生态学基础1
沙漠蜥蜴
太阳东升开始,早上温度较低,蜥蜴使 身体的侧面迎向阳光,身体紧贴在温暖 的岩石使体温升高;白天体温也逐漸增 加,维持体温在致死溫度以下, 是蜥蜴 求生存的首要条件。他们会爬上沙丘顶, 面向阳光,利用吹过的微风将皮肤上散 发的热帶走;或是移动至较荫凉的地方, 以降低体溫。当这些策略不再有效时, 跳舞的時间就到了──蜥蜴会将左前肢 及右后肢或是右前肢及左后肢举起,留 下另外二附肢,加上尾巴形成三足点地 的姿勢,如此反覆交換二附肢的动作, 让肢体的溫度降低一些。这样的动作像 木偶跳舞,或是我們赤足踩在热热的沙 滩上,一跳一跳的模样。如果连手舞足 蹈都无法解 热的话,蜥蝪会以其強壮的 四肢掘沙,潛在其中,以微开的口部呼 吸來躲避熱 浪的侵袭。
山东轻工业学院通选课
课程目标
科学素养(知识、思想、方法) 观察和研究的能力
责任感
课程主体内容
介绍生态学的基本概念、原理与思想
生态学的最新进展 讨论人类面临的主要生态危机及对策
生态网站
中国生态系统研究网
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国际生态网 中国水土保持生态网 英国长期生态研究网
4)生态幅:每一个种对环境因子适应范围的大 小,主要决定于各个种的遗传特性。物种的生态 幅往往决定于它临界期的耐性。 理解 生理最适度与生态最适点不一致的原因。几 乎没有任何不同物种的分布区是完全重叠的。对 于同一生态因子,不同物种的耐受范围是不同的。
种类
鲑鱼 豹蛙 斑鳉 南极鲟
对温度的耐受范围(度)
第三节 生态因子作用分析
2. 生态因子作用的一般特征 重点 综合作用:各生态因子是彼此联系、相互促进、互
相制约的。eg:光强的变化必然会引起大气和土壤温度、 湿度的改变。 主导因子作用:对生物起决定性作用的生态因子,主导 因子的变化会引起其他因子也发生变化。 直接作用和间接作用: eg:地形因子不是直接的,水温度 光是直接作用的。 阶段性作用:不同阶段,各因子的作用不同。 eg:在种子 萌发阶段,光照、营养不重要;在快速生长和繁殖阶段, 光照水分重要。 不可替代作用和补偿作用:见课本例子。
eg.: Amaranthus lividus L. 凹头苋 Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. 赤松
4. 物种的性状
理解:不同物种的形成是适应环境异质性的结果; 同一物种的性状由基因型和环境共同决定,表 现为表型。
菱角的两型叶
截 然 不 同 的 物 种
生态学期刊
生态学报 Ecology 应用生态学报 Ecological Modelling 生态学杂志 Ecological Applications 生态农业研究 OIKOS –A Journal of Ecology 生物多样性 Biodiversity and Conservation 植物学报 水土保持研究 环境科学 自然资源学报水土保持通报
3. 生态因子的限制性作用 1)限制因子的概念:限制生物生存和繁殖的关键 性因子。 理解:那些因子会成为限制性因子?任何一种生 态因子只要接近或超过生物的耐受范围就会成为 限制性因子。
2)Liebig最小因子定律 1840年 德国化学家Liebig 供给比例最少的 元素决定植物的产量。 其修正:产量有一个最大值,不是线性关 系。限制因子亦综合作用,不是单一产生 作用。 E.P.Odum的补充:只适用于稳定状态;要 考虑因子之间的相互作用。
2.研究对象:
按照组织层次划分:分子/进化/个体/ 种群/群落/生态系统/景观/全球生态 学 按照分类学类群划分:植物/动物/微 生物生态学 按照生境类别划分:陆地/海洋/淡水/ 岛屿生态学 按照研究性质划分:理论生态学/应 用生态学 生态学的边缘类群:数量生态学/化 学生态学/物理生态学/经济生态学/ 社会生态学/伦理生态学等。
地球的历史
地球的位置
地球的年龄 地球环境的演化 地球上的生命
Earth’s Shrinking Biosphere
Currently, the Earth is the only home we have
1900-2000 AD
With each new person added to our growing population, the amount of our living space decreases Land Area hectare per/capita
森林和湿地
干旱的地 貌
第二节 环境的概念及其类型
2. 环境的类型
按主体分:人类为主体;生物为主体 按环境性质分:自然环境;半自然环境;社会环 境 按环境范围大小分:宇宙环境;地球环境;区域 环境;微环境;内环境。
第二节 环境的概念及其类型
3. 环境因子的分类
环境因子:组成环境的因素 理解 研究生物与环境之间的关系,应从各环境因 子的关系来开始。 分为:3类,7个项目。
二 生态学的发展史
萌芽时期:公元16世纪以前 建立时期:公元17世纪初到19世纪末 巩固时期:20世纪初到20世纪50年代
重点: 此阶段出现了4个著名的生态学派:
北欧学派,注重群落分析; 法瑞学派,用特征种和区别种划分群落类型; 英美学派,研究植物群落的演替; 苏联学派,注重建群种和优势种。
物种的定义
重点 物种是由其内在因素(生殖、遗传、 生理、生态、行为)联系起来的个体的集 合,是自然界中的一个基本进化单位和功 能单位。 理解 物种之间存在明显的形态上的不连续 性及不同形式的生殖隔离。
形态相似的不同物种
各种柏树的形状差别
第一节 生物种的概念
3. 物种的命名
林奈双命名法: 属名+种名+命名人
二 生态学的发展史
现代生态学时期:20世纪60年代到现在
重点 现代生态学与传统生态学的不同: 研究层次上向宏观与微观两极发展; 研究手段的更新,GPS、ES、GIS等; 研究范围的扩展,从自然现象扩展到社会。
生命与环境
1. 地球的历史 2. 生命的多样性
3. 物种与种群
4. 群落与生态系统
3)Shelford耐性定律 1913年 美国生态学家Shelford 补充了最高量因 子(接近耐性上限)的因子都叫限制因子 理解 生物的耐性 见课本P16 耐性范围随时间、季节、环境条件等变化;实际 耐性范围比潜在耐性范围狭窄;生物耐性范围可 以改变(适应能力);各因子的耐性范围有明显 的相互关联。 理解 限制因子的概念对生态学研究的意义。
生命的起源
•细胞的出现,从具有生物活性的大分子到细胞,是 生命进化中的一次飞跃; •细胞出现后,生命从化学进化过渡到生物学进化, 进化过程演化为遗传、变异、选择; •自养生物出现,改变了地球大气环境; 生物单分子经过漫长时间的演化,形成了地球上形形色色 的生命形式。目前地球上至少有1000万种生物。 生物圈:地球上存在生命的部分,由大气圈的下层和岩石 圈的上层组成。大约地上23km至地表以下12km的范围。
第一节 地球上的生命 第二节 生态学的形成及发展 补充内容:生态学研究的10个规律
第一节 地球上的生命
如何定义生命?——高度组织化的物质结构,具 有能自我复制和负载遗传信息功能的生物大分子, 能够实现内外物质交换和自身的复制。 了解:生命的起源学说 海洋(深海烟囱,海底火山口);有机汤;彗 星;原始大气+雷电;陨石撞击等等 米勒(Miller)试验:1953年,混有氨、甲烷 和氢的水流经一个电弧(模拟太阳紫外辐射), 产生了几种氨基酸;
0-12 0-30 10-40 -2-2
温度、湿度结合考虑,在中湿和中温条件下,生物耐受限度最高。
温度、湿度结合考虑,在中湿和中温条件下,生物耐受限度最高。
实例
P.A.Haefner(1970)研究含盐量、 温度因子在决定褐虾最适耐受范 围时的相互作用。用死亡百分数 确定褐虾的忍受限度。
二、生命的起源
•细胞的出现,从具有生物活性的大分子到细胞,是生命进化中的 一次飞跃; •细胞出现后,生命从化学进化过渡到生物学进化,进化过程演化 为遗传、变异、选择; •自养生物出现,改变了地球大气环境; 生物单分子经过漫长时间的演化,形成了地球上形形色色的生命形式。 目前地球上至少有1000万种生物。 生物圈:地球上存在生命的部分,由大气圈的下层和岩石圈的上层组 成。大约地上23km至地表以下12km的范围。
褐 虾 最 大 适 合 度 在 两 个 因 子 的 中 值 处
5)生物内稳态及耐性限度的调整。 内稳态及其保持机制 内稳态:生物控制体内环境使其保持相对稳定的 机制。eg:植物水分与气孔的开闭,动物体温的 调节。
保持机制:a.形态变异:如热带沙漠植物;b.生理过程:恒温动物通 过控制体内产热过程以调节体温;c.行为调整:变温动物靠减少散热 或利用环境热源使身体增温。如沙漠蜥蜴。
同 一 物 种 的 不 同 变 型
第二节 环境的概念及其类型
1. 环境的定义environment
指某一特定生物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 切事物的总和。/生物有机体周围一切的总和。 理解:环境是相对的概念,对于不同的主体环境 的概念的范围(外延)有不同的认识。本书以下 所提到的环境都是生物科学中的环境概念。
内稳态机制使物种的耐性限度扩大,但不能无限 度扩大。 耐性限度的驯化也与内稳态的酶系统调整有关。
内稳态保持机制 (1)内稳态:生物控制体内环境使其保持相对 稳定的机制。它能减少生物对外界条件的依赖 性,从而大大提高生物对外界环境的适应能力。 (2)具有内稳态机制的生物扩大自己的生态耐 受幅度,而成为广生态幅物种,但不能无限扩 大其耐受范围。
5. 人与自然
环境的尺度与生命的层次Scale