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生态学原理第一章绪论一、生态学的定义生态学（ECOLOGY）一词，源于希腊文oikos+logos，oikos意为“住所、栖息地”，logos意为“论述、学科”。从字义上讲，生态学是关于栖息环境的科学。即研究生物的聚居地或生境的科学。(动物、植物学家、社会、经济学家等有不同的定义）。*动物生态学家主要强调个体和种群。*植物生态学家主要强调个体和群落。*现代生态学强调生态系统及其能流、物流和信息流。定义：生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学，其目的是指导人与环境的协调发展。二生态学的研究对象生态学研究对象很广,主要是４个层次（即个体、种群、群落、生态系统）个体：研究个体与环境的关系．属生理生态学范畴。种群：同一地域中同种个体的复合体（出生率，死亡率，年龄结构．多度及其波动是关键）群落：同一地域中各种生物种群的复合体（结构演替，多样性．决定群落组成和结构的过程是关键）生态系统：一定空间中生物群落与环境的复合体（即现代生态学）现代生态学研究对象向宏观和微观两极发展：微观：分子生态学，基因生态学，微生物生态学等宏观：全球生态学，生物圈．以生态系统为研究的基本单位，研究生产者、消费者、分解者和非生物环境组成，其功能主要表现在物质流、能量流和信息流（稳态和调节功能）上，通过这三大流，生态系统的各个成员联系成为一个具有统一功能的系统。四生态学的分支1.以研究对象分：动物生态学（哺乳动物、昆虫、鸟类、鱼类生态学等）植物生态学（地衣、苔藓、森林、草原生态学等）；微生物生态学（真菌、细菌、病毒生态学等）；人类生态学（人口、民族、历史生态学等）；土壤生态学；气象生态学；社会生态学；经济生态学；等等。2.以研究对象的组织水平分微观生态学（个体以下的各层次生态学）个体生态学种群生态学群落生态学生态系统生态学景观生态学全球生态学3.以研究目的和性质分理论生态学：生态学理论和数学推理应用生态学：工程、技术、医学生态学等多数生态学分支学科。4.以生物的生存环境分陆地生态学、海洋生态学、淡水生态学、河口生态学、荒漠生态学、草原生态学、沼泽生态学冻原生态学、土壤生态学、城市生态学、太空生态学。5.以研究方法分数学生态学、化学生态学、物理生态学、地理生态学、经济生态学、系统生态学、实验生态学、进化生态学、行为生态学、生理生态学、古生态学等等。五生态学的学科体系1.生态学的研究内容A.个体生态学B.种群生态学C.群落生态学D.生态系统生态学E.景观生态学F.全球生态学（城市生态学、经济生态学、人类生态学等）2.生态学的研究方法及方法论A.野外与现场调查：野外实地考察、卫星遥感、无线电追踪B.实验室分析：实验室化学、物理方法分析，放射性同位素测定等。C.实验室模拟：人工气候箱，人工降雨大厅，人工风洞等D.计算机模拟：预测数十年或数百年后之生态环境。E.生态网络及综合分析：建立全球生态数据及处理中心，建立全球地理生态信息系统，建立全球生态信息网等内容回顾1.按照生物的栖息环境分类，生态学研究的对象分为（C）A.微生物生态学、植物生态学、动物生态学、人类生态学B.个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统C.陆地生态学、水域生态学D.农业生态学、华景生态学、城市生态学、景观生态学等第二章生物与环境1.生态因子：环境中一切对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的因子。(生物生存必需者称生存因子）分类：作用规律：综合作用，作用的主次性，交互作用，不可替代性和互补性，阶段性，直接作用及间接作用性。2.生态环境：所有生态因子的综合作用构成生物的生态环境。3.生境：具体的生物个体或种群生活区域的生态环境与生物影响下的次生环境统称为生境。4.最小因子定律：在其他元素供应充足时，植物的生长受最小量营养元素的制约。5.限制因子定律：生物在一定的环境中生存，必须得到生存发展的多种生态因子，当某种生态因子不足或过量都会影响生物的生存和发展，这就是限制因子定律。6.耐性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时，就会使该种生物衰退或不能生存。7.生态幅：是指物种对生态环境适应范围的大小。8.胁迫环境中生物体的四个演变阶段：预警阶段，抗性阶段，耗尽阶段，再生阶段。9.内稳态生物：生物能控制自身体内环境，使其保持相对恒定的生物。非内稳态生物:体内环境随外界环境变化而变化。10.生物对环境的适应概括起来有：形态适应，行为适应，生理适应，适应组合。11.趋同适应：不同种的生物由于长期生存在相同或相似的环境中对环境形成了相同或相似的适应方式和途径叫——12.趋异适应：是指亲缘关系非常近的生物有机体长期生存在不同的生态环境中其形态、生理对环境形成了不同的适应方式和途径叫——。13.生态型：同种生物的不同群体由于长期生长在不同的生态环境中或经人为选育，而形成了形态、生理特性不同的基因类群，称为生态型，是趋异的结果，如：人。14.光的生态作用(1).光强的生态作用：光的强度对生物的形态建成及生态分布有非常重要的意义。A.植物：对植物的形态建成有非常重要的作用，如花芽的分化、叶肉细胞的形成、叶绿体的形成、黄花苗的形成、植物苗的健壮、果实的着色、糖的形成等无不与光强有关。（对光强需求的不同可将植物分为：阳性植物，阴性植物，耐阴植物）B.动物的行为：光照强度决定动物开始活动的时间。根据动物的活动时间将动物分为：昼行性动物，夜行性动物。(2).光质的生态作用：不同的光质可以对植物产生不同的生态作用，如：红光有利于糖的形成，蓝光有利于蛋白质的形成，蓝紫光对植物伸长有抑制作用等。在生产实践中不同颜色的塑料大棚就是对光质之不同生态作用的利用。(3)光照时间的生态作用：A植物的光周期现象:光周期影响植物的生长发育和繁殖，根据其开花与光照周期的关系，将植物分为：长日照植物，短日照植物，中性植物。B动物的光周期现象:鸟类迁徙，哺乳动物繁殖。15.三基点温度：最低温度，最适温度，最高温度16.温度系数（Q10)表示生长发育的速度。即温度每升高10℃，生物体生长或生化反应加快的倍数。17.动物对低温的适应：形态上，皮下脂肪加厚。生理上，增加产热，局部异温。行为上发生变化。贝格曼定律：恒温动物在寒冷地区个体较大（如：北极熊、非洲黑人）。阿伦定律：恒温动物在寒冷环境中突出部位（耳、四肢、尾）有变短的趋势。18.有效积温法则：生物生长发育过程中需从环境中摄取一定的热量才能完成其某一阶段的生长发育。而且植物各个发育阶段所需的热量是一个常数。19.有效积温是某种生物生物学零度以上积温的总和。K=Σ(Ti-To)K是某生物生长发育所需的有效积温.Ti是某生物生育期的日平均温度.To是某生物的生物学零度。n是某生物发育所经历的天数20.有效积温法则的应用：①预测生物地理分布的北界，全年有效积温大于K②预测生物发生的世代数③制定农业气候区划，合理安排作物④预报农时21.温周期现象：由于地球的公转及自转、导致太阳辐射周期性的变化，产生了温度有规律的昼夜及四季变化，使生物适应了这种变温环境，多数生物在变温环境下比在恒温条件下生长更好，这种生物对温度有节律的昼夜变化的反应称为温周期现象。22.生物长期适应了一年四季温度的周期性变化，形成了相应的生长发育节律称为“物候”。23.水的生态意义：水是生物生活和生存的必要条件，陆生生物保水是第一性的，水生生物不能离开水。①.维持细胞膨压，保持固有姿态。②是生物代谢过程中的重要原料。③生物体内的各种生化反应是以水为介质。④水的热容量大，使生物能保持相对恒定的体温。⑤对陆生生物有最低、最高、最适三基点。⑥是动植物营养运输的主要媒介。第三章种群及其基本特征1.种群是指特定空间内能自由交配、繁殖后代的同种生物个体的集合,是由同种个体通过特定的关系构成一个有机整体2.种群的基本特征：空间特征、数量特征和遗传特征3.最适密度：种群增长处于最佳状况时的种群密度。饱和密度：特定环境所能允许的种群最大密度。最低密度：濒临灭绝前的种群密度。4.种群密度的确定：1）总数量调查2）取样调查5.年龄金字塔：即按年龄级由小到大的顺序，将各龄级个体数或年龄比例用图形表示。上下表示年龄级，左右宽度表示各龄级个体数或年龄比例。（增长型，稳定型，衰退型）6.生命表：描述种群死亡过程的表格。是分析种群动态的有效工具。（动态生命表，静态生命表）编制方法：首先划分年龄阶段，记录各年龄级开始时的种群数量，直至该群动物全部死亡，最后据此计算各年龄级死亡率、存活分数、平均寿命等，即就是对一种生物“同生群”生长发育的统计表。7.存活曲线：将生命表中相应的存活个体数或存活率为纵坐标，以时间为横坐标所作的图，就得到存活曲线图。（凸型存活曲线人类，大型兽类，对角线型存活曲线鸟类,凹型存活曲线甲壳类，鱼类，两栖类）8.内禀增长率——是指在理想条件下，即没有环境限制的条件下，由种群内部因素决定的增长率，用rm表示。它充分表现了种群最大潜在生殖能力。又称生物潜能或生殖潜能。rm与实际增长率（r）之差被称为环境阻力。9.种群增长模式：（1）种群在无限制的环境中，表现为指数增长，其增长曲线为“J”型。（2）在自然界空间和资源都是有限的，任何种群不可能长期表现为指数增长，随着竞争的激烈，种群的增长表现为S型，称之为逻辑斯谛增长。（开始期，加速期，转折期，减速期，饱和其）（到达环境容纳量K后不再增长）dN/dt=rN(1-N/K)式中N为种群密度，t为时间，r为瞬时增长率，K为环境容纳量。（1-N/K)剩余空间，即种群可利用，但尚未利用的空间。10.种群波动：（1）季节性波动（植物的四季变化，春小麦，秋玉米等）（2）年际间变动：a.不规则波动：鳗鱼受捕捞的影响，飞蝗受干旱的影响。b.周期性波动：哺乳动物种群常有9-10年或3-4年的周期性变化。如雪兔和捕食者猞猁，具有9-10年的周期，没有猞猁，雪兔种群仍保持这一周期。其原因波动原因有环境和种群内部2个原因。11.生态入侵：人为或自然力量把一个新的物种带入适宜于其生长的新环境中，由于环境适宜及天敌较少，其数量迅速扩大，影响到新栖息地原有生物的正常生长，该过程叫生态入侵。12.物种平衡：在一定的环境中，各种群数量长期的维持在一个相对恒定的水平上。13.生态对策：生物在长期的与环境相互作用中，朝不同方向进化的“对策”叫生态对策。包括生殖对策、取食对策等。种群分为r-选择者和K-选择者。（1）r-对策:小型化、高出生率、大量繁殖，以量取胜，高扩散能力，但寿命短、存活率低。r-对策者是以提高增值能力和扩散能力取得生存，亲本关怀率低、防御能力弱、死亡率高，但由于其r值高能使种群迅速恢复。（2）K-对策：体型大、寿命长、存活率高，适宜于稳定的生境，具有较强的生存竞争能力，繁殖速度慢。遇强烈干扰后，恢复能力差，顶级生物属于该类。K-对策者是以提高竞争能力获胜，种群数量较稳定。由于其r值低，种群恢复困难。第四章种内与种间关系1.种内关系：种群内部个体与个体之间的关系种间关系：同一生境中不同种群之间的关系2.种群的分布类型：随机分布，均匀分布，集中分布群聚（集群、群集）：指种群内部个体朝一起集中的现象或趋势。3.群聚的生态意义：A.有利于改变小气候条件（企鹅）；B.群聚以共同取食（乌鸦）；C.共同防御天敌（斑马）；D.有利于动物的繁殖和幼体发育（鸡类春季集群，鱼类生殖洄游）；E.有利于迁移（蝗虫群居相）。4.阿利氏原则：自然界中，种群内部形成大小不同的群，生物种群都有一个最适密度，过疏和过密都可能产生限制性影响。5.种群的种间关系（一).种间的正相关作用：1.原始合作2偏利共生3.互利共生（二).种间的负相关作用：1.竞争：干扰性竞争，利用性竞争2.捕食3.寄生（寄生者，宿主）4.协同进化（指一物种的性状改变，会对另一物种产生影响，使其性状作出相应的反应而进化）6.习题：1.在对某动物的跟踪研究中，科学家发现，该动物性成熟时间明显提前，则种群的出生率（B）A下降B升高C动态平衡D绝对不变2.描述不正确的是（C）A种群是生物繁