岛屿物种的形成与岛屿的群落结构
生态学第三版复习提纲
第一章；生态学定义：生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。
第二章：简述光的生态作用，生物如何适应？1、光强对生物的生长发育和形态建成的作用光强是光合作用能量的来源，适宜的光照能促进细胞的增大和分化，影响细胞的分裂和伸长，促进组织和器官的分化，制约器官的生长和发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例。
光照强度影响动物的发育。
光强和体色也有一定的关系。
2、光照强度与水生植物水生植物在水中的分布与光照强度有关。
光补偿点：光的穿透性限制着海洋植物的分布，只有在海洋表层的透光带内，植物的光合作用量才能大于呼吸量。
在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡，就是所谓的补偿点。
阳地（阳生或阳性）植物：在强光环境中才能生长健壮，在隐蔽和弱光条件下生长发育不良的植物。
阴地（阴生或阴性）植物：在较弱的光照条件下生长良好的植物。
潮湿、背阴的地方或林下。
耐阴性植物：介于上述两者之间，在全日照下生长最好，但也能忍耐适度的阴蔽，或是在生育期间需要较轻度的遮荫。
日照长度的变化对动植物都有重要的生态作用，由于分布在地球各地的动植物长期生活在具有一定昼夜变化格局的环境中，借助于自然选择和进化而形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，这就是在生物中普遍存在的光周期现象。
生物和许多周期现象是受日照长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器长日照植物：日照超过一定数值才开花的植物。
短日照植物：短日照短于一定数值才开花的植物，一般需要较长的黑暗才能开花。
中间性植物：在什么日照条件下都能开花。
哺乳动物的繁殖和换毛长日照动物：在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代。
如雪貂、野兔。
短日照动物：一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖。
如绵羊、山羊和鹿。
温度对生物作用的“三基点”和积温在农业生产上和虫害预报有何意义？预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程度；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时。
生态学简答题
③空气呈现高二氧化碳低氧气，影响土壤微生物种类、数量和活动，进而影响植物营养状况；
④温度对植物生长发育密切相关，导致土壤动物产生行为适应变化。
8. 大气中氧气和二氧化碳浓度与生物的关系。
答：大气中的氧气与二氧化碳关系到生物生存，二氧化碳是植物光合作用的原料，不同植物利用二氧化碳的效率不同。氧气是动物生存的必需条件（厌氧动物除外），动物能量代谢要消耗氧。大气压氧分压随着海拔升高而下降，高海拔低氧是内温动物生存的限制因子，内温动物对高海拔低氧的适应表现在加大了呼吸深度，增加了肺泡气体弥散能力，增加了组织肌红蛋白数量，增加了红细胞数量及血红蛋白浓度，提高携氧能力。
4. 生物对光照会产生哪些适应？
答：光照有日周期和年周期的变化，日照长短对生物起了信号作用，导致生物出现日节律性的与年周期性的适应性变化其中有：
1）、生物的昼夜节律；
2）、生物的光周期现象：1）、植物的光周期现象：a、长日照植物 b、短日照植物c、中日照植物 d、日中性植物
它对维护生态平衡有着重要的指导意义：①对已退化的生态系统，经人为修复使其负反馈系统恢复正常，生态系统就能得到修复。②在生态系统的利用中，不能超过其生态阈值，否则负反馈作用下降，生态系统将遭到破坏。③生物多样性愈高，结构愈复杂，负反馈功能就愈强，生态平衡就愈稳定。因而生物多样性的保护在维护生态平衡方面很重要。
四、问答题（每题10分）
1. 比较三类生态学研究方法的利弊。
答：生态学的研究方法可以分为野外的（田间的）、实验的和理论的三大类。
野外的研究方法是首先的，并且是第一性的。采集数据时误差较大，而且野外条件下影响因子很多我们关注的未必就是关键性的因子，从而得出不正确结论。
05影响生物群落结构的因素
3.3.3 影响生物群落结构的因素
• 1. 生物因素对群落结构的影响 • 2. 干扰对群落结构的影响 • 3. 空间异质性与群落结构 • 4. 岛屿与群落结构
6. 平衡说与非平衡说
• 平衡说认为共同生活在同一群落中的物种 处于一种稳定状态，生物群落为存在于不 断变化着的物理环境中的稳定实体。主导 思想：共同生活的种群通过竞争、捕食和 互利共生等种间关系而形成相互牵制的整 体, 导致生物群落具有全局稳定性特点；在 稳定状态下群落的物种组成和各种群数量 都变化不大；群落的变化是由环境的变化， 即所谓的干扰所引起的。
• 非平衡说认为，组成群落的物种始终处在 不断的变化之中，自然界中的群落不存在 全局稳定性，存在的只是群落的抵抗性(群 落抵抗外界干扰的能力)和恢复性 (群落在受 干扰后恢复到原来状态的能力)。非平衡说 的重要依据就是中度干扰理论。
• 平衡说和非平衡说的区别：
• 注意焦点 平衡说的注意焦点是系统处于平 衡点时的性质，而对于时间和变异性注意 不足；非平衡说则把注意焦点放在离开平 衡点时系统的行为变化过程，特别强调时 间和变异性。
4. 岛屿与群落结构
• (1) 海岛的种数-面积关 系
• 岛屿面积越大，生物种 数越多 ，可用方程描述 ：
S = cAz
或 lgS = lgc + z (lgA)
式中：S= 种数，A= 面 积，z和c为两个常数。
• 岛屿面积越大其生物种 数越多, 称为岛屿效应。
Galapagos群岛陆地植物 种数与岛面积的关系
1. 生物因素对群落结构的影响 • (1) 竞争对群落结构的影响 • 竞争可导致生态位的分化。 • 群落中的种间竞争常出现在同资源种团和
群落生态学群落的组成与结构
苇莺
丘鹬
榛鸡
水生植物群落的成层性
主要与光照、 温度、食物和 溶氧量有关
– 挺水草本层、 飘浮草本层、 水面高草层、 沉水漂草层、 沉水矮草层、 水底层
漂浮动物 浮游动物、 游泳动物、 底栖动物、 附底动物、 底内动物
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三、 群落的水平结构
• 概念：群落中植物种类在水平方向上不均匀 配置，使群落表现出斑块相间的外形。
D=1-ΣPi2
– Shannon-Weiner指数
H =-ΣPilnPi
– Pielou均匀度指数：E=H/Hmax Hmax为群落可能的最大多样性指数：Hmax=LnS
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0(0.00) 50(0.50) 1(0.01)
100(1.00) 50(0.50) 99(0.99)
多样性指数计算 ln2=0.69 ln0.01=－4.605
由于种群本身数量稀少的缘故
– 指示种、特征种
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阔叶红松林混交林群落的物种（乔木层）： 优势种：红松、紫椴 亚优势种：水曲柳、胡桃楸、黄波罗、榆 伴生种：槭、云冷杉 偶见种：落叶松、山杨
群落成员型的确定－－种类组成的数量特征
• 多度 (abundance)：物种个体数目的多少 • 密度 (density)：物种在单位面积或空间上
D(61-80%)
E(81-100%)
• 重要值 (important value)
– IV=相对密度+相对频度+相对优势度/ 相对盖度
三、群落的物种多样性
生物多样性：生物中的多样化和变异性以及物种 生境的生态复杂性，包括植物、动物和微生物的 所有种及其组成的群和系统，包括遗传多样性、 物种多样性和生态系统多样性3个层次。
第三部分群落生态学-群落的组成与结构
Alexander Humboldt：特定的外貌，对生境因素的综合反应 E.Warming：一定的种组成的天然群聚
俄国学派：有机体的特定组合，有机体之间及其与环境之间相互影响
V.E. Shelford: 具有一致的种类组成且外貌一致的生物聚集体 E.P. Odum: 种类外貌一致、具有一定 的营养结构、代谢格局、结构单元、生命部 分
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影响群落结构的因素
生物因素
干扰 空间异质性
岛屿化
物种丰富度的简单模型
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生物因素－竞争
竞争对群落结构的影响
资源利用 → 生态位重叠 →
生态学 (Ecology)
主讲人：唐利洲 Email：tanglizhou@ Phone: 18687447267
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第三部分 群落生态学 （community ecology）
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群落的组成与结构
生物群落的概念
群落的种类组成
群落的结构
群落组织—影响群落结构的因素
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第一节 生物群落的概念
生境类型越多
气候稳定学说—进化中，热带的气候最稳定 竞争学说 捕食学说—捕食者的存在将被食者种群数量压低，减轻其种间竞争，
允许更多的被食者种的共存
生产力学说—生产力越高，物种多样性越高
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种间关联
在一个群落中，如果两个种出现的次数高于期望值，它们就具有正关联。 如果两个种出现的次数低于期望值，则它们具负关联。 种A
•亚优势种（subdominant species）：指个体数量与作用都次与优势种，但在
决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的物种。
•伴生种（companion species）：为群落的常见种类，它与优势种相伴存在，
保护生物学
保护生物学（Conservation Biology)：是现代生命科学中的一个重要分支，是研究和保护地球上的生物资源，以便人类能够持续地予以利用的科学。
狭义的岛屿：指海洋、江河或湖泊中与大陆完全隔离的、由岩石或/和土壤构成的、高潮时露出水面的部分。
广义的岛屿：自然界中任何呈孤立存在的环境类型，在保护生物学中，我们经常使用的名词为“生境岛屿”或“栖息地岛屿”（ecological island）。
岛屿生态学（Island ecology）:岛屿生态学（Island ecology）是一门比较新的生态学的一个分支学科，主要研究岛屿上生活的生物与其周围环境间的相互关系、岛屿的大小与岛屿动植物群落的形成、生物的演化以及生物族群的灭绝的关系等。
岛屿效应：岛屿面积越大种数越多。
岛屿平衡理论:MacArthur和Wilson认为一个岛屿上的物种数实际上是由迁入(immigration)和灭绝(extinction)两者的平衡决定的，而这种平衡是一种动态的平衡，物种不断地灭绝或被相同的或不同的种类所替代。
栖息地异质性假说(Habitat heterogeneity hypothesis)：William(1964)认为面积增加包含了更多类型的栖息地，因而应有更多的物种可以存在。
Westman(1983)和Buckley(1982)也认为物种随岛屿面积增加而增加的原因是由于栖息地增加的结果，而不是平衡假说中岛屿面积效应的结果。
随机样本假说(Random sampling hypothesis)：认为物种在不同大小岛屿上的分布是随机的，大的岛屿只不过是大的样本，因而包含着较多的物种。
Dunn和Loehle(1988)指出，取样范围会影响物种数一面积的关系。
样本效应：大多数自然保护区，无论其面积大小，实际上都仅仅代表了陆地上某种景观的一个部分而非其整体，换言之，自然保护区是某种生境的一个样本。
短期岛屿化效应：随着周围生境改作农用或者以其他形式被人类利用，适宜这些物种生存的邻近生境随之消失，其结果导致那些对邻近生境有所依赖的的物种会立即消失。
生态学复习资料
生态学复习资料名词解释：第一章1.生物圈：地球上存在生命的部分称作生物圈。
2.生态学：是研究生物及环境间相互关系的科学。
3.环境：指某一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和。
4.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。
5.环境因子：指生物体外部的全部环境要素。
6.环境因子分为3类：气候类、土壤类和生物类。
7.限制因子：任何生态因子当接近或达到某种生物的耐受性极限而阻止其生存，生长，繁殖或扩散时，该因子就称为限制因子。
8.Shelford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者不能生存。
9.liebig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。
10.贝格曼定律：个体大的动物，其单位体重散热量相对较少。
11.阿伦规律：恒温动物身体的突出部分在低温环境中有变小变短的趋势以减小散热。
12.生态最适点：在由种间竞争条件下，13.生态幅：每一个种对环境因子适应范围的大小即生态幅。
14.内稳态：即生物控制自身体内环境使其保持相对稳定的机制。
15.光补偿点：光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡之处。
16.光饱和点：在一定范围内，光合作用的效率与光强成正比，但是到达一定强度，倘若继续增加光强，光合作用的效率不仅不会提高，反而下降，这点称为光饱和点。
17.植物的光周期现象：不同长短的昼夜交替对植物开花结实的影响称为植物的光周期现象。
18.有效积温法则：生物在生长发育过程中必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且各发育阶段所需要的总热量是一个常数。
第二章19.种群：同种生物在特定环境空间内的个体集群。
20.21.密度：单位面积（或空间）上的个体数目。
22.单体生物：个体很清楚，各个保持基本一致的形态结构，都由一个受精卵发育而成。
23.构件生物：由一个合子发育成一套构件组成的个体。
环境生态学课程教学大纲
《环境生态学》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：环境生态学英文名称：Environmental Ecology课程类别：专业基础课学时：48学分：3.0适用对象: 环境科学专业考核方式：闭卷考试二、课程简介环境生态学属于环境科学、环境工程等专业本科生的专业方向课。
环境生态学是生态学的一个分支，是伴随着环境问题的出现而产生和发展的新兴的综合性学科，是一门运用生态学理论，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。
该课程注重生态学基本原理与实际应用的结合，介绍了生态学的基本理论，重点介绍生态系统生态学；阐述了生态系统服务、人为干扰对生态系统的损伤、生态恢复、生态系统管理及可持续发展理论等。
三、课程性质与教学目的通过该课程的学习使学生掌握环境生态学的基本概念，环境生态学的形成过程及发展趋势，环境生态学的研究内容，理论，研究方法及实际应用。
了解受损生态系统变化，掌握生态系统的演替规律以及修复对策，掌握生态系统管理和可持续发展理论。
在认识和掌握生态学的基本规律的基础上，能够运用生态学理论，保护和合理利用自然资源，治理被污染和被破坏的生态环境，恢复和重建受损的生态系统，实现保护环境与发展经济的协调，以满足人类生存和发展的需要。
四、教学内容及要求第一章绪论（一）目的与要求1.掌握环境生态学、生态学的概念；2.了解环境生态学、生态学产生的背景和发展过程；3.理解环境生态学与其他关联学科的关系；4.熟悉环境生态学、生态学的研究对象和研究方法。
（二）教学内容第一节环境生态学的定义及其形成与发展1．主要内容：环境问题的产生与演变，环境生态学的定义及其发展。
2．基本概念和知识点：环境生态学，人类社会的发展与环境问题的产生及演变，环境生态学的形成与发展。
3．问题与应用（能力要求）：认识当今世界环境问题产生的根源。
第二节环境生态学的研究内容与学科任务1．主要内容：环境生态学的研究内容与学科任务；2．基本概念和知识点：环境生态学的研究内容、环境生态学的学科任务及发展趋势；3．问题与应用（能力要求）：了解环境生态学的主要研究内容与任务。
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3.岛屿物种的形成
生物学家早就把岛屿当做了解生 命分异的天然实验室。从这些研究中 获得的一个结论是，偏远群岛上的生 命是在移居生物由大陆向岛屿的简单 的单向流动中积累起来的。
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• 非平衡学说的主要依据就是中度干扰理论。该学说认 为，构成群落的物种始终处于变化之中，群落不能达 到平衡状态，自然界的群落不存在全局稳定性，有的 只是群落的抵抗性（群落抵抗外界干扰的能力）和恢 复性（群落在受干扰后恢复到原来状态的能力）。
• 比较平衡学说和非平衡学说，除对干扰的作用强调不 同以外，一个基本的区别是：平衡学说的注意焦点是 系统处于平衡点的性质，而对于时间和变异性注意不 足；而非平衡学说则把注意的焦点是系统在平衡点周 围的行为变化过程，特别强调时间和变异性。两个学 说另一重要区别是把群落视为封闭系统还是开放系统。
岛屿物种的形成及岛屿群落结构
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岛屿物种的形成
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岛屿群落结构
一.岛屿物种的形成
1.岛屿的定义 2.物种的形成 3.岛屿物种的形成
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二.岛屿群落结构
1.群落的定义
2.岛屿效应 3.岛屿群落结构
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1.岛屿的定义
岛屿是岛的总称（岛的面积大，屿 的面积小），散布在海洋、江河或湖 泊中的四面环水、高潮时露出水面、 自然形成的陆地。彼此相距较近的一 组岛屿称为群岛。
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MacArthur 的平衡说 • 岛屿上的物种数虽决定于岛屿的面积， 但它是物种迁入、迁出和灭亡平衡的结 果，这是一种动态平衡，不断地有物种 灭亡，也不断地由同种或别种的迁入而 补偿灭亡的物种。
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• 岛屿上物种的平衡关系可用图3 — 2说明， 以迁入率曲线为例，当岛上无留居种时， 任何迁入个体都是新的，因而迁入率高。 随着留居种数加大，种的迁入率就下降。 当种源库（大陆上的种）所有的种在岛 上都有时，迁入率为零。灭亡率则相反， 留居种数越多，灭亡率越高。迁入率取 决于岛屿与大陆距离的远近和岛屿的大 小，离大陆较近且面积大的岛，其迁入 率高；远而小的岛，迁入率低。同样， 灭亡率也受岛的大小影响。
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（1）异域种化 同一物种由于地理隔离，分别演化为 不同的物种。 （2）同域种化 同一物种在相同的环境，由于行为改 变或基因突变等原因而演化为不同的 物种。
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（3）边域种化 种化过程中，一个小族群由于某种原 因和原来的大族群隔离；隔离时，小族 群的基因经历剧烈变化；当小族群再跟 大族群相遇时，已经形成不同物种。
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2.物种的形成
物种形成（speciation）是新物 种从旧物种中分化出来的过程，即 从一个种内产生出另一个新种的过 程。
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自然界的物种形成主要有4种模型。 包括异域性物种形成（Allopatric speciation）、同域性物种形成 （Sympatric speciation）、边域性物种 形成（Peripatric speciation）与临域性 物种形成（Parapatric speciation）。
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平衡学说和非平衡学说
• 对于形成群落结构的一般理论，有两种对立的观点， 即平衡学说和非平衡学说。 • 平衡学说认为共同生活在同一群落中的物种种群处于 一种稳定状态。其中心思想是：①共同生活的物种通 过竞争、捕食和互利共生等种间相互作用而互相牵制； ②生物群落具有全局稳定性特点，种间相互作用导致 群落的稳定特性，在稳定状态下群落的物种组成和各 种群落数量都变化不大；③群落实际上出现的变化是 由于环境的变化，即所谓的干扰所造成的，并且干扰 是逐渐衰亡的。因此，平衡学说把生物群落视为存在 于不断变化着的物理环境中的稳定实体。
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Filardi和 Moyle通过估计一个泛 太平洋鸟群在时空上的关系来检验这 一假设。它们的分子种类数据表明， 关于岛屿的传统观点(即把岛屿当成 是踏脚石，认为物种是通过以在各个 岛屿上跳跃的方式越过海洋到达大洋 洲及太平洋岛屿的)与事实不符。
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实际上，物种向太平洋主要群岛 上的分布是一个物种辐射过程造成的， 这个过程既涉及物种从岛屿向大陆迁 移，也涉及相反的过程(即大陆向岛 屿迁移)。 生殖隔离是新物种形成的必要条件 （新物种形成的定义）。
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1.群落的定义
• 群落 (Biocoenosis)或称为“生物群落”。 指的是生态学中，在一个群落生境内 相互之间具有直接或间接关系的所有 生物，或曰生物的总合。
• 群落的结构分为：垂直结构、水平结 构、时间结构、片层结构。
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图 3 —2 不同岛上物种迁入率和灭亡率
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• 迁入率曲线与灭亡率曲线交点上的种数， 即为该岛上预测的物种数。根据平衡说， 可说明下列四点：① 岛屿上的物种数不 随时间而变化；② 这是一种动态平衡， 即灭亡种不断地被新迁入的种所代替； ③ 大岛比小岛能“供养”更多的种；④ 随岛距大陆的距离由近到远，平衡点的 种数逐渐降低。
2.岛屿效应
岛屿的物种数与面积的关系 岛屿由于与大陆隔离，生物种迁入和迁 出的强度低于周围连续的大陆。许多研究证 实，岛屿中的物种数目与岛屿的面积有密切 关系。岛屿面积越大，岛屿上的物种数越多， 岛屿面积与岛屿上物种数的关系可以用简单 方程描述为： S = cAz 或用对数表示：lgS = lgc + z (lgA) 式中：S —— 种数；A —— 面积； z 、c —— 两个常数。