第一部分生理生态学1、生态学:研究有机体及其周围环境相互关系的科学。
(环境包括非生物环境和生物环境。
强调的是相互作用。
)2、生态因子(ecological factor):环境要素中对生物起作用的因子,如光照、温度、水分、氧气,二氧化碳和其他生物。
3、生境(habitat):所有生态因子构成生物的生态环境,特定生物体或群体的栖息地的生态环境称为生境。
4、耐受性定律:任何一个生态因子在数量上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限度时会使该种生物衰退或不能生存。
5、生态幅:每一种生物对任何一种生态因子都有一个耐受范围,即有一个生态上的最低点和最高点,在最低点和最高点(或称耐受下限和上限)之间范围,称为生态幅或生态价。
6、光补偿点:绿色植物光合作用吸收二氧化碳量与呼吸作用释放的二氧化碳量,处于动态平衡时的光照强度。
7、光饱和点:在一定的光强范围内,植物的光合强度随光照度的上升而增加,当光照度上升到某一数值之后,光合强度不再继续提高时的光照度值。
8、短日照植物:日照超过某一数值或黑夜小于某一数值时才能开花的植物。
这类植物在全年日照较长时间里开花。
起源和分布在温带和寒温带地区。
9、长日照植物:日照小于某一数值或黑夜长于某一数值时才能开花的植物。
这类植物通常在早春和深秋开花。
起源和分布在日带和亚热带地区,在中等纬度也有分布。
10、冷害:喜温动物在0℃以上的温度条件下受害或死亡,这可能是通过降低了生物的生理活动及破坏生理平衡造成的,它是喜温生物向北方引种和扩张分布区的主要障碍。
11、冻害:当温度低于-1℃时,很多物种被冻死,这是由于细胞内冰晶形成的损伤效应,使原生质膜发生破裂,蛋白质失活或变性。
12、驯化:如果一个种长期生活中最适范围的一侧,将逐渐导致该种耐性限度的改变,适宜生存的上下限会发生移动,并形成一个新的最适点,这一过程叫驯化。
应用:品种移植,实验室试验等1、什么是生态因子,其作用特点有哪些?生态因子(ecological factor):环境要素中对生物起作用的因子。
生态因子作用的基本特征:(1)综合作用:每一个生态因子都不是孤立的、单独的存在,总是与其他因子相互联系、相互影响、相互制约。
如作物生长受水,光,营养物的综合作用。
(2)主导因子作用:对生物起作用的众多因子并非等价的,其中有一个是起主导作用的,它的改变会其他生态因子作用的变化,是生物的生长发育发生变化,称之为主导因子,如植物春化阶段的低温因子。
(3)阶段性作用:在生物发育的不同阶段,需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。
如水是蝌蚪期青蛙生存的必要条件,而成体青蛙对水的依赖性就大大减弱。
(4)不可替代性和补偿作用:一种因子的作用不能完全由另一因子来替代,但是如果一个因子数量不足,可部分由另一因子的加强来补偿。
如植物生长需要土壤中N,P,K,Ca,Mg等多种元素,缺一不可,光照不足导致的光合作用效率下降可部分有二氧化碳的浓度的提高来补偿。
(5)直接作用和间接作用:生态因子对生物生长,发育,繁殖和分布等的影响可以是直接的,也可以是间接的。
如温度,光照,水分等直接影响植物生长;山脉坡向,高度等通过影响光照,风,温度等因素间接的对植物生长发生作用。
2、动物对低温的适应:形态,生理,行为?形态:贝格曼规律、阿仑规律、毛、皮结构、脂肪层生理:基础代谢和非颤抖性产热(褐色脂肪),身体异温,水生哺乳动物的乳汁构成、热交换器等行为:迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群、活动位置3、生物的光周期现象植物,动物1、植物的光周期现象植物的光周期:长日照、短日照、中日照和日中性植物。
植物光周期的应用:杂交、抗性选育、异地种植(调控光周期)。
2、动物的光周期现象动物繁殖的光周期:长日照和短日照动物。
昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光周期。
4、淡水鱼类和海洋鱼类对水盐平衡时如何进行调节适应的?(1)淡水硬骨鱼类的水平衡:属于高渗性,其血液浓度高于(周围环境)水调节机制:保盐排水肾脏发达,肾小球滤过性高,可以大量过滤水,而且速度快,也就是主要靠大量排尿(低渗尿,其实就是大量向外排水)来维持水平衡;由于在大量排尿的过程中,体内的高浓度的盐类可能也被排出,所以还需要摄入盐类来维持平衡,一方面从食物中摄入,另一方面靠鳃从周围环境中摄取盐离子。
(2)海洋硬骨鱼类的水平衡:与淡水鱼类相反,与海水中3.5%的盐浓度相比,海水鱼属于低渗性的。
容易失水,同时环境中的盐类也会渗透到体内。
调节机制:保水排盐主要靠大量吞海水来补充水分,其肾小球退化排除极少的低渗尿,主要是二价离子Mg2+等,随吞海水进入体内多余盐靠鳃排出体外。
(3)海洋软骨鱼类的水平衡这类鱼其血液和体液的渗透压与海水的渗透压大致相等,属于等渗性的,如鲨鱼。
其体内的无机盐类浓度与硬骨鱼类似,需要主动调节。
机制:①主要靠血液中储存大量尿素和氧化三甲胺来维持高度渗透压。
尿素是体内的代谢废物,对蛋白质和酶有毒性。
但在软骨鱼进化过程中被充分利用,原因是氧化三甲胺可以抵抗尿素对蛋白质的危害。
尿素与氧化三甲胺的比例正好是2:1。
②离子调节,血液中的Na+大约是海水的一半,主要靠直肠腺和肾脏来排除体内多余的Na+和其他盐类。
5、陆生动物如何适应干热环境?陆生动物的渗透压调节对于陆生动物来讲:连续的失水(皮肤蒸发,呼吸失水,排泄失水)。
其调节机制就是如何减少失水和保水。
想法维持得水与失水之间的平衡。
动物减少失水的方式1)减少蒸发失水:节肢动物,昆虫等体表的角质膜及其上面的蜡膜;爬行动物的鳞片,鸟兽的皮肤等都有防止水蒸发的作用。
龟的失水率:池龟,沙龟比较,干燥地区的龟皮肤失水少。
靠体温的大幅度变动来维持体温并散热,减少蒸发水。
2)减少呼吸失水:昆虫可以调节气孔的开闭,使失水量相差很大,如果面临失水,他们就基本上不换气。
兽类的鼻腔,有逆流交换机制,迂回盘旋,绒毛等,可以使肺部排出的气体包含的水分留在体内。
鼻孔呼出气体温度越低,说明越能适应干旱的环境。
3)减少排泄失水和粪便失水:哺乳动物肾脏中的亨利氏畔(髓质部),该部位越发达,肾脏对水的回收能力越强。
一般甚至髓质越厚,越能适应干燥的环境;鸟类直肠腺(可对水重吸收)可以减少粪便水分的丢失。
4)通过排泄尿素尿酸来减少失水:排泄尿素尿酸需要的水分较少,鱼类可以排泄氨类,因为其水分充足。
排1g氨,需要300-500ml水,两栖类,兽类排尿素需要的稍多一点,尿素50ml水,鸟类排泄尿酸只需要10ml左右。
5)行为适应:昼伏夜出:夜间活动,穴居,夏眠等。
有一种沙漠鼠类,一生都不需要喝水,只有靠代谢水(90%)就基本可以了,另外10%的水可以从食物中获得,这种方式也可以维持水平衡。
沙漠地区夏季昼夜地表温度相差很大,因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差很大。
迁徙:在水分和食物不足时,迁移到别处。
动物对高温的适应(P30):形态适应:毛皮性质和颜色生理适应:体温过热行为适应:栖居地点、活动时间第二部分种群生态学1、种群:是指在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。
也就是说由同种个体所组成的,占有一定空间的,具有潜在杂交能力和自己独立的特征、结构和机能的整体,是物种在自然界存在的基本单位。
2、构件生物(modular organism):受精卵先发育成构件,再发育成更多的构件,形态、发育不可预测的生物。
由一套构件组成的生物,如树枝分叉、分蘖等。
3、生命表:种群统计中,建立以反映种群全生活史的各年龄组或生活态及出生率、死亡率为核心的,甚至包括迁移率在内的信息综合表。
4、增长率:种群的实际增长率称为自然增长率,用r表示,可由出生率-死亡率算出。
Ro-世代净增值率T-世代时间內禀增长率:具有稳定年龄结构的种群,在食物不受限制、同种其他个体的密度维持在最适水平,环境中没有天敌,并在并在某一特定的温度湿度光照和食物等的环境条件组配下,种群的最大瞬时增长率。
5、生态入侵:人类有意识或无意识的把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区,其种群不断扩大,分布区逐步稳定地扩展的过程。
6、集合种群:集合种群的概念是指生境斑块中局域种群的集合,这些局域种群在空间上存在隔离,彼此通过个体扩散相互联系。
7、多态现象(p99):因在种群中许多等位基因的存在而导致一个种群中一种以上的表型的这种现象。
TR r/ln8、遗传瓶颈:若一个种群中某一时期由于环境灾难或过捕等原因导致数量急剧下降,就称其经过了瓶颈。
这会导致基因频率的变化和总遗传变异的下降。
9、最后产量衡值法则:在一定范围内,当条件相同时,不管一个种群的密度如何,最后产量差不多总是一样的。
10、利他行为:牺牲自身生存和生殖而增加其他个体生存和生殖的行为。
11、他感作用:也叫异株克生,通常指一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质,对其他植物产生直接或间接影响。
12、生态位 (niche)(p134):指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色;在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其在相关种群之间的功能关系。
13、捕食 (predation):一种生物(捕食者)摄取其他种生物个体(猎物或被食者)的全部或部分为食的现象1、初级种群参数和次级种群参数种群的统计学指标大之分三类:①种群密度:是种群的最基本的特征;②初级种群参数:包括出生率,死亡率,迁入迁出,这些参数与种群密度变化密切相关。
迁入迁出考虑的比较少,生态学中最关注的参数是出生率和死亡率。
也是影响种群变化密切的参数。
③次级种群特征:年龄结构;性别比例;种群增长率;分布型,分布模式等。
2、几种常见的种群增长模型(1)与密度无关的种群增长模型①离散型增长模型 世代不重叠,种群增长不连续,资源不受限制,种群没有年龄结构,如一年生的植物,香鱼。
N t+1=λ N tNt :t 世代种群大小λ:周限增长率,是离散种群的重要参数:λ>1,种群上升;λ=1,种群稳定;λ<1,种群下降;λ=0,雌体没有繁殖,种群在下一代灭亡。
②连续增长模型有世代重叠(种群中存在不同年龄的个体),种群增长是连续的,资源不受限制。
微分式: 积分式: r :瞬时增长率 =b-d :r >0:种群上升r =0:种群稳定r <0:种群下降(2)与密度有关的种群增长模型:受自身密度影响的种群增长,也分离散和连续两种。
逻辑斯谛方程(logistic equation )两点假设(前提):环境容纳量(K):环境条件所容纳的种群最大值增长率随密度上升而降低的变化,是成比例的。
逻辑斯谛方程:种群增长量(微分式):dN/dt=rN(1-N/K)(在种群增长早期阶段,种群大小N 很小,N/K 值也很小,因此1-N/K 接近于1,所抑制效应可忽略不计,种群增长实质上为rN ,呈几何增长。
)rNdt dN =/rtt e N N 0=当N=1/2K时,种群密度增长最快。