1、第五篇 生物与环境 第一章 动物生态,生态学 (ecology)是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。,生态学的研究对象和层次,大分子（基因） 细胞 组织 器官 个体 种群 群落 生态系统 生物圈 地球,生态学研 究的对象,个体生态：也就是生物与环境，它研究 生物个体发育与环境之间的关系。,种群生态：它研究种群的形成、发展、 变化和调节。,群落生态：它研究群落的组成、特征、 功能和分布。,生态系统生态：它研究生态系统的物质 循环、能量流动、及信息传递。,第一节 个体生态,一、环境与生态因子,环境：是指某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接、间接影响该生物群体生存的一切事物的总和，包
2、括生物和非生物。环境总是针对某一特定的主体或中心而言的，离开了这个主体或中心也就无所谓环境了。,1.生态因子(ecological factor)的分类,生态 因子,非生物因子：温度、光、大气、水、 盐分、土壤和压力等。 生物因子：指的是同种或者异种的其他生活在一起的生物。,生态因子（ecologicalfactor） :生物有机体周围所有一切有机的和无机的因子，直接地或间接地影响着动物的生命活动和生活周期都是它的外界环境。,（1）最小因子法则(law of the minimum)任何特定因子的存在量低于某种生物的最小需要量，因而成为决定该物种生存或分布的根本因素。,2.生物与生态因子关系的
3、基本规律,（2）耐受性法则(law of tolerance)各种生态因子对某一种生物都存在生物学的上限和下限，它们之间的幅度就是该种生物对某一生态因子的耐受范围(生态价或生态幅）。耐受性定律可用钟性曲线来表示。,环境梯度,生长、生殖,广生态幅,狭生 态幅,狭生 态幅,根据生物对环境因子的适应范围的大小,对同一生态因子，不同种类的生物耐受范围是不相同的。有的可耐受很广的温度范围，称广温性动物；有的只能耐受很窄的温度范围，称狭温性生物。,注意： 1).一般来说，如果一种生物对所有生态因子的耐受范围都是广泛的，那么这种生物在自然界的分布也一定很广。 2).一种生物的耐受范围越广，对某一特定点的适应
4、能力也就越低；相反狭生态幅的生物，通常对范围狭窄的环境条件具有极强的适应能力，但却丧失了在其它条件下的生存能力。 3).自然界中的动植物很少能够生活在对他们来说是最适宜的地方，而只能生活在它们占有更大竞争优势的地方。例如：很多沙漠植物在潮湿的气候条件下能够生长得更茂盛，但是它们却只分布在沙漠中，因为只有在那里它们才占有最大的竞争优势。,生物对生态因子耐受限度的调整,.驯化：生物借助于驯化过程可以稍稍调整它们对某个生态因子或某些生态因子的耐受范围。如果一种生物长期生活在它的最适生存范围偏一侧的环境条件下，久而久之就会导致该种生物耐受曲线的位置移动。驯化在实验室条件下，一般只需较短时间；而在自然环
5、境中这个变化通常要较长时间。驯化可以理解为生物体内决定代谢速率地酶系统的适应性改变。,.休眠：休眠是动植物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制，环境条件如果超出了生物的适宜范围(但不能超出致死限度)，虽然生物也能维持生活，但却常常以休眠的状态适应这种环境。动植物一旦进入休眠期，它们对环境条件的耐受范围就会比正常活动是宽得多。,3限制因子定律(limiting factors)任何一种生态因子，只要接近或超过生物的耐受范围，它就阻止其生长、繁殖、分布、生理机能或者生存的因素就是限制因子。,注意：如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广(窄)，而且这种因子又非常稳定(不稳定)，那么这种因子
6、就不太可能(很容易)成为限制因子。 例如：氧气对陆生动物来说，数量多，含量稳定，因此一般不会成为限制因子；但是氧气在水体中的含量是有限的，而且经常发生波动，因此常常成为水生生物的限制因子。,二.主要生态因子及其对动物的生态作用,(一)环境温度对动物的生态作用,最适点、最低点、最高点，在生态学上称为温度的三基点,1.环境温度对动物繁殖的影响,无脊椎动物的繁殖往往受到温度的制约。首先是产卵的时间受环境温度的制约：鲤鱼在水温18时才能产卵。温度同时也制约产卵数和产卵量，白鼠在30以上的外温下产仔数就明显少于18。其三是制约性别。,2.环境温度对动物发育的影响,生物零度：是指有机体在温度达到一定界限以
7、上才开始生长发育的环境温度。如鸡胚需在 环境温度达到38 才开始发育，38 就是鸡胚的生物学零度。,贝格曼定律 （Bergmans rule）恒温动物（内温动物）在寒冷的气候条件下，体型趋向于大，在温暖的气候条件下，体型趋向于小。因为个体大的动物，其相对表面积小，单位体重散热量相对较少，这样有利于保持体温。,3.环境温度对动物生长的影响,约丹定律 （Jordans rule）栖息于冷水水域中的鱼类，比栖息于温暖水域中的同种鱼的脊椎骨数目多。解释：低温使鱼类的生长和发育速度变慢，因而延长了其性成熟时间，从而产生更大的个体，其脊椎骨的数目也增多。,阿仑定律（Allens rule）如：恒温动物身体
8、的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，在温暖地区有变长的趋势。这也是在寒冷地区减少散热和在温暖地区增加散热的一种形态适应。,4.环境温度对动物形态的影响,5.环境温度对动物行为的影响（自学）,6.环境温度影响动物的分布（自学）,7.极限温度对动物死亡的影响,低温使动物致死，主要是由于细胞内形成冰晶的损伤所致。高温对动物的有害影响主要是破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性，造成缺氧、排泄功能失调和神经系统麻痹等。,(二)光及生态作用,1.光的概况 自然界的光源：太阳光、月光、星光和生物发出的光。生物生活所必需的全部能量都直接或间接来自太阳光。在自然界中，光和热是太阳辐射到达地球上
9、的两种能的状态。光是一种电磁波，因为波长不同，显示出不同的性质。,2.光的生态作用,（1）影响动物的体色,在动物的个体发育中，光能使动物产生色素，形成异种固定的色型，一些动物在光刺激后，重新排列色素儿改变体色。同时光强不同，体色也不同，如鱼背色暗，腹部白色而浅。,2.光的生态作用,（2）影响动物的繁殖短日照植物 按植物开花与光照的关系 长日照植物 在温带和高纬度地区的许多鸟兽春夏之 际繁殖，这正是白昼延长季节，如鼬、 动物可分两大类 水貂和许多鸟类，这相当于“长日照动 物” 绵羊、山羊和鹿类只有在白昼 渐缩短的秋冬之际，才开始性腺活动， 他们相当 “短日照动物 ”。,大部分哺乳动物一年换毛两次
10、，鸟类一年一次，少数换两次。现已证明：鸟、兽换毛和换羽与光周期有密切关系。用人工光照可以改变换毛和换羽的日期和速度。,（3）影响动物的换毛和换羽,（4）影响动物的生长发育,光质和光照强度都对生物的生长和发育有一定的影响。如：贻贝在暗光下生长较快，蛙卵在有光的条件下发育快而且正常，平常生活与光下的昆虫，其幼虫在无光的情况下发育缓慢，而平时生活于无光条件下的昆虫，则在有光条件下幼虫发育迟缓。,（4）影响动物的视觉器官和行为,夜行性动物与昼行性动物二者的眼睛相比较，夜行性动物的眼睛大，其眼睛呈球形，突出眼眶外，可以从个方面感受弱光。,夜行性、晨昏性生活方式：只能适应较狭小的光照的范围。 昼行性、昼夜
11、行性：适应高光照变化范围,(三)水及生态作用,1.水的概况 水是任何生物体不可缺少的重要组成分。 生物体的含水量一般为6080%； 水母可达90%以上； 昆虫含水量 4692%； 鱼类含水量 8085%； 蝌蚪含水量 93%； 鸟类含水量 70%； 哺乳类含水量 75%。 从 这个意义上讲，没有水就没有生命。,（1）通过消化道获得水 通过食物和饮水获得水分是陆生动物最重要的方法。 (2）外皮吸收 主要是两栖类和某些无脊椎动物。 高等脊椎动物和一些无脊椎动物外皮不透水。 (3)代谢水的利用 100克脂肪完全氧化可产生110克代谢水。 100克碳水化合物氧化可产生55克水。 如生活于干旱（荒漠）和
12、其它缺水地方的动物，以干食物为食的昆虫，利用代谢水，体内含水量仍然很高。生活于荒漠中的肥尾羊，其尾也有类似的作用。,2.动物获得水的方式,4、减少排泄失水和粪便失水。 直肠和排泄管对水分重吸收。 5、减少体表和呼吸道表面失水。 （1）节肢动物的角质层和蜡质膜的作用。 （2）昆虫气孔开闭的作用等。,a影响动物的分布；b影响动物的体色；c影响动物的繁殖；d影响动物的行为；e影响动物的生长发育,3.水的生态作用,29,1、湿度与体色 葛洛格定律(Gloger s rule)：通常在干燥或寒冷地区的动物体色较淡；而生活在温暖潮湿地区的动物体色较深。 这是因为：较高的湿度能提高在代谢中产生色素酶的活性。
13、 如澳大利亚沙漠中文鸟科的纺织鸟，带到气候潮湿的英国饲养三年，其体色就变深；内蒙草原上的长爪沙鼠，在实验室长期饲养后，体色变深；一般草原和沙漠中的啮齿类毛色浅，热带、亚热带森林动物体色深。,30,2、湿度与动物的活动与行为沙漠动物：由于白天炎热干躁，湿度低，影响其觅食。动物多躲在洞内，至日落时才出来活动（这时气温低，湿高）。蚊的活动随着大气中湿度的升高而增加: 如相对湿度85%时歇在人身上的最多，但到湿度饱和时骤减。湿度50%适于觅食，但湿度降至40%，觅食活动即停止。,31,3、湿度与动物的迁徙 在干旱季节来临之前，许多鸟兽向湿度较高地区迁徙。 （1）非洲东部的塞伦盖底平原（Serenget
14、i plains)栖居有上百万头角马（黑尾牛羚），60万只汤姆逊羚羊，20万匹班马，还有其它20种草食动物，每逢干旱季节到来之际，这些大型有蹄类就进行大规模的迁徙，到气候比较湿润的草场较好的地方。 （2）小型啮齿类短途迁徙。 （3）草原黄鼠从高处移向地势低处。 （4）洞庭湖边的东方田鼠，在多雨积水季节，集中向高处迁移，成千上万聚集一起，常引起大量死亡。,4.动物的水盐平衡 （1）水生动物的渗透压调节海洋动物生活在海洋中的动物大致有两种渗透压调节类型。 一种类型是动物的血液或体液的渗透浓度与海水的总渗透浓度相等或接近； 另一种类型是动物的血液或体液大大低于海水的渗透浓度。 等渗动物：无脊椎动物海
15、胆，贻贝及脊索动物中的软骨属于此类。 低渗动物：硬骨鱼类、甲壳动物。,.淡水动物：体液渗透压高于水，水会不断进入体内，为此，鱼类以肾小球发达，大量排尿，肾小管重吸收盐，尿含盐分低，鳃或上皮组织的表面也能主动地把钠吸收到动物体内。,（2）陆生动物的渗透压调节,昆虫：具有几丁质的为骨骼，气管呼吸，气门 可以控制开闭。,鸟类和哺乳类：具有毛发和水分散失，鼻道冷凝水而回收水。肾重吸收水。,(四)大气及生态作用(自学）,1.氧对动物的影响,根据需氧量不 同将动物的分类,狭氧性动物,广氧性动物,2.二氧化碳对动物的影响,3.风对动物的影响,4.海拔与大气压力对动物的影响,(五)动物的栖息基底及生态作用,栖
16、息基底,水体基底,陆地基底：岩石、沙地、土壤,固体基底：岩石、木头、甲壳等,颗粒状基底：沙、淤泥等,1.水体基底对动物的影响,在固体基底上，有许多营固着生活的动物。 在沙砾基底，则以穴居动物居多， 在淤泥中则有爬行和底埋性动物。,2.土壤对动物的影响 （1）是陆生动物的栖息地和活动场所 （2）是动物的取食地 （3）是动物的隐蔽所 （4）许多动物的色彩和形状，由于土壤基地混杂而得到保护 （5）影响动物的分布 不同理化性质的土壤生长着不同的植物，也生长着不同的动物。 （6）动物对土壤的反作用 脊椎动物中的爬行类、啮齿类、食虫类等挖掘和翻动土壤，能改变土壤的结构和通气性。代谢产物能增加土壤肥力。,(
17、六)气候及生态作用,1.气候的 基本概况,大气候,地方气候,小气候,2.气候对动物的影响,407,大气候：由大范围因素（大气环流、纬度、离海远近、大面积地形）所引起的气候现象。 地方气候：由比较小的气候因素所引起的气候现象（数十米、百米的气层中）。 小气候：指发生在土壤以上1.52.0米气层内的气候现象，把小气候从大气候中分出来的原因。,2.气候对动物的影响,（1）对动物区系及种类组成的影响,（2）使动物具有不同的生物周期,a. 动物的昼夜活动周期,b. 动物的月生物周期,c. 动物的季节生物周期,第二节 种群生态,一、种群(population)的概念,占有一定地域（空间）的一群同种个体的自
18、然组合。生活在同一时间、同一地点，属于同一物种的一群个体。,自然种群具有三大特征：空间、数量、遗传,下列叙述中，属于种群的是（ ） A、一片森林中的昆虫 B、一块田地里的狗尾草 C、一颗树上的寄生物 D、一座山峰上的树,B,种群:,在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和。,种群研究的核心问题是种群数量的变化,牧民在承包的草场上该放养多少头羊，既能保护草原，又能取得最好经济效益？,对于某水体中的鱼，何时捕？捕捞多少？才能既不会使资源枯竭，又使资源得到充分利用?,二、种群的数量特征,2004年11月29日，成群的蝗虫在西班牙加那利群岛的富埃特文图拉岛上飞舞。,怎样控制害虫数量，以防止虫灾发生？,
19、种群的数量特征,种群密度,出生率和死亡率,迁入率和迁出率,年龄组成和性别比例,这些特征是单独的生物个体所不具备的。,1.种群密度 （1）含义：种群在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度；是种群最基本的数量特征如：养鱼池中每立方米水体中鲫鱼的数量、一块草地中每平方米面积内狗尾草的数量。 （2）表示方法：小范围的水生生物单位体积；大范围及陆生生物单位面积,（一)调查种群密度的方法,种群密度很高,种群密度一般,种群密度较高,2.种群密度测定方法实际密度测定法：总数调查取样调查法:样方法相对密度测定法种群密度不方便测定常用粪堆法、鸣叫法等估计。,标志重捕法,单次标记单次重捕法,单次标记多次重捕法,
20、去除取样法,实际密度测定法,（1）逐个计数法,2、估算法（取样调查法),调查分布范围较小，个体较大的种群时。,样方法标志重捕法去除取样法,如何调查一片草地中蒲公英的种群密度？,样方法：适用于植物、活动范围小的动物（蚯蚓、蚜虫、昆虫卵）。,在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。,A.确定调查对象,B.选取样方：以1平方米为宜五点取样法：适用于正方形样地等距取样法：适用于长方形样地,C.计数：计上不计下，计左不计右。 D.计算平均值,（步骤：取样 计数 求平均值）,（注意：这里的N1、
21、N2指的是样方的种群密度，而不是样方的个体数量。）,种群密度=（N1+N2+N3+N4+Nn）/n,五点取样法,调查群体为非长条形时用,等距取样法,调查群体为长条形时用,记数方法,蒲公英,其他植物,计数样方内部和相邻两边上及顶角的个体数,计上不计下,计左不计右,例1：某同学在牛首山调查珍稀蝶类中华虎凤蝶幼虫的种群密度，得出5个样方（样方面积为1m2）的种群数量分别为4、6、8、8、9只。那么，该同学给怎样计算该种蝶幼虫的种群密度（单位：只/hm2）？,N（46889）57只m270000只hm2(注意：1hm2=10000m2),标志重捕法： 活动能力强，活动范围大的动物。如哺乳类、鸟类、鱼类
22、、爬行类、两栖类和昆虫等动物种群数量的估计。在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体作上标记后，再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。,第1次,第2次,标志重捕法,设某种群的总数为N ，第一次捕获标记的个体为M， 第二次重捕的个体数为n，其中已标记的为m，则:,可得,N=,N:M=n:m,算一算：,在对某种鼠的调查中，调查范围为一公顷，第一次捕获并标记39只鼠，第二次捕获30只鼠，其中有标记的鼠是15只。请估算这个种群的密度。,N：39=30：15 得到N=78,去除取样法： 标记重捕法的一个简单化的变型，即在一个封闭的种群里，
23、随着连续地捕捉，种群数量逐渐减少，捕获数也逐渐降低，捕捉的累积数就逐渐增大。当单位努力的捕捉数等于零时，捕获累积数就是种群数量的估计值。,.,种群密度反映了种群在一定时期的数量，但仅靠这一特征还不能反映种群数量的变化趋势。,（二）出生率和死亡率、存活率,1种群数量变动的基本参数,a出生率与死亡率；b存活率；,出生率(birth rate),出生率是指在单位时间内一种群所产后代个体的平均数。 理论上的或最大出生率是繁殖潜力(potential birth rate)，即在理想条件下所能产生的后代数目。但具体的生活条件使繁殖力受到多方面的抑制，例如并非所有的雌性个体都有繁殖力、卵和幼体也并非全部能
24、孵出或存活，这种实际出生率又称生态出生率,死亡率（death rate或mortality）,死亡率是单位时间内种群内的个体死亡的平均数。 在理论上最小死亡率只涉及那些老年个体因生理寿命所致的死亡，但实际死亡率远远超过最小死亡率，而且随着种群的密度增大、生存斗争愈趋激烈，导致死亡率升高，这种实际死亡率又称生态死亡率。,存活率；,A型：凸型 B型：对角线型 C型：凹型,A型：幼体存活率高，而老年个体 尤其是在接近生理寿命前的死亡率 高，如，大型哺乳动物，和人的存 活率曲线。,型：在整个生活期，不同年龄的死亡率基本 相同，如：小型哺乳动物，鸟类的存活率曲线。,型：幼体死亡率高。如：产卵鱼类，贝类，
25、寄生虫的存活率曲线。,2种群的增长模型,种群在无限的环境中，即假定环境中空间、食物等资源是无限的，其增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长格局，其增长曲线为“J”字形。,a种群的指数增长,条件：,时期：,特点：,新物种迁入的开始阶段 实验条件下,种群数量连续增长。,食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害,曲线：几何级数增长曲线起始数量N0，增长率t年后数量Nt= N0 t, 1 种群上升, 1 种群稳定,0 1 种群下降,=0 种群无繁殖，且在下一代灭亡。,b种群的阻滞增长（逻辑斯蒂增长）,因为野外种群总是处于有限的环境当中，种群增长因此也是有限的。,dN/dt=rN(K-N)/K,种
26、群的阻滞增长（逻辑斯蒂增长）,K,K/2,K：环境容纳量,逻辑斯蒂增长曲线可划分为5个时期：开始期、加速期、转折期、减速期、饱和期（稳定期）,种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。,.产生条件：存在环境阻力,b.增长特点：,（1）种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长，并在K值左右保持相对稳定。 （2）种群增长速率先上升，后下降。,当到K时， (K-N)/K由到0，即环境由不利 用到逐渐全部利用，且种群的指数增长(r.N)的实 现逐渐变小。,当 (K-N)0，种群增长,当(K-N) 0，种群处于平衡,当 (K-N) 0，种群逐渐下降,数学模
27、型:dN/dt=rN(K-N)/K,（三）迁入率和迁出率 （1）概念：在单位时间内迁入（或迁出 ）的个体数目占该种群个体总数的比率。 （2）意义：迁入率和迁出率也是决定种群密度的重要因素。,1.年龄组成 （1）概念：种群中各年龄期的个体所占比例。,（四）年龄组成和性别比例,年龄的三个阶段： 幼年(尚无生殖能力) 成年(有生殖能力) 老年(丧失生殖能力),（2）类型：（一般分三种类型）,增长型：特点是幼年个体很多老年个体很少。种群密度会越来越大。,出生率死亡率,稳定型：特点是各年龄期的个体数比例适中。种群密度在一段时间内会保持稳定。,出生率死亡率,衰退型：特点是老年期个体数目较多而幼年期的个体数
28、目偏少。种群密度越来越小。,出生率死亡率,（3）年龄组成的意义：可以预测种群密度的变化方向,（五）性别比例 1.概念：种群中雄性个体和雌性个体所占的比例。 2.类型：（一般分三种类型）,雌雄相当型：特点是雌性和雄性个体数目大体相等。 这种类型多见于高等动物。,雌多雄少型：特点是雌性个体显著多于雄性个体。这种类型常见于人工控制的种群及蜜蜂、象海豹等群体动物。,蜂群中几百只雄蜂，一只蜂王和几十万只工蜂都是雌蜂。,雌少雄多型：特点是雄性个体明显多于雌性个体。这种类型较为罕见。 如家白蚁等营社会性生活的动物。,三、种群的空间分布格局：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，分为三类：均匀型、随机
29、型、成群型（集群型）。集群型是最常见的一种分布方式。,均匀分布的产生原因，主要是由于种群内个体间的竞争。例如森林中植物为竞争阳光（树冠）和土壤中营养物（根际）。分泌有毒物质于土壤中以阻止同种植物籽苗的生长是形成均匀分布的另一原因。,注：随机型往往被错误地认为是最多见的（受到独立分配规律的影响，非等位基因之间随机组合），而事实上是最少见的，由于资源均匀分布、种群之间的个体间无吸引、无排拆的现象是不太可能出现的。,成群分布是最常见的内分布型。成群分布的形成原因是：环境资源分布不均匀，富饶与贫乏相嵌；植物传播种子方式使其以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结合成群。,三 、自然种群的数量,（一）种群
30、数量变动的类型,1.种群数量的季节变动,2.种群数量的年变动,3.种群在新环境中的数量的激增(生态入侵）和 种群大爆发,4.种群的衰退和死亡,（二）种群对数量变动的适应对策,1.形态对策,4.生态对策,2.生殖对策,3.生理对策,r-对策：寿命短，个体小，死亡率高，生育时间早且生殖率高，发育快 k-对策：寿命大，个体大，死亡率低，生育时间早且生殖率弱，发育慢 大部分无脊椎动物属于r-对策，大部分脊椎动物属于k-对策。,1 密度制约：影响种群个体数量的因素中，其作用随种群密度而变化的，包括生物之间的相互作用即生物因素。生物种群的相对稳定和规则的波动与密度制约因素的作用有关。 种内调节(行为调节、
31、生理调节、遗传调节） 种间调节（捕食、寄生、竞争等） 2 非密度制约：有些因素虽对种群数量起限制作用，但作用强度和种群密度无关，主要是指气候等非生物因素。种群数量的不规则变动往往同非密度制约因素有关,（二）种群的数量波动调节,四、种间关系,（一）正相互作用,1.共栖（Commensalism）是两种生物在一起，彼此之间一方受益，而另一种并不受害的一种关系。共栖不仅与食物有关系，也包括空间基地底等。如：豆蟹(Pinnotheres)寄居在海水双壳类的外套腔内；甲虫生活在鼠巢中，都是利用宿主为基底、隐藏、保护和摄食场所的共栖现象。,88,2.原始合作两种生物生活在一起，互受其益，二者可随时分离。如
32、：蟹背上的多种腔肠动物，腔肠动物提供保护，蟹可帮助移动，蟹捕食时，腔肠动物可获得残食。但不是互相依赖，而能随时分开而不受影响。,89,3.互利共生（Mutualism) 两种生物的个体联系在一起而相互受益，相互依存的关系。如：反刍类和以这类动物的大肠，盲肠和瘤胃为生活场所的细菌之间的关系，细菌能帮助动物将复杂的食物分解为可利用的营养物质。瘤胃具有高密度的细菌（10101011 /ml1)和原生动物（105106 /ml1)种群。白蚁与鞭毛虫：白蚁没有纤维素酶，不能消化纤维素，而生活在白蚁肠中的鞭毛虫能将纤维素分解为葡萄糖，双方均受益。,90,1.竞争（Competition).是一种生物在为食
33、物、营养、生活空间或其它共同需要的斗争中对另一种产生不利或有害的影响。竞争不但发生在种间，也发生在种内。如：草原上植食动物（蚱蜢、鼠类、羊、野牛等）为牧草而竞争；鸟类之间为营巢场所（营巢空间）的竞争等；鸟类争吃同一种食物；雄性个体为争夺配偶等。,（二）负相互作用,91,2.寄生（Parasitism):两种动物生活在一起，一方受益（寄生者）另一方受害（宿主)，寄生种类几乎在各种类群的动物和植物中都有，如寄生在人体中的蛔虫，钩虫和绕虫等，（一个宿主）；血吸虫在钉螺和人体中寄生（两个宿主）鸟类的巢寄生如（杜鹃）（亦称社会寄生）。,92,4. 偏害一方受抑制，而另一方不受影响。如：青霉菌产生青霉素能
34、抑制细菌生长，细菌对青霉菌而不能发生作用。,3. 捕食包括食草动物吃植物，肉食动物捕食草食动物以及植物诱食动物。,2生态位分化,同一地区共存的物种，它们生态位的关系从理论上 有三种情况：, 生态位完全分离； 生态位彼此部分重叠； 生态位基本上重叠,（三）生态位(自学）,1、生态位的概念,生态位是指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。,空间生态位、营养生态位；超体积生态位；基础生态位、 实际生态位,第三节生 态 系 统,一、生态系统的概述,概念：生态系统是指在一定的时间和空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动而相互作用、相互依存所形成的一个生态学功能单位。,1生态系统是生态学上的一
35、个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。 2生态系统内部具有自我调节能力。 3能量流动，物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。,4生态系统营养级的数目通常不会超过56个。 5. 生态系统是一个动态系统。,生态系统的基本特性：,1、非生物物质：,非生物能量：,空气、水、矿物质等,阳光、热能,3、消费者,特点：属异养型生物（许多动物，如：营寄生的生物）,级别：初级消费者次级消费者三级消费者,4、分解者,特点：异养型生物（主要是细菌真菌）,作用：将动、植物遗体、排出物、残落物中的有 机物分解成无机物,地位：也是生态系统的必备成分,2、生产者,特点：属自养型生物(主要是指绿色植物）,作用：把
36、无机物制造成有机物； 把太阳能转换为化学能,地位：是生态系统的最主要生物，必备成分,（二）生态系统的基本结构,1形态结构,垂直结构（分层结构）,水平结构,2营养结构（功能结构）：,食物链、食物网、营养级、生态锥体,生物之间由于食物关系而形成的一种联系。,食物链中的一个个环节称营养级，是处于食物链同一环节上所有生物的总和。,营养级,1、食物链,第四营养级,第三营养级,第二营养级,第一营养级,初级消费者,三级消费者,次级消费者,生 产 者,绿色植物,蛇,青蛙,昆虫,（一）食物链和食物网,.食物链的种类,a.碎屑食物链：以死生物或腐屑为起点的食物链。在大多数陆地生态系统和浅水生态系统中，生物量的大部
37、分不是被取食，因此能流是以通过碎屑食物链为主。 b.捕食食物链：又叫活食链，直接以生产者为基础。捕食食物链虽然是人们最容易看到的，但只在某些水域生态系统中才能成为能流的主要渠道。,c.寄生食物链：是以寄生方式取食活有机体而构成的食物链 d.混合食物链：是链上的成员既有捕食性成员也有腐食性成员。,3、食物网：,生态系统物质循环和能量流动的渠道,食物链彼此交错连接的复杂的营养关系,1.此食物网有_ _ _ 条食物链。 2.食物网中蜘蛛和青蛙的关系是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3.猫头鹰共占有_ _ _ _个营养级,它们分别是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _。 4.该草
38、原生态系统中所有生物共同组成一个_ _ _ _ _ _ _。,9,捕食和竞争,四,三、四、五、六,生物群落,（2）营养级和生态金字塔,a.营养级：一个营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物物种的总和。通常一条食物链上的营养级只有45级。 第一营养级是绿色植物和其他的自养生物， 第二营养级是以植物为食的所有动物， 第三营养级包括说有的植食性动物为食的肉食动物。 第四营养级则是以二级肉食动物为食的肉食动物。 第五营养级则是以三级肉食动物为食的肉食动物,b.生态锥体又叫生态金字塔：数量金字塔：是利用各营养级所包含的各种生物的总数的多少来构成的生态金字塔。（正、倒形式） 生物量金字塔：以生物组织的干
39、重表示每一个营养级中生物的总重量 （正、倒形式） 能量金字塔：是利用各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔 （只有正形式）,注意: 生态金字塔一般都是上窄下宽的，但是也有例外的。比如：前一营养级的个体比后一营养级的个体明显大的多，就又可能构成上宽下窄的倒置金字塔（数量金字塔）；还有在湖泊和开阔海洋的水域生态系统中常常出现上宽下窄的倒置的生物量金字塔。,注：能量金字塔不可能出现上宽下窄的倒置金字塔。,(三）生态系统的主要类型,生态 系统,陆地生态系统,水生生态系统,森林生态系统,草原生态系统,冻原生态系统,荒原生态系统,海洋生态系统,淡水生 态系统,湖泊生态系统,河流生态系统,池塘生态
40、系统,水库生态系统,(三）生态系统的平衡,1.概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。,2.原因：生态系统内部具有一定的_，生态系统自我调节能力的基础是_。,自我调节能力,负反馈调节,3.生态系统的反馈调节机制：反馈调节包括正反馈和负反馈。负反馈是生态系统自动调节能力的基础,（1)负反馈调节： 作用：能使生态系统达到相对平衡。 实例：草原上的兔与植物的数量变化调节。 结果：抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化，从而保持稳态平衡。,植物增加,兔的食物增加,兔的数量增加,兔吃大量植物,植物减少,兔的数量减少,兔吃少量植物,兔与植物的关系,(2)正反馈调节 作用：使生态系统远
41、离平衡状态。 结果：加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 实例：若一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少，鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。因此，由于正反馈的作用，污染会越来越重，鱼类的死亡速度也会越来越快。 注意：生态系统的自我调节能力是有一定限度的。例如：我国西北的黄土高原,二、生态系统中的能量流动,生态系统中的能量流动：初级生产和次级生产,1.生态系统中能的类型动能：生物与环境之间以传导和对流形式相互传递和转化的能量势能：通过食物链在生物之间传递和转化的能量2.能流（能量流动）生态系统动能、势能的传递和转化过程构成了能流。遵循热力学第一定律，第二定律。,（一
42、）生态系统中的能和能流,（二）生态系统的初级生产和次级生产,1、初级生产 （1）初级生产力水平,初级生产量：绿色植物通过光合作用，把太阳能转变成植物体内的化学能，这过程称为“初级生产”，它所固定的总能量（或形成的有机物总量）称为初级生产量。又分 总初级生产量：在测定时间内生产者所固定的全部太阳能（Pg）； 净初级生产量：是指自养生物在测定阶段呼吸消耗以外的能量或有机质量（Pn）。 群落净生产力：是指整个生态系统自养生物被消费者消耗剩下的有机质的贮藏率（Pnc）,（2)初级生产量的限制因素影响初级生产量的因素除了日光外，还有三个重要的物质因素(水，二氧化碳和营养物质)和二个重要的环境调节因素(温
43、度和氧气)。可以说初级生产量是由光、二氧化碳、水、营养物质、氧和温度六个因素决定的，六种因素各种不同的组合都可能产生等值的初级生产量，但是在一定条件下，单一因素可能成为限制这个过程的最重要因素。,(3)初级生产量的测定方法,收割法 (harvest method) 即定期地把所测植物收割下来并对它们进行称重(干重)。 氧气测定法 二氧化碳测定法 pH测定法 原料消耗测定法 叶绿素测定法,2.次级生产量的生产过程净初级生产量是生产者以上各营养级所需能量的唯一来源。次级生产是指动物和其他异养生物的生产，次级生产量的一般生产过程可概括于下面的图解中：,同化量A,摄食量C,净生产量P,同一营养级的生态
44、效率： 同化效率、组织生长效率、生态生长效率,同化效率=A/C100 ,组织生长效率=P/A100 ,生态生长效率=P/C100 ,不同营养级的生态效率： 利用效率、生产效率、同化效率、摄食效率,次级生产量的测定:,间接测定 直接测定 测定种群内个体生的生长（体重）量和新个体的出生，净生产量为种群中个体的生长和新个体出生之和，适于饲养动物。 按动物的平均日生长率来估算生产量，适于饲养动物。 按周转率来估计生产量，适于水生动物,3.能量流动的特点,生态系统的能量流动具有两个明显的特点：,1.生态系统的能量流动是单向的。能量流动只能沿着食物链逐级传递，不可逆转，也不能循环。,2.能量在流动过程中逐
45、级递减。a.传递效率：约为10%20%b.逐级递减原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。c.食物链的长度不超过45个营养级。,三、生态系统中物质的循环,（二）.物质循环类型：又称生物地化循环，特点：反复出现，循环流动。 水循环，全球性 气体型循环 沉积物循环,（一）.物质循环的概念及特点（P）599,也称生物地球化学循环，是生态系统中各物质沿着特定的途径和以特定的方式从周围环境到生物，再次生物到周围环境的趋势。,(三)生态系统中几种重要物质的循环,类型：水循环 贮存库：海洋气体循环 贮存库：大气圈沉积型循环 贮存库：土壤，岩石,水是生命过程氢的主要来源，一切生命有机体大部分是
46、由水组成的。水又是生态系统中能量流动与物质循环的介质，对调节气候和净化环境起着重要作用。 海洋、湖泊、河流和地表水不断蒸发，形成水蒸气后进入大气；植物吸收到体内的大部分水分，通过植株蒸腾作用进入大气。在大气中水分遇冷形成雨雪冰雹，重新返回地面或水域。落到陆地上的水又一部分渗入地下，形成地下水，再供植物根系吸收；一部分在地表形成径流，流入江河湖海。这就是水循环。,1水循环,碳循环,下图是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙各代表（ ）A.甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者B.甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者C.甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者D.甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者,氮存在于生
47、物体、大气和矿物质中。在大气中氮占79，但氮是一种惰性气体，不能直接被大多数生物利用。大气中的氮进入生物有机体固氮作用主要有四种途径： 是通过根瘤菌等生物固氮（最重要途径），为100200kg/km2a。二是氮肥形式的工业固氮，工业固氮（化肥的制造），目前全世界已达1108吨；三是岩浆固氮；四是闪电、宇宙射线、火山爆发活动等的高能固氮，形成氨或硝酸盐，随降雨到达地面，为8.9kg/hm2a。,3.氮循环,氨化作用由氨化细菌而后真菌的作用将有机氮分解成为氮与氨化合物。 硝化作用氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。 反硝化作用也称脱氨作用，反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回
48、到大气库中。,3.氮循环,土壤中的氨或氮盐经硝化细菌的硝化作用，形成亚硝酸盐或硝酸盐、被植物吸收，在植物体内再与复杂的含碳分子结合，形成各种氨基酸，由氨基酸构成蛋白质。可见，氮是生物体内蛋白质、核酸的主要成分。动物直接或间接以植物为食，从植物中摄取蛋白质，做为自身蛋白质组成的来源。动物在新陈代谢过程中，将一部分蛋白质分解，生成氨、尿素、尿酸等，排入土壤。土壤中的氨形成硝酸盐，部分为植物利用，另一部分在反硝化细菌的作用下，分解成游离氮，进入大气，完成氮的循环.,3.氮循环,4. 磷的循环 磷没有任何气体形式或蒸汽形式的化合物，因此是比较典型的沉积型循环物质，这种类型的循环物质实际上都有两种存在相：岩石相和溶盐相。这类物质的循环都是起自岩石的风化，终于水中的沉积。岩石风化后，溶解在水中的盐便随着水流经土壤进入溪、河、湖、海并沉积在海底，其中一些长期留在海里，另一些可形成新的地壳，风化后又再次进入循环圈。动植物从溶盐中或其他生物中获得这些物质，死后又通过分解和腐败过程而使这些物质重新回到水中和土壤中。,
