《生態(tài)學(xué)》第2章：個體生態(tài)1.ppt

第二章 第二章生物與環(huán)境目的和要求本章主要闡述生物的環(huán)境 環(huán)境因子與生態(tài)因子的區(qū)別 因子的生態(tài)作用及生物對環(huán)境的適應(yīng) 了解生物生活的環(huán)境 掌握主要環(huán)境因子對生物的影響和生物對環(huán)境因子的適應(yīng)方式 第二章生物與環(huán)境 第一節(jié)環(huán)境的概念及其類型第二節(jié)生態(tài)因子的作用分析第三節(jié)生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng) 第一節(jié)環(huán)境的概念及其類型 主要介紹 一 環(huán)境與生態(tài)因子的概念二 環(huán)境以及生態(tài)因子的分類三 環(huán)境因子與生態(tài)因子的聯(lián)系 環(huán)境 一 環(huán)境與生態(tài)因子的概念1 環(huán)境 Environment 環(huán)境是指某一特定生物體或生物群體以外的空間 以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和 在生態(tài)學(xué)中 環(huán)境是相對于生物這一主體的 與環(huán)境科學(xué)中的環(huán)境 以人為主體 不同 由于生態(tài)學(xué)以生物的不同層次為對象進行研究 不同層次的對象對應(yīng)的環(huán)境不同 第一節(jié)環(huán)境與生態(tài)因子 環(huán)境的內(nèi)容 環(huán)境這個概念是具體的 又是相對的 在談到環(huán)境時 總要包含特定的主體 其它鯉魚 非生物因素 蝦 水蚤 水草 魚等異種生物 一條鯉魚 鯉魚種群 池塘群落 研究主體 2 生態(tài)因子 EcologicalFactor 生態(tài)因子是指環(huán)境中對生物生長 發(fā)育 生殖 行為和分布有直接或者間接影響的環(huán)境要素 如溫度 濕度 氧氣 二氧化碳和其他相關(guān)生物等 有人稱生態(tài)因子的總和為生態(tài)環(huán)境 Ecotope 在生態(tài)學(xué)中 將有機體生活和發(fā)育不可缺少的生態(tài)因子 食物 熱 氧氣等對于動物 光 CO2和水對于植物 稱為生存條件 ExistenseCondition 特定群落的生態(tài)因子的總和 無機環(huán)境 稱為生境 Habitat 第二章生物的環(huán)境第一節(jié)環(huán)境與生態(tài)因子一 環(huán)境與生態(tài)因子的概念 二 環(huán)境以及生態(tài)因子的分類三 環(huán)境因子與生態(tài)因子的聯(lián)系 環(huán)境的分類 1 按環(huán)境主體 人類環(huán)境和環(huán)境 以生物為主體 2 按環(huán)境性質(zhì) 自然環(huán)境 半自然環(huán)境以及人工環(huán)境3 按環(huán)境范圍的大小 宇宙環(huán)境 地球環(huán)境 區(qū)域環(huán)境 微環(huán)境以及內(nèi)環(huán)境 生態(tài)因子分類 二 生態(tài)因子的分類 1 屬性 非生物因子 AbioticFactor 溫度 光 水 pH 氧等理化因子 生物因子 BioticFactor 同種和異種生物 2 性質(zhì) 氣候因子 ClimaticFactor 非生物因子 土地因子 EdaphicFactor 既包含生物因子 又包含非生物因子 生物因子 BioticFactor 生物因子 人為因子 AnthropogenicFactor 生物因子 非周期因子 土壤 種間關(guān)系 地心引力 影響數(shù)量和分布 不影響發(fā)育周期 原初周期性因子 光 溫度 固定周期 生物可很好地適應(yīng) 次生周期性因子 降水 大氣濕度 生物量 種內(nèi)關(guān)系 周期不固定 生物適應(yīng)較差 3因子的穩(wěn)定性與作用 密度制約因子 DensityDependentFactor 食物 天敵等生物因素 非密度制約因子 DensityIndependentFactor 溫度 降水等氣候因素 4 對種群數(shù)量的影響 第二章生物的環(huán)境第一節(jié)環(huán)境與生態(tài)因子一 環(huán)境與生態(tài)因子的概念二 環(huán)境以及生態(tài)因子的分類 三 環(huán)境因子與生態(tài)因子的聯(lián)系 生態(tài)因子是環(huán)境因子中對生物起作用的因子 環(huán)境因子是生物體外部的全部環(huán)境要素 生態(tài)因子與環(huán)境因子的聯(lián)系 第二章生物的環(huán)境第一節(jié)環(huán)境與生態(tài)因子 第二節(jié)生態(tài)因子作用分析一 生態(tài)因子作用特點二 生態(tài)因子的限制性作用第三節(jié)生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)一 光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)二 溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)三 水因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)四 土壤因子的生態(tài)生態(tài)作用及生物的適應(yīng) 作用特點 三 生態(tài)因子作用的幾個特點1 綜合性 自然界任何生態(tài)因子都不是獨立的 2 非等價性 主導(dǎo)因子作用 各種生態(tài)因子的作用不同 有主導(dǎo)因子和從屬因子 3 直接作用與間接作用 坡向?qū)χ参镱愋头植嫉挠绊? 階段性 生物的不同發(fā)育階段 各生態(tài)因子的作用不同 5 不可替代性和補償性 任何生態(tài)因子都不可缺少 無法替代 但是 數(shù)量的不足可以由其它因子一定程度補償 一 生物對生態(tài)因子的耐受限度1 限制因子 LimitingFactor 在眾多的生態(tài) 環(huán)境 因子中 任何接近或超過某種生物的耐受極限 而阻止其生存 生長 繁殖或擴散的因子 叫做限制因子 生態(tài)因子的限制性作用 限制因子的意義 限制因子的意義 由于眾多的生態(tài)因子的重要性 作用 不同 限制因子作用可能最強大 因此 在生態(tài)學(xué)研究中 環(huán)境分析要集中在可能是限制因子的生態(tài)因素上 那些耐受范圍窄 在自然界變化幅度大的生態(tài)因子 最可能成為限制因子 確定方法 限制因子的確定限制因子的確定 要通過觀察 分析和實驗相結(jié)合的途徑 首先進行野外觀察和分析 找出可能起限制作用的因子 其次要分析這些因子如何對生物起作用 最后設(shè)計室內(nèi)實驗 確定某一因子與生物的定量關(guān)系 一般地 實驗測定的耐受范圍要比野外實際范圍寬一點 野外可能還受其它因子的影響 最低因子定律 利比希 JustusLiebig 是19世紀德國的農(nóng)業(yè)化學(xué)家 1840年 發(fā)現(xiàn)谷物的產(chǎn)量常不是受常量營養(yǎng)物質(zhì) N P K等 所限制 而是取決于植物必需的微量元素 B Mg Fe等 植物的生長取決于處在最小量狀態(tài)的營養(yǎng)成分 被稱之為最低因子定律 每種植物都需要一定種類和數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì) 缺乏一種 植物會死亡 一種處在最小量時 生長最少 2 利比希最低因子定律 Liebig slawofminimum 耐受性定律 生態(tài)因子不僅處在最小量時可能成為限制因子 過量時也同樣可能成為限制因子 美國生態(tài)學(xué)家謝爾福德 1913 提出了耐受性定律 任何一個生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上的不足或過多 即當其接近或達到某種生物的耐受限度時 就會使該種生物衰退或不能生存 耐受性定律是最低因子定律的進一步發(fā)展 表現(xiàn)在 1 考慮了生態(tài)因子的上限 2 不僅估計了生態(tài)因子量的變化 還估計了生物本身的耐受性問題 3 允許生態(tài)因子之間的相互作用 替代和補償?shù)?3 謝爾福德的耐受性定律 Shelford slawoftolerance 耐受限度的說明 耐受限度的說明 1 生物的耐受范圍因發(fā)育時期 季節(jié) 環(huán)境條件 生態(tài)因子 的不同而變化 如生長旺盛時 對一些生態(tài)因子的耐受性提高 當某一生態(tài)因子不是處在最適量時 生物對其它因子的耐受范圍可能隨之縮小 再如對某一個生態(tài)因子耐受范圍很寬 對另一個因子又很窄 說明 2 對很多生態(tài)因子耐受范圍都很寬的生物 分布一般很廣 生物對氣候因子的耐受范圍影響著生物的分布 但是 氣候因子只能說明生物不能分布的地區(qū) 卻不能準確地說明生物將會分布的地區(qū) 生物因子也影響分布 說明 3 生物的實際耐受范圍 自然界 幾乎都比潛在的范圍 生理耐受 狹窄 圖2 1 這可能是因為 在不利條件影響下 提高了對基礎(chǔ)代謝生理調(diào)節(jié)的代價 生態(tài)環(huán)境中的輔助因子降低了代謝強度的上限或下限水平 圖2 1生物對生態(tài)因子的耐受曲線 說明 4 生物的耐受范圍一般都有其低限 高限和最適點 如圖2 2 但是 對于某一生態(tài)因子 在自然界生物常不在最適范圍內(nèi)的地方生活 而在不很適宜的地方生活 這可能是因為其它生態(tài)因子起著決定作用 另外 由于種間競爭 常使生物的分布范圍偏離最適點 說明 圖2 2生物對環(huán)境的適應(yīng)范圍 說明 5 繁殖期往往是一個臨界期 環(huán)境因子最可能在繁殖期中起限制作用 生態(tài)幅 4 生態(tài)幅 ecologicalamplitute 生態(tài)幅是指物種對生態(tài)環(huán)境適應(yīng)范圍的大小 它常與耐受限度一致 耐受限度越寬 生態(tài)幅也越大 然而 二者又是不同的 耐受限度一般是對某一生態(tài)因子而言 是從生物本身出發(fā) 主要指該種生物的生物學(xué)特性 生態(tài)幅既指某一生態(tài)因子 又指環(huán)境條件的綜合 是從生態(tài)適應(yīng)角度來談的 分類 生態(tài)學(xué)中 根據(jù)生物的耐受范圍和生態(tài)因子的不同 將生物分為 廣溫性 eurytherm 狹溫性 stenotherm 廣水性 euryhydric 狹水性 stenohydric 廣鹽性 euryhaline 狹鹽性 stenohaline 廣食性 euryphagic 狹食性 stenophagic 廣光性 euryphotic 狹光性 stenophotic 廣棲性 euryoecious 狹棲性 stenooecious 第二章生物的環(huán)境第二節(jié)生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理一 生物對生態(tài)因子的耐受限度 二 生物對多種生態(tài)因子耐受性之間的相互關(guān)系三 大環(huán)境和小環(huán)境對生物的不同影響四 生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整五 內(nèi)穩(wěn)態(tài)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物六 生物保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的行為機制七 適應(yīng)組合 相互關(guān)系 影響生物耐受性的各種生態(tài)因子之間存在著明顯的相互作用 例如 溫度和濕度對生物適合度 fitness 的影響 二 生物對多種生態(tài)因子耐受性之間的相互關(guān)系 圖2 3兩個生態(tài)因子對生物的相互作用 第二章生物的環(huán)境第二節(jié)生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理一 生物對生態(tài)因子的耐受限度二 生物對多種生態(tài)因子耐受性之間的相互關(guān)系 三 大環(huán)境和小環(huán)境對生物的不同影響四 生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整五 內(nèi)穩(wěn)態(tài)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物六 生物保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的行為機制七 適應(yīng)組合 大小環(huán)境 三 大環(huán)境和小環(huán)境對生物的不同影響大環(huán)境是指地區(qū)環(huán)境 具有不同氣候和植被特點的地理區(qū)域 地球環(huán)境 包括各圈的全球環(huán)境 和宇宙環(huán)境 如三北防護林 厄爾尼諾和拉尼娜 太陽黑子等 小環(huán)境是指對生物有著直接影響的鄰接環(huán)境 如生物個體表面的大氣環(huán)境 土壤環(huán)境和動物穴內(nèi)的小氣候等 大環(huán)境不僅直接影響小環(huán)境 而且對生物體也有直接和間接的影響 小環(huán)境直接地影響著生物的生存 生物也直接影響小環(huán)境 所以 我們要特別重視在小環(huán)境層次上對氣候因子進行研究 第二章生物的環(huán)境第二節(jié)生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理一 生物對生態(tài)因子的耐受限度二 生物對多種生態(tài)因子耐受性之間的相互關(guān)系三 大環(huán)境和小環(huán)境對生物的不同影響 四 生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整五 內(nèi)穩(wěn)態(tài)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物六 生物保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的行為機制七 適應(yīng)組合 調(diào)整 一 馴化 acclimation 人工 馴化是指在實驗條件下誘發(fā)的生理補償機制 這種生理適應(yīng)短時間即可完成 相近的名詞有 氣候馴化 適應(yīng) acclima tization 指自然條件下所誘發(fā)的生理補償變化 這種生理適應(yīng)需較長時間完成 適應(yīng) adaptation 指生物在生存競爭中適應(yīng)環(huán)境條件而形成一定性狀的現(xiàn)象 這種形態(tài)適應(yīng)需要很長時間 如金魚在24 和37 5 兩種溫度條件下長期馴化后 對溫度的耐受范圍分別為 5 36 和15 41 四 生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整 二 休眠 dormancy 休眠是生物抵御暫時不利環(huán)境條件的一種非常有效的生理機制 在休眠期 生物對環(huán)境條件的耐受范圍就會比正?；顒訒r寬的多 如動物學(xué)中學(xué)習(xí)過的動物冬眠 夏眠和日眠 植物種子休眠時代謝率幾乎下降到零 三 周期性變化動物的補償能力表現(xiàn)出明顯的周期性變化 如季節(jié)性 晝夜變化和熱帶的干旱 雨季的周期性變化 耐受性的節(jié)律變化或?qū)ψ钸m條件選擇的節(jié)律變化大多是由外在因素決定的 少數(shù)是由生物本身的內(nèi)在節(jié)律引起的 第二章生物的環(huán)境第二節(jié)生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理一 生物對生態(tài)因子的耐受限度二 生物對多種生態(tài)因子耐受性之間的相互關(guān)系三 大環(huán)境和小環(huán)境對生物的不同影響四 生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整 五 內(nèi)穩(wěn)態(tài)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物六 生物保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的行為機制七 適應(yīng)組合 內(nèi)穩(wěn)態(tài) 五 內(nèi)穩(wěn)態(tài)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物內(nèi)穩(wěn)態(tài) homeostasis 是指生物控制自身體內(nèi)環(huán)境 使其保持相對恒定 根據(jù)生物對非生物因子的反應(yīng)或者依據(jù)外部條件對生物體內(nèi)狀態(tài)的影響 將生物分為 內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物 homeostaticorganism 非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物 non homeostaticorganism 內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物是廣生態(tài)幅 廣適應(yīng)性物種 對于溫度因子 內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物保持體內(nèi)恒溫 對于濕度因子 表現(xiàn)為廣濕性 非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物則表現(xiàn)為體內(nèi)環(huán)境隨外界環(huán)境而變化 內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制是生物進化 發(fā)展過程中形成的一種更進步的機制 它使生物減少了對外界條件的依賴性 提高了生物對生態(tài)因子的耐受范圍 第二章生物的環(huán)境第二節(jié)生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理一 生物對生態(tài)因子的耐受限度二 生物對多種生態(tài)因子耐受性之間的相互關(guān)系三 大環(huán)境和小環(huán)境對生物的不同影響四 生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整五 內(nèi)穩(wěn)態(tài)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物 六 生物保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的行為機制七 適應(yīng)組合 行為機制 六 生物保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的行為機制生物為保持內(nèi)穩(wěn)態(tài) 發(fā)展了很多復(fù)雜的形態(tài)和生理適應(yīng) 如動物的羽和毛起保溫隔熱作用 高代謝率增加體內(nèi)產(chǎn)熱 但動物最普遍的方法是行為適應(yīng) 高等植物 葉子和花瓣的晝夜運動和變化 如豆葉的晝挺夜垂 向日葵的花序隨太陽的方向轉(zhuǎn)動等 動物 爬行類改變姿勢接受太陽輻射 洄游 遷徙 遷移 建造巢穴等 第二章生物的環(huán)境第二節(jié)生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理一 生物對生態(tài)因子的耐受限度二 生物對多種生態(tài)因子耐受性之間的相互關(guān)系三 大環(huán)境和小環(huán)境對生物的不同影響四 生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整五 內(nèi)穩(wěn)態(tài)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物六 生物保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的行為機制 七 適應(yīng)組合 適應(yīng)組合 七 適應(yīng)組合 adaptivesuites 生物對一組特定環(huán)境條件的適應(yīng)表現(xiàn)出彼此之間的相互關(guān)聯(lián)性 這一整套協(xié)同的適應(yīng)特性就稱為適應(yīng)組合 植物 1 植物的適應(yīng)組合 以沙漠環(huán)境為例