生物競賽輔導--生態(tài)學與動物行為學

1、生態(tài)學,主要范圍：,一、生物與環(huán)境的相互關系：,二、種群生態(tài)學：,三、群落生態(tài)學：,四、生態(tài)系統(tǒng)：,五、環(huán)境問題：,動物行為學,一、動物行為的概述：,二、動物行為的分類：,一、 生物與環(huán)境的相互關系：,一）、環(huán)境與生態(tài)因子的概念,二）、生物與生態(tài)因子關系的基本規(guī)律,三）、主要生態(tài)因子及其生態(tài)作用,環(huán)境：是指某一特定生物體或生物群體以外的空間及直接、間接影響該生物群體生存的一切事物的總和，包括生物和非生物。環(huán)境總是針對某一特定的主體或中心

2、而言的，離開了這個主體或中心也就無所謂環(huán)境了。,像溫度等環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、繁殖、行為和分布有著直接或間接影響的環(huán)境要素就稱為生態(tài)因子，除了溫度以外還包括濕度、食物、氧氣、二氧化碳和其他相關生物等等。生態(tài)因子中生物生存所不可缺少的環(huán)境條件，也稱生物的生存條件。,一）、生態(tài)因子的概念,例題：以下關于動物對溫度的適應的說法正確的是 （ ）。A．在低溫條件下，變溫動物的壽命較長，隨著溫度的增高， 其平均壽命縮短

3、B．溫暖地區(qū)，變溫動物完成發(fā)育的時間比在冷的地區(qū)長C．恒溫動物在低溫下保持恒定的體溫，而變溫動物隨環(huán)境溫 度的提高而有相應變化D．溫度是動物分布的限制因子，最重要的是地區(qū)平均溫度,AC,1．最小因子法則(law of the minimum) 任何特定因子的存在量低于某種生物的最小需要量，因而成為決定該物種生存或分布的根本因素。,二）、生物與生態(tài)因子關系的基本規(guī)律,2．耐受性法則(law of tolerance)

4、 各種生態(tài)因子對某一種生物都存在生物學的上限和下限，它們之間的幅度就是該種生物對某一生態(tài)因子的耐受范圍。耐受性定律可用鐘性曲線來表示。,,環(huán)境梯度,生長、生殖,廣生態(tài)幅,狹生態(tài)幅,狹生態(tài)幅,根據(jù)生物對環(huán)境因子的適應范圍的大小,對同一生態(tài)因子，不同種類的生物耐受范圍是不相同的。有的可耐受很廣的溫度范圍，稱廣溫性動物；有的只能耐受很窄的溫度范圍，稱狹溫性生物。,注意：1).一般來說，如果一種生物對所有生態(tài)因子的耐受范圍都是廣泛的

5、，那么這種生物在自然界的分布也一定很廣。2).一種生物的耐受范圍越廣，對某一特定點的適應能力也就越低；相反狹生態(tài)幅的生物，通常對范圍狹窄的環(huán)境條件具有極強的適應能力，但卻喪失了在其它條件下的生存能力。3).自然界中的動植物很少能夠生活在對他們來說是最適宜的地方，而只能生活在它們占有更大競爭優(yōu)勢的地方。例如：很多沙漠植物在潮濕的氣候條件下能夠生長得更茂盛，但是它們卻只分布在沙漠中，因為只有在那里它們才占有最大的競爭優(yōu)勢。,生物對生態(tài)因

6、子耐受限度的調(diào)整,1.馴化： 生物借助于馴化過程可以稍稍調(diào)整它們對某個生態(tài)因子或某些生態(tài)因子的耐受范圍。如果一種生物長期生活在它的最適生存范圍偏一側的環(huán)境條件下，久而久之就會導致該種生物耐受曲線的位置移動。馴化在實驗室條件下，一般只需較短時間；而在自然環(huán)境中這個變化通常要較長時間。馴化可以理解為生物體內(nèi)決定代謝速率地酶系統(tǒng)的適應性改變。,2.休眠： 休眠是動植物抵御暫時不利環(huán)境條件的一種非常有效的生理機制，環(huán)境條件如果超

7、出了生物的適宜范圍(但不能超出致死限度)，雖然生物也能維持生活，但卻常常以休眠的狀態(tài)適應這種環(huán)境。動植物一旦進入休眠期，它們對環(huán)境條件的耐受范圍就會比正?；顒邮菍挼枚唷?3．限制因子定律(limiting factors) 任何一種生態(tài)因子，只要接近或超過生物的耐受范圍，它就阻止其生長、繁殖、分布、生理機能或者生存的因素就是限制因子。,例題：在下列情況下，測定了不同光照強度光合作用速率的影響（4種實驗條件）：0.10%CO2、

8、30℃ (1) 0.10%CO2、20℃ (2) 0.03%CO2、30℃ (3) 0.03%CO2、20℃ (4) 從以上實驗可以得知，對實驗2、實驗4和P點起到限制作用的因素分別是A．光強度、0.03%CO2、溫度B．0.10%CO2、光強度、溫度C．溫度、光強度、CO2濃度D．溫度、0.03%CO2、光強度,,光強度,光合速率,1,2,3和4,,P,,D,注意： 如果一種生物對某一生態(tài)因子

9、的耐受范圍很廣(窄)，而且這種因子又非常穩(wěn)定(不穩(wěn)定)，那么這種因子就不太可能(很容易)成為限制因子。例如：氧氣對陸生動物來說，數(shù)量多，含量穩(wěn)定，因此一般不會成為限制因子；但是氧氣在水體中的含量是有限的，而且經(jīng)常發(fā)生波動，因此常常成為水生生物的限制因子。,4．貝格曼定律 （Bergman’s rule） 恒溫動物（內(nèi)溫動物）在寒冷的氣候條件下，體型趨向于大，在溫暖的氣候條件下，體型趨向于小。因為個體大的動物，其相對表面

10、積小，單位體重散熱量相對較少，這樣有利于保持體溫。5．阿倫定律（Allen’s rule） 恒溫動物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環(huán)境中有變小變短的趨勢，在溫暖地區(qū)有變長的趨勢。這也是在寒冷地區(qū)減少散熱和在溫暖地區(qū)增加散熱的一種形態(tài)適應。6．喬丹定律 （Jordan’s rule） 棲息于冷水水域中的魚類，比棲息于溫暖水域中的同種魚的脊椎骨數(shù)目多。解釋：低溫使魚類的生長和發(fā)育速度變慢，因而延

11、長了其性成熟時間，從而產(chǎn)生更大的個體，其脊椎骨的數(shù)目也增多。,7．葛洛格定律（Gloger’s rule） 一般來說，在干燥而寒冷的地區(qū)，動物的體色較淡；而在潮濕而溫暖的地區(qū)，其體色較深。解釋：溫熱地區(qū)動物毛色較深的原因，可能與色素產(chǎn)生和酶活動有關，較高的濕度和溫度能增強酶的活性，提高代謝速率，使皮膚中產(chǎn)生較多的黑色素，體色則較深。8．阿利氏定律 動物有一個最適宜的種群密度，種群過密或過疏都可能對自身

12、產(chǎn)生不利影響。隨著種群密度過大，將對整個種群帶來不利影響，如它將抑制種群的增長率，增大死亡率等。,三）、主要生態(tài)因子及其生態(tài)作用,1．光,光質(zhì)的變化： 光質(zhì)隨空間發(fā)生變化的一般規(guī)律是短波光隨緯度增加而減少，隨海拔升高而增加。在時間變化上，冬季長波光增多，夏季短波光增多；一天內(nèi)中午短波光較多，早晚長波光較多。深水中的紅藻(紫菜)能夠較有效的利用綠光。紫外光的作用抑制了植物莖的伸長，所以很多高山植物都具有特殊的蓮座狀葉叢

13、。,（1）光對植物的影響,光合作用和呼吸作用兩條線的交叉點就是光補償點。在此處的光照強度是植物開始生長和進行凈生產(chǎn)所需要的最小光照強度。陽生植物和陰生植物有差異。,光對植物光合作用的影響,陽生植物和陰生植物的補償點和飽和點,一般來說，植物個體對光能的利用率遠不如群體高，夏季當陽光最強時，單株植物很難充分利用這些光能，但在植物群體中對反射、散射和透射光的利用要充分的多。,對植物群體的總光能利用率產(chǎn)生影響的主要因素是光合面積、光合時間和光合

14、能力。光合面積主要指葉面積，通常用葉面積指數(shù)來表示，即植物葉面積總和與植株所覆蓋的土地面積的比值。光合時間是指植物全年進行光合作用的時間，光合時間越長，植物體內(nèi)就能積累更多的有機物質(zhì)并增加產(chǎn)量。延長光合時間主要是靠延長葉片的壽命和適當延長植物的生長期。光合能力是指大氣中二氧化碳含量正常和其它生態(tài)因子處于最適狀態(tài)時的植物最大凈光合作用速率。,光對植物其它生理的影響,a．與代謝的關系： 對光照強度的要求不同植物分（陽生植物、陰生植物

15、、耐陰植物）。陽生植物的光飽和點比陰生植物要高，當然通常光補償點也會高一些b．與生殖的關系（光周期現(xiàn)象）： 根據(jù)植物對日照長度的反應可分為長日照植物、短日照植物、中日照植物和中間型植物。（具體情況請看植物的生殖生理）,（2）光對動物的影響 影響動物的體色、生長發(fā)育、繁殖、行為、視覺。有很多的動物繁殖、行為都由日照長度來決定。,原因：光周期變化很有規(guī)律、很穩(wěn)定，以它為信號一般不會“上當”。而其它因素如溫度等穩(wěn)定性不強。（

16、一年中的同一天日照長短都是一致的，但是溫度、濕度、食物等因素可能不一致）,2．溫度,最適點、最低點、最高點，在生態(tài)學上稱為溫度的三基點（1）植物和溫度 P505a. 植物的春化b．晝夜溫差與有機物積累：白天溫度高有利于光合作用，夜間溫度低降低呼吸作用。,c．季節(jié)變溫與物候：生物長期適應于一年中溫度的 寒暑節(jié)律性變化，形成于此相適應的生物發(fā)育節(jié) 律稱為物候，實質(zhì)是生物對季節(jié)性變溫的適應。,d. 極端溫度對植物的影響：低溫

17、對植物的傷害可分 為冷害、霜害和凍害三種。,冷害是指喜溫生物在零度以上的溫度條件下受害或死亡，例如海南島的熱帶植物丁子香在氣溫降到6.1℃時葉片便受害，降到3.4℃時頂梢干枯，受害嚴重。冷害是喜溫生物向北方引種和擴展分布區(qū)的主要障礙。,冷害,凍害是指冰點以下的低溫使生物體內(nèi)(細胞內(nèi)或細胞間隙)形成冰晶而造成的損害。冰晶的形成會使原生質(zhì)膜發(fā)生破裂和使蛋白質(zhì)失活與變性。當溫度不低于-3℃或-4℃時，植物受害主要是由于細胞膜破裂引起的；

18、當溫度下降到-8℃或-10℃時，植物受害則主要是由于生理干燥和水化層的破壞引起的。,凍害,e. 高溫對植物的影響 高溫可減弱光合作用，增強呼吸作用，使植物的這兩個重要過程失調(diào)。例如馬鈴薯在溫度達到40℃時，光合作用等于零，而呼吸作用在溫度達到50℃以前一直隨溫度的上升而增強，但這種狀況只能維持很短的時間。高溫還可破壞植物的水分平衡，加速生長發(fā)育，促使蛋白質(zhì)凝固和導致有害代謝產(chǎn)物在體內(nèi)的積累。,注：高溫和低溫（極端溫度）對植物的

19、致死，使植物的地理分布也受到溫度的限制。植物水平分布的南界和北界，垂直分布的海拔高低。,f. 植物對極端溫度的適應：低溫適應：* 形態(tài)的適應。芽葉具有油脂類物質(zhì)，芽具鱗片，植表有蠟粉密毛，植株矮小。* 生理的適應。減少細胞內(nèi)的水，增加糖、脂、色素，以降低冰點，增加吸熱。高溫適應：* 加強反光、濾光，形成木栓層（隔熱），降低含水量增加糖、鹽（減慢代謝速率、增強原生質(zhì)抗凝結力）加強蒸騰，反射紅外線。,（2）動物和溫度a．影響動物

20、的繁殖：b．溫度與生物的發(fā)育：有效積溫法則：指生物（植物和變溫動物）的生長發(fā)育過程中，必須從環(huán)境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育。如：水稻在浙江只能種兩季，而在海南島可以種三季。有效積溫法則的應用：①預測生物發(fā)生的世代數(shù)；②預測生物地理分布的北界；③預測害蟲來年發(fā)生程度；④推算生物的年發(fā)生歷； c．溫度影響動物的形態(tài)：貝格曼定律、阿倫法則。d．影響動物的分布：有效積溫和極端溫度；e．極限溫度對動物造成的影響：低溫使動物

21、致死，主要是由于細胞內(nèi)形成冰晶的損傷所致。高溫對動物的有害影響主要是破壞酶的活性，使蛋白質(zhì)凝固變性，造成缺氧、排泄功能失調(diào)和神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。f．動物對極端溫度的適應。,例題：以下關于動物對溫度的適應的說法正確的是 （ ）。A．在低溫條件下，變溫動物的壽命較長，隨著溫度的增高， 其平均壽命縮短B．溫暖地區(qū)，變溫動物完成發(fā)育的時間比在冷的地區(qū)長C．恒溫動物在低溫下保持恒定的體溫，而變溫動

22、物隨環(huán)境溫 度的提高而有相應變化D．溫度是動物分布的限制因子，最重要的是地區(qū)平均溫度,AC,3．水植物與水：水生植物（沉水植物、浮水植物、挺水植物）陸生植物（濕生植物、中生植物、旱生植物）各種生態(tài)類型的植物的形態(tài)、解剖學結構特點（具體參照植物形態(tài)、解剖學）,動物與水： a．影響動物的分布； b．影響動物的體色；葛洛格定律（Gloger’s rule） c．影響動物的繁殖； d．影響動物的行為；

23、 e．影響動物的生長發(fā)育,一）水生植物 適應特點是體內(nèi)有發(fā)達的通氣系統(tǒng)；葉片常呈帶狀、絲狀或極薄，有利于增加采光面積和對CO2與無機鹽的吸收；植物體具有較強的彈性和抗扭曲能力以適應水的流動；淡水植物具有自動調(diào)節(jié)滲透壓的能力，而海水植物則是等滲的。1．沉水植物 整株植物沉沒在水下，為典型的水生植物。根退化或消失，表皮細胞可直接吸收水中氣體、營養(yǎng)物和水分，葉綠體大而多，適應水中的弱光環(huán)境，無性繁殖比有性繁殖發(fā)達。如貍藻、金魚藻

24、和黑藻等。2．浮水植物 葉片飄浮水面，氣孔通常分布在葉的上面，維管束和機械組織不發(fā)達，無性繁殖速度快，生產(chǎn)力高。不扎根的浮水植物有鳳眼蓮、浮萍和無根萍等，扎根的有睡蓮和眼子菜等。3．挺水植物 植物體大部分挺出水面，如蘆葦、香蒲等。,二）陸生植物 1．濕生植物 抗旱能力小，不能長時間忍受缺水。生長在光照弱、濕度大的森林下層，或生長在日光充足、土壤水分經(jīng)常飽和的環(huán)境中。前者如熱帶雨林中的各種附生植物（蕨類和蘭科植物）和秋海棠等；后者如

25、水稻、毛茛、燈心草和半邊蓮等。2．中生植物 適于生長在水濕條件適中的環(huán)境中，其形態(tài)結構及適應性均介于濕生植物和旱生植物之間，是種類最多、分布最廣和數(shù)量最大的陸生植物。3．旱生植物 能忍受較長時間干旱，主要分布在干熱草原和荒漠地區(qū)。又可分為少漿液植物和多漿液植物兩類。前者葉面積縮小，根系發(fā)達，原生質(zhì)滲透壓高，含水量極少，如刺葉石竹、駱駝刺和夾竹桃等；后者體內(nèi)有發(fā)達的貯水組織，多數(shù)種類葉片退化而由綠色莖代行光合作用，如仙人掌、石蒜、景天

26、和猴猻面包樹等。,水生動物的滲透壓調(diào)節(jié) 生活在海洋中的動物大致有兩種滲透壓調(diào)節(jié)類型。一種類型是動物的血液或體液的滲透濃度與海水的總滲透濃度相等或接近；另一種類型是動物的血液或體液大大低于海水的滲透濃度。 1.硬骨魚類和甲殼動物體內(nèi)的鹽是通過鰓排泄出去的，而軟骨魚類則是通過直腸腺排出。 2.淡水動物：丟失的溶質(zhì)從兩個方面得到彌補：一方面從食物中獲得某些溶質(zhì)，另一方面動物的鰓或上皮組織的表面也能主動地把鈉吸收到動物體內(nèi)。,動物與

27、水：,注意：溫度和降水是影響生物在地球表面分布的兩個最重要的生態(tài)因子，兩者共同作用決定著生物群落在地球分布的總格局。,二、 種群生態(tài)學：,一）、種群的概念：,二）、種群的基本特征,三）、種群的數(shù)量變動,種群是指在特定的時間內(nèi)，由分布在同一區(qū)域的許多同種生物個體自然組成的生物系統(tǒng)。,例題：下列生物屬于種群的是 （ ）A．一水田內(nèi)的全部水稻、稗草B．一棉田中的幼蚜，無翅、有翅成熟蚜C．某池塘中的所有魚D．一根朽

28、木上的全部真菌,B,二、 種群生態(tài)學：,一）、種群的概念：,二）、種群的基本特征,三）、種群的數(shù)量變動,種群是指在特定的時間內(nèi)，由分布在同一區(qū)域的許多同種生物個體自然組成的生物系統(tǒng)。,例題：下列生物屬于種群的是 （ ）A．一水田內(nèi)的全部水稻、稗草B．一棉田中的幼蚜，無翅、有翅成熟蚜C．某池塘中的所有魚D．一根朽木上的全部真菌,B,1．種群密度： 種群密度是反映種群大小的一個參數(shù)。種群的大?。倲?shù)）也

29、可通過標志重捕法來測定。標志重捕法的具體操作是：在調(diào)查樣地上，捕獲一部分個體進行標志，經(jīng)一定期限進行重捕。根據(jù)重捕取樣中標志比例與樣地總數(shù)中標志比例相等的假定，來估計樣地中被調(diào)查動物的總數(shù)。 即：N/M=n/m (其中M為標志數(shù)，n為再捕個體數(shù)，m為再捕中標記數(shù)。),二）種群的基本特征,種群密度、種群的空間分布格局、出生率與死亡率、遷入與遷出、性別比例、年齡組成,2．種群的空間分布格局： 組成種群的個體在其生活空間中的

30、位置狀態(tài)或布局，分為三類：均勻型、隨機型、成群型（集群型）。集群型是最常見的一種分布方式。,均勻分布的產(chǎn)生原因，主要是由于種群內(nèi)個體間的競爭。例如森林中植物為競爭陽光（樹冠）和土壤中營養(yǎng)物（根際）。分泌有毒物質(zhì)于土壤中以阻止同種植物籽苗的生長是形成均勻分布的另一原因。,注：隨機型往往被錯誤地認為是最多見的（受到獨立分配規(guī)律的影響，非等位基因之間隨機組合），而事實上是最少見的，由于資源均勻分布、種群之間的個體間無吸引、無排拆的現(xiàn)象是不太可

31、能出現(xiàn)的。,成群分布是最常見的內(nèi)分布型。成群分布的形成原因是：①環(huán)境資源分布不均勻，富饒與貧乏相嵌；②植物傳播種子方式使其以母株為擴散中心；③動物的社會行為使其結合成群。,三）、種群的數(shù)量變動,1．種群數(shù)量變動的基本參數(shù),a．出生率與死亡率；b．遷入與遷出；c．存活曲線；d．生命表,,2．種群的增長模型,種群在無限的環(huán)境中，即假定環(huán)境中空間、食物等資源是無限的，其增長率不隨種群本身的密度而變化，種群呈指數(shù)增長格局，其增長曲線為“J”字形

32、。,注意： 指數(shù)增長的情況只有在實驗室內(nèi)，人為控制的環(huán)境條件下，才有可能發(fā)生，自然條件下一般是不會出現(xiàn)的，由于自然條件的環(huán)境都是有限的。,,種群的指數(shù)增長,a．種群的指數(shù)增長,數(shù) 量,b．種群的阻滯增長（邏輯斯蒂增長）,因為野外種群總是處于有限的環(huán)境當中，種群增長因此也是有限的。,邏輯斯蒂增長曲線的意義：,最大持續(xù)產(chǎn)量的模型（K/2）；防治有害生物（K）：,,,種群的阻滯增長（邏輯斯蒂增長）,,K,K/2,K

33、：環(huán)境容納量,邏輯斯蒂增長曲線可劃分為5個時期：開始期、加速期、轉(zhuǎn)折期、減速期、飽和期（穩(wěn)定期）,3．種群的數(shù)量波動調(diào)節(jié),a．種群的生態(tài)對策： P519 r-對策；k-對策；兩種生態(tài)對策的特點。 大部分有害動物屬于r-對策，大部分珍稀動物屬于k-對策。,b．種群數(shù)量的調(diào)節(jié),⑴ 密度制約： 影響種群個體數(shù)量的因素中，其作用隨種群密度而變化的，包括生物之間的相互作用——即生物因素。生物種群的相對穩(wěn)定和規(guī)則的波動與密

34、度制約因素的作用有關。⑵ 非密度制約： 有些因素雖對種群數(shù)量起限制作用，但作用強度和種群密度無關，主要是指氣候等非生物因素。種群數(shù)量的不規(guī)則變動往往同非密度制約因素有關。,下列哪一條線表示動物種群數(shù)量變動中的非密度制約。 （ ）,B,,,,,,,,種群密度,A,B,C,D,不利效應,（死亡個體數(shù)）,四）、種間關系 （聯(lián)賽教程P520）,例題：,,例題： 曲線1和曲線2（圖5-4）代表物種1和物種2的耐熱

35、范圍，在什么溫度情況下物種2 能競爭過物種1 （ ）A．溫度在t1—t2范圍內(nèi) B．溫度在t2—t3范圍內(nèi)C．溫度在t1以下 D．溫度變化幅度很大時E．溫度在t3以上,B,例題： 在一實驗室中進行了兩類細菌對食物競爭的實驗。實驗中，測定了第Ⅰ類細菌在第一代存活期間混合培養(yǎng)中所占總數(shù)的百分比（Zt），與第Ⅰ類細菌在第二代存活期間混合培養(yǎng)中所占總數(shù)的百分比（Zt+1）之間的對應關系。如右圖所示，

36、實線表示觀察到的Zt+1和Zt的關系，虛線表示Zt+1=Zt時的情況。在較長的時間里，第Ⅰ類細菌和第Ⅱ類細菌會發(fā)生什么情況？ （ ）,D,A 第Ⅰ類細菌和第Ⅱ類細菌共存B 第Ⅰ類細菌和第Ⅱ類細菌共同生長C 第Ⅰ類細菌把第Ⅱ類細菌排除掉D 第Ⅱ類細菌把第Ⅰ類細菌排除掉,思考： 這條曲線如果改稱凸形的，結果又會怎么樣。,,例題： 將甲、乙兩種植物混種,若設定 =N,

37、 =M,收獲的種子再播種,連續(xù)進行若干代 后將M對N作圖,有下列幾種可能的結果。請回答:,,,,M,N,,,,,M,N,a,b,,,,,M,N,c,,,,,M,N,d,M=N,M=N,M=N,(1)甲與乙的競爭中,若甲取勝,可用圖         表示,那么M     

38、0;    N。(2)甲與乙的競爭中,出現(xiàn)穩(wěn)定平衡時,可用圖  表示,其平衡點為,e,,,,,,A,B,C,D,B,＞,A,b,三、 群落生態(tài)學：,一）、群落中物種的多樣性和優(yōu)勢種,三）、群落結構,五）、群落演替,四）、陸地植物群落分布的地帶性,二）、生態(tài)位,,,,,群 落 ABCD種 15092750種 2304525種 3

39、100520種 4100520種 501520種 60155種 70100種 80100,例題： 生態(tài)群落K到N包含以數(shù)字1到8代表的物種，每個物種的密度不同，表5—5中給出了這些物種得密度（每平方米的個體數(shù)），當受到大規(guī)模害蟲襲擊（危害程度逐步增加）時，這些群落中的哪一個受到的影響最??？ （

40、 ）,一）、群落中物種的多樣性和優(yōu)勢種,D,1．群落多樣性的含義：,生物多樣性一般有三個水平：遺傳多樣性；物種多樣性；生態(tài)系統(tǒng)多樣性。生態(tài)系統(tǒng)多樣性中包含群落多樣性，而群落多樣性包含兩方面的含義 ⑴ 種的數(shù)目或豐富度；⑵ 種的均勻度,二）、生態(tài)位,1、生態(tài)位的概念,生態(tài)位是指物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中的地位和角色。,生態(tài)位重疊；基礎生態(tài)位；實際生態(tài)位。,D,2．生態(tài)位分化,同一地區(qū)共存的物種，它們生態(tài)位的關系從理論上有三種情況：,

41、① 生態(tài)位完全分離； ② 生態(tài)位彼此部分重疊； ③ 生態(tài)位基本上重疊,二）、生態(tài)位,1、生態(tài)位的概念,生態(tài)位是指物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中的地位和角色。,生態(tài)位重疊；基礎生態(tài)位；實際生態(tài)位。,三）、群落結構,群落結構是指群落中各種生物在空間上的配置狀況，包括垂直結構和水平結構。垂直結構：指群落的分層現(xiàn)象，群落中植物的分層導致動物的分層。群落的分層結構是自然選擇的結果，它顯著提高了利用環(huán)境資源的能力。水平結構：群落內(nèi)水平的二維空

42、間中生態(tài)因子常常不均勻，或由于人類和動物活動的影響，使群落在外形上表現(xiàn)為斑塊相間，我們稱之為鑲嵌性，每一斑塊就是一個小群落。,四）、陸地植物群落分布的地帶性,1．經(jīng)度地帶性；2．緯度地帶性3．垂直地帶性,五）、群落演替,1．概念 不同的群落在同一地方相繼出現(xiàn)，即一種群落轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N群落的過程，叫做群落演替。,3）按基質(zhì)的性質(zhì)劃分，可分為： a．水生演替： 演替開始于水生環(huán)境中，但一般都發(fā)展到陸地群落。 如淡水

43、湖或池塘中水生群落向中生群落的轉(zhuǎn)變過程。 b．旱生演替： 演替從干旱缺水的基質(zhì)上開始。如裸露的巖石表面上生物群落的形成過程。4）按群落代謝特征來劃分，可分為： a．自養(yǎng)性演替： 自養(yǎng)性演替中，光合作用所固定的生物量積累越來越多，例如由裸巖→地衣→苔蘚→草本→灌木→喬木的演替過程。 b．異養(yǎng)性演替： 有機物質(zhì)是隨演替而減少的。如：出現(xiàn)有機污染的水體，由于細菌和真菌分解作用特別強，有機物質(zhì)是隨演

44、替而減少。,5）按控制演替的主要因素劃分，：a． 內(nèi)因性演替： 群落中生物生命活動的結果首先使它的生境得到改造，然后被改造了的生境又反作用于群落本身，如此相互促進，使演替不斷向前發(fā)展。b． 外因性演替： 這種演替是由于外界環(huán)境因素的作用所引起的群落變化。其中包括氣候發(fā)生演替、地貌發(fā)生演替、土壤發(fā)生演替、火成演替和人為發(fā)生演替。,注意： 一切源于外因的演替最終都是通過內(nèi)因生態(tài)演替來實現(xiàn)的，所以說，內(nèi)

45、因生態(tài)演替是群落演替的最基本和最普遍的形式。,3．演替頂極 1）單元頂極論： 無論是水生演替，還是旱生演替，最后都發(fā)展成為一個與當?shù)貧夂蛳噙m應的相對穩(wěn)定的中性群落——氣候頂極群落； 2）多元頂極論： 在一個氣候區(qū)內(nèi)，群落演替的最終結果不一定都形成一個相同的氣候頂極群落。除了氣候頂極外，還可有土壤頂極、地形頂極、火燒頂極等。 3）頂極——格局假說： 實際是多元頂極的一個變型，認為隨著環(huán)境

46、梯度的變化，構成一個頂極群落連續(xù)變化的格局 。,四、生態(tài)系統(tǒng),二）、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構,三）、生態(tài)系統(tǒng)的功能,一）、生態(tài)系統(tǒng)的概述,1、概念： 生態(tài)系統(tǒng)是指在一定的時間和空間內(nèi)生物成分和非生物成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動而相互作用、相互依存所形成的一個生態(tài)學功能單位。⑴生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力；⑵能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能。,二）、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構,1．食物鏈和食物網(wǎng),⑴ 碎屑食物鏈： 以

47、死生物或腐屑為起點的食物鏈。在大多數(shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)和淺水生態(tài)系統(tǒng)中，生物量的大部分不是被取食，因此能流是以通過碎屑食物鏈為主。⑵ 捕食食物鏈： 又叫活食鏈，直接以生產(chǎn)者為基礎。捕食食物鏈雖然是人們最容易看到的，但只在某些水域生態(tài)系統(tǒng)中才能成為能流的主要渠道。⑶ 寄生食物鏈： 是以寄生方式取食活有機體而構成的食物鏈,2．營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔,⑴ 營養(yǎng)級： 一個營養(yǎng)級是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物物種的總

48、和。通常一條食物鏈上的營養(yǎng)級只有4～5級。為什么？,⑵ 生態(tài)金字塔： 數(shù)量金字塔： 是利用各營養(yǎng)級所包含的各種生物的總數(shù)的多少來構成的生態(tài)金字塔 生物量金字塔： 以生物組織的干重表示每一個營養(yǎng)級中生物的總重量 能量金字塔： 是利用各營養(yǎng)級所固定的總能量值的多少來構成的生態(tài)金字塔,注意: 生態(tài)金字塔一般都是上窄下寬的，但是也有例外的。比如：前一營養(yǎng)級的個體比后一營養(yǎng)級的個體明顯大的多，就又可

49、能構成上寬下窄的倒置金字塔（數(shù)量金字塔）；還有在湖泊和開闊海洋的水域生態(tài)系統(tǒng)中常常出現(xiàn)上寬下窄的倒置的生物量金字塔。,注：能量金字塔不可能出現(xiàn)上寬下窄的倒置金字塔。,3． 生態(tài)效率：,a．同化效率 = 固定的日光能/吸收的日光能（植物） = 同化的食物能/攝取的食物能（動物） b．生長效率 = n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量能量/ n營養(yǎng)級的同化能量 c．利用效率 = n+1營養(yǎng)級的攝食能量/n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量 d．

50、林德曼效率 = n+1營養(yǎng)級的攝食能量/ n營養(yǎng)級的攝食能量,注： 一般大型動物的生長效率要低于小型動物；老年動物的生長效率要低于幼年動物；肉食動物的同化效率要高于植食動物。但隨著營養(yǎng)級的增加，呼吸消耗所占的比例也相應增加，因而導致在肉食動物營養(yǎng)級凈生產(chǎn)量的相應下降。但是林德曼效率在各個營養(yǎng)級之間的統(tǒng)計幾乎都是一個常數(shù)——即10%。以上也可以看出每個營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量都絕大多數(shù)通向碎屑食物鏈,4． 生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)平衡,反饋

51、調(diào)節(jié)分為負反饋調(diào)節(jié)和正反饋調(diào)節(jié)。負反饋調(diào)節(jié)：較常見的一種反饋，它的作用是能夠使生態(tài)系統(tǒng)達到和保持平衡或穩(wěn)態(tài)，反饋的結果是抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化。正反饋調(diào)節(jié)：比較少見，它的作用剛好與負反饋調(diào)節(jié)相反，即生態(tài)系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，反過來不是抑制而是加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化，因此正反饋的作用常常使生態(tài)系統(tǒng)遠離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。,由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，所以在通常情況下，生態(tài)系統(tǒng)會保持自身

52、的生態(tài)平衡。生態(tài)平衡是指生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)所達到的一種穩(wěn)定狀況，它包括結構上的穩(wěn)定、功能上的穩(wěn)定、能量輸入和輸出的穩(wěn)定。當生態(tài)系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，它能在很大程度上克服和消除外來的干擾，保持自身的穩(wěn)定性。這一現(xiàn)象就是生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)。,三）、生態(tài)系統(tǒng)的功能,1．生態(tài)系統(tǒng)的能量流動,a．生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)和次級生產(chǎn) ⑴ 生產(chǎn)量（或稱生產(chǎn)力）：在一段時間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)中某個種群或群落生產(chǎn)出來的有機物總量。 ⑵ 初級生產(chǎn)量：綠色

53、植物通過光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)變成植物體內(nèi)的化學能，這過程稱為“初級生產(chǎn)”，它所固定的總能量（或形成的有機物總量）稱為初級生產(chǎn)量。又分①總初級生產(chǎn)量：在某單位時間內(nèi)生產(chǎn)者所固定的全部太陽能；②凈初級生產(chǎn)量：總初級生產(chǎn)量減去生產(chǎn)者自身呼吸消耗后余下的數(shù)值。 ⑶ 次級生產(chǎn)量：在單位時間內(nèi)動物體的同化量減去其呼吸量余下的值。實際上它就是動物用于生長、發(fā)育和繁殖的那部分能量。一級、二級、三級消費者的生產(chǎn)量都屬于次級生產(chǎn)量。次級生產(chǎn)量=同化

54、量－次級呼吸量=個體增重+新個體重量,b．能量流動特點： 單向流動，不可逆轉(zhuǎn)，逐級遞減。,2．物質(zhì)循環(huán)： 又稱生物地化循環(huán)，特點：反復出現(xiàn)，循環(huán)流動。 ⑴ 水循環(huán)，全球性 ⑵ 氣體型循環(huán) ⑶ 沉積物循環(huán),五、 環(huán)境問題：,（一）人類對大氣層的破壞,1．酸雨污染：（不是單純的雨，他還包括雪、霧、塵埃等 各種含有酸性物質(zhì)的沉降物） a．形成原因：SO2、NO

55、 b．酸雨的危害： c．酸雨的防治：,2．光化學煙霧： a．形成原因：NO和碳氫化合物在陽光中的紫外線的作用下； b．光化學煙霧的成分：O3、NO2、醛類、過氧乙酰基硝酸酯 （PAN）與大氣的粒狀污染物混合，形成前藍色煙霧。 c．光化學煙霧的危害：空氣污染達到毒害的程度常常伴隨著 一種氣候條件——逆溫現(xiàn)象,a．溫室氣體：CO2、CH4、氮氧化物、氯氟烴。溫室氣體能無阻擋地讓太陽的短波輻射設

56、想地面，并部分吸收地表向外輻射的長波輻射（紅外線）。全球增溫作用中以CO2為主，約占60%以上。但是CO2并不是溫室效果最強的氣體，比如N2O的溫室效應要比CO2高的多（200倍左右），但是由于濃度比較低。所以………… b．溫室效應與氣候變暖的危害：影響植被分布、海平面上升、陸地減少 c．溫室效應與氣候變暖的防治：提高森林覆蓋率，改善生態(tài)環(huán)境。,4．臭氧層的破壞 a．臭氧層的作用： b．臭氧層破壞

57、的原因：氯原子能催化分解O3，制冷劑氟里昂（CFCl3）、CCl4、此外超音速飛機、汽車廢氣以及氮氧化合物也能分解臭氧。,3．溫室效應與氣候變暖：,（二）水體污染,1．有機污染：有機污染物在水中分解時需要消耗大量的氧，固又稱需氧污染物。被有機物嚴重污染的水體中，溶解氧急劇下降，甚至產(chǎn)生無氧層，大部分魚類會窒息死亡。同時，水中厭氧菌迅速發(fā)展，分解有機物并放出CH4和H2S等有毒氣體，發(fā)出臭氣。,2 ．水體富營養(yǎng)化：由于生活污水、工業(yè)廢水和

58、農(nóng)田排水中含較多的N、P等元素，這些元素大量的進入水體后使藻類植物等大量繁殖，這些生物死亡后，先被需氧微生物分解，使水體中溶解氧的含量明顯減少。接著，生物遺體又會被厭氧微生物分解，產(chǎn)生出CH4和H2S等有毒氣體，使魚類和其他水生生物窒息或中毒死亡，水體變臭。富營養(yǎng)化發(fā)生在淡水中叫“水華或水花”，發(fā)生在海水中叫做“赤潮”。,3．有毒污染物與生物富集作用：水體中的有毒污染物有兩類 ①重金屬（汞、鉛、鎘、鉻、砷（類金屬）等等），

59、 ②人工合成的有機物（有機氯、有機磷、多氯聯(lián)苯和芳香族氨基化合物）。有毒污染物的危害除造成生物急性中毒外，還有一種重要危害是生物富集作用帶來的不良后果。生物從環(huán)境攝取重金屬和脂溶性的DDT、六六六等有機氯殺蟲劑后，在體內(nèi)積累，并延食物鏈轉(zhuǎn)移。其結果是污染物的濃縮，營養(yǎng)級越高，富集能力越強，積累越多，呈現(xiàn)倒金字塔形。（著名例子是“水俁病”）4．海洋石油污染：污染石油的來源：河流、油輪事故、海底油田的泄漏和大氣降雨。5．水體熱污染

60、：許多工廠向水體排放廢熱水及其它形式的“廢熱”，使水體溫度顯著上升，影響水生生物的生存。（可以從生態(tài)幅的角度考慮）,（四）其它環(huán)境問題： 淡水資源短缺、土地荒漠化、生物多樣性遭受嚴重破壞。（五）人口增長與環(huán)境問題（六）生物在環(huán)境保護中的作用 a．森林在環(huán)保中的作用： 涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、保持水土、防風固沙………… b．生物監(jiān)測：

61、 監(jiān)測植物，如煙草對低濃度的光化學煙霧極為敏感，且葉片傷害程度與臭氧濃度正相關。地衣、苔蘚等許多植物都可作為監(jiān)測植物。 c．生物的凈化作用： 有些污染物能被生物吸收，在體內(nèi)積累或轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)，這一過程稱為生物的凈化，或稱為環(huán)境的自凈。如柳杉、懸鈴木、橙能釋放殺菌素,（三）土壤污染： 是指人類活動產(chǎn)生的污染物通過各種途徑輸入土

62、壤，其數(shù)量和速度超過了土壤凈化作用的速度，導致土壤正常功能失調(diào)。,不同污水中生物體系和指示生物,動物行為學,一、動物行為的概述,1．動物的基本要求與動物行為的概念 動物的基本要求是：個體的生存和種群的繁衍。動物的行為，例如攝食行為和性行為都是為了滿足上述基本需要，適應體內(nèi)、體外環(huán)境變化（如季節(jié)變化、食物來源、生理需求的變化等）的一切反應的總和。它不僅包括軀體的移位動作（如奔跑、游泳等等）和身體局部的微細動作（如發(fā)出聲音、豎起耳朵

63、等等）還包括動物日常生活活動（如取食、呼吸等等）以及動物的習性、舉止（如潛伏、假死、注目凝視、釋放外激素等等）,2．決定動物行為的因素：a．刺激（外界或內(nèi)部）； b．動物的感覺器官與神經(jīng)系統(tǒng)的功能狀態(tài)； c．動物機體的結構與生理特性,3．行為的遺傳和行為發(fā)生的原因： 行為是有遺傳基礎的（如典型的本能行為），但行為不是直接決定于基因，基因只能決定神經(jīng)系統(tǒng)、激素系統(tǒng)以及運動系統(tǒng)的結構的發(fā)育和建成，再由神經(jīng)系統(tǒng)來決定行為。,行為

64、發(fā)生的原因有終極原因和近期原因：終極原因：在動物行為學中，將行為或行為方式的進化歷史原因，它對動物生存特別是繁殖能力的影響，稱為行為的終極原因。由于終極原因回答的是動物（如候鳥）為什么具有某種行為方式（如遷徙）而不是其他的行為方式（象留鳥那樣定居），也就是行為方式的生態(tài)功能和進化歷史，因此一般稱為“為什么問題”。近期原因：在動物行為學中將動物個體怎么樣去進行某種活動，或者說在環(huán)境條件因素的刺激下動物的內(nèi)部生理機制（廣義的，包括生理、心理

65、、遺傳和發(fā)育機制）是怎么樣去完成某種行為的方式稱之為近期原因，或稱之為“怎么樣問題”。近期原因所涉及的是動物個體的遺傳程序的解碼，從而引起一系列生理現(xiàn)象（如候鳥遷徙前的生理變化）；終極原因則涉及到動物種群的遺傳程序的歷史變化以及變化的原因（如候鳥與留鳥的區(qū)別及其原因）,4．符號刺激和固定動作格局 外界的一個特定的刺激可引起動物發(fā)生特定的反應。這種反應是穩(wěn)定的，每次刺激都發(fā)生相同的反應。這種先天的反應稱為固定動作格局。引起這一反

66、應的刺激稱為符號刺激。如：雄性的淡水三棘魚，在繁殖季節(jié)的紅色（雄魚腹部的顏色為紅色）刺激所發(fā)出的攻擊行為。,特點： 固定動作模式由特定的外部刺激所引起，但是，一旦固定動作模式的行為開始以后，外部刺激即使不存在，固定動作模式也能繼續(xù)進行。 固定動作模式依動物種類而不同，因此固定動作模式是天生的、可遺傳的，可以作為動物種類的鑒別特征。,二、動物行為的分類,一）按獲得途徑分先天性行為（包括趨性、非條件反射、本能）和后天性行為（包括印記、模

67、仿、條件反射）。一些低等的先天性行為在越高等的動物中所占的比重越小。,1．先天性行為,趨性：是動物對環(huán)境因素刺激最簡單的反應。如眼蟲的、某些昆蟲和魚類的趨光性，臭蟲的趨熱性。哺乳動物的行為中已經(jīng)沒有趨性了。,非條件反射：反射必須要通過完整的反射弧才能實現(xiàn)。,本能：是由一系列非條件反射按一定順序連鎖發(fā)生構成的，比非條件反射復雜。非條件反射一般是個體局部發(fā)生的行為，本能是全身性的行為。,思考：某人看到鬧哄哄的一群人圍在一起，他也循著吵鬧聲向

68、人群靠近，這一現(xiàn)象是否是趨性。,思考： “被蚊子叮了感覺癢”。,2．后天性行為,印記：動物由于早期（初出生時）經(jīng)驗所形成的一種重要的記憶現(xiàn)象或行為方式。印記也是動物的一種學習行為方式，他一般是在動物出生后不久形成的（現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)某些動物的成體——性成熟的個體也具有印記能力），一旦形成就非常牢固難于消除，而且他只需根據(jù)少量經(jīng)驗并在一定的“敏感期”中形成。印記雖然一般是在動物出生后的早期形成的，但對其后的行為（如性行為、社群行為）產(chǎn)生深遠影響，