1.生态学:是研究有机体与环境相互关系的科学,环境包括非生物环境和生物环境。
2.赫克尔(Haeckel)(1866)强调有机体与生物环境的相互作用和有机体之间的相互作用。
3.“生态学”一词经武汉大学张挺教授介绍到我国。
4.我国著名生态学家马世俊认为生态学是研究生命系统与环境系统相互关系的科学。提出社会-经济-自然复合生态系统的概念。
5.生态学研究对象:个体、种群、群落、生态系统。
6.生态学研究方法:野外的、实验的和理论的三大类。
7.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、二氧化碳、食物、其他生物。
8.生物与环境的相互作用是作用与反作用。作用:环境的非生物因子对生物的影响。反作用:生物对环境的影响。
9.生态因子分类:(1)按性质:气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子;(2)按有无生命的特征:生物因子、非生物因子;(3)按生态因子对动物种群数量变动的作用:密度制约因子、非密度制约因子;(4)按生态因子的稳定性及其作用特点:稳定因子、变动因子。
10.生态因子作用特征:(1)综合作用(2)主导因子作用(3)阶段性作用(4)不可替代性和补偿性作用(5)直接和间接作用
11.生物与环境的相互作用
生物与环境的关系是相互的和辩证的。环境作用于生物,生物又反作用于环境,两者相辅相成。
环境的非生物因子对生物的影响,一般称为作用。环境对生物的作用是多方面的,可影响生物的生长、发育、繁殖和行为;影响生物生育力和死亡率,导致种群数量的改变;某些生态因子能够生物的分布区域。例如热带动植物不能在北半球的北方生长。
生物并不是消极被动地对待环境的作用,它也可以从自身的形态、生理、行为等方面不断进行调整,积极地利用某些生态因子的周期性变化以适应环境中的生态因子变化,将其作用减小。
生物对环境的影响,一般称为反作用。生物对环境的反作用表现在改变了生态因子的状况。如荒地上培育起树林,形成新的小气候环境;土壤微生物与土壤动物的活动,改变了土壤理化性质;草场过度放牧导致草场的退化。
12.耐受性定律: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会使该种生物衰退或不能生存。
13.生态幅:在一个生态上的最高点和最低点之间的范围。
14.生物对环境生态因子的耐受范围并不是固定不变的,通过自然驯化或人为驯化可改变生物的耐受范围
15.生物通过控制体内环境(体温、糖、氧浓度、体液等),使其保持相对稳定性(即内稳态),减少对环境的依赖,从而扩大生物对生态因子的耐受范围,提高了对环境的适应能力。内稳态只是扩大了生物的生态幅与适应范围,并不能完全摆脱环境的。
16.光照对生物的影响包括光质、光照强度、光照周期的影响。
17.光质的生态作用
(1)叶绿素吸收最强的光谱部分是0~660nm波长的红光和430~450波长的蓝紫光,吸收最少的是绿光。红光对糖的合成有利,蓝紫光有利于蛋白质的合成。
(2)蓝紫光与青光能抑制植物伸长生长,使植物成矮小形态,青蓝紫光能使植物向光性更敏感,促进植物色素形成。
(3)短波的紫外线有杀菌作用。
(4)促进体内维生素D的合成。
(5)长波红外线是地表热量的基本来源,对外温动物的体温调节和能量代谢起决定性作用。
18.光照强度:植物对光照强度的适应表现为阴地植物和阳地植物两类,这种差异是由于叶子生理上的植物形态上的差异造成的
19.光照周期:长日照植物,萝卜,菠菜、小麦、凤仙花 短日照植物,高粱,玉米、水稻、棉花 中日照植物:如甘蔗热带植物 日中性植物 ;蒲公英、四季豆、黄瓜、番茄、番薯。
20.温度对植物与外温动物的影响
酶催化反应的速率随温度而增加,每种酶的活性都有最适温度范围、低温限与高温限。当环境温度超过生物耐受的高温限与低温限时,酶活性受到制约。高温可能导致动植物的蛋白质凝固变性、酶失活等;另外,高温可能导致有机体脱水,能够成为致死因子。极端低温对生物的伤害有两种:冻害与冷害。
温度直接影响了外温动物和植物的发育和生长速率。发育生长在一定温度范围才开始,低于这个温度,生物不能发育,这个温度称生物学零度。生物发育生长还需要一定的总热度,称总积温或有效积温。
温度能够作为一种刺激物起作用,决定有机体是否开始发育,如冬小麦的低温春化。温度也能够和其他的生态因子如光周期相互作用解除休眠。生物对温度的耐受性与它们曾经受过的温度有关,如温度驯化和气候驯化。
21.生物对周期性变温的适应
(1)许多生物在昼夜变温环境中比在恒温环境中发育更好,如禾本科植物的种子在昼夜变温中萌发率高。
(2)植物适应温度及水的年周期变化,形成了春天发芽、生长,夏季开花、结果,秋季落叶,随即进入休眠的生长发育节律。
(3)动物对昼夜温差的适应,表现在动物的活动节律上,分为昼行性动物、夜行性动物或晨昏性动物。
(4)动物对季节性变温产生冬眠与夏眠的适应。
(5)动物的换毛、换羽、迁徙、洄游和春夏季繁殖均是对年周期性变温的适应。
22.陆生植物即陆地上生长植物的统称,它包括湿生、中生、旱生植物三大类。
23.水生植物的生活方式,一般将其分为以下几大类:挺水植物、浮水植物,沉水植物。
24.鱼类如何维持水平衡?
水生生物维持体内水平衡依靠的是水的渗透压调节作用
(1)淡水鱼类:
A.通过肾脏排出大量的低浓度尿,保持体内水平衡
B.鳃能主动从周围稀浓溶液中摄取盐离子,保持体内盐离子平衡
(2)海洋鱼类:
硬骨鱼
A.通过经常吞海水补充水分,同时肾小球退化,排出极少的低渗尿
B.随吞海水进入体内多余盐分靠鳃排出体外
软骨鱼
依靠血液中储存大量尿素和氧化三钾胺
(3)广盐性洄游鱼类
C.依靠肾调节水,在淡水中排尿量大,在海水中排尿量少,在海水中又大量吞水,以补充水
D.盐的代谢依靠鳃调节:在海水中鳃排出盐,在淡水中摄取盐
25.陆生动物的水平衡,陆生动物如何适应干旱环境?
(1)减少呼吸失水:通过逆流交换机制回收水分
(2)减少蒸发失水:动物体表有厚厚的角质层或鳞片阻碍水分蒸发
(3)减少排泄失水
(4)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:鱼类以氨形式排出;陆生动物中两栖类、兽类排泄尿素;爬行类、鸟类及昆虫排尿酸。
(5)陆生动物还通过行为变化适应干燥、炎热的环境,如荒漠中的鼠类白天呆在地洞中,晚上出来活动
(6)水分补充:直接饮水或从食物中获得水,各种物质氧化产生代谢水
26.内温动物对高海拔低氧的适应
(1)由于低氧刺激,动物产生过度通气,使肺泡能补充更多新鲜空气。
(2)人与其它哺乳动物从平原进入高海拔后,血液中红细胞数量、血红蛋白浓度及血球比积将升高。
(3)长期生活在高海拔地区的人、动物骨骼中肌红蛋白浓度增加。
27.种群:是同一时期内一定空间中同种生物个体的集合,种群是物种存在的基本单位,是生物进化的基本单位,也是生物群落的基本组成单位。
28.自然种群有3 个基本特征:
①空间特征,即种群具有一定的分布区域;
②数量特征,每单位面积上的个体数量是变动着得;
③遗传特征,种群具有一定的基因组成,即系一个基因库,以区别于其他物种,但基因组成同样处于变动之中。
29.种群的增长模型
(1)与密度无关的种群增长(或称种群的无限增长)模型
1、离散增长模型:
种群增长是无界的;世代不重叠;种群无迁入、迁出;无年龄结构。Nt+1=λNt或Nt=N0λt,其中N为种群大小,λ为种群的周限增长率。
λ>1,种群上升; λ =1,种群稳定; λ <1,种群下降。
2、连续增长模型:
dN/dt=(b-d)N=rN,Nt=N0ert,其中b为出生率,d为死亡率
r>0,种群上升,r=0,种群稳定,r<0,种群下降
(2)与种群密度有关的种群增长模型,逻辑斯谛增长模型
假设:有一个环境容纳量K,当Nt=K时,种群为零增长;
增长率随密度上升而降低的变化是呈比例的。
方程:微分式: dN/dt=rN(1-N/K)
积分式:Nt=K/(1+ea-rt),a 的取值决定于N0
五个时期:
1开始期:种群个体数很少,密度增长缓慢
2加速期:随个体数增加,密度增长逐渐加快
3转折期:当个体数达到K/2时,密度增长最快
4减速期:密度增长逐渐变慢
5饱和期:种群个体数达到K而饱和
两个参数r和K的生物学意义:
r表示种群的增长能力,K表示环境容纳量
逻辑斯谛方程的意义:
①:是许多两个相互作用种群增长模型的基础
3:是牧业、渔业、林业等领域确定最大持续产量的主要模型
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
30.集合种群:所描述的是生境斑块中局域种群的集合,这些局域种群在空间上存在隔离,彼此间通过个体扩散而互相联系。
31.物种:是由许多群体组成的生殖单元(与其它单元生殖上隔离),它在自然界中占有一定的生境位置。生态系统中的功能单位。
32.进化动力:自然选择和遗传漂变。
33.物种形成的过程与方式
地理物种形成学说:
(1)地理隔离:通常由于地理屏障将两个种群隔离开,阻碍了种群间个体交换和基因交流
(2)进化:两个彼此隔离的种群适应于各自的特定环境而分别进化(3)繁殖隔离机制的建立:两种群间产生繁殖隔离机制,即使两种群再次相遇也不会有基因交流,物种形成。
方式:
(1)异域性物种形成:与原来种由于地理隔离而进化形成新种
(2)邻域性物种形成:发生在分布区相邻,仅有部分地理隔离的种群
(3)同域性物种形成:发生在分化种群没有地理隔离的情况下,通过食物选择差异、生境选择差异等阻止新种被基因流淹没。
34.r-选择和k-选择的特点并举例
(1)r-对策:①生活在条件严酷和不可预测环境中,种群死亡率通常与密度无关②种群内的个体把较多的能量用于生殖,而把较少的能量用于生长、代谢和增强自身竞争力③具有所有使种群增长率最大化的特征。a.快速发育b.小型成体c.数量多而个体小的后代d.高的繁殖能量分配e.短的世代周期
(2)K-对策:①生活在条件优越和可预测环境中,种群死亡率大多取决于密度相关的因素②生物之间存在着激烈的竞争,因此种群内的个体常把能量用于除生殖之外的其他各种活动③具有所有使竞争最大化的特征。a.慢速发育b.大型成体c.数量少而个体大的后代d.低的繁殖能量分配e.长的世代周期
35.Grime 的CSR三角形是对植物生活史的三途径划分,将植物的潜在生境划分为4种类型:
(1)低严峻度、低干扰:C-选择,使竞争能力最大化;资源分配给生长
(2)低严峻度、扰:R-选择,高繁殖率;资源分配给生殖
(3)高严峻度、低干扰:S-选择,胁迫忍耐;资源分配给维持
(4)高严峻度、扰
36.种间竞争:两物种或更多物种共同利用同样的有限资源而产生的竞争叫种间竞争。竞争结果常是不对称的。
37.什么是高斯假说?举个例子说明形成条件。
高斯假说即竞争排斥原理:在一个稳定的环境内,两个以上受资源的,但具有相同资源利用方式的物种,不能长期共存在一起,也即完全的竞争者不能共存。
双小核草履虫和袋状草履虫一同培养时,双小核草履虫多生活于培养容器的中上部,主要以细菌为食,袋状草履虫生活在底部以酵母为食,说明两物种间出现了竞争分化;而双小核草履虫和大草履虫一同培养时,由于食性和栖息环境等生态习性相似,双小核草履虫生长很快,并排斥大草履虫,最终使其死亡消失。
38.Lotka-Volterra模型
(a)当K> K1/β,K2 (c)当K1> K2/β, K2>K1/a时,两条对角线相交,出现平衡点,但这样的平衡是不稳定的。(d)当K1< K2/β, K2 1.典型的捕食者    2.食草         3.寄生 1.食草动物        2.食肉动物     3.杂食动物 捕食者食物选择性:1.特化种:仅摄取一种类型的猎物。                   2.泛化种:可吃多种类型的猎物。 草食性动物更加特化:1.单食者:吃一种一种类型食物。                     2.寡食者:以少数几种食物为食。                     3.广食者:也称泛化种,一定范围的植物种类为食。 动植物寄生者都是特化种 40.群落的基本特征 (1)具有一定的种类组成。任何一个生物群落都是由一定的动物、植物和微生物种群组成 (2)群落中各物种之间是相互联系的。种群能共存的条件:必须共同适应它们所处的无机环境;它们内部的相互关系必须取得协调与平衡 (3)群落具有自己的内部环境 (4)群落具有一定的结构。其结构表现在空间上的成层性、物种之间的营养结构以及时间上的季相变化等 (5)具有一定的动态特征 (6)具有一定的分布范围 (7)具有边界特征 (8)群落中各物种不具有同等的群落学重要性 41.根据种在群落中的作用划分的成员类型通常有哪几种? (1)建群种和优势种 (2)亚优势种 (3)伴生种 (4)偶见种或罕见种 42.频度:是指群落中某种植物出现的样方数占整个样方数的百分比。 43.郎基耶尔频度定律(Raunkiaer):A>B>C≥D 45.群落结构单元:生活型和层片。 生活型:是生物对外界环境适应的外部表现形式,同一生活型的生物,不但体态相似,而且在适应特点上也是相似的。 层片:是指由相同生活型或相似生态要求的种组成的机能群落。 46.群落的垂直结构:最直观的是它的成层性。解决了植物之间争夺阳光、空间、水分和矿物营养的矛盾;动物分层主要与食物有关,其次还与不同层次的微气候有关;水生动物分层原因主要是阳光、温度、食物和含氧量等。 47.什么是群落交错区?它的主要特征是什么? 群落交错区又称生态交错区或生态过渡带,是两个或多个群落之间(或生态地带之间)的过渡区域。主要特征: (1)是多种要素的联合作用和转换区,各要素相互作用强烈,生物多样性较高 (2)生态环境抗干扰能力弱,一旦遭到破坏很难恢复 (3)生态环境变化速度快,空间迁移能力强 48.影响群落结构的因素有哪些? (1)生物因素 ①竞争:竞争导致a.生态位分化,对群落的物种组成和分布有很大影响,进而影响群落结构。例如北美针叶林中林莺在树的不同位置捕食b.同资源种团c.关键种 ②捕食:捕食对形成生物群落结构的作用视捕食者是泛化种还是特化种而异。a.泛化种:捕食提高生物多样性,过捕降低生物多样性,如兔对草的捕食作用b.特化种:捕食对象为优势种,多样性增加,为劣势种多样性降低 (2)干扰 干扰往往造成群落出现断层; 中度干扰假说:中等程度的干扰能维持高多样性 (3)空间异质性 空间异质性程度越高,群落中生物多样性越丰富。 (4)岛屿 岛屿面积越大且距离越近,物种多样性越丰富 (5)一个物种丰富度的简单模型 (6)平衡说(Elton)与非平衡说(Huston) 49.演替:植物群落的演替是指在植物群落发展变化过程中,由低级到高级、由简单到复杂、一个阶段接着一个阶段、一个群落代替另一个群落的自然演变现象。 50.原生演替:原生裸地是指从来没有植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被,但被彻底消灭了的地段,如冰川移动造成的裸地。发生在原生裸地上的演替称为原生演替。 51.原生演替与次生演替的异同点: 二者的共同点: (1)演替都是在裸地上开始。 (2)群落在形成过程中,都有植物的传播、植物的定居和植物之间的竞争这三个方面的条件和作用。 (3)都是进展演替,即群落向着物种多样化、中生化和高生产力方向演替。 二者的不同点: (1)演替开始的土壤条件不同,原生演替开始的裸地条件严酷,从来没有植物的繁殖体或被彻底消灭了,而次生演替开始的裸地土壤条件基本保留,甚至还有一些繁殖体存在。 (2)演替速度不同,原生演替慢,而次生演替快。 52.次生演替:次生裸地是指原有植被虽已不存在,但原有植被下的土壤条件基本保留,甚至还有曾经生长在此的种子或其它繁殖体的地段,如森林砍伐、火烧造成的裸地。发生在次生裸地上的演替称为次生演替。 53.控制演替的几种主要因素 (1)环境的不断变化:这种变化包括外界因子的变化以及群落本身对环境作用而引起的环境的变化 (2)植物繁殖体的散布,即植物本身不断进行繁殖和迁移 (3)植物之间直接或间接的相互作用,使它们之间不断进行相互作用,种间关系不断发生变化 (4)在群落的种类组成中,新的植物分类单位不断发生 (5)人类活动的影响,如滥砍滥伐、过度放牧等 54.简述群落的形成过程 (1)裸地形成:原生裸地或次生裸地的形成 (2)物种迁移:先锋物种的出现改变环境,各种植物、动物、微生物的入侵和定居 (3)竞争:竞争成功者各自占有的生态位,群落形成(4)群落水平上的相对平衡与稳定 55.演替的顶级学说 演替顶级是指每一个演替系列都是由先锋阶段开始,经过不同的演替阶段,到达中生状态的最终演替阶段。 ①单元顶级论(Clements、Cowles) 在任何一个地区内,一般的演替系列的终点取决于该地区的气候条件,主要表现在顶级群落的优势种能够很好适应当地气候条件,最终形成一个气候顶级群落;。 ②多元顶级论(A.G.Tansley) 如果一个群落在某种生境中基本稳定,能自行繁殖并结束它的演替过程,就可看作顶级群落。 ③顶级-格局假说 在任何一个区域内,环境因子都是连续不断变化的。随着环境梯度的不断变化,各种类型的顶级群落是连续变化的,因而形成连续的顶级类型,构成一个顶级群落连续变化的格局。在这个格局中,分布最广且通常位于格局中心的顶级群落,叫做优势顶级,它最能反映该地区的气候特征。 56.植物群落分类的基本单位:群从、群系、植被型。 57.植被型组:凡建群种生活型相近且群落外貌相似的植物群落联合为植被型组,如针叶林、阔叶林、草地、荒漠等。 58.植被型:在植被型组内,把建群种生活型相同或相似,同时对水热条件的生态关系一致的植物群落联合为植被型,如夏绿阔叶林、温带草原等。 59.群系:凡建群种或共建种相同的植物群落联合为群系,如大针茅群系、羊草群系。 60.《中国植被》将中国植被划分为哪几个植被型组? 针叶林、阔叶林、灌草和灌草丛、草原和稀树干草原、荒漠、冻原、高山稀疏植被、草甸、沼泽、水生植被。 61.《中国植被》将中国植被划分为哪几个植被型? 温性针叶林、热性针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、雨林、红树林、竹林、灌草丛、草原、荒漠等。 62.生态系统有哪些主要成分?(组成与结构) (1)非生物环境:包括参加物质循环的无机元素和化合物,联系生物和非生物成分的有机物质和气候或其它条件 (2)生产者:包括绿色植物、蓝绿藻和光合细菌,通过光合作用把水和二氧化碳等无机物质转化为有机物质的自养生物 (3)消费者:直接或间接利用地依赖于生产者制造的有机物质,按其营养方式不同分为3类:食草动物、食肉动物、大型食肉动物或顶级食肉动物 (4)分解者:把动植物体的复杂有机物分解为能被生产者利用的简单化合物,并释放出能量。 63.食物链:生产者所固定的能量和物质,通过一系列取食和被食的关系而在生态系统中传递,各种生物按其取食和被食的关系而排列的链状顺序称为食物链。(捕食食物链、 碎屑食物链、寄生食物链) .食物网:生态系统中的食物链彼此交错连接,形成一个网状结构,就是食物网。 65.为什么生态系统中营养级一般不超过6个? 由于生产者所固定的能量是有限的,而能量在传递过程中是逐级递减的,约为上一营养级的1/10,过少的能量不足以维持较高营养级的生存,所以生态系统中营养级一般不超过6个。 66.分解是一个很复杂的过程,是碎裂、异化和淋溶三个过程的综合。 67.生态系统中的能流是单向的,营养级能量逐级减少,其原因是? (1)各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的生物量,总有一部分会自然死亡和被分解者所利用。 (2)各营养级的同化率也不是百分之百的,总有一部分变成排泄物而留在环境中,为分解者所利用, (3)各营养级生物要维持自身的生命活动,总要消耗一部分能量,变成热能而耗散掉。 68.生态金字塔 能量通过营养级逐级减少,如果把通过各营养级的能流量,由低到高化成图,就成为一个金字塔形,称为能量锥体或金字塔。同样如果以生物量或个体数目来表示,就能得到生物量锥体和数量锥体。3类锥体合称为生态锥体。 能量锥体最能保持金字塔形,不会倒置;生物量锥体有时有倒置情况;数量锥体倒置的情况就更多一些。 69.林德曼效率:指n+1营养级所获得的能量占n营养级获得能量之比,也称为生态效率,它相当于同化效率、生产效率和消费效率的乘积。 70.Lindeman“十分之一”法则:每通过一个营养级,其有效能量大约为前一营养级的十分之一。 71.生态系统的反馈调节 正反馈:生态系统中某一成分的变化所引起的一系列变化加速了最初发生变化的那种成分所产生的变化,使系统偏离加剧。例如一个湖泊收到了污染,使大量鱼类死亡,而鱼类的死亡和腐烂又进一步加剧了污染。 负反馈:生态系统中某一成分的变化所引起的一系列变化抑制了最初发生变化的那种成分所产生的变化,使系统保持稳定。例如草原上的食草动物增加,植物因过度啃食而减少,植物的减少会抑制食草动物的数量。 正反馈是有机体生长和存活所必需的,但正反馈不能维持稳态,要使系统维持稳态,只有通过负反馈控制。 72.初级生产量(第一生产量):植物所固定的太阳能或所制造的有机物质。 73.净初级生产量:在初级生产过程中,植物固定的能量有一部分被植物自己的呼吸消耗掉,剩下的可用于植物的生长和生殖,这部分生产量称为净初级生产量。而包括呼吸消耗在内的全部生产量,称为总初级生产量。GP=NP+R 74.初级生产的生产效率计算:P208 比较水域和陆地两大生态系统,初级生产量的主要因素有哪些? (1)陆地生态系统:光、Coz、水和营养物质是初级生产量的基本资源,温度是影响光合效率的主要因素,而食草动物的捕食会减少光合作用的生物量,光照和水有时也会成为因子。 (2)水域生态系统:光是影响水体初级生产力的主要因素,除光因子外,还取决于叶绿素含量、营养物质和温度条件;淡水中初级生产力的因子主要是营养物质、光和食草动物的捕食。 75.初级生产量的测定方法及适用的生态类型 (1)收获量测定法:定期收割,干燥到质量不变,称重。 (2)Coz测定法:即黑白瓶法。 以上两种适用于陆地生态系统 (3)氧气测定法 (4)叶绿素测定法 以上两种适用于水生生态系统 (5)放射性标记物测定法 76.次级生产量的公式:P212 77.生物地球化学循环的三种类型及特点? (1)水循环 ①大循环:是指海陆间的水循环﹐从海洋蒸发出来的水蒸气,随气流上升到空中,又被气流带到陆地上空,凝结为雨雪降落到地面,这些水分一部分返回大气,剩余的随地下潜流或地表径流回到海洋。 ②小循环:水分由陆地或海洋表面蒸发,上升到空中,由于海拔高、气温低,水汽凝结为雨雪再降落到陆地或海洋。 环境中水循环是大、小循环交织在一起的,在全球范围内不停的进行。 (2)气体型循环:在气体循环中,大气和海洋是主要的储存库,有气体形式的分子参与循环过程,如二氧化碳、氧气。 (3)沉积型循环:参与沉积型循环的物质,没有气体形态,主要通过岩石风化和沉积物的分解转变为可被生态系统利用的营养物质,如 P、Na、Ga。 (4)气体型循环和沉积型循环虽各有特点,但都依托于水循环。下载本文