(jié)的能力，這種自我調(diào)節(jié)的能力與生物多樣性程度成正比；（2）生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的動力學(xué)特征，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部始終處于運動之中，能量的流動是單向的，物質(zhì)流動是循環(huán)式的；（3）生態(tài)系統(tǒng)吸收的太陽能量一般都通過4~5個不同營養(yǎng)等級的生物進行傳遞；（4）從地球上生物起源到現(xiàn)在，生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜的發(fā)育階段。二、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)通過處于不同營養(yǎng)水平的生物之間的食物傳遞形成了一環(huán)套一環(huán)的鏈條式關(guān)系結(jié)構(gòu)，稱為食物鏈.

在生態(tài)系統(tǒng)中，一種生物往往并不只固定在一條食物鏈上，可以同時加入幾條食物鏈。生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)關(guān)系是一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱為食物網(wǎng)。食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定；食物網(wǎng)越簡單，生態(tài)系統(tǒng)就越容易發(fā)生波動或遭受毀滅。三、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動

生態(tài)系統(tǒng)中總的有機體物質(zhì)稱為生物量。光合細菌和植物等生產(chǎn)者所制造的有機質(zhì)被稱為生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力。地球上總的初級生產(chǎn)力是一定的，因此，生態(tài)系統(tǒng)中的能量分配和利用也是有限度的。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單一方向的

輸入生態(tài)系統(tǒng)中的能量（太陽能）總是和生物有機體貯存、轉(zhuǎn)換的能量和釋放的熱量相等。以熱的形式散失的能量不能再回到生態(tài)系統(tǒng)參與流動和被利用

通過食物鏈后能量的逐級損失，食物鏈中的能量也由下向上呈現(xiàn)下寬上窄的金字塔型，稱為能量金字塔。四、與生命活動相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)循環(huán)

碳、氮、磷和水等許多與生命活動相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)以多種形式—生物的或非生物的形式，原子的、分子的或生物大分子的形式等在自然界中循環(huán)，這些物質(zhì)的循環(huán)叫生物地球化學(xué)循環(huán)。水的循環(huán)水的循環(huán)涉及非生物過程和生物過程從陸地上看，凡是水的循環(huán)越活躍的地方，生命的活動就越活躍碳循環(huán)每年海洋中浮游植物（包括藻類和光合細菌）和陸生植物通過光合作用將大量的無機碳轉(zhuǎn)化成為有機碳，這些有機碳在全球范圍的食物網(wǎng)中流動。氮循環(huán)固氮細菌的作用各類生物通過體內(nèi)的呼吸與氧化作用來分解蛋白質(zhì)等，使之轉(zhuǎn)變成NH3再排出體外。這些又可以再次被植物所吸收利用。磷的循環(huán)植物一般只利用H2PO4-形式的磷陸地的異養(yǎng)動物主要依靠攝食植物和其他動物獲得其所需要的磷。

大氣中CO2捕捉熱量的方法與溫室類似，大氣中的二氧化碳能夠阻止地面向空間輻射熱量，導(dǎo)致大氣層增溫，形成了溫室效應(yīng)。環(huán)境污染加劇許多化學(xué)物質(zhì)對食物鏈上的影響正在增強。例如DDT可以聚集在生物組織內(nèi)，特別是動物的脂肪中。環(huán)境污染加劇

當這些物質(zhì)進入人體后將增加人類患癌癥和其他疾病的可能性，并對大腦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生長期影響。三、生態(tài)平衡和人類社會可持續(xù)發(fā)展的策略生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動、物質(zhì)循環(huán)與信息交流總是不斷地進行著，在一定時間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物種類與數(shù)量相對穩(wěn)定，它們之間及它們與環(huán)境之間的能量流動、物質(zhì)循環(huán)與信息交流也保持穩(wěn)定，達到統(tǒng)一協(xié)調(diào)的狀態(tài)，這種平衡狀態(tài)就叫生態(tài)平衡。生態(tài)平衡是動態(tài)的和相對的平衡，其主要特征：（1）生物的種類和數(shù)量保持相對穩(wěn)定；（2）物質(zhì)與能量的輸入和輸出保持相對的穩(wěn)定；（3）物質(zhì)與能量的循環(huán)與流動保持