第二章_生物与环境
以生物为主体,生物体以外的所有自然条件称为环境,这是一般生态学 书刊上采用的分类方法。
按环境的性质可分成:
自然环境:未经破坏的天然环境 半自然环境:人类作用于自然界后发生变化了的环境 社会环境:如聚落环境,生产环境、交通环境及文化环境等
按环境的范围大小,可分为:
宇宙环境:大气层以外的宇宙空间 地球环境:大气圈、水圈、岩石圈和生物圈 区域环境:区域环境是指占有某一特定地域空间的自然环境 微环境:区域环境中由于某一个(或几个)圈层的细微变化而产生的环
境差异所形成的小环境 内环境:内环境是指生物体内组织或细胞间的环境
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三、环境因子的分类
Allee Nicholson Smith (1949) (1933) (1935)
Мончадский (1953)
非
非
生
反
物
应
因
因
素
素
非
稳定因素
密
度
变动因素
制 约
(有周期性变动)
因 素
变动因素
(非周期性变动)
6.生物地化循环
生物多样性水平与土壤营养物之间存在密切关系
7.系统稳定性
在一定程度上,生物多样性越高、越复杂,生态系统就会越稳定
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第二节
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一、环境的概念
环境
环境是一个相对的概念,它是指某一特定生物个体或生物群体 以外的空间,以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的 一切要素的总和。
在环境科学中,一般以人类为主体,环境是指围绕着人群的空 间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的 总体。
通常人们所说的环境是指地球环境,也有人称为地理环境。 大气圈 水圈 岩石圈 生物圈
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二、环境的类型
按环境的主体分,目前有两种体系:
以人为主体,其他的生命物质和非生命物质都被视为环境要素。这类环 境称为人类环境。在环境科学中,多数学者都采用这种分类方法。
生物因素 反应因素
密度制约 因素
基本上是变动因素
综合性
气候因素 光 温度
相对湿度 水
其他因素 气候以外的自然因素
水域环境 土壤环境 生物因素
食物 种内 种间
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第三节
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一、光因子的生态作用及生物的适应
光是地球上所有生物得以生存和繁衍的最主要的能量源泉, 地球上生物生活所必需的全部能量,几乎都直接或间接地 源于太阳光能。
第二章 生物与环境
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第一节
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一、生命的起源与进化
(一) 生命的起源
紫外线
水蒸气
复杂的化合物
地球 H2S
H2
生命活性的大分子
(蛋白质和能够自我复制的核酸分子)
N2
NH3
光合自养生物
为原始生命的产 生提供了条件
CH4
46亿年前的大气成分
绿色植物等……
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(二) 生物种的概念
1.生物种的概念
物种是客观存在的,是由内在诸多因素(特征、遗传、生理、 生态、行为)共同决定的个体的集合,是自然界中的一个基 本进化单位和功能单位。
基因水平
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分子 细胞 个体
不同层次
物种水平
生态系统水平
生物区系特点
生境的多样性
物种的濒危状况 生物群落的多样性
灭绝速率变动及机制 生态过程的多样性
保护物种和持续利用
多样化和变异性
景观空间结构 功能机制 时间动态
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(二) 影响生物多样性的因素
1.物种生物量 Tilman(1994):在一个阈值内,物种数越多,生物量 越高
绿色植物的光合系统是太阳能以化学能的形式进入生态系 统的唯一通路,也是食物链的起点。
光本身又是一个十分复杂的环境因子,太阳光辐射强度、 光质及光的周期性变化等都对生物的生长发育和地理分布 产生深刻的影响,而生物本身对光因子的变化也有着极其 多样的响应。
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(一)光强的生态作用与生物的适应
1.光强对生物生长发育和形态建成的作用
光照环境
黑暗环境
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(一)光强的生态作用与生物的适应
2.光照强度与水生植物 光的穿透性限制着植物在海洋和湖泊中的分布:
在海洋表层的透光带上部,植物的光合作用量大于呼吸量 在补偿点处,植物的光合作用量与呼吸消耗平衡 沉降到补偿点以下又不能很快回到表层时死亡
在很多情况下,两个或更多物种的单独进化常常互相影响, 形成一个相互作用的协同适应系统(coadapted system)。
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(三) 生物的协同进化
生物协同进化的四种情况:
互惠共生的物种间,常以尽量减少损害对方的方式 而实现互利共生和协同进化。
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二、生物多样性
(一)生物多样性概念
生物多样性就是“生物类群层次结构和功能的多样性”。 生物多样性一般包括四个层次:
光照强度对植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加关 系密切;
光还能促进组织和器官的分化,制约着器官的生长发育速度,使 植物各器官和组织保持发育上的正常比例。
− 蛙卵、鲑鱼卵在有光情况下孵化快,发育也快; − 贻贝和生活在海洋深处的浮游生物则在黑暗情况下长得较快。
黄化现象(etiolation phenomenon) 是光与形态建成的各种关系中最极 端的典型例子,黄化是植物对黑暗 环境的特殊适应。
2.物种属性 物种属性如行为等能对它栖息的生态系统产生积累性 影响
3.物种库 种质库建设对于物种多样性的保护具有特别重要的意 义
4.输入环境的总能量 能量-多样性假说
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(二) 影响生物多样性的因素
5.纬度、栖息地异质性和生产力
从区域范围考虑,物种数量随自然条件的适宜性、栖息地异质性、 与散布中心的隔离程度和初级生产力的变化而变化
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(三) 生物的协同进化
2.生物的协同进化
生物间的协同进化,主要是由于生物个体的进化过程是在其 环境的选择压力下进行的。因此,一个物种的进化必然会改 变作用于其他生物的选择压力,引起其他生物也发生变化, 这些变化反过来又会引起相关物种的进一步变化。
这种两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共 同进化过程即为协同进化(coevolution)。
2.种的性状分类
基因型:种的遗传本质,生物性状表现必须具备的内在因素。 表 型:与环境结合后实际表现出的可见性状。
在生物界的漫长历程中,种的分化是生物对环境异质性的适应 结果。
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(三) 生物的协同进化
生物的进化由遗传变异和自然选择共同作用,形成了生 物与环境间的协同发展。
1.生物的进化
生命是适应环境的一种特殊的物质运动,并由于遗 传变异和自然选择的作用而向着更高级、更适应环境的 方向进化。生命的存在是一个不断适应环境的过程,同 时,生命也在这个过程中不断地改变着环境,这就是生 物与环境间的协同发展。