第二章 生态学基础
高低来划分,把高等植物划分成5类:
1. 高位芽植物:乔、灌木、热带草本;15亚类
2. 地上芽植物:抵抗芽离地不超过30 cm;4亚类
3. 地面芽植物:仅地面处有芽;3亚类
4. 地下芽(隐芽)植物:土表之下或水面之下有芽
存活;7亚类
5. 一年生种子植物:以种子的形式渡过不良季节。
四、群落的结构与分布
生命界的层次或组织水平
2 、人工生态系统或半自然生态系统为对 象:研究不同区域系统的组成、结构、功 能。当前研究的主要内容。纯粹自然生态 系统已很少,大多为受干扰的(disturbed) 生态系统。 3、以社会生态系统为对象:生态学与社会 经济的结合。
第二节 有关种群、群落的基本知识
一、种群数量变动原因
计算方法:
频度=(某种出现的样方数/全部样方数) ×100;
相对频度=(某种的频度/全部种的频度之和) ×100; 相对多度=(某种的个体数/全部种的个体数之 和)×100; 相对显著度=(某种的显著度/全部种的显著度 之和)×100;
植被对环境的指示作用。植被调查在环境评价和 环境规划中的重要作用。
总初级生产力Pg,净初级生产力Pn Pg=Pn+R 或 Pn=Pg-R (R为呼吸的消耗)
次级生产:除了初级生产者以外,其它有机体的生 产称为次级生产,次级生产者利用初级生产量进行
生长、发育、繁殖以及营养物质的贮存和积蓄。
为什么肉类食品的价格比小白 菜价格高?
为什么说“一山不容二虎”?
食物链一般不超过五个营养级?
十六七世纪,带着来福枪和猎犬的欧洲人来 到毛里求斯。不会飞、跑不快的渡渡鸟被枪打 狗咬,鸟飞蛋打,没有多少年越来越少。 1681年,最后一只渡渡鸟也被人类杀死了!
奇怪的事情发生了,自从渡渡鸟灭绝以后,大颅榄 树也日渐稀少,似乎患上了不育症。到20世纪80 年代, 毛里求斯只剩下13株大颅榄树了,眼看这种树木就要从 地球上消失了。
六、群落的演替与环境因子的关系
演替(succession)是指群落经过一定历史发展的 时期,由一种类型变为另一种类型的顺序进程。 演替的动力
内因动态演替
外因动态演替
演替的基本类型
原生演替(primary succession )
次生演替(secondary succession)
原生演替
2、群落内种群和种群之间,种群和环境之间 已建立一定的联系。
多种水生植物种群
多种浮游动物种群
一个 池塘 生物 群落 多种浮游植物种群 多种底栖生物种群 多种细菌种群 多种鱼类种群 外貌 结构 种类组成
具有一 定功能, 并与环 境相互 影响
……
群落并不是各种生物杂乱的堆积或相加。 注意区别偶然的“群聚”。
但一旦达到一定生理年龄时,短期 内几乎全部死亡。
存活曲线
B 型 (对角线型):种群各年龄
的死亡基本相同。 C 型 (凹型):生命早期有极高
的死亡率,但是一旦活到某一年龄,
死亡率就变得很低而且稳定。
性比( sex ratio):种群中雌性与雄性在数量上的比例 ,
是推测种群未来发展趋势的一项指标。
年龄结构(年龄组成、年龄分布)(age ratio):种群
性 比 和 年 龄 结 构
内各个体的年龄分布状况,即各个年龄级的个体数在整
个种群个体总数中占的百分数,可反映种群当时的发育 阶段,并预示种群数量变化动态和发展趋势。
A 增长型:幼年个体占最大百分数, 老年最少,总数呈上升趋势。 B 稳定型:各年龄级的个体数分布 比较均匀,种群的大小趋于稳定。 C 衰退型:与 A 相反 , 老年个体数很 大,幼年个体数很少,种群数量趋于 减少。
二、种群数量变动规律
• 时间 t 之末的种群数 Nt=N0+(b-d)
N0为起始种群数,b为出生数,d为死亡数。
• 种群在单位时间内或某一瞬间增长率(r)
r(%)=(Nt-N0)/N0 ×100
dN/dt = r N (设环境资源不受限制,增长率r为一恒值) •其指数式为 Nt = N0 ert ( e为自然对数的底),表示种群 在这种环境状况下呈指数式增长。
生态系统能量流动的特点:
1.
2. 3.
生 态 系 统 的 主 要 功 能
生态系统中的能流是单向的,即单向流动。 流动过程中的各营养级层层递减。 能量流动是以物质的形式为主要传递形式。
能 量 流 动 和 物 质 循 环
生物生产力: 绿色植物通过光合作用,把太阳能转 变成贮存在化学键中的化学能的过程叫做生态系统 的初级生产过程。单位时间,单位面积内的初级生 产称为初级生产力,用 gC/m2表示。
1981 年,美国生态学家坦普尔来到毛里求斯,他细 心地测定了大颅榄树的年轮,发现树龄正好是300年,也 就是说,渡渡鸟灭绝之日,也正是大颅榄树绝育之时。 他终于在找到的一个渡渡鸟遗骸中发现了秘密:在渡渡 鸟的遗骸中发现了几颗大颅榄树的种子,原来渡渡鸟喜 欢吃这种树木的果实。 他把大颅榄树的种子给与渡渡鸟 比较相似的吐绶鸟吃下后,从粪便中排出种子的外壳被 消化了一层,种在苗圃后,终于发出了新芽。
当 r>0 时,种群按指数曲线形式无限制地增长,呈 “J”字型指数生长曲线; 当 r=0 时,则 Nt =N0 ; 当 r<0 时,种群衰退。
逻辑斯谛增长方程(Logistic growth equation)曲线
环境负荷量:实际上,在一定的空间时间下,环境条件(包括 资源、食物、生活空间等)是有限的,它所能支持的种群最大 数量也是有限的,其极限值,即环境负荷量用K表示。 Verhulst(1839) 及 Pearl 和 Reed(1920) 最早提出描述公式,即逻 辑斯谛增长方程: dN/dt=rN(K-N)/K ; K为环境负荷量
生态系统的功能之三信息传递 生态系统的平衡与良性循环
北极狐和北极兔
据科学家们观察,生活在北极地区的北极狐是以 北极兔为食的。北极狐一胎可以怀单胎,也可以 怀双胎。而这是取决于北极兔的多少。北极兔的 数量多,怀双胎;数量少则怀单胎。这对于维持 生态系统的平衡是至关重要的。难道是北极兔告 诉北极狐自己的数量吗?显然不可能,这只能是 生态系统中某些类似物理、化学等信息在起作用。
生物势与环境阻力
生物势:生物在没有任何限制的环境中增 长的潜在速率。又称内禀增长率(r)。
环境阻力:环境 因素限制生物增 殖的力量。(K -N)/K表示在
J形和S形曲线之
间。
三、群落的基本概念
• 群落(population ):由不同种的种群有规律 的集合体。 “有规律”体现在: 1、通过一定的发展过程,植物群落是强调在长 期历史过程中发展而成。 ——①一定的外貌 ②结构 ③种类组成。
种群(Population):某特定时间,栖居在某个自然区域内的
同种有机体的组合(一定空间里某种个体的组合)。 种群大小: 指一个种的个体数目多少。可以用以下指标来衡量
种群数量:一定面积或容积中某个种的个体总数。
种群密度:单位面积或单位容积内的个体数目。
迁入 (+)
出生 (+)
种群数量
迁出 (-)
群落的垂直结构: 大多数群落的内部都有 垂直分化现象,即成层 现象。
群落的水平结构:群落的水平结构主要表现特征是镶嵌性。 镶嵌性表明植物种类在水平方向上的不均匀配置,它使群 落在外形上表现为斑块相间的现象,具有这种特征的群落 叫做镶嵌群落。在镶嵌群落中,每一个斑块就是一个小群 落,小群落具有一定的种类成分和生活型组成,它们是整 个群落的一小部分。 生态位(niche ):指生态系统中(或群落中)一个生物 种群的功能作用以及它在时间和空间上的地位。
环境及人类社会相互关系的科学,一门研究个体与整体关系的系
统科学。(E.P. Odum,1997年) 生态学是研究生物和环境之间相互关系以及生物与生物之间相
互关系及其作用机理的一门科学。
二、生态学的研究内容
1 、以自然生态系统为对象:探索环境对生
物的作用,以及生物对环境的反作用,及其
相互关系的规律。
第一节 生态学y)一词最早是由德国生物学家黑格尔于1869年
提出的。
生态学名词来源:Ecology ockologie oikos(住处或栖息地)
(英文)
(希腊文)
logos(科学)
生态学是一门发源于生物学而又越来越独立于生物学的研究生物、
死亡 (-)
种群数量变动 取决于出生率 和死亡率,迁 入和迁出这两 组因素。
以存活数量的对数值为纵坐标,以年龄为横坐标作 图,从而把每一个种群的死亡—存活情况绘成一条曲线, 这条曲线即是存活曲线(survivorship curve )。
A 型(凸型):绝大多数个体都能
活到生理年龄,早期死亡率极低 ,
植物群落的外貌
外部的“样子”(外观),是群落长期适应 外界环境的一种外部表征。 生活型:指植物在外界综合环境的长期作用 下,所显示的适应形态。 生活型谱:不同的气候区域中的植物区系里, 各种植物类型(生活型)的对比关系是不同 的, 这种对比关系,叫生活型谱。
若恩开尔生活型(C. Raunkiaer):分类基 础是以植物渡过不利时期对恶劣条件的适应 形式,即根据抵抗芽(休眠芽)所处的位置
物质循环的特点是循环式,与能量流动的
单方向性不同。
水循环
碳循环 氮循环 硫循环 磷循环
三、生态系统的平衡
生态系统的自我调节能力和 稳态
通过调节自身的功能 , 来 维护机体相对稳定的状态 叫自我调节能力。