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生态学（Ecology）教材：牛翠娟娄安如孙儒泳，李庆芬，基础生态学（第二版）。北京:高等教育出版社,2007辅助教材：1孙儒泳动物生态学原理（第三版）。北京师范大学出版社,20012孙儒泳等译，Mackenzie,A.,AndyS.Ball,andSoniaR.Virdee.InstantNotesinEcology（第二版）。科学出版社,20043Smith,R.L.andT.M.Smith.ElementsofEcology,5thEdition.BenjaminCummings,20024ManuelC.MollesJr.Ecology:ConceptsandApplications.2thEdition.McGraw-Hill,Dubuque,Iowa,2002.1什么是生态学？2生态学的研究对象？3为什么要学习生态学?4生态学研究是如何进行的？第一章绪论一生态学定义：生态学(ecology)：是研究有机体及其周围环境-包括非生物环境和生物环境相互关系的科学。二生态学的研究对象生物生物成分基因---细胞----器官----有机体----种群----生物群落+环境非生物成分基因---细胞----器官----有机体----种群------生态系统系统系统系统系统系统三学习生态学的意义人类对地球生态系统的影响：1）人工固氮总量已经超过天然固氮总量2）工业革命以来，二氧化碳浓度提高了30%3）被人类利用的地表淡水，超过可用总量的二分之一。4）地球上大概四分之一的鸟类物种在过去两千年中灭绝5）接近三分之二的海洋渔业资源过捕或耗尽6）大量不易分解的人工合成化学物质进入环境当前最引人注目的问题：全球变化；臭氧层的破坏；生物多样性的丧失；各种生态系统结构和功能的改变我国西部问题，沙尘暴问题，洪水问题等生态学研究及其理论知识的有效利用是解决上述问题的基础。四生态学的分支学科五生态学的发展历史1，远古时代的萌芽时期2，十九世纪末的创立时期3，二十世纪30-40年代的百家争鸣时期4，现代生态学的发展时期英美学派法瑞学派北欧学派前苏联学派六、生态学的研究方法1，野外的（fieldapproach）2，实验的（experimentalapproach）3，理论的（theoreticalapproach）雁过无痕整理出品有需要者请与下载后站内信告知邮箱地址将电邮提供PPT格式版本第一章生物与环境一、自然环境环境（environment）是指某一特定生物体或生物群体生活空间的外界自然条件的总和。太阳与地球构成了生物生存的宇宙环境与地球环境，二者奠定了生态学上的宏观概念。1，大气圈（atmosphere）对流层厚度约为10km，占全部大气质量的70—80%。对流层中，空气组成的主要成分保持不变。3-4km以上高度内，CO2要比下层少。O2总含量近108kg。2，水圈hydrosphere全球估计有15亿km3的水。其中海水占97%，淡水3%。3，岩石圈与土壤圈(lithosphereandpedosphere)岩石圈是指地球表面30—40km厚的地壳层。它是组成生物体的各种化学元素的仓库。4，生物圈(biosphere)E.Suess(休斯—奥地利地质学家)于1875年首先创造了生物圈这一术语。生物圈是指地球上全部生物及其赖以生存的环境的总体。其范围为海平面以上10km，海平面以下12km。其间昀活跃的是生物，地球上总的生物生产量中，植被占99%。O22000年再循环一次；生物的呼吸作用释放的CO2，约300年再循环一次；整个水圈的水分经过生物的吸收、蒸发、蒸腾、排泄等，约需20万万年再循环一次。二、人工环境广义的人工环境包括所有的栽培植物、引种驯化以及所有农作物需要的环境。狭义的人工环境指的是人工控制下的植物环境。三、生态因子在环境因子中对生物生活起直接作用或其生长发育所必需的因子——生态因子（ecologicalfactor）生物体（植物、动物和微生物）所居住的地方——生境（habitat）1，生态因子的分类•按性质分：气候、土壤、地形、生物、人为•按有无生命分：生物与非生物•按对动物种群数量变动的作用分：密度制约因子与非密度制约因子•按生态因子的稳定性及其作用特点分：稳定与变动2，生态因子作用的特征•综合作用•主导因子作用•阶段性作用•不可替代性和补偿性作用•直接作用和间接作用四、生物与环境的相互作用1，利比希昀小因子定律（Liebig’slawofminimum）低于某种生物需要的昀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。该定律只在物质和能量的输入和输出处于平衡状态时，才能应用。2，限制因子定律（Lawoflimitingfactors）任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因素称为～。3，耐受性定律（lawoftolerance）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会使该种生物衰退或不能生存。生态幅（ecologicalamplitude）:每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的昀低点和昀高点。在昀低点和昀高点之间的范围。耐受限度的调整雁过无痕整理出品有需要者请与下载后站内信告知邮箱地址将电邮提供PPT格式版本第二章（1）光及其生态作用一、光在地球表面上的分布规律紫外线（＜380nm）9%、可见光（380～760nm）45%、红外线（＞760nm）46%。1，在空间上的分布•纬度•海拔高度•太阳高度角•坡向•水体中•植被不同纬度处的日照长度各种波长的光穿过蒸馏水时的强度变化2，在时间上的分布•季节变化•昼夜变化二、生物对光因子的生态适应1，光照强度对生物的影响•植物对光照强度的适应性阳地植物阴地植物耐阴植物•动物对光照强度的适应性形态上：行为上：特征阳地植物叶阴地植物叶形态特征枝叶叶片角质层气孔栅栏组织稀疏较小发达较多发达茂盛较大、薄不发达较少不发达生理特征细胞汁液浓度蒸腾作用CO2补偿点的光强度光合作用的光饱和点RvDP羧化酶以干重计的叶绿素可溶性蛋白（=酶）++++高高++++++++低低++++阴地植物与阳地植物叶的比较2,生物对光周期的适应(1)植物对光周期的适应•长日照植物(longdayplant)•短日照植物(shortdayplant)•中日照植物(dayintermediateplant)•日中性植物(dayneutralplant)（2）动物对光周期的适应•形态上•行为上•生理上长日照动物（longdayanimal）短日照动物（shortdayanimal）3,生物对光质的适应（1）植物对光质的适应•形态上•生理上（2）动物对光质的适应第二章（2）生物对温度的适应一、地球表面温度的分布与变化规律1，温度的空间分布与变化•与纬度的关系•与经度的关系•与海拔的关系•与地貌与地形的关系•在土壤中•在水体中空气(cm）土壤(cm)温度（℃）•与植被的关系典型温带深湖水温垂直分布的季节变化2，温度在时间上的变化规律•年变化•日变化二、生物对温度的适应1，温度对生物发育和生长速度的影响•发育阈温度（developmentalthresholdtemperature）或生物学零度（biologicalzero）•总积温（sumofheat）、有效积温（sumofeffectivetemperature）有效积温法则：KNTC)(CTNK其中为生物完成某阶段的发育所需要的总热量为完成某阶段的发育所需要的天数为发育期间的环境平均温度为该生物的发育阈温度NV1令发育速率地中海果蝇发育历程、发育速度与环境温度的关系2，温度与动物类型•常温动物•变温动物4，驯化与气候驯化3，酶反映速率与温度阈三、生物对极端环境温度的适应1，植物对低温的适应•形态上•生理上2，动物对低温的适应•形态上•生理上•行为上贝格曼规律、阿伦规律异温性、（非）颤抖性产热Dsc05736.jpgDsc05736.jpg3，植物对高温的适应•形态上•生理上4，动物对高温的适应•形态上•生理上•生理上5，生物对周期性变温的适应•植物•动物昼行性夜行性晨昏性6，物种分布与环境温度•年均温度•最高温度•最低温度雁过无痕整理出品有需要者请与下载后站内信告知邮箱地址将电邮提供PPT格式版本第三章（1）生物对水因子的适应一、水在地球表面的分布规律地球表面的总水量大约为15亿km3,其中大约有97%包含在海洋库中。淡水中：两极冰盖29000km3、地下水8000km3、湖泊河流100km3、土壤水分100km3、大气中水13km3、生物体中水1km3。水分的大循环与小循环：1，空间上的分布•海拔•纬度•经度•地貌2，时间上的分布规律•季节上的变化降雨量：地球上的降雨量随着纬度发生很大变化。在赤道南北两侧纬度0-20°降雨量最大，年达100-200cm。纬度20°-40°地带，由于空气下降吸收水分，降雨量减少，在南北半球40°-60°地带，由于南北暖冷气团相交形成气旋雨，致使年降雨量超过25cm，成为中纬度湿润带。极地地区降水很少，成为干燥地带。等雨线：华南降水量为1500—2000mm，长江流域为1000—1500mm，秦岭和淮河大约为750mm，从大兴安岭西坡向西，经燕山到秦岭北坡为500mm，黄河上中游约250—500mm。内蒙西部至新疆南部为100mm以下。二、生物对水环境的适应性1，陆地生物对水环境的适应（1）植物对水环境的生态适应•旱生植物•中生植物•湿生植物（2）动物对水环境的生态适应•形态上节肢动物体表角质层及蜡纸层、爬行动物体表的鳞片、昆虫气孔的开放与关闭、多数陆生动物呼吸具有逆流交换的机理等。•生理上亨利氏袢越长（相应肾脏髓质越厚），尿浓缩越高；鸟类、爬行类的大肠和泄殖腔以及昆虫的直肠有重吸水的作用。陆生动物在蛋白质代谢产物的排泄上也表现出陆地适应性。如两栖类、兽类排泄尿素、鸟类与昆虫类排尿酸。•行为上夏眠、昆虫的滞育、昼伏夜行等。2，水生生物对水的生态适应性（1）水生植物对水的生态适应性•沉水植物•浮游植物•挺水植物（2）水生动物对水的生态适应性•淡水水域•海水水域第三章（2）生物与大气的关系一、大气组成及其生态作用•在干燥空气中，O2占大气总量的20.95%，N2占78.9%，CO2占0.032%。这个比例在任何海拔高度的大气中基本相似。但在地下洞穴或通气不良的环境中，空气中的O2和CO2含量与大气不相同。•由于海拔增高大气压降低，因此氧分压也随海拔增高而降低，这给哺乳动物的生存带来威胁。•在大气组成成分中，对生物关系最为密切的是O2与CO2。二、风的类型1，季风2，寒流4，焚风5，山风6，谷风3，海陆风三、氧的作用与生物的适应1．氧与动物能量代谢•空气中的氧比水中容易获得，所以陆地动物能得到足够多的氧，保证了陆生动物有高的代谢率，能进化成恒温动物。•由于陆地上氧浓度高，从海平面直到海拔6000m，动物代谢率没有表现出随氧浓度而改变。但氧浓度对代谢的影响可通过极低分压时表现出来。•由于水中溶解氧少，氧成为水生动物存活的限制因子，一些鱼类耗O2量依赖于水中溶氧量而改变，图.在低氧浓度下，金鱼的氧耗随水中氧浓度成线性改变2.内温动物对高海拔低氧的适应•动物或人从低海拔进入高海拔后，最明显的适应性反应表现在呼吸与血液组成方面。首先是由于低氧刺激，动物产生过度通气（呼吸深度的增加）。•高海拔土著动物、人，或是驯化到高海拔上（3100—5500m）的人、大白鼠、豚鼠，其骨骼肌中的肌红蛋白浓度均增加（肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白），为低氧状态下的组织提供更多氧。人与其他哺乳动物从平原进入高海拔后，血液中的红血球数量、血红蛋白浓度及血球比积将升高。图显示，人由海拔850m进入4540m高度后，这三项指标逐渐升高，数周后达到最大值，并维持在此高水平上。当从高海拔回到平原后，这些指标将逐渐下降，恢复到原水平。血红蛋白红细胞血球比积3.植物与氧植物与动物一样呼吸消耗氧，但植物是大气中氧的主要生产者。植物光合作用中，每呼吸44gC