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环境生态学知识点第一讲生物与环境第一节环境的概念及其类型一、环境的概念环境指某一特定生物个体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。分为自然环境、半自然环境、社会环境我们通常所说的环境为地球环境，包括：大气圈对流层、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈，又称为地理环境。二、环境的类型1.按环境主体分：以人为主体的人类环境、以生物为主体生物体以外的环境2.按环境性质分：自然环境、半自然环境、社会环境3.按环境范围大小分：微环境、内环境、区域环境、地球环境、宇宙环境第二节生物与环境因子的相互作用一、光因子的生态作用及生物的适应地球上生物生存和繁衍的最基本的能量源泉——光（一）光照强度的生态作用与生物的适应黄化现象是光与形态建成的各种关系中最极端的典型例子，黄化是植物对黑暗环境的特殊适应。光合作用饱和点是一定范围内，光合作用的效率与光强成正比，但到达一定强度光合效率不会再增加，若继续增加光强，光合效率下降，这点谓之饱和点。光补偿点植物同化器官中，光合作用吸收的二氧化碳与呼吸作用释放的二氧化碳相等时的光照强度。按照植物对光照强度的适应程度分为：阳地植物：适应强光照地区生活。蒲公英、蓟、杨、柳、桦、槐等阴地植物：适应弱光照地区生活。连线草、铁衫、红豆衫、人参、三七（二）光质的生态作用与生物的适应光质变化规律空间变化随纬度增加而减少，随海拔升高而增加；时间变化冬季长波光增多，夏季短波光增多；中午短波光最多，早晚长波光较多。生物的适应植物不同的光质对植物的光合作用，色素形成，向光性，形态建成的诱导等的影响是不同的。例如光合作用的光谱范围只是可见光区。动物可见光对动物生殖，体色变化，迁徙，毛羽更换，生长及发育等都有影响；紫外光有致死作用，特别是细菌，病毒及微生物，但昆虫对紫外光有趋光反应。（三）生物对光周期的适应光周期现象生物对昼夜周期变化发生各种生理、生态反应的现象。植物的光周期临界暗期指在昼夜周期中能诱导植物开花所需的最短或最长的暗期长度。根据植物对日照长度的反应类型分为：长日照、短日照、长短日照植物长日照植物：凤仙兰、紫菀短日照植物：苍耳、玉米、大豆动物的光周期鸟类的迁移和生殖时间是由日照长度决定的。鱼类的生殖和迁移受光周期影响，特别是表层水中的鱼类。昆虫的代谢和发育受光周期的影响。哺乳动物的生殖和换毛受光周期的影响。二、温度因子的生态作用及生物的适应（一）温度因子的生态作用生物的三基点：参与生物生命活动中生理生化过程中的酶的活性有最低温度、最适温度、最高温度，相应的则是生物生长的“三基点”。高温使蛋白质凝固，酶系统失活；低温将引起细胞膜渗透性改变、脱水、蛋白质沉淀等不可逆转的化学变化。在一定范围内，生物的生长速率与温度成正比。春化作用有些花卉需要低温条件，才能促进花芽形成和花器发育，这一过程叫做春化阶段，而使花卉通过春化阶段的这种低温刺激和处理过程则叫做春化作用。有效积温法则温度与生物发育最普遍的规律指植物在生长发育过程中，需从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且某一特定植物类别各发育阶段所需要的总热量是一个常数。K=N（t-t0）式中，K——生物所需的有效积温N——天数，dt——当地该时期的平均温度，℃t0——生物生长活动所需最低临界温度（生物学零度），℃作用有效积温（K）和发育起点温度（C）决定后，可以推测一种昆虫在不同地区可能发生的世代数，估计昆虫在地理上可能分布的界限，预测害虫的发生期等。（二）极端温度对生物的影响及生物对极端温度的适应贝格曼规律生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大，因为个体大的动物，其单位体重散热量相对减少。阿伦规律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中有变小变短的趋势，是减少散热的一种形态适应，称为阿伦规律。三、水因子的生态作用及生物的适应（一）水因子的生态作用1．水是生物生存的重要条件水是生物体的重要组成部分水是很好的溶剂水是生物新陈代谢的直接参与者，是光合作用的原料水是生命现象的基础2．水对动植物生长发育的影响水分对植物生长“三基点”：最高、最适和最低低于最低点，植物萎蔫、生长停止高于最高点，根系缺氧、窒息、烂根处于最适点，是植物最优的生长条件对于动物，水分不足可以引起滞育或休眠3．水对动植物数量和分布的影响降水在地球分布的不均匀导致动植物分布的不均匀，物种数量也有差异。植物的分类水生植物沉水植物，浮水植物陆生植物湿生植物，中生植物，旱生植物（二）动物对水因子的适应（1）水生动物的渗透压调节不同类群的水生动物有着各自不同的适应能力和调节机制。渗透压调节可以通过限制外表对盐类和水的通透性，改变所排出的尿和粪便的浓度与体积，逆浓度梯度地主动吸收或主动排出盐类和水等的方法里实现。（2）陆生动物对环境湿度的适应影响陆生动物水平衡更多的是环境中的湿度，动物在形态结构上、行为上、生理上都有不同程度的适应。如两栖类体表分泌黏液以保持湿润，昆虫、爬行类、啮齿类等白天躲在洞内夜里出来活动，荒漠鸟兽具有可重新吸收水分功能的肾脏。四、土壤因子的生态作用及生物的适应植物对于长期生活的土壤会产生一定的适应特性。因此，形成了各种以土壤为主导因素的植物生态类型。根据植物对土壤酸度的反应可划分为酸性土、中性土、碱性土植物根据植物对土壤中矿质盐类（如钙盐）的反应：可划分为钙质土植物和嫌钙植物根据植物对土壤含盐量的反应：可划分出盐土和碱土植物盐类对多数植物危害程度的大小，可按下列次序排列：MgCl2＞Na2CO3＞NaHCO3＞NaCl＞MgSO4＞Na2SO4阳离子：Na+＞Ca2+阴离子：CO32－＞HCO3－＞Cl－＞SO42－五、环境因子作用的一般规律（一）环境因子与生态因子生态因子是指环境中对生物生长，发育，生殖，行为和分布有直接或间接影响的环境要素。如温度，湿度，食物，氧气，二氧化碳和其他相关生物等。（二）环境因子作用的一般特征1．环境因子的综合作用环境中的各种生态因子彼此联系、互相促进、互相制约，任何一个单因子的变化必将引起其他因子不同程度的变化，对生物起到不是单一的而是综合的作用。2．主导因子及特点对生物起决定性作用的生态因子即为主导因子。3．直接作用和间接作用区分生态因子的直接作用和间接作用对生物的生长、发育、繁殖及分布很重要。4．环境因子作用的阶段性生态环境的规律性变化导致生态因子对生物的阶段性作用。5．环境因子的不可代替性和补偿作用各种生态因子的存在都有其必要性，主导因子的缺乏可影响生物生长甚至死亡，所以不可代替，但在综合作用过程中可局部补偿。二者关系：环境因子包含了生态因子，生态因子是环境因子中对生物起作用的因子。（三）环境因子的限制性作用1.限制因子生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，但是其中必有一种和少数几种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子，这些关键性的因子就是限制因子。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。2.Liebig最小因子定律19世纪，德国有机化学家Liebig认为：植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分，基本思想是，每种植物都需要一定种类和一定量的营养物质，如果环境中缺乏其中的一种，植物就会发育不良，甚至死亡。如果这种营养物质处于最少量状态，植物的生长量就最少。3.Shelford耐受性定律生态幅定义美国生态学家在最小因子定律的基础上又提出了耐受性定律，并试图用这个定律来解释生物的自然分布现象。他认为生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围，称生态幅。耐受性定律任何一个生态因子在数量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性限度时，就会使该生物衰退或不能生存。Shelford的耐受性定律可以形象地用一个钟形耐受曲线来表示。第二讲生物圈中的生命系统第一节生命系统的层次一、分子作为生态学中的研究对象，分子是指生物活性分子。二、基因基因是所有生物表现生命活动的根本结构和用来维持其种属遗传性的关键。组成基因或基因组的核酸中存在生物的所有遗传信息。基因隶属于分子生态学的研究范畴，但研究的是基因层次上生命体的基因结构组成。生物圈中的生命系统层次划分三、细胞细胞是构成生物体的基本单位。有机体除了少数类型（病毒等）外，都是由细胞构成的。单细胞有机体的个体就是一个细胞，一切生命活动都是由这个细胞来承担。多细胞有机体是由许多形态和功能不同的细胞组成，共同保证整个有机体正常生活的进行。四、组织物物质质能能量量基基因因器器官官生生命命体体群群体体社社会会细细胞胞基基因因系系统统细细胞胞系系统统器器官官系系统统机机体体系系统统群群体体系系统统生生态态系系统统分分子子生生态态学学微微生生态态学学宏宏观观生生态态学学生生物物成成分分＋＋非非生生物物成成分分||||生生物物系系统统OOdduumm向向近近敏敏等等人们把在个体发育中，具有相同来源的同一类型，或不同类型的细胞群组成的结构和功能单位称为组织。组织是具有功能分工的细胞的集合体，不同的相互联系的组织构成了器官。高等生物的个体是由各种组织和器官组成的。五、个体生物存在的形式，是种群的基本组成单位，具有新陈代谢、自我复制繁殖、生长发育、遗传变异、感应性和适应性等生命现象。六、种群种群是指在一定空间中同种个体的组合，种群中许多个体相互依赖、相互制约。不同的种群相互有机的组合复合形成了群落。种群生态学研究种群的数量、分布以及种群与其栖息环境中的非生物因素和其他生物种群的相互作用。七、生物群落在一定空间内生活在一起的各种动物、植物和微生物种群的集合体。许多种群彼此相互作用，具有独特的成分、结构和功能。生物群落可以从植物群落、动物群落和微生物群落这三个不同的角度来研究。群落生态学是研究生物群落与环境相互关系及其规律的学科。八、生态系统生态系统是生态学中最重要的概念，也是自然界最重要的功能单位。生态系统=生物群落+非生物环境生态系统指一定空间内生物的成分和非生物的成分通过物质的循环和能量的流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。第二节生物种群的特征及动态一、种群概念及特征1.种群概念种群是指在一定空间中同种个体的组合。种群是物种在自然界中存在的基本单位。从进化论的观点看，种群是一个演化单位。从生态学观点来看，种群又是生物群落的基本组成单位。2.种群的基本特征种群的主要特征表现在三方面：①数量特征（密度或大小）：影响种群数量大小的基本参数为出生率、死亡率、迁入率和迁出率。②空间分布特征：它包括内分布格局和地理分布格局。③遗传特征：种群的遗传特征是种群遗传学和进化生态学的主要研究内容。二、种群的增长及其数量变动1、种群的群体特征①种群密度。②初级种群参数：出生率、死亡率、迁入和迁出率。③次级种群参数：性比、年龄分布和种群增长率等。性比第一性比是指种群中雌性个体和雄性个体的比例；第二性比为幼体成长到性成熟阶段，雌性和雄性个体的比例；第三性比为充分成熟的个体的性比。生命表是描述种群生死过程的一种有用的图表模式。简单的生命表是根据各年龄组的存活或死亡数据编制，综合生命表则包括出生数据，从而能估计种群的增长。存活曲线Deevey（1947）曾将存活曲线分为三个类型：Ⅰ型：曲线凸型，表示在接近生理寿命前只有少数个体死亡。Ⅱ型：曲线呈对角线型，表示各年龄死亡率相等。Ⅲ型：曲线凹型，表示幼年期死亡率很高。2、种群增长模型（1）与密度无关的种群增长模型假设：环境中空间、食物等资源是无限的。①种群离散增长模型或式中：N——种群大小；t——时间λ——种群的周期增长率。②种群连续增长模型在世代重叠的情况下，种群以连续方式变化。把种群变化率dN／dt与任何时间的种群大小联系起来，单位时间内种群的变化率，即：其积分式为：式中：e——自然对数的底。若对种群大小Nt对时间t作图，种群增长曲线呈“J”字型。以lgNt对t作图，则变为直线。（2）与密度有关的种群增长模型比无密度效应模型增加两点假设：①存在环境容繁繁殖殖后后期期繁繁殖殖期期繁繁殖殖前前期期（（aa））增增长长型型种种群群（（bb