环境生态学导论复习要点.doc

环境生态学导论
要 点
第二章　生物与环境
第一节 地球上的生物
生物的协同进化：
　　协同进化是指一个物种的进化必然会改变作用于其他生物的选择压力，引起其他生物也发生变化，这些变化反过来又会引起相关物种的进一步变化。这种两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同计划过程即为协同进化。
1. 昆虫与植物间的协同进化
2. 大型草食动物与植物间的协同进化
3. 肉食动物与其食物间的协同进化
4. 互惠共生物种间的协同进化
5. 协同适应系统
生物多样性：
　　生物多样性是指生物类群层次结构和功能的多样性。
1. 遗传多样性：又称基因多样性，指种内不同种群之间或者同一种群不同个体之间的遗传变异总和。又可分为分子、细胞和个体三个层次。
2. 物种多样性：物种水平上的生物多样性，指多种多样的生物类型和种类。
3. 生态系统多样性：生态系统中生境的多样新、生物群落的多样新和生态过程的多样性。
4. 景观多样性：不同类型的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化和变异性。

影响生物多样性的因素：
1. 物种生物量：
2. 物种属性：
3. 物种库：
4. 输入环境的总能量
5. 维度、栖息地异质性和生产力
第二节 环境的概念和类型
环境的概念：
　　环境是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。构成环境的各要素，称为环境因子。

第三节 生物与环境因子的相互作用
一光因子的生态作用及生物的适应
光照强度的生态作用：
Ø 对植物的生长及形态结构的建成有重要作用。
Ø 促进细胞的增大和分化，影响细胞的分裂和伸长，从而影响植物体积的增大和重量的增加
Ø 促进组织和器官的分化，制约着器官的生长和发育速度，使植物各组织和器官保持发育上的正常比例

黄化现象（etiolation phenomenon）是光与形态建成的各种关系中最极端的典型例子，黄化是植物对黑暗环境的特殊适应。

光照强度与水生植物
光合作用的补偿层：在透光带的上部，植物的光合作用量与植物的呼吸消耗相平衡处，就是所谓的光合作用补偿层。
光合作用饱和点和补偿点
一定范围内，光合作用的效率与光强成正比，但到达一定强度光合效率不会再增加，若继续增加光强，光合效率下降，这点谓之饱和点。
植物开始生长和净生产所需的最小光照强度就是光合作用补偿点，即光合作用曲线和呼吸作用曲线的交叉点。
植物对光照强度的适应类型：
Ø 阳地植物：在强光环境中才能生育健壮的植物种类。
Ø 阴地植物：在弱光条件下比在强光条件下生长良好的植物种类。

生理有效辐射和生理无效辐射
红橙光主要被叶绿素吸收，蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收，这部分辐射为生理有效辐射，绿光很少被吸收利用称为生理无效辐射，红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成。
光照时间的生态作用：
Ø 长日照植物：指如果给予比临界暗期长的连续暗期的光周期（即日照时间超过一定数值），花芽便不能形成，或花芽形成受到阻抑的植物，如牛蒡、紫菀、凤仙花和除虫菊等。萝卜、菠菜、小麦
Ø 短日照植物：指给与比临界暗期长的连续黑暗下的光周期时（即日照时间少于一定数值），花芽才能形成或促进花芽形成的植物，如苍耳、菊类、水稻、玉米、大豆等。
Ø 日中性植物：对日照时间不敏感，四季豆，蒲公英，黄瓜、西红柿
温度的生态作用：
温度与生物的生长
Ø 温度“三基点”：最低温度、最适温度、最高温度
Ø 温度与生物的发育：有效积温：指植物在生长发育过程中，需从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且某一特定植物类别各发育阶段所需要的总热量是一个常数。K=(T—T0)N。各参数含义注意
植物对低温的适应：
n 形态方面
Ø 增加保护器官或物质：如鳞片、密毛、油脂等
Ø 缩小身体体积：呈匍匐状、垫状或莲座状
n 生理方面
Ø 减少细胞水分，增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质
Ø 叶片变红，有利于吸收更多的热量
植物对高温的适应：
n 形态方面
Ø 增加密绒毛和鳞片，过滤部分阳光
Ø 改变树体颜色，反射部分阳光
Ø 叶片垂直排列，减少光的吸收面积
Ø 增加木栓层，起到绝热和保护作用
n 生理方面
Ø 降低细胞含水量，增加可溶性糖或盐的浓度
Ø 提高蒸腾速率
Ø 反射红外线
生物对水因子的适应:
陆生植物
Ø 湿生植物：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。
Ø 中生植物：适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多、分布最光和数量最大的陆生植物。
Ø 旱生植物：生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热草原和荒漠地区。
水生植物：
Ø 沉水植物
Ø 浮水植物
Ø 挺水植物
旱生植物适应适应干旱环境的机制？P55
第四节 生态因子的作用分析
环境因子和生态因子
生态因子是指环境中对生物生长，发育，生殖，行为和分布有直接或间接影响的环境要素。区别：
Ø 环境因子指生物有机体以外的所有环境要素，是构成环境的基本成分。
Ø 生态因子则指环境要素中对生物起作用的部分。
环境因子作用的一般特征（注意能举例说明）p65
n 环境因子的综合作用
n 主导因子及特点。在诸多环境因子中，有一两个，在一定条件下，对生物起决定作用，即主导因子。
n 环境因子的直接作用和间接作用
n 环境因子的阶段性作用
n 环境因子的不可代替性和补偿作用

生态因子的限制性作用：
n B.J.Lielig 最小因子定律:
植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量.
n Shelford 耐性定律:
任何一个生态因子在数量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性限度时，就会使该生物衰退或不能生存。
第三章　生物圈中的生命系统
第一节　生物种群的特征及其动态
种群的概念及其特征：
种群：在一定空间中同种个体的集合。它是物种存在的基本单位和演化单位，又是生物群落的基本组成单位。
作为群体属性，种群具有如下特征：
Ø 数量特征：种群的数量大小受出生率、死亡率、迁入率和迁出率四个基本参数影响，这些因素又受年龄结构、性别比例、内分布格局和遗传组成的影响。
Ø 空间分布特征：具有一定的分布区域和分布方式（均匀分布、随机分布、聚群分布）
Ø 遗传特征：具有一定的遗传组成，是一个基因库。
种群的群体特征：
n 种群密度：单位面积或单位容积内某种群的个体数目
n 种群的年龄结构和性别比例
Ø 年龄结构：不同年龄或年龄组的个体在种群内的比例和配置状况
年龄锥体图是以不同宽度的横柱从上到下配置而成的图。按锥体形状，年龄锥体可划分为3个基本类型： 稳定性、增长性、下降性（图略）
Ø 性别比例：种群中雌性个体与雄性个体的比例
种群增长率(r)和内禀增长率(rm)
n 自然增长率：出生率－死亡率
n 内禀增长率rm：内禀增长率即不受限制的增长率，当环境无限制(空间、食物和其他有机体在理想条件下) ，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率。
种群数量增长模型：
n 与密度有关的种群增长模型（Logistic增长）

逻辑斯蒂增长模型：
假设条件
Ø 存在环境容纳量（K），环境条件所容纳的种群最大值当Ｎt=K时，种群为零增长，即dN／dt=0；
Ø 增长率随密度上升而降低的变化，是成比例的。每一个体利用空间为1/K，N个体利用N/K空间，剩余空间为1- N/K。
参数含义；图形（见课本）
种群的数量变动
n 不规则波动
n 周期性波动
n 季节波动：如苍蝇和蚊子等种群
n 种群暴发：种群数量在短期内迅速增长，如赤潮，蝗灾
n 生态入侵：由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断地扩大，分布区逐步稳定地扩展。
n 种群的衰落和灭亡

第二节　种群关系
竞争
同种或不同种生物因争夺食物、空间等资源而发生的负面影响被称为竞争
竞争的主要方式有两类：资源利用性竞争和相互干涉性竞争，前者又称为间接竞争，后者又称为直接竞争。竞争可以分为种内竞争和种间竞争。
n 高斯（G.F.Gause）假说:当两个物种利用同一种资源和空间时产生的种间竞争现象。两个物种越相似，它们的生态位重叠就越多，竞争也就越激烈。
n 竞争排斥原理：在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，即完全的竞争者不能共存。
生态位理论：
n 生态位：一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。
n 基础生态位：生物群落中，能够被某一物种所栖息的理论上的最大空间为基础生态位
n 实际生态位：一个种实际占有的生态位空间
n 捕食作用：一种生物吃掉另一种生物的这种对抗性关系称为捕食。吃的一方称为捕食者，被吃掉的一方称为猎物或被食者。这种捕食者与猎物的关系对猎物种群的数量和质量的调节上具有重要的生态学意义。
n 寄生作用：一种生物从另一种生物的体液、组织或者已消化物质中获取营养而生存的现象。
n 共生
Ø 原始合作：相互作用的两个种，双方获利，但不存在依赖关系。
Ø 偏利共生：相互作用的两个种，仅对一方有利，对另一方无影响。
Ø 互利共生：两物种相互有利的共居关系，并且特此间有直接的物质交流，相互依赖，相互依存。如菌根，地衣、根瘤等
第三节　生物群落
生物群落的概念
是指在特定时间内聚集在一定地域或生境中各种生物种群的集合。
群落的种类组成（成员型）：
n 优势种和建群种
　对群落其他种有很大影响而本身受其他种影响最小的物种，称为优势种，具有层次的群落，不同层次可以有各自的优势种，其中优势层的优势种称为建群种。
n 亚优势种
n 伴生种
n 偶见种
物种组成的数量特征：
n 丰富度（多度）：表示一个种在群落中的个体数目的多少和丰富程度。
n 密度：指单位面积或单位空间内的个体数。
n 盖度：植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比
n 频度：某个物种在调查范围内出现的频率，即包含该种个体样方占全部样方数的百分比。
n 重要值（综合特征）：用来表示某个种在群落中地位和作用的综合数量指标，公式为：
　重要值＝相对密度＋相对频度＋相对盖度

物种多样性的定义
指地球上生物种类的多样化，包含种的数目（或丰富度）和种的均匀度两方面含义。
辛普森多样性指数：随机取样的两个个体属于不同种的概率，即：N个体数；n种数

生活型：是生物对外界环境适应的外部表现形式，同一生活型的生物，不但体态相似，而且在适应特点上也是相似的。
生活型划分：
高位芽植物：休眠芽距地面25cm以上
地上芽植物：更新芽位于地面之上，25cm以下；
地面芽植物：更新芽位于近地面土层内；
地下芽植物（或隐芽植物）：更新芽位于较深土层或水中；
一年生植物：无休眠芽或更新芽，而是以种子过冬，
群落演替：
在一定地段上，群落由一个类型转变为另一个类型的有顺序的演变过程。
按控制演替的主导因素分
Ø 内因性演替
Ø 外因性演替
按群落的代谢特征分
Ø 自养性演替
Ø 异养性演替
按演替延续的时间长短分
Ø 世纪演替
Ø 长期演替
Ø 快速演替
按演替的起始条件不同分
Ø 原生演替
Ø 次生演替
生物群落演替的影响因素：
n 植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性是群落演替的先决条件
n 群落内部环境的变化是群落演替的动力
n 种内和种间关系的改变促进演替
n 外界环境条件的变化是群落演替的诱因
n 人类活动是重要的影响因素
生物群落演替理论：
n 单元顶极论
n 多元顶极论
学说要点以及异同点见课本123、124
第四章　生态系统生态学
生态系统的物种结构
关键种
对群落结构和功能有重要影响的物种。
食物链和食物网：
食物链是指生产者和各级消费者组成的能量运转序列，是生物之间食物关系的体现，即生物因捕食而形成的链状顺序关系。
在生态系统中，一种生物同时属于数条食物链，而且不同食物链往往是相互交叉，形成复杂的网络式结构即食物网。
食物网的控制机制
“自上而下”： 较低营养阶层的种群结构依赖于较高营养阶层物种的影响，称为下行效应。
“自下而上”： 较低营养阶层的密度、生物量等决定较高营养阶层的种群结构，称为上行效应。
初级生产量：通过光合作用固定的太阳能或制造的有机物质，又称第一性生产量。
测定方法
Ø 收获量测定法
Ø 氧气测定法
Ø 二氧化碳测定法
Ø 放射性标记物测定法
Ø 叶绿素测定法。
净初级生产量
初级生产过程中植物固定的能量用于生长和生殖的生产量。可供生态系统其他生物利用的能量。
生态金字塔：
　 由于能量通过食物链各营养级时逐级减少，如果把各养级的能流量，由低营养级到高营养级绘图，就成为一个金字塔形，成为能量椎体或金字塔，同样如果以生物量或者个体数目来表示，就能得到生物量椎体或者数量椎体。
Ø 数量椎体
Ø 生物量椎体
Ø 能量金椎体
生态效率：
林德曼效率：
林德曼效率：n+1营养级所获得的能量占n营养级所获得的能量之比，它相当于同化效率、生产效率和消费效率之积。

物质循环
生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸收，进入生态系统，被其他生物重复利用，最后再归入环境中，称为物质循环。
流通率
流通率是指物质或能量在单位时间、单位面积（或单位体积）内的转移量。
周转率=流通率／库中营养物质总量
周转时间=库中营养物质总量／流通率
物质循环的基本类型：
n 水循环
n 气相型循环 如N
　物质的主要储存库是大气和海洋，循环与大气和海洋密切相连，具有明显的全球性，循环性能最为完善。
n 沉积型循环：如P、S
　物质的主要蓄库在土壤、沉积物和岩石中，因此这类物质循环的全球性不如气体型循环，循环性能也不完善
温室效应（ Greenhouse effects ）：大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升
氮循环
氮循环的主要过程
n 固氮作用
n 氨化作用
n 硝化作用
n 反硝化作用
n 磷的循环过程
Ø 岩石经土壤风化释放的磷酸盐和农田中施用的磷肥，被植物吸收进入植物体内
Ø 沿食物链传递，并以粪便、残体或直接以枯枝落叶、秸秆归还土壤
Ø 含磷有机化合物经土壤微生物的分解，转变为可溶性的磷酸盐，可再次供给植物吸收利用，这是磷的生物小循环。
氮肥的大量使用引起的环境问题：见课本162
生态系统的自我调节：
生态系统平衡
生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态，它包括结构、功能和能量输入和输出的稳定
影响陆地生态系统分布的因素
n 影响植被及生态系统分布的主要因素
n 水热条件：水分和温度
n 水热条件变化的主导因素
n 纬度主导温度条件，形成纬向地带性
n 经度主导水分条件，形成经向地带性
n 海拔影响温度和水分，形成垂直地带性
第五章　生态系统服务
生态系统服务功能的主要内容：
★有机质的生产与生态系统产品 ★生物多样性的产生与维护 ★调节气候 ★减缓旱涝灾害
★减缓旱涝灾害 ★维持土壤功能 ★传粉播种 ★控制有害生物
★净化环境 ★感官、心理和精神益处 ★精神文化的源泉
定义：生态系统为人类社会的生产消费和流通、还原和调控活动提供的有形的或无形的自然产品、环境资源和生态损益的能力。
生态系统服务功能价值类型及内涵：
n 直接价值
¨ 显著实物型直接价值：以生物资源提供给人类的直接产品的形式出现。
Ø 消耗性使用价值：没有经过市场而被当地居民直接消耗的生物资源产品的价值。
Ø 生产性使用价值：经过市场交易的那部分生物资源产品的商品价值。
¨ 非显著实物型直接价值：体现在生物多样性为人类所提供的服务。
n 间接价值：生态系统的功能价值，常包括选择价值、遗产价值和存在价值。
n 选择价值：个人和社会对生物资源和生物多样性潜在用途的将来利用。
n 遗产价值：当代人为将来某种资源保留给子孙后代而自愿支付的费用。
n 存在价值：人们为确保某种资源继续存在而自愿支付的费用。