生物與環(huán)境課件

第六章生物與環(huán)境一、環(huán)境的定義及生物與環(huán)境的關(guān)系二、生物的環(huán)境分區(qū)三、海洋生物的生活方式四、影響生物生存的主要環(huán)境因素五、群落與生態(tài)系六、環(huán)境的古生物學(xué)分析方法一、環(huán)境的定義及生物與環(huán)境的關(guān)系1、與環(huán)境相關(guān)的概念生活環(huán)境指生物周圍一切生物的和非生物的因素的總和生物因素：生物之間的相互關(guān)系，如寄生、共生食物鏈：一定環(huán)境范圍內(nèi)，各種生物通過食物而產(chǎn)生的直接或間接聯(lián)系非生物因素：包括物理因素和化學(xué)因素，如溫度、深度、光線、底質(zhì)、氣體、鹽度等一個(gè)簡單的食物鏈(示意圖)3、研究生物與環(huán)境關(guān)系的意義

了解生物的進(jìn)化規(guī)律與地史時(shí)期地球環(huán)境變遷具有重要價(jià)值。正確處理好經(jīng)濟(jì)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)的關(guān)系（以古示今），維護(hù)整個(gè)地球的自然生態(tài)環(huán)境平衡，保證人類社會(huì)快速持續(xù)地向前發(fā)展二、生物的環(huán)境分區(qū)按海陸分布的地理分區(qū)陸地、海洋按海拔高度及海水深度的地理分區(qū)高山區(qū)、平原區(qū)濱海區(qū)、淺海區(qū)、半深海區(qū)、深海區(qū)按緯度劃分的地理區(qū)極地區(qū)、寒帶區(qū)、溫帶區(qū)、亞熱帶區(qū)、熱帶區(qū)二、生物的環(huán)境分區(qū)1、大陸生物環(huán)境分區(qū)陸地環(huán)境生物區(qū)河流環(huán)境生物區(qū)沼澤環(huán)境生物區(qū)湖泊環(huán)境生物區(qū)緯度、溫度和濕度及水體性質(zhì)對(duì)大陸環(huán)境分區(qū)最重要

（1）陸地環(huán)境生物區(qū)包括山嶺、丘陵、平原、內(nèi)陸盆地等，主體為受剝蝕區(qū)常見化石為植物、孢子花粉、哺乳動(dòng)物骨骼、腹足動(dòng)物等（3）沼澤環(huán)境生物區(qū)是陸地上的低洼潮濕地段植物叢生，常有泥炭堆積沼澤沉積一般以黑色泥巖為主，夾煤層，含大量植物化石（4）湖泊環(huán)境生物區(qū)包括含鹽度不同的咸化湖泊和淡水湖泊各類化石比較豐富，主要有植物、孢粉、種子、鈣藻、昆蟲、魚類、陸相介形蟲、葉肢介和脊椎動(dòng)物等1、水底區(qū)水底區(qū)：包括所有的海底以及高潮時(shí)海浪所及的全部地域

主要根據(jù)海水的深度和海底地形來劃分濱海帶（潮間帶）亞濱海帶（潮下帶）半深海帶深海帶深淵帶海洋生物深度分帶（1）濱海生物區(qū)littoral范圍：位于海岸附近的高、低潮線之間，即潮汐地帶或潮間帶地形特點(diǎn)：地形復(fù)雜，海灣、瀉湖、河口、三角洲、島嶼等環(huán)境特點(diǎn)：波浪和潮汐作用強(qiáng)烈，海水含氧充足、光照強(qiáng)，但含鹽度、溫度、光線、水流等因素晝夜變化很大生物特點(diǎn)：生物總體貧乏，除一些與海底有關(guān)的植物外，動(dòng)物一般具有堅(jiān)硬的外骨骼，固著生長在巖石上(如牡蠣、藤壺）、潛穴生活或在硬底上鉆孔生活

（3）半深海生物區(qū)bathyal范圍：200-1000m，為陸棚外緣和大陸斜坡上部地區(qū)地形特點(diǎn)：平均坡度4o17′（現(xiàn)代）環(huán)境特點(diǎn)：海水平靜；溫度、鹽度比較穩(wěn)定；含氧量稍低；為無光帶生物特點(diǎn)：一般沒有藻類生長，生物種類稀少，底棲生物以食腐類生物為主（4）深海生物區(qū)abyssal范圍：深度大于1000m的大陸斜坡下部至深海底部的廣大深海盆區(qū)地形特點(diǎn)：海底平坦、或?yàn)樯詈虾秃５咨郊顾纸猸h(huán)境特點(diǎn)：黑暗、寒冷（一般在2-10度）、水壓力大生物特點(diǎn)：生物稀少，主要為一些特化無眼的魚類和甲殼類；生物骨骼多為硅質(zhì)，食泥或食腐2、水層區(qū)在水平方向上，水層區(qū)可分為：

淺海區(qū)：即淺海帶之上的海水部分

大洋區(qū)：即水底區(qū)半深海帶至深海帶之上的海水部分

三、海洋生物的生活方式海洋或大陸水域中生物的生活方式分：浮游生物游泳生物底棲生物海洋生物的生活方式（圖解）

游泳生物nekton：具游泳器官、能主動(dòng)游泳的生物特征：身體常呈流線型，兩側(cè)對(duì)稱，運(yùn)動(dòng)、捕食和感覺器官較發(fā)達(dá)主要類型：多為進(jìn)化較高級(jí)的食肉動(dòng)物，如無脊動(dòng)物中的頭足類和脊椎動(dòng)物中的大多數(shù)魚類底棲生物benthos：指生活在水層底部，經(jīng)常離不開基底的生物包括表生生物和內(nèi)生生物表生生物epibenthos:生活在基底表面以上的底棲生物。包括底棲活動(dòng)型生物和底棲固著生物內(nèi)生生物endobenthos:生活在基底表面以下的生物。包括潛穴生活的生物和鉆孔生活的生物（1）溫度temperatureincludingclimate溫度對(duì)生物影響的機(jī)制:溫度主要是通過影響生物的生存和繁殖來控制生物的分布，因?yàn)樯锏姆敝承枰幸欢ǖ臏囟茸鞅Ｕ蠝囟葘?duì)生物影響的主要表現(xiàn)和結(jié)果:溫度控制著生物的緯向分布，從兩極到赤道，生物種類逐漸增多，動(dòng)植物的豐度和分異度均逐漸增高

溫度造成生物的分區(qū)現(xiàn)象，如熱帶生物區(qū)系和寒帶生物區(qū)系廣溫生物eurythermal，狹溫生物stenothermal（2）水深waterdepth水深影響生物的主要表現(xiàn)和結(jié)果：現(xiàn)代藻類在15-50m最為豐富，分布下限一般200m

由于光線中不同波長的光其穿透海水的能力不同，造成不同類型的藻類在分布深度上的差異。淺海近岸處多生長藍(lán)綠藻，在其下20-30m以褐藻最多，而紅藻可分布在水深30-200m左右水深控制著植物的垂直分布，因此勢(shì)必影響其他以植物為食的草食性動(dòng)物的分布，并最終影響到肉食性動(dòng)物的分布（3）光線light與光線有關(guān)的因素：水深、水體的清澈度水體中光照強(qiáng)度及生物的分帶性強(qiáng)光帶：0-80m，水底植物、浮游植物及各類動(dòng)物都很豐富弱光帶：80-200m，浮游植物大為減少，但紅藻和硅藻較發(fā)育無光帶：>200m，植物絕跡，動(dòng)物稀少而特殊（4）鹽度salinity鹽度的變化：淡水0-0.5‰，半咸水0.5-30‰，正常海水30-40‰，超咸水40-80‰，鹵水>80‰生物對(duì)鹽度的適應(yīng)性：正常鹽度海水中生物種類多樣，但當(dāng)海水的鹽度升高或降低時(shí)，便出現(xiàn)海水的咸化或淡化，這都會(huì)引起生物在種類和數(shù)量上的變更，常表現(xiàn)為生物種類貧乏窄鹽性生物stenohalina：只能適應(yīng)正常鹽度海水生活的生物（造礁珊瑚、頭足類、棘皮動(dòng)物、部分腕足類）廣鹽性生物euryhalina：能夠適應(yīng)鹽度變化范圍較廣的生物（雙殼類、腹足類、苔蘚動(dòng)物、介形蟲等）（5）底質(zhì)substrate定義：底棲生物居住和生活所依附的基底環(huán)境物質(zhì)硬底質(zhì)：如巖石、各種貝殼和其它堅(jiān)硬的物體軟底質(zhì)：為含有各種砂礫、細(xì)砂和淤泥的沉積物不同底質(zhì)中具有不同的動(dòng)植物群：沿岸巖石及貝殼上附著有許多藻類及各種具有固著能力的無脊椎動(dòng)物在潮間帶各種硬底質(zhì)中還可見鉆孔生物在砂質(zhì)軟底中則以潛穴為主泥質(zhì)軟底中常有豐富的軟體動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物甲殼類（6）其他因素含氧量—含氧量少，有害氣體多（氨、硫化氫、甲烷）對(duì)生物生長極為不利，如黑海水體流動(dòng)性—流動(dòng)性大，不利于生物生長發(fā)育2、生物因素——相關(guān)概念共生關(guān)系symbiosis：共同生活，互不損害對(duì)方

共棲commendsalism：一方獲益，另一方無礙（麻雀與紅腳隼-巢寄生）

共生mutualism：雙方獲益（造礁珊瑚與蟲黃藻、?？c寄居蟹）

競爭關(guān)系competition：雙方受傷，相互制約

對(duì)抗關(guān)系antagonism：一方受傷害嚴(yán)重（羊與草地）

抗生antibosis：一方受害，另一方不獲益侵占exploitation：一方受害，另一方獲益，如捕食、寄生（寄生蟲、狼與羊）五、群落與生態(tài)系1、群落community的相關(guān)概念群落--共同生活在一定地區(qū)（小生境）的生物自然組合，這些生物在生活期間，在某些方面（如食物鏈、保護(hù)作用、居住條件等）相互依賴、相互作用。也即群落是指生活在一定的生態(tài)領(lǐng)域內(nèi)的所有物種的總和

群落有4個(gè)基本特征：生活于同一環(huán)境中，具有一定的時(shí)空范圍群落間的生物彼此間相互依賴、相互作用每個(gè)群落有其特征性的生物（特征種）具有特征性的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（食物鏈）居群，特征種，優(yōu)勢(shì)種群落由居群組成居群population：某一特定時(shí)間內(nèi)，由占據(jù)某一特定空間的一群同種個(gè)體組成的群集。因此，居群是種內(nèi)某些個(gè)體的集合。群落是由一個(gè)或多個(gè)居群組成特征種characteristicspecies：即某一群落所特有的種，該種在其它群落中缺失或少見，可以用來作為該群落標(biāo)志

優(yōu)勢(shì)種dominantspecies：指群落中個(gè)體數(shù)量最多的種，即競爭能力強(qiáng)，最適合于該環(huán)境的種。它可是該群落的特征種，也可以不是化石群落化石群落fossilcommunity在時(shí)間觀念上，化石群落稍不同于現(xiàn)生群落主要強(qiáng)調(diào)的是共同生活在同一生境的生物組合，并不是在同一個(gè)產(chǎn)地采集的化石組合都是化石群落。一個(gè)化石群落是指那些經(jīng)過仔細(xì)分析研究（定量、定性）、在許多地區(qū)重復(fù)出現(xiàn)而其中物種成分很少變異的一種組合2、生態(tài)系的相關(guān)概念生態(tài)系ecosystem：由群落及其所生存的環(huán)境共同組成一個(gè)統(tǒng)一的整體，該綜合體即為生態(tài)系生物群落與環(huán)境之間由于不斷地進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流轉(zhuǎn)，而形成的有機(jī)界和無機(jī)界相統(tǒng)一的整體生態(tài)系的內(nèi)部必須具有以下四種基本的組成部分：非生物環(huán)境environments：維持生物生活的各種無機(jī)條件，包括無機(jī)物、水、氣體、日光等生產(chǎn)者producer：自養(yǎng)型生物，主要指綠色植物消費(fèi)者consumer：異養(yǎng)型生物，包括各類動(dòng)物和某些腐生和寄生菌類分解者decomposer（或還原者）：異養(yǎng)型微生物，如真菌類六、環(huán)境的古生物學(xué)分析方法指相化石分析方法形態(tài)功能分析方法群落古生態(tài)分析方法群落古生態(tài)分析法群落古生態(tài)分析法主要根據(jù)群落的生態(tài)組合類型來分析古環(huán)境，并根據(jù)不同生態(tài)類型的群落在縱向上的演替來分析推斷古環(huán)境的演變?nèi)郝涔派鷳B(tài)分析法的原理群落古生態(tài)分析法的研究內(nèi)容和步驟確定原地埋藏和異地埋藏的主要標(biāo)志（1）群落古生態(tài)分析法的原理通過對(duì)群落的分異度的統(tǒng)計(jì)，可以確定群落中種群的數(shù)量;根據(jù)各種群的生態(tài)習(xí)性來進(jìn)一步弄清各群落中營養(yǎng)結(jié)構(gòu)及群落內(nèi)部能量的流動(dòng)情況。必須指出，由于古生物化石保存的不完整性，古生物群落只是原生物群落的一部分。通過對(duì)群落的豐度的統(tǒng)計(jì)來確定群落中的優(yōu)勢(shì)種、次要種和特征種。并對(duì)各個(gè)群落進(jìn)行命名，群落常以其優(yōu)勢(shì)種的名稱來命名。根據(jù)群落在被研究的地層剖面上的垂直分布及群落類型自下而上的演替，就可以推斷沉積環(huán)境從早期到晚期的變化情況。其中生物的生活習(xí)性和分異度是兩個(gè)很好的環(huán)境指示因素。（2）群落古生態(tài)分析法的研究內(nèi)容和步驟在被研究的地層中盡可能多地采集古生物化石對(duì)化石產(chǎn)出的層位和巖性進(jìn)行登記和描述對(duì)每一層位上的化石組合進(jìn)行解剖，識(shí)別出原地埋藏的化石和異地埋藏的化石在確定原地埋藏和異地埋藏之后，就要對(duì)原地埋藏的化石進(jìn)行群落的豐度和分異度的統(tǒng)計(jì)。所謂豐度是指群落中各個(gè)物種個(gè)體數(shù)量的百分比；分異度是指群落中物種數(shù)量的多少，即物種的多樣性情況（3）確定原地埋藏和異地埋藏的主要標(biāo)志1、原地埋藏的生物化石往往保存較完整，表面微細(xì)構(gòu)造往往未遭破壞，表面無磨損現(xiàn)象。2、原地埋藏的化石個(gè)體大小往往極不一致，包含有不同生長發(fā)育階段