态学讲义 生理上的适应 ·植物:降低细胞含水量,增加糖或盐浓度,减缓代谢率:蒸腾作用旺盛,降低体温 反射红外光。 ·动物:放宽恒温范围;贮存热量(非洲大羚羊),减少内外温差 行为上的适应 植物:关闭气孔。 ·动物:休眠,穴居,昼伏夜出等。 3.3生物与水的关系 33.1陆地上水的分布 降雨量( precipitation) 大气湿度( atmosphere humidity) 相对湿度( relative humidity)=实际水气含量/饱和水汽含量*100% 332水的生物学意义 33.3生物体的水分获得与损失途径 水分的丧失途径 ·植物一一蒸发(蒸腾作用、扩散作用)失水,分泌失水。 ·动物一一蒸发失水,排泄、分泌失水。 ●水分获得途径 植物一一根部吸收,叶面吸收 ·动物一一食物,体表吸收,代谢水。 334生物对水因子的适应 A水生植物对水因子的适应一盐度,氧 ●适应方式 体内有氨基酸、多糖类、甲基胺等增加了渗透压 ·有发达的根、茎、叶通气组织一一缺氧环境的适应; ·机械组织不发达或退化; ·叶片薄而长,以增加光合和吸收营养物质面积。一弱光适应 ●生态类型 沉水植物: 浮水植物 挺水植物 B陆生植物对水因子的适应一缺水吸水,蒸腾 ●水平衡调节机制一一缺水环境的适应 ●形态适应 发达的根系(干燥土壤)一一吸水 叶面小一一减少蒸腾量 单子叶植物中一些具扇状的运动细胞,可使叶面卷曲 ·有发达贮水组织(根茎叶薄壁组织可转化),仙人掌: ●生理适应: 水分运输的动力 原生质的渗透浓度高 态适应类型 ·湿生植物 hygrophyte:根部通气组织与茎叶相连,保证供氧 中生植物 mesa:保水结构,根系、输导组织发达,叶片角质层、栅栏组织发达,防 11
生 态 学 讲 义 11 ⚫ 生理上的适应－－ ⚫ 植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温； 反射红外光。 ⚫ 动物：放宽恒温范围；贮存热量（非洲大羚羊），减少内外温差。 ⚫ 行为上的适应－－ ⚫ 植物：关闭气孔。 ⚫ 动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。 3.3 生物与水的关系 3.3.1陆地上水的分布 ⚫ 降雨量（precipitation） ⚫ 大气湿度（atmosphere humidity） 相对湿度（relative humidity）＝实际水气含量 / 饱和水汽含量*100％ 3.3.2水的生物学意义 3.3.3生物体的水分获得与损失途径 ⚫ 水分的丧失途径 ⚫ 植物－－蒸发（蒸腾作用、扩散作用）失水，分泌失水。 ⚫ 动物－－蒸发失水，排泄、分泌失水。 ⚫ 水分获得途径 ⚫ 植物－－根部吸收，叶面吸收。 ⚫ 动物－－食物，体表吸收，代谢水。 3.3.4生物对水因子的适应 A水生植物对水因子的适应－盐度，氧 ⚫ 适应方式 ⚫ 体内有氨基酸、多糖类、甲基胺等增加了渗透压。 ⚫ 有发达的根、茎、叶通气组织－－缺氧环境的适应; ⚫ 机械组织不发达或退化; ⚫ 叶片薄而长,以增加光合和吸收营养物质面积。－弱光适应 ⚫ 生态类型 ⚫ 沉水植物： ⚫ 浮水植物： ⚫ 挺水植物： B陆生植物对水因子的适应－缺水吸水，蒸腾 ⚫ 水平衡调节机制－－缺水环境的适应 ⚫ 形态适应： ⚫ 发达的根系（干燥土壤）－－吸水 ⚫ 叶面小－－减少蒸腾量 ⚫ 单子叶植物中一些具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲； ⚫ 有发达贮水组织（根茎叶薄壁组织可转化），仙人掌； ⚫ 生理适应： ⚫ 水分运输的动力 ⚫ 原生质的渗透浓度高。 ⚫ 生态适应类型： ⚫ 湿生植物hygrophyte: 根部通气组织与茎叶相连，保证供氧。 ⚫ 中生植物mesad：保水结构，根系、输导组织发达，叶片角质层、栅栏组织发达，防
态学讲义 止蒸腾。 ·旱生植物sicα colors:叶退化为刺,气孔下陷,减少蒸腾。根系极发达,胞内渗透压 增高,吸水储水 C水生动物的水平衡调节机制一涨死,缺水 等渗( osmotic organism):体内和体外的渗透压相等,水和盐以大致相等的速度在体内 外之间扩散。仅排泄失水,通过食物、饮水、代谢水获得水,泌盐器官排出多余的盐分 ·高渗( hyperosmotic organism):体内的渗透压高于体外,水由环境中向体内扩散,体内 的盐分向外扩散。通过排泄作用排出多余的水,盐分通过食物和组织摄入。 低渗( hypoosmotic organism):体内渗透压低于体外,水分向环境扩散,盐分进入体内 通过食物、代谢水和饮水获得水,泌盐组织排出多余的盐分。 海洋动物 鲨鱼和无脊椎动物:等渗 硬骨鱼:低渗(水由鳃外流,盐由鳃进入,故吞海水鳃排盐 D陆生动物的水平衡调节机制 保水机制(蒸发失水,排泄、分泌失水) 减小皮肤的透水性 减少身体的表面蒸发 减少呼吸失水:逆流交换;荒漠啮齿狭窄鼻腔,增大表面积。骆驼 减少排泄失水:肾脏保水+蛋白质代谢产物:鱼一氨需300mL水>两栖类、兽类尿素 50mL水>爬行、鸟、昆虫尿酸10mL水 利用代谢水 生态类型 喜湿 耐旱 34o2-水生动物限制因子 动物能量代谢(食物氧化): 陆地上氧分压高,到海拔6000米动物代谢不变,极低压时表现。水中DO低时,鱼类 耗氧量随下降。 ●内温动物对海拔低氧的适应 ·鸟兽血红细胞中含有2,3-二磷酸甘油酸(DPG)变构效应,使血红蛋白对氧的亲和力 变小,故低氧分压成为限制因子 植物: 释放氧气=20倍呼吸耗氧。森林吸收1tCO2呼出073tO2,草坪吸收0.2tαO2呼出0.15t O2,人0.75kgo2/天,则城市每人需10m林地或50m2草坪 3.5co20032% ●日周期:午前植物顶层最低,午后增加,夜间最高 年周期:春天低 生物产量90-95%来自大气中CO2.5-10%来自土壤 利用效率不同:C4(甘蔗、玉米、高粱)线粒体释放的CO2会被重吸收利用,C3(水稻、 小麦、大豆)浪费 3.6生物与土壤的关系 361土壤的生态学意义 为陆生植物提供基底,为土壤生物提供栖息场所; 提供植物生长所需的水热肥气
生 态 学 讲 义 12 止蒸腾。 ⚫ 旱生植物siccocolous：叶退化为刺，气孔下陷，减少蒸腾。根系极发达，胞内渗透压 增高，吸水储水。 C 水生动物的水平衡调节机制 －涨死，缺水 ⚫ 等渗(isosmotic organism)：体内和体外的渗透压相等，水和盐以大致相等的速度在体内 外之间扩散。仅排泄失水，通过食物、饮水、代谢水获得水，泌盐器官排出多余的盐分。 ⚫ 高渗(hyperosmotic organism)：体内的渗透压高于体外，水由环境中向体内扩散，体内 的盐分向外扩散。通过排泄作用排出多余的水，盐分通过食物和组织摄入。 ⚫ 低渗(hypoosmotic organism)：体内渗透压低于体外，水分向环境扩散，盐分进入体内。 通过食物、代谢水和饮水获得水，泌盐组织排出多余的盐分。 ⚫ 海洋动物 鲨鱼和无脊椎动物：等渗 硬骨鱼：低渗（水由鳃外 流，盐由鳃进入，故吞海水鳃排盐） D 陆生动物的水平衡调节机制 ⚫ 保水机制（蒸发失水，排泄、分泌失水） ⚫ 减小皮肤的透水性 ⚫ 减少身体的表面蒸发 ⚫ 减少呼吸失水：逆流交换;荒漠啮齿狭窄鼻腔，增大表面积。骆驼 ⚫ 减少排泄失水：肾脏保水+蛋白质代谢产物：鱼－氨需300mL水>两栖类、兽类尿素 50mL水>爬行、鸟、昆虫尿酸10mL水 ⚫ 利用代谢水 ⚫ 生态类型 ⚫ 喜湿 ⚫ 耐旱 3.4 O2－水生动物限制因子 ⚫ 动物能量代谢（食物氧化）： ⚫ 陆地上氧分压高，到海拔6000米动物代谢不变，极低压时表现。水中DO低时，鱼类 耗氧量随下降。 ⚫ 内温动物对海拔低氧的适应 ⚫ 鸟兽血红细胞中含有2，3-二磷酸甘油酸（DPG）变构效应，使血红蛋白对氧的亲和力 变小，故低氧分压成为限制因子。 ⚫ 植物： ⚫ 释放氧气＝20倍呼吸耗氧。森林吸收1tCO2呼出0.73t O2 ，草坪吸收0.2tCO2呼出0.15t O2 ，人 0.75kgO2/天 ,则城市每人需10m2林地或50m2草坪。 3.5 CO2—0.032％ ⚫ 日周期：午前植物顶层最低，午后增加，夜间最高 ⚫ 年周期：春天低 ⚫ 生物产量90-95％来自大气中CO2，5-10％来自土壤 ⚫ 利用效率不同：C4（甘蔗、玉米、高粱）线粒体释放的CO2会被重吸收利用，C3 （水稻、 小麦、大豆）浪费。 3.6 生物与土壤的关系 3.6.1土壤的生态学意义 ⚫ 为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所； ⚫ 提供植物生长所需的水热肥气；
态学讲义 维持丰富的土壤生物区系 生态系统许多重要生态过程都在土壤中进行。 362土壤理化性质及其对生物影响 土壤物理性质及其对生物影响 土粒分为:粗砂、细砂、粉砂和粘粒,其组合百分比称土壤质地,可将土壤分为:砂 土、壤土和粘土 ·土壤质地和土壤温度影响植物生长和土壤动物水平及垂直分布。 土壤化学性质及其对生物影响 土壤酸碱度 ·盐碱土:盐土(可溶性盐1%以上,氯化钠和硫酸钠盐,pH中性,地下水盐经毛 细管上升至地面+海水浸渍,结构破坏)碱土(碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾,pH>8.5, 胶体吸附大量交换性钠20%,通透、可耕差)及各类盐化、碱化土总称 土壤有机质:腐殖质提供植物重要碳源和氮源(99%)。 土壤无机元素:植物生长的13种重要元素来源(7种大量元素:、氮、磷、钾、硫 钙、镁、铁;6种微量元素:锰、锌、铜、钼、硼、氯) 植物对土壤的适应性 土壤酸度 ·酸性土植物(pH<6.5):水藓、茶树 ·中性土植物(pH6.5-7.5) ·碱性土植物(pH>7.5):东北、西北 盐碱土植物 形态:矮小、干硬、叶不发达、有厚外皮、灰色绒毛 内部结构:栅栏组织发达、肉质叶、特殊贮水细胞 生理上:聚盐性植物(盐角草)、泌盐性植物(红树)、不透盐性植物(盐地风毛菊) 沙生植物 茎生不定芽,根生长快,根套(白刺) 旱生植物特点(红砂、梭梭)植被矮、主根长、侧根宽 37火 火源:雷击火、火山爆发、滚石火花、泥炭自燃 林冠火:林冠上,可毁灭地面上全部植物动物 ·地面火:具有选择性,烧死幼苗和抗火性差的物种,对抗火性强的物种有利。烧掉枯枝 落叶,一般有利 有益作用 烧掉枯枝落叶,促进群落再生、稳定性,降低林冠火 ·加快有机物向无机物转化,对抗火性强物种为必需因子。五针松需火释放种子,桉树 休眠芽需火烧,美国长叶松需火烧竞争灌木层,松柏类幼苗火烧有利于存活 有害作用 破坏自然平衡,火后结构变化,动物种群数量下降 土表侵蚀,降低吸水保水能力。高温使肥料N、S损失 课堂讨论 万物生长靠太阳。 思考题-名词解释 生态因子( ecological factors)、因子的替代作用( factor substitution)、限制因子( limiting
生 态 学 讲 义 13 ⚫ 维持丰富的土壤生物区系； ⚫ 生态系统许多重要生态过程都在土壤中进行。 3.6.2土壤理化性质及其对生物影响 ⚫ 土壤物理性质及其对生物影响 ⚫ 土粒分为：粗砂、细砂、粉砂和粘粒，其组合百分比称土壤质地，可将土壤分为：砂 土、壤土和粘土。 ⚫ 土壤质地和土壤温度影响植物生长和土壤动物水平及垂直分布。 ⚫ 土壤化学性质及其对生物影响 ⚫ 土壤酸碱度： ⚫ 盐碱土：盐土（可溶性盐1％以上，氯化钠和硫酸钠盐，pH中性，地下水盐经毛 细管上升至地面+海水浸渍，结构破坏）、碱土（碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾，pH>8.5， 胶体吸附大量交换性钠20％，通透、可耕差）及各类盐化、碱化土总称。 ⚫ 土壤有机质：腐殖质提供植物重要碳源和氮源（99％）。 ⚫ 土壤无机元素：植物生长的13种重要元素来源（7种大量元素：、氮、磷、钾、硫、 钙、镁、铁；6种微量元素：锰、锌、铜、钼、硼、氯） 植物对土壤的适应性 ⚫ 土壤酸度： ⚫ 酸性土植物（pH<6.5）：水藓、茶树 ⚫ 中性土植物(pH6.5-7.5) ⚫ 碱性土植物(pH>7.5): 东北、西北 ⚫ 盐碱土植物 ⚫ 形态：矮小、干硬、叶不发达、有厚外皮、灰色绒毛 ⚫ 内部结构：栅栏组织发达、肉质叶、特殊贮水细胞 ⚫ 生理上：聚盐性植物（盐角草）、泌盐性植物（红树）、不透盐性植物（盐地风毛菊） ⚫ 沙生植物 ⚫ 茎生不定芽，根生长快，根套（白刺） ⚫ 旱生植物特点（红砂、梭梭）植被矮、主根长、侧根宽 3.7 火 ⚫ 火源：雷击火、火山爆发、滚石火花、泥炭自燃 ⚫ 林冠火：林冠上，可毁灭地面上全部植物动物 ⚫ 地面火：具有选择性，烧死幼苗和抗火性差的物种，对抗火性强的物种有利。烧掉枯枝 落叶，一般有利。 ⚫ 有益作用： ⚫ 烧掉枯枝落叶，促进群落再生、稳定性，降低林冠火 ⚫ 加快有机物向无机物转化，对抗火性强物种为必需因子。五针松需火释放种子，桉树 休眠芽需火烧，美国长叶松需火烧竞争灌木层，松柏类幼苗火烧有利于存活。 ⚫ 有害作用： ⚫ 破坏自然平衡，火后结构变化，动物种群数量下降 ⚫ 土表侵蚀，降低吸水保水能力。高温使肥料N、S损失 课堂讨论 ⚫万物生长靠太阳。 思考题-名词解释 ⚫ 生态因子（ecological factors）、因子的替代作用（factor substitution）、限制因子（limiting
factors)、生态幅( ecological amplitude) 谢尔福德耐受性定律( Shelford' s law of toleran℃e)、阿伦规律(Alen'slaw) 光周期现象( photoperiodicity)、适应( adaptation)、贝格曼定律( Bergman' s law) 驯化( acclimation and accimatization)、等渗动物( isosmotic animal) 外温动物( ectotherms)、长日照生物 思考题问答题 简述光与动物密切有关的几种生物节律,并简述其生态适应意义。 简述陆栖动物的保水机制。(简述陆生动物在水代谢方面的适应性特征。) 简述耐受性定律及其补充原理。 举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。 从动植物对日照长度变化的适应出发解释生物的光周期现象。 从形态、生理和行为三个方面阐述生物对极端温度的适应。 简述水生动物(鱼类)的水平衡调节机制。 简述有效积温法则,评述其意义和局限性 以某种动物或类群为例,说明其适应环境的主要方式。* 试述全球环境的地带性规律及其形成原因 简述温度的生态作用。 生物如何适应不同的水环境? 比较 Liebig最小因子法则和 Shelford耐受性法则的异同
生 态 学 讲 义 14 factors）、生态幅(ecological amplitude) ⚫ 谢尔福德耐受性定律（Shelford’s law of tolerance）、阿伦规律（Allen’s law） ⚫ 光周期现象（photoperiodicity）、适应（adaptation）、贝格曼定律（Bergman’s law） ⚫ 驯化（acclimation and accimatization）、等渗动物（isosmotic animal） ⚫ 外温动物（ectotherms）、长日照生物 思考题-问答题 ⚫ 简述光与动物密切有关的几种生物节律，并简述其生态适应意义。 ⚫ 简述陆栖动物的保水机制。（简述陆生动物在水代谢方面的适应性特征。） ⚫ 简述耐受性定律及其补充原理。 ⚫ 举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。 ⚫ 从动植物对日照长度变化的适应出发解释生物的光周期现象。 ⚫ 从形态、生理和行为三个方面阐述生物对极端温度的适应。 ⚫ 简述水生动物（鱼类）的水平衡调节机制。 ⚫ 简述有效积温法则，评述其意义和局限性。 ⚫ 以某种动物或类群为例，说明其适应环境的主要方式。* ⚫ 试述全球环境的地带性规律及其形成原因。 ⚫ 简述温度的生态作用。 ⚫ 生物如何适应不同的水环境？ ⚫ 比较 Liebig 最小因子法则和 Shelford 耐受性法则的异同
第三章种群生态学 第一节种群及其基本特征 种群的基本概念 1.1种群的定义 不是个体简单叠加,是通过种内关系组成有机统一体或系统 ≯是一个自我调节系统,使其能在生态系统内维持自身稳定性。还具有群体信息传递、 行为适应与数量反馈控制功能 ≯不仅是自然界物种存在、物种进化、物种关系基本单位,也是生物群落、生态系统基 本组成成份,还是生物资源保护、利用和有害生物综合管理具体对象。 一个物种,由于地理隔离,有时不只有一个种群 种群既可作抽象概念,也可作具体存在的客体应用 12单体生物和构件生物 单体生物( unitary organism) 单体生物个体清楚,基本保持一致体形,每一个体来源于一个受精卵。如鸟类 兽类等 构件生物( modular organism) 构件生物由一个合子发育成一套构件,由这些构件组成个体。如水稻、浮萍、树等 高等植物、珊瑚、苔藓 两个层次:个体数+构件数 13种群生态学 令种群生态学( population ecologγ):研究种群数量、分布以及种群与其栖息地环境中 的非生物因素和其他生物种群的相互关系。种群动态是种群生态学研究的核心。 令与种群遗传学( population genetics)构成种群生物学( population biology) 1.4研究种群生态学的意义 ◆理论意义 ≯开辟生态学研宄新领域 实践意义 了解生物在生态系统中的地位 了解数量的时空动态 实施物种保护。 2种群特征 2.1种群主要特征 数量特征 每单位面积上的个体数量(即密度)是变动的。 种群参数变化是种群动态的重要体现 令空间特征 种群具有一定的分布区域 组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局,称为种群的内分布型( Internal distribution pattern)或简称分布( dispers ☆遗传特征 种群具有一定的遗传组成,是一个基因库。处于变动的 2.2种群的群体特征一一种群统计学
生 态 学 讲 义 15 第三章 种群生态学 第一节 种群及其基本特征 1 种群的基本概念 1.1种群的定义 ➢ 不是个体简单叠加，是通过种内关系组成有机统一体或系统。 ➢ 是一个自我调节系统，使其能在生态系统内维持自身稳定性。还具有群体信息传递、 行为适应与数量反馈控制功能。 ➢ 不仅是自然界物种存在、物种进化、物种关系基本单位，也是生物群落、生态系统基 本组成成份，还是生物资源保护、利用和有害生物综合管理具体对象。 ➢ 一个物种，由于地理隔离，有时不只有一个种群。 ➢ 种群既可作抽象概念，也可作具体存在的客体应用。 1.2单体生物和构件生物 单体生物（unitary organism） 单体生物个体清楚，基本保持一致体形，每 一个体来源于一个受精卵。如鸟类、 兽类等。 构件生物（modular organism） 构件生物由一个合子发育成一套构件，由这些构件组成个体。如水稻、浮萍、树等。 －－高等植物、珊瑚、苔藓 两个层次：个体数+构件数 1.3种群生态学 ❖ 种群生态学（ population ecology ）: 研究种群数量、分布以及种群与其栖息地环境中 的非生物因素和其他生物种群的相互关系。种群动态是种群生态学研究的核心。 ❖ 与种群遗传学（ population genetics ）构成种群生物学（population biology） 1.4 研究种群生态学的意义 ❖ 理论意义 ➢开辟生态学研究新领域。 ❖ 实践意义 ➢了解生物在生态系统中的地位； ➢了解数量的时空动态； ➢实施物种保护。 2 种群特征 2.1种群主要特征 ❖ 数量特征 ➢每单位面积上的个体数量（即密度）是变动的。 ➢种群参数变化是种群动态的重要体现。 ❖ 空间特征 ➢种群具有一定的分布区域。 ➢组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，称为种群的内分布型（internal distribution pattern）或简称分布（dispersion）。 ❖ 遗传特征 ➢种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。处于变动的。 2.2种群的群体特征 －－种群统计学