生态学笔记_李博2.doc

生态学第一章    生态学是一门科学生态学的定义 生态学的形成与发展 生态学与其他学科的关系 一．生态学的定义 1．生态学（ecology）是研究生物与周围环境和无机环境相互关系及机理的科学E.Haeckel，1866）它包括4个层次的内容： 生态学的定义还有很多：生态学是研究生物（包括动物和植物）怎样生活和它们为什么按照自己的生活方式生活的科学埃尔顿，1927） 生态学是研究有机体的分布和多度的科学Andrenathes,1954）生态学是研究生态系统的结构与功能的科学E.P.Odum，1956）生态学是研究生命系统之间相互作用及其机理的科学马世骏，1980）生态学是综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学E.P.Odum，1997）二．生态学的形成与发展理论上：概念上的提出—→论著的出版—→学科的形成时间上：萌芽时期—→近代发展：4大学派的形成—→现代发展：生态系统、人类生存环境的研究实验技术上：描述—→定性—→定量—→模拟1）生态学萌发阶段（时期） 公元16世纪以前： 在我国：公元前1200年 《尔雅》一书；公元前200年《管子》“地员篇”；公元前100年前后，农历确立了24节气，同时《禽经》一书（鸟类生态）问世；《本草纲目》。

在欧洲：公元前285年也有类似著作问世 （2）近代生态学阶段（公元17世纪—19世纪末）建立时期：17世纪后生态学作为一门科学开始成长1792年德国植物学家C.L.Willdenow出版了《草学基础》；1807年德国A.Humbodt出版《植物地理学知识》提出“植物群落”“外貌”等概念；1798年T.Malthus《人口论》的发表；1859年达尔文的《物种起源》；1866年Haeckel在他的著作《普通生物形态学》中首先提出ecology一词，并首次提出了生态学定义1895年E.Warming发表了他的划时代著作《以植物生态地理为基础的植物分布学》（1909年经改写成《植物生态学》）2）近代生态学阶段（公元17世纪—19世纪末）巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）：（1）动植物生态学并行发展，著作与教科书出版代表作：C.Cowels(1910)发表的《生态学》；F.E.Chements(1907)发表的《生态学及生理学》；前苏联苏卡切夫的《植物群落学》（1908）、《生物地理群落学与植物群落学》（1945）；A.G.Tamsley(1911)发表的《英国的植被类型》等；R.N.Chapman(1931)的《动物生态学》；中国费鸿年（1937）的《动物生态学》；特别是W.C.Alle（1949）等的《动物生态学原理》出版，被认为是动物生态进入成熟期的重要标志。

2）近代生态学阶段（公元17世纪—19世纪末）巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）：（2）学派的形成：主要有      ①北欧学派：以注重群落结构分析为特点代表人物：G.E.Du Rietz      ②法瑞学派：注重群落生态外貌，强调特征种的作用代表人物是J.Braum-Blanquet      ③英美学派：以动态和数量生态为特点代表人物是Clements和Tansley      ④俄国学派（前苏联学派）：植物（群落）与地学结合代表人物：B.H.Cykayeb（三）现代生态学阶段（20世纪60年代至现在） 以人类生存环境为中心三．生态学与其他学科的关系深入到自然科学和社会（人文）科学中，形成各自的分支学科渗入到人类社会各种活动甚至思维和意识中参考书目、杂志：李博主编．生态学，北京：高等教育出版社，2000．孙儒泳．动物生态学原理，北京师范大学出版社，1992．Richard.B等（中译本），保护生物学概论，湖南科技出版社，1996R.E.Richlefs等，Ecology， NewYork,1990.Manuel.c.Molle,Ecology：concepts and applications, Mcgraw-Hill Companies. Inc, (生态学：概念与应用，科学出版社，影印版，2001)《生态学报》，《植物生态学报》，《Ecology》，《Journal of Ecology》。

第二章    生物与环境环境概述 生态因子生态因子对生物的生态作用 一．环境概述 二． 生态因子1、定义：生态因子（ecological factors）是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接作用的环境要素 2. 生态因子作用的一般特征（一般规律）（1）综合作用；（2）主导因子作用；（3）直接作用和间接作用；（4）阶段性作用；（5）可调节（补偿）作用但不可代替性；（6）限制性作用—耐度限制及耐度限制的调节限制因子（limiting factor）：①限制生物生存和繁殖的关键性因子②在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限，而且阻止其生长、繁殖或扩散甚至生存的因素最小因素定律（law of minimum）：         能够影响生物的无数因子中，总有一个因素限制生物的生长、生存或繁殖耐性定律（law of tolerance）：         耐性（tolerance）：①指生物能够忍受外界极端条件的能力；②指单个有机体或种群能够生存的某一生态因子的范围        又称shelford 耐性定律任何一个生态因子在数量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性限制时，而使该种生物衰退或不能生存。

2. 生态因子作用的一般特征（一般规律）耐性限度（the limits of tolerance）：          每个种只能在环境条件一定范围内生存和繁殖也即生物种在其生存范围内，对任一生态因子的需求总有其上限与下限，两者之间的距离就是该种对该因子的耐性限度          生物种的耐性曲线（见图例）：          耐性限制用曲线表示，称为耐性曲线（tolerance curve）广幅分布生物与狭幅分布生物分布耐性曲线耐度限制的调节通过下列主要方式：新环境适应：驯化培育休眠——“逃避”限制生理节律变化和其他周期性补偿变化        调节的目的是对恶劣环境的克服，通过这些方式，使体内生理、行为达到平衡，而抵抗恶劣环境 三．生态因子对生物的生态作用三．生态因子对生物的生态作用（1） 光强的作用：生长发育、形态建构作用典型例子—植物黄化现象（eitiolation  phenomenon）2）光质的作用：光合作用影响          红、橙光能对叶绿素有促进，绿光不被植物吸收称“生理无效辐射”红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成         光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长发育有影响。

         紫外光与动物维生素D产生关系密切，过强有致死作用，波长360nm即开始有杀菌作用，在340nm~240nm的辐射条件下，可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒等停止活动200~300nm的辐射下，杀菌力强，能杀灭空气中、水面和各种物体边面的微生物，这对于抑制自然界的传染病病原体是极为重要的 三．生态因子对生物的生态作用（3）光周期现象—生物对光的生态反应与适应          定义：生物对昼夜光暗循环格局的反应所表现出的现象称之为光周期现象          生物和许多周期现象是受日照长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器表1 不同纬度地区的日照时间  单位：h 三．生态因子对生物的生态作用（3）光周期现象—生物对光的生态反应与适应植物的光周期现象：长日照植物、短日照植物、中日照植物、日照中植物不同光照时间对开花的作用而定）动物的光周期现象： 鸟类的光周期现象最为明显，它的迁徙是由日照长短变化所引起的；鸟类及某些兽类的生殖也与日照长短有关，如雪貂、野兔和刺猬等都是随着春天日照长度增加而开始生殖（称为长日照兽类）；绵羊、山羊和鹿等总随着秋天短日照的到来而进入生殖期（称短日照兽类）。

三．生态因子对生物的生态作用（1）温度与生物生长发育          生长：“三基点”——最低、最适、最高温度          发育：植物的春化作用（某些植物要经过一个“低温“阶段才能开花结果）2）生物对极端温度的适应           对低温适应——在形态、生理和行为方面的表现 中国南北方几种兽类颅骨长度的比较：三．生态因子对生物的生态作用说明了生活在高纬度地区的恒温动物其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大个体大的动物，其单位体重散热量相对减少（贝格曼Begman定律）（表）阿伦（Allen）规律：恒温动物身体的突出部分为四肢、尾巴、外身等在低温环境中有变小的趋势在生理方面，生活在低温环境中的植物通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力动物对低温的适应主要表现在代谢率与温度关系中的热中性区宽，下临界点温度以下的曲线率小等几个方面（图）3）物候节律：物候又称物候现象（phenological phenomenon），是指生物的生命活动对季节变化的反应现象物候学（pheology）则是指研究生物与气候周期变化相互关系的科学三．生态因子对生物的生态作用（1）水因子对生物生长发育的作用：           水分不足，使植物萎蔫；使动物滞育或休眠。

某些动物的周期性繁殖与降水季节密切相关，如澳洲鹦鹉遇到干旱年份，就停止繁殖；而某些龙脑香科植物遇到干旱年份却产生“爆发性开花结果”2）生物对水因子的适应三．生态因子对生物的生态作用（2）生物对水因子的适应植物依其对水分需求划分为水生植物、陆生植物两大类型各类型下又分别划分为沉水植物、浮水植物、挺水植物、湿生植物、旱生植物和中生植物等图解）陆生动物对水因子的适应形态结构上的适应：以各种不同形态结构，使体内水分平衡行为上的适应：沙漠动物昼伏夜出；迁徙等生理上的适应：“沙漠之舟”骆驼可以17天喝水，身体脱水达体重的27%，仍然照常行走它不仅具有贮水的胃，驼峰中还储藏丰富的脂肪，有消耗过程中产生大量水分；其血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水 三．生态因子对生物的生态作用（1）氧的生态作用；                            （2）氮的生态作用；（3）CO2的生态作用（对动植物个体潜在的影响）；①使植物气孔开度减少，减少蒸腾，提高水分利用②CO2 浓度相对提高，使C3植物光合作用不断增加（C4植物达到饱和点后则不随CO2 浓度提高，光合作用增加）③CO2 能促进植物的生长——植物生长速率随全球CO2 浓度的提高而增加。

④高浓度的CO2 能改变植物形态结构——幼苗分枝增多，叶面积指数加大等三．生态因子对生物的生态作用（4）大气污染与植物；①大气主要污染物对植物的危害（影响）二氧化硫（SO2 ）对植物的影响：伤害阈值为0.25~0.55ppm，2~8小时；典型症状——叶片脉间呈不规则的点状、条状或块状坏死区氟化氢（HF）对植物的影响：伤害阈值>40ppm；典型症状——叶尖和叶缘坏死臭氧（O3）对植物的影响：伤害阈值0.05~0.15ppm 0.5~8小时；典型症状——叶面上出现密集的细小斑点乙烯对植物的影响：伤害阈值10~100。