生态学复习要点

2011-2012普通生态学复习要点绪论1.美国生态学家E.Odum（1985）提出的定义是：生态学是研究生态系统的结构和功能的科学，著有《生态学基础》。2.生态学的研究方法：野外（田间）；实验；模型。第一章1.生态因子：是指环境要素中对生物起作用的因子，如光照，温度，水分，氧气，二氧化碳，食物和其他生物等。生存条件：在生态因子中，对生物生存不能缺少的环境要素。生态因子作用的几个特点：综合性：光照强度引起大气、土壤温度和湿度变化；主导因子作用：如池塘溶解氧-鱼；阶段性作用：不同发育阶段，如繁殖期；不可替代性和补偿性作用：光照强度和二氧化碳；直接作用和间接作用。2.利比希最小因子定律：低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素3.（谢尔弗德）耐受性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上不足或过多，即当其接近或达到某种生物耐受限度时，会使该种生物衰退或者不能生存。4.生态幅：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点，在最低点和最高点（或者称耐受性的下限和上限）之间的范围，称为生态幅，或生态价。5.适应组合：生物对非生物环境表现出的一整套的协同适应特性。例如：骆驼对炎热干燥的环境的适应；含露水的植物嫩叶，多汁的植物；脂肪代谢—代谢水；高温时失水：细胞和组织间液；红细胞的特殊结构。6.协同进化：生物之间复杂的相互作用，以及伴随的两种生物特有的形态、生理和生态的适应性特征，是通过自然选择，适者生存法则而形成的。是一个物种的性状作为对另一个物种性状的反应而进化，而后一个物种的这一性状又是作为前一个物种的反应而进化。7.生态位：有机体在环境中占据的地位和角色。是某一物种的个体与环境（包括非生物和生物的环境）之间特定关系的总和。生境（栖息地）：有机体所处的物理环境，包括许多生态位并支持许多物种。第二章1.发育阀温度：动植物的生长发育是在一定的温度范围上才开始的，低于这个温度生物就不能发育，这个温度就称为发育阀温度，或称生物学零度。2.有效积温能法则：生物发育的速率随着发育阀温度以上的温度呈线性增加，它表明外温动物与植物的发育不仅需要一定的时间，还需要时间和温度的结合，即需要一定的总热量，称为总积温，或有效积温，才能完成某一阶段的发育，这个规律的描述就是有效积温法则：K=N（T-C）。K：生物完成某阶段的发育所需要的总热量，用日度表示。N:发育历期，即完成某阶段的发育所需要的天数。T：发育期间的环境平均温度。C：该生物的发育阀温度。应用：用作农业规划，引种，作物布局，预测农时以及以及防病虫害预测生物发生的时代数；预测生物地理分布的北界；推算生物发生年历；安排作物预报农时。3.补偿深度：水体中向下光线减弱很快，水越深处光合作用越弱。当光合作用减弱到与呼吸消耗量平衡时的水深称为补偿深度，这是水中光合植物垂直分布的下限。补偿深度随水的透明度而变化。4.生物对光照的适应：1对光质的选择性适应；2植物对光照强度的适应性，表现在阳地植物和阴地植物在胜利以及形态上的差异，以及C3和C4植物光合作用速率的差异；3生物随光照长度的日周期和年周期的变化，也表现出适应性的日周期年周期现象。生物对光照周期的适应，生物的光照周期现象：植物的开花结果休眠动物的繁殖冬眠迁徙换毛换羽。5.生物对极端高温的适应：（不会出大题）表现在形态生理和行为等各个方面：形态上：有些植物有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；有的植物叶片反光，等等避免光照过强；动物的皮毛在光照下起隔温的作用。生理适应：植物主要是降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，旺盛的蒸腾作用；动物主要是适当放松恒温性，使体温有较大幅度的波动。行为适应：沙漠动物昼伏夜出。6.生物对极端低温的适应：（不会出大题）植物：a.形态：芽及叶片常有油脂类物质保护，芽具有鳞片，器官的表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达的木栓组织，植株矮小，常呈匍匐、垫状或莲座状；b.生理：减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素来降低植物的冰点，增加抗寒能力。例如：鹿蹄草叶细胞大量贮存五碳糖、粘液，使结冰温度下降到31度。c.行为：休眠。动物：a.形态：贝格曼Bergman规律：生活在高纬度地区的恒温动物（同种），其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。因个体大的动物，其单位体重散热量相对较少，有利于保温。如分布在南半球的企鹅，纬度越高，温度越低，企鹅的个体越大。阿伦规律（Allen）：恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境下有变小变短的趋势。这也是减少散热的一种形态适应。例如北极狐的外耳明显短于温带的赤狐，赤狐的外耳又明显短于热带的大耳狐。约丹（Jordan）定律：生长在低温条件下的鱼类趋向于脊椎增多和身体加大。如高纬度海域的许多鱼类比相应地生活在低纬度海域的同种个体的脊椎骨数要多，个体相应地大。b.生理：增加体内产热量：增强御寒能力和保持恒定的体温激活代谢来适应寒冷:温带和寒带小型鸟兽:非颤抖性产热，受交感神经支配和甲状腺激素的调控。小型哺乳动物冷适应性产热的主要热源，褐色脂肪组织，细胞里有大量线粒体、丰富的血管。b.行为：迁徙：大雁；集群：皇企鹅；冬眠：入眠与醒觉。7.典型温带深水湖的水温垂直变化说明水温的生态作用：(不考)上湖层：水温较一致；上湖层以下水温变化剧烈，每加深一米温度最少降一度，称为斜温层或者温梯层。斜温层以下称为下湖层，水温接近4度，是密度最高的水。由于夏季的水温分层现象，阻碍了上湖层和下湖层水间的交流，使湖底沉寂的营养物质难以带到有阳光的上层，导致夏季湖泊的生产力较低。8.有效积温法则都有哪些应用9.生物对光的适应换毛与换羽的光周期现象光质：可见光、紫外、红外等-短波杀菌作用10.生物对温度的适应外温动物内温动物休眠形态上的适应-阿伦定律第三章1.水生动物渗透压的调节：（不考）淡水鱼类：食物中获取溶质；用鳃主动吸收离子；肾脏具有发达的肾小管，大量的排尿；派出地渗透压的尿（尿中钠离子氯离子很少）。海洋鱼类：肾小球退化，排出的尿量很少；经常吞食海水；通过鳃将多余的盐排出体外。海洋软骨鱼类：基本上是等渗的，储存尿素，血液中含量可达百分之2到百分之2.5；可维持千分之三十五的渗透压；氧化三甲胺。广盐性洄游鱼类：依靠肾脏调节水，在淡水中排尿量大，海水中排尿量少，在海水中还大量吞咽海水以补充水；盐的代谢靠鳃来调节，在海水中鳃排除盐，在淡水中鳃吸收盐。其他海洋动物：海洋无脊椎动物是渗透压适应者；海洋肺呼吸动物生有盐腺，排除钠离子氯离子；鲸鱼排除高含盐量的尿。第四章：（重点）1.集合种群：生境斑块中的局域种群的集合，这些局域种群在空间上存在隔离，彼此间通过个体扩散而相互联系。2.生物入侵（生态入侵）：由于人类有意识或无意识的把某种生物带入适宜其栖息和繁殖的地区，该生物种群不断扩大分布并逐渐稳定的扩展。3.生殖价：一个某年龄雌体对未来种群增长所做出的贡献。4.内增长率：具有稳定年龄结构的种群，在食物不受限制，同种其他个体的密度维持在最适水平，环境中没有天敌，并在某一特定的温度、湿度、光照、食物等环境条件组配下，种群的最大瞬时增长率。5.种群的空间格局：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局。a．随机分布:每一个个体在种群的每一个点上出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其他个体的分布。b．均匀分布：主要是种群内个体间的竞争，在自然情况下，均匀分布最为罕见；c．成群分布或聚集分布：种群内个体分布不均匀，行程许多密集的团块状。原因：资源分布不均匀、植物种子传播方式以母株为扩散中心、动物的集群行为。检验分布类型的指标是：S²/m(平均数比率)=0（均匀分布）；1（随机分布）；＞1（成群分布）。6.种群存活曲线：三种类型：凸型：幼体存活率高，老年个体死亡率高，接近生理寿命之前只有少量个体死亡，如大型哺乳类和人；呈对角线型：整个生理存活期有较稳定的死亡率，如一下鸟类；凹型：幼体死亡率很高，如鱼，贝类，松树。自然界中大多数介于2，3型之间。（植物接近三型）7.种群增长模型：（重点）（1）与密度无关的种群增长模型：两点假设：有一个环境容纳量(carryingcapacity)(通常以K表示)，当Nt=K时，种群为零增长，即dN/dt=O；设种群增长率的降低的影响是最简单的，即其影响随环境密度上升而逐渐的，按比例的增加。a.种群离散型增长模型(世代不重叠)：假设：种群增长无界，不受资源空间等的限制；世代不重叠，增长是不连续的；种群没有迁入和迁出；没有年龄结构。数学模型：Nt+1=λNt；Nt=λtN0；lgNt=lgN0+tlgλ其中Nt代表t世代种群大小，λ为周限增长率。λ大于一种群增长；λ等于一种群稳定；λ小于一种群下降；λ等于零此行没有繁殖，种群在下一代灭绝。b.种群连续增长模型：（世代重叠）：假设：种群增长是无界的；无迁入和迁出；种群没有年龄结构。数学模型：Nt=N0ert：在很短的时间dt内种群的瞬时出生率为b，死亡率为d，种群大小为N，则种群的每员增长率(per-capitarateofpopulationgrowth)r=b-d，它与密度无关。r为瞬时增长率，r大于零种群增长；r等于零种群稳定；r小于零种群下降。r应用较为广泛：r为+，-，0分别表示种群正增长，负增长和零增长；R0仅表示为t+1和t时两种群数量比率；r具有可加性r=0.104×（星期数）r=0.104×52≈5.4（2）与密度相关的种群增长模型：logistic方程S型增长曲线：具有上渐近线，逐渐接近K（环境容纳量）值，但是不会超过，即平衡密度；曲线变化是逐渐的。总结：有个最大值K－环境容纳量；当种群上升时，种群能实现的有限增长率逐渐下降，即种群增长具有密度效应，种群密度与增长率之间存在反馈机制；逻辑斯蒂方程描述的密度增长对于增长率下降的效应是按比例的。增长曲线为S形：当N=K/2，dN/dt最大；在到达拐点之前，dN/dt上升；当到达拐点之后，dN/dt下降。分为5个时期：开始期；加速期；转折期；减速期和饱和期方程的意义：许多两个相互作用种群增长模型的基础；渔业、牧业、林业等领域确定最大持续产量的主要模型；最大持续产量为MSY=rK/4；模型中两个参数r和K，已成为生物进化对策理论中的重要概念。8.种群波动以及调节机制：（1）外源性种群调节理论：a.非密度制约的气候学派：多以昆虫为研究对象；生物种群主要是受对种群增长有利的气候的短暂所限制；种群从来就没有足够的时间增殖到环境容纳量所允许的数量水平，不会产生食物竞争。b.密度制约的生物学派：种间因素：捕食、寄生和竞争等生物过程对种群调节起决定作用；Nicholson：非密度制约因子仅仅是破坏性的，而不是调节性的。Smith：种群是围绕一个“特征密度”而变化的，而特征密度本身也在变化。（平衡密度）c.折衷观点（2）内源性自动调节理论：（重点）a.行为调节：温.爱德华学说：社群行为是一种调节种群密度的机制;社群等级、领域性等行为;种群的稳态机制:增补+迁入=不能控制的丧失+迁出+社群死亡率;种内社群等级划分限制了种群的增长，随着种群密度本身而改变其调节作用的强弱。b.内分泌调节:克里斯琴(Christian）学说:当种群数量上升时，种内个体经受的社群压力增加，加强了对中枢神经系统的刺激，影响了脑垂体和肾上腺的功能，使促生长激素分泌减少和促肾上腺皮质激素增加。生长激素的减少使生长和代谢发生障碍，有的个体可能因低血糖休克而直接死亡，多数可能对抵抗疾病和外界不利环境的能力降低，这些都使种群的死亡率增加。肾上腺皮质的增生和皮质素分泌的增进，使机体抵抗力减弱，相应性激素分泌减步，生殖受到抑制，出生率降低，子宫内胚胎死亡率增加，育幼情况不佳，幼体抵抗力降低。主要适用于兽类，对其他动物类群是否适用尚不清楚。c.遗传调节:奇蒂（Chitty）学说:种群中具有的遗传多型是遗传调节学说的基础;假定最简单的遗传两型现象：①.具有较低的进攻性行为，繁殖力较高，更适于低密度；②.进攻性行为高，繁殖力较低，可能有外迁倾向，更适于高密度。当种群数量较低并处于上升