环境生态学 第二章：生物与环境
环境生态学盛连喜第二章
三 地球自我调节理论
Gaia假说的形成和发展
1969年英国的科学家拉弗洛克提出的。
1979年《 Gaia ：对地球上生命的新认识》出版。
1988年第二部著作问世。
认为地球是一个生物、海洋、大气和土壤组成的复合系统。
获得很大的的支持，也有反对。
Gaia 假说的主要论点：
Gaia假说认为地球上所有生物对其环境不断地其着主动调节 作用； 地球生态系统保持稳定性； 地球本身是进化系统：Gaia理论认为进化是渐进和间断的结 合，认为自然选择的生物进化是行星自我调节的一个重要部
A
光 合 作 用 率
B
光 合 作 用 率
A
B
a
A 光合作用
CP
sp
光强度
b
CP
CP 光补偿点
光强度
净生产力
B 呼吸作用
sp 光饱和点
生物随光照强度的适应类型
陆生生物— 对不同光照强度的适应产生阳性植物和阴性
植物和耐阴性植物及阴地植物和阳地植物
阳性植物(cheliophytes)、阴性植物(sciophytes)和耐阴性植物(shade
人类是主体，环境是指围绕着人群的空间以及其中可以直接
或间接影响人类生活和发展的各种因素的总体。
环境的类型
环境这个概念既是具体的，又是相对的。讨论环境时，要 包含着特定的主体，离开了主体的环境是没有内容的，同 时也是毫无意义的。主体的不同或不明确，往往是造成对
环境分类及环境因素分类不同的一个重要原因。
能 量 强 度
400
630
1000 波长(nm)
2500
4000
光的性质：波长150－4000nm,分紫外光、可见光和红外光三类，波长在380－760nm之间的光为
第二章 生物与环境
第二章生物与环境理论复习：1.影响生物生存的因素：（1）生物因素：一种生物影响其他生物生存的因素（2）非生物因素：主要是指阳光、空气、水、温度等非生物因素影响生物的生存因素举例：①大雨过后，蚯蚓爬到地面（影响因素是空气）②沙漠里植物植株矮小（影响因素是水分）③极地狐和大耳狐的关系（影响因素是温度）2.生物与生物之间的关系有：种间关系有：互利共生、寄生、竞争、捕食种内关系有：种内互助和种内斗争3.空气湿度：表示空气的潮湿程度。
空气湿度过大或过小微生物都易于繁殖与传播，其中空气湿度在45%--55% 病菌死亡较快，是人类适宜的空气湿度测空气湿度会用到干湿表和计时器4.生物对环境的适应：不仅表现在形态和结构方面，还表现在生理和行为等各个方面举例：①北极熊、青蛙的保护色②竹节虫的拟态③睡莲在水下有长长的叶柄目标检测：一、选择题1．观察生活在北极的极地狐和非洲沙漠的大耳狐，它们耳朵的大小不同，这与它们生活地区的哪种非生物因素有关（）A．水B．空气C．温度D．气候2．把大小两种草履虫分开培养，它们都能正常地生长，可是把两者放在一起培养的时候，经过16天，其中的一种全部死亡，而另一种却仍然生长正常，这种现象属于（）A．合作B．捕食C．竞争D．寄生3．在大自然中，生物在生存发展中不断适应环境。
下列哪项属于生物对环境的适应（）A．森林可保持水土B．旗形树的树冠像一面旗帜C．千里之堤，溃于蚁穴D．蚯蚓疏松土壤4．某同学做了植物对空气湿度影响的探究活动，下列根据测量结果绘制的曲线图最可能是草地一天湿度变化曲线图的是（）5. 樟树上下相邻的叶片互不遮挡，能使每片叶都尽可能多地接受阳光的照射，这说明（）A．环境能适应生物B．环境不能影响生物C．生物能适应环境D．生物不能影响环境6．红树林枝繁叶茂、根系发达，能扎根于海滩淤泥，有效地防止海浪对海岸海堤的侵蚀。
红树林的根系发达属于（）A．生物对环境的依赖B．生物对环境的影响C．生物对环境的适应D．环境对生物的影响7．下列关于生物与环境关系的说法中，最为确切的是（）A．菊花之所以在秋天开花，与秋天的温度较低有直接关系B．影响生物生活的生物因素仅指不同生物之间的相互作用C．生物对环境的影响是各种非生物因素共同作用的结果D．生物不仅能适应一定的环境，而且能影响环境8．下列是生物对环境影响的实例是（）①蚯蚓在土壤中活动，改良土壤疏松②沙漠栽种植物可以防风固沙③在沙漠生长的植物根系发达④毒蛇的颜色鲜艳⑤枫树在秋天落叶A．①②B．④⑤C．①③D．②④9．雅鲁藏布大峡谷中下游两侧的雪山，从山脚到山顶植被的分布情况一般为：热带雨林.常绿阔叶林.针叶林.高山草甸……对此起决定作用的生态因素是（）A．光照B．温度C．水D．土壤10．白蚁以木头为食，但它自身不能消化木纤维，白蚁肠内的鞭毛虫能够将木纤维分解为果糖，果糖既供白蚁利用，又是鞭毛虫的食物，白蚁和它肠内鞭毛虫的关系是（）A．互利共生B．寄生C．竞争D．捕食11．如果设计一个实验探究土壤的干湿程度对蚯蚓生活的影响，下列设计错误的是（）A．设计甲（湿润土壤）、乙（干燥土壤）对照实验B．在甲、乙两容器中各放人1条蚯蚓C．甲、乙两容器中放人大小及生活状况均相同的蚯蚓各5条D．甲、乙两容器都放在相同的环境中12．设计对照试验时，应遵循的原则是（）A．除实验变量外，其他变量都相同B．所有变量都不同C．除实验变量外，其他变量都不同D．所有变量都相同二、简答题13．蚯蚓生活在土壤中，能从土壤中获得所需要的营养物质，这说明生物能__________，蚯蚓的活动能使土壤肥沃，说明生物能_________________。
生态学-2生物与环境
目录 CONTENT
• 生物与环境关系 • 生态系统 • 生物多样性 • 人类活动对环境的影响 • 可持续发展与环境保护
01
生物与环境关系
生物适应性
生物适应性是指生物在面对环境变化 时，通过生理、行为和生态的调整来 适应环境的能力。这种适应性是生物 长期进化的结果，是生物生存和繁衍 的关键。
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THANKS
可持续发展与环境保护
可持续发展的定义
01
满足当前人类需求，同时不损害未来世代满足自身 需求的能力的发展模式。
02
强调经济、社会和环境三者之间的协调发展，追求 生态、经济和社会的综合效益。
03
促进持久、公正和共同的发展，要求在发展过程中 实现公平性、持续性和包容性。
环境保护的重要性
维护生态平衡
01
保态系 统、物种和遗传资源免受破坏和丧失。
公众教育
通过教育和宣传活动，提高公众对生 物多样性的认识和保护意识，鼓励人
们参与保护行动。
法律法规保护
制定相关法律法规，限制对生物多样 性的破坏和过度利用，对违法者进行 惩罚。
科研支持
加强科研支持，深入研究生物多样性 及其保护机制，为保护工作提供科学 依据和技术支持。
环境对生物的影响是持续而深远的，如气候变化可能导致某 些物种的灭绝，环境污染可能对人类健康产生严重影响。
生物对环境的适应
生物对环境的适应是生物进化的重要 驱动力，也是生物多样性的重要来源。 在长期进化过程中，生物通过基因突 变和自然选择，逐渐适应了特定的环 境条件，形成了独特的生理和行为特 征。
VS
02 遗传多样性
指种内基因的变化，包括种内 显著差异。
第二章 生物与环境-环境生态学(盛连喜)
三、地球自我调节理论——Gaia 假说
Gaia 假说的主要观点和贡献是：
① Gaia 假说强调，生命是全球尺度的现象。地球生态系统没有孤 立的生命。生活的生物有机体必须调节其生存的星球。否则，物 理和化学进化的力量将会使得它们变得不适于生物的生存。 ② Gaia 假说认为，不能将物种的进化与它们的环境分离开来，这 两个过程紧紧地耦合成一个不可分割的过程，调节成功与否依赖 于生物的进化和物质环境进化的不断耦合。这在一定意义上发展 了达尔文进化论的观点。
遗传 多样性
基因水平
分子 细胞 个体
物种 多样性
物种水平
不同层次
生态系统 多样性
景观 多样性
多样化和变异性
景观空间结构 功能机制 时间动态
生态系统水平
生物区系特点 生境的多样性 物种的濒危状况 生物群落的多样性 灭绝速率变动及机制 生态过程的多样性 保护物种和持续利用
二、生物多样性
（三） 影响生物多样性的因素
5.纬度、栖息地异质性和生产力
从区域范围考虑，物种数量随自然条件的适宜性、栖息地异质性、 与散布中心的隔离程度和初级生产力的变化而变化
6.生物地化循环
生物多样性水平与土壤营养物之间存在密切关系
7.系统稳定性
在一定程度上，生物多样性越高、越复杂，生态系统就会越稳定
不同的观点认为，稳定性应该有一个阈值，超过该数值后，多样 性非但不能增加系统的稳定性，甚至可能产生破坏性作用。
三、地球自我调节理论——Gaia 假说
（一）Gaia 假说的形成和发展
Lovelock J E在1969 年关于生命起源的国际会议上，第一次提出 了Gaia 假说。 1979 年，第一部著作《Gaia：对地球上生命的新认识》 1988年，第二部著作
全国成人高考专升本_生态学基础第二章生物与环境第二节
第二章生物与环境第二节生物与光因子光是地球上所有生物得以生存和繁衍的最基本的能量源泉，地球上生物生活所必需的能量，都直接或间接来源于太阳光。
光本身又是一个十分复杂的生态因子，它包括光照度、光质和日照长度的周期变化等都对生物的生长发育和地理分布都产生深刻的影响，而生物本身对这些变化的光因子也有着极其多样的适应。
一、生物与光照强度1．光照强度对生物的影响光照强度是指单位面积上的太阳光辐射量大小。
光照强度对植物光合作用产生直接影响从而影响植物的生长发育。
在一定范围内，光合作用的效率与光照强度成正比，但到达一定强度若继续增加光强，光合作用的效率开始下降，这时的光照强度称为光饱和点(图2—3a)。
另外，植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用。
当影响植物光合作用和呼吸作用的其他生态因子都保持恒定时，光合积累和呼吸消耗这两个过程之间的平衡就主要决定于光照强度。
光补偿点的光照强度就是植物开始生长和进行净光合生产所需要的最小光照强度。
不同植物由于适应不同光照条件，其光饱和点和光补偿点有很大差异，阴性植物比阳性植物能更好地利用弱光，它们在极低的光照强度下便能达到光饱和点，而阳性植物的光饱和点要高得多(图2—3b)。
光照强度对植物形态建成有重要作用，光促进组织和器官的分化，制约着器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例。
植物叶肉细胞中的叶绿体必须在一定的光强条件下才能形成与成熟。
弱光下植物色素不能形成，细胞纵向伸长，碳水化合物含量低，植株为黄色软弱状，发生黄化现象。
果实颜色的花青素的含量与光照强度密切相关，强光照有利于果实的成熟，强光照通常有利于提高农业生产的产量和品质，如可使粮食作物营养物质充分积累、提高籽粒充实度，使水果糖分含量增加、色素等外观品质充分形成等。
动物生长发育、繁殖和形态分化也对光强有一定反应。
光虽不作为动物能量的直接来源，但作用于动物的时空定向、诱导视觉和神经系统、调节激素和内分泌水平。
基础生态学-第二章生物与环境--第一节环境与生态因子
（2）谢尔福德耐性定律
• “耐受性定律”(Shelford’s law of tolerance) (V.E.Shelford,1913，美国)
– “生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存 在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过 了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭 绝。”
三、生态因子的作用规律
（一）、综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约，综合起来对
生物体起作用。 例如：温度与气压、湿度等因子共同作用 同样的高温度下，高气压和低湿度时对生物体损伤小；低气压和高湿度对生物体
损伤大。
三、生态因子的作用规律
（三）、直接因子和间接因子 直接因子：能直接影响生物的生理过程或参与生物的新陈代谢的因子。 间接因子 ：通过影响直接因子而间接作用于生物的因子。 例如：海拔高度及温度、光照等因子对人体的作用
（五）、不可替代性和补偿作用
A 不可替代性：生态因子对生物体的作用是不可替代的，又称同等 重要定律。
例如：人体缺维生素A、人体缺维生素D
一定范围内的 补偿！！
B 补偿作用（可调剂性）：多个生态因子综合作用时，由于某因子 在量上的不足，可由其他因子来补偿，以获得相似的生态效应。
例：光照不足，可多施有机肥使土壤中CO2浓度提高可补偿光照不 足。
耐性的可变性
• 同种生物长期生活在不同生态环境下，对多种生态因子会形成有差异的耐性范围， 用进废退；
例如：高山雪莲，耐高寒，对其他的条件适应性差。 • 生物的耐性范围还可通过人为驯化改变； 例如：生将金鱼长期饲养在不同温度条件下（18℃和32℃ ），他们对温度的耐性
环境生态学复习资料
环境生态学复习资料《环境生态学》教学内容•第一章 绪论•第二章 生物与环境•第三章 生物圈中的生命系统（种群生态学、群落生态学）•第四章 生态系统生态学•第五章 生态系统服务•第六章 退化生态系统及其修复、生态工程（教材中第六、八章合并，课外内容）•第七章 生物毒理与生物富集（教材中第七章部分内容）•第八章 生态管理、生态影响评价、生态规划、生态监测（教材中第九章、第七章部分）•第九章 全球环境变化与可持续发展（教材中第十章、课外内容）掌握内容第一章 绪论1生态学概念及研究对象。
生态学定义：研究生物与周围环境（生物、非环境环境）之间相互关系的科学。
研究对象：生物个体、种群、群落、生态系统、生物圈。
生命支持系统：是指地球上生命系统生存所需要的某些必要的条件，主要包括大气圈、水圈、岩石圈和能量。
2.生态圈：生物圈与生命支持系统的统一体,是地球上全部生物和与之发生相互作用的环境的总和，包括生物圈和生命支持系统两大部分。
3.人类社会的发展与环境问题的产生及演变：人类社会初期阶段的人与环境：人类进化过程中的重要事件：700万年前人科的起源两足行走的猿类物种“适应辐射”250万年前人属的起源和现代人的起源现代人的进化活动可能发生在50万年到3.4万年前之间标志现代文明的文字出现在大约6000年前农业社会与人类对自然环境的开发现代工业文明对环境的冲击与破坏4.环境生态学的概念 。
定义：研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制、规律和对人类的反效应，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。
是生态学和环境科学的交叉学科。
5.环境科学的研究内容 。
①人类与其生存环境的基本关系。
②污染物在自然环境中的迁移、转化、循环和积累的过程及规律。
③ 环境污染的危害。
④ 环境质量的调查、评价和预测。
⑤ 环境污染的控制与防治。
⑥自然资源的保护与合理使用。
⑦ 环境质量的监测、分析技术和预报。
⑧ 环境规划。
⑨ 环境管理。
第二章 生物与环境1. 物种（种）的概念，其内在因素。
基础生态学-第二章生物与环境 第三节生物与温度因子
3.极端温度的生态作用
1、极端低温对生物的影响与生物适应性 极端低温对生物影响：
① ≥0℃对喜温生物造成冷害。使生物生理
机能降低，破坏生理平衡。
2、极端高温对生物的影响与生物适应性
① 形态上的适应(高温) 植物: 密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减 少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。
动物:体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚 的脂肪隔热层
② 生理上的适应(高温) 植物: 降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾 作用旺盛，降低体温；反射红外光。
温度系数Q10：温度每升高10℃生物生长或反应速度增加的倍数。 “三基点”温度：参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和 最高温度；不同生物的三基点不同； 外温的季节性变化引起植物和变温动物生长 加速和减弱的交替，形成年轮； 外温影响动物的生长规模。
1.温度因子的生态作用
2、温度与生物的发育 温度与生物发育最普遍的规律是有效积温。 温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化，动物繁殖的早迟。
大耳 狐
北极 狐
② 在生理方面的适应(低温)
植物：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低 冰点，增加红外线和可见光的吸收带；
动物：增加体内产热，维持体温恒定； 异温性； 休眠(冬眠)
③ 在行为上的适应(低温)
主要表现在休眠和迁移两个方面, 前者有利于增加抗寒能力， 后者可躲过低温环境。
北极灰狼的脚温度可低于冰点
2、极端高温对生物的影响与生物适应性
高温对植物的影响主要有：
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（二）生物种的概念
生物种的概念 (species)
种的性状分类
物种是由内在因素（特殊、遗传、 生理、生态及行为）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。
基因型：种的遗传本质，生物性状 表现必须具备的内在因素。
表 型：与环境结合后实际表现出 的可见性状。
物种是客观存在的实体，不同物种之间存在明 显的形态上的不连续性及不同形式的生殖隔离。
大气圈对流层 平均厚10km，包含有O2，CO2以 及水气，粉尘和化学物质等。
水圈
海洋，江河，湖泊，沼泽，冰川及 地下水等连续不规则的圈层。
岩 石 圈 地球表面坚硬的外壳，凹凸不平。
土壤圈 生物圈
覆盖在岩石圈表面并能生长植物的 疏松层。
也称全球生态系统，具有生命是最 核心的部分。
地 球 环 境
水圈
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。Shelford的耐受性定律可以形象 地用一个钟形耐受曲线来表示。
生物对生态因子的耐受曲线
最适点
生 长 （ 生 殖 ） 低死亡限
最适区 适宜区
环境梯度 高死亡限
广适性生物属广生态幅物种，狭适性生物 属狭生态幅物种。
广生态幅物种 对某一特定点的适应能力低。
狭生态幅物种 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。
各种生物通常在生殖阶段所能耐受的生态 因子的范围比较狭窄。
疏花水柏枝 仅分布于湖北巴东、秭归和 四川巫山，生于低山河岸边及 路旁。分布于三峡库区原海拔 70～155m的消落带，三峡库 区特有植物，现已濒危灭绝。 三峡工程修建后它丧失其全部 生境而成为濒危植物，但经过 科学家的抢救与移栽，现在在 宜昌大老岭森林公园,武汉植物 园,三峡植物园均有移栽的疏花 水柏枝。
3. Shelford耐受性定律
生态幅定义
1913年，美国生态学家V.E.Shelford在 最小因子定律的基础上又提出了耐受性 定律，并试图用这个定律来解释生物的 自然分布现象。他认为生物对每一种生 态因子都有其耐受的上限和下限，上下 限之间就是生物对这种生态因子的耐受 范围，称生态幅。
耐受性定律
CH4 46亿年前的大气成分
“生命是蛋白质的存在方式，这个存 在方式的基本因素在于它和周围外部自然 界的不断新陈代谢”
——《自然辩证法》生命是高来自组织化的物质结构，其分 子基础是具有自我复制和具负载遗传信息 功能的核酸等生物大分子，通过生物膜实 现内部及内外的分隔，形成形形色色的细 胞、组织与生物体，并借助外界能量的输 入，通过一系列相互关联的生物化学过程 而实现内外物质交换和自身的复制。
第二节 环境的概念及其类型
一、环境的概念
环境
(environm ent)
指某一特定生物个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 。
自然环境 半自然环境 社会环境
我们通常所说的环境为地球环境，包括： 大气圈对流层 水圈 岩石圈 土壤圈 生物圈
又称为地理环境（geoenvironment）
二、生态因子作用的一般特征
1．生态因子的综合作用
环境中的各种生态因子彼此联系、互相促 进、互相制约，任何一个单因子的变化必将引 起其他因子不同程度的变化，对生物起到不是 单一的而是综合的作用。
2． 主导因子作用
对生物起决定性作用的生态因子即为主导 因子。
3．直接作用和间接作用
区分生态因子的直接作用和间接作用对生 物的生长、发育、繁殖及分布很重要。（地形）
生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子 的综合作用，但是其中必有一种和少数几种 因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子， 这些关键性的因子就是限制因子。任何一种 生态因子只要接近或超过生物的耐受范围， 它就会成为这种生物的限制因子。
2. Liebig最小因子定律
19世纪，德国有机化学家Liebig认为：植 物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成 分，基本思想是，每种植物都需要一定种类和 一定量的营养物质，如果环境中缺乏其中的一 种，植物就会发育不良，甚至死亡。如果这种 营养物质处于最少量状态，植物的生长量就最 少。人们把这种思想称为“Liebig的最小因子 定律”。
第二章 生物与环境
第二章 生物与环境
第一节 地球上的生物 第二节 环境的概念及其类型 第三节 生态因子作用的一般规律 第四节 主要生态因子的生态作用
第一节 地球上的生物
地球上的各种形式的生命
一、生命的产生与进化
（一）生命的起源
水蒸气
紫外线
H2S
为原始生命的产 生提供了条件
N2
地球 H2
NH3
大气圈
生物圈
岩石圈
二、环境的类型
按环境主体分
以人为主体的人类环境
以生物为主体生物体以外的环境
环
境
自然环境
的 按环境性质分 类
半自然环境
型
社会环境
微环境
按环境范围大小分
内环境 区域环境
宇宙环境 地球环境
不同尺度的环境
三、环境因子的分类
第三节
生态因子作用的一般规律
一、生态因子的概念
1. 生态因子
Liebig最小因子定律的补充：
（1）该法则只能用于稳定状态下，物质和能量 的输入和输出处于平衡状态 。
（2）应用该法则时，必须要考虑各种因子之间 的关系。如果有一种营养物质的数量很多 或容易吸收，它就会影响到数量短缺的那 种营养物质的利用率。生物可以利用一种 元素取代另一种元素来实行功能。它不但 适用于营养物质，也适用于其他的生态因 子。
4．生态因子的阶段性作用
生态环境的规律性变化导致生态因子对生 物的阶段性作用。（鲑鱼的洄游）
5．生态因子的不可代替性和补偿作用
各种生态因子的存在都有其必要性，主导因子的 缺乏可影响生物生长甚至死亡，所以不可代替，但在 综合作用过程中可局部补偿。（光照与二氧化碳）
三、生态因子的限制性作用
1. 限制因子
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。
如温度，湿度，食物，氧气，二氧化 碳和其他相关生物等。
2. 生态因子与环境因子的关系
生态因子和环境因子的概念：
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。
生态因子则指环境要素中对生物起作用 的部分。