第3章-生态学理论基础2016

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（五）大气和风的生态作用
✓大气为生物提供生命元素-氧、碳和氮； ✓大气组分的失衡对生物产生不利影响，如 二氧化碳、甲烷等温室效应； ✓风有利于生物基因交流（如风媒花） ； ✓风可以来影响生物的分布和生长，如地形 雨、焚风(foehn)效应等。
三、生态因子的作用特点
综合性 主导性 不可替代性和互补性 阶段性： 限制性 直接性和间接性
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二、生态学的研究对象
（二）生态学的宏观研究对象 ✓生物个体或物种（species）：能够实际 地或潜在地彼此杂交的个体组合。如鲤鱼、 黄牛等； ✓生物种群（population）：在特定的时间 和一定的空间中生活和繁殖的同种个体所 组成的群体。如高山草甸、季风常绿阔叶 林等；
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✓生态系统（ecosystem）：生物有机体及无机 环境之间的有机整体。生物组分包括生产者 （producer）、消费者（consumer）和分解者 （decomposer）。 ✓景观（landscape）：相互作用的生态系统镶 嵌构成、以类似形式重复出现、具有高度空间 异质性的区域，具有明显的视觉特征的地理实 体，具有经济、生态和美学价值。
三、群落的稳定性
（一） 群落稳定性的定义
✓ 群落的稳定性具有两层含义：群落的抗干扰 能力，即抵抗力稳定性；群落受到干扰后恢 复到原平衡态的能力，即恢复力稳定性。
✓ 群落稳定性的两种观点: 平衡说和非平衡说
两种对立的观点。平衡说认为，共同生活在同
一群落的物种处于一种稳定状态。非平衡说认
为，自然界中的群落不存在全局稳定性，有的
a) 具长喙或吸管适宜吸食 花蜜的蜂鸟(昼)和鹰蛾 (夜)
b) 具流线体形适宜游泳的 海洋动物鯊(鱼类)、鱼 龙(史前爬行类)、海豚 (哺乳类)
c) 前后肢爪间具毡状皮肤 适宜滑翔的北美飞鼠 (啮齿类)和澳洲滑鼠 (有袋类)
动物的趋同适应示意图 (Smith, R., 1974)
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夏威夷细嘴食虫(食蜜)鸣鸟因食性分化产生的形态 辐射(趋异)适应 (R. Smith, 1974)。
时间
三、群落的稳定性
干扰
正常作用范围
功能轨迹曲线
生
态 系 统 功 能
恢复力的量度：当一次干扰后 的恢复时间一定时，此区域的 面积越大(轨迹回复到接近正 常范围越早)，生态系统的恢 复力越强；或者，当一次干扰
强度一定时，此区域的宽度越
小(轨迹回复到正常范围越快)，
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二、种群的数量调节
（一）种群的逻辑斯谛增长 ✓种群数量会增长主要有两种方式: —J型增长：无限环境中的增长模式； —S型增长：有限环境中的增长模式。
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二、种群的数量调节
（二）-3/2自疏法则
✓自疏过程中存活个体平均株干重与种群密度之 间的关系可用下式表示
W
K
d
3 2
其中种群密度(d)的指数-3/2经多种植物定量测 定为一恒值，因此称为-3/2自疏法则。
—植物的生态适应： —动物的生态适应:
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A 北极狐 (Alopex lagopus)
B赤 狐 (Vulpes vulpes)
C 大耳狐 (Fennecus zerda)
三种不同狐狸的头部及耳朵比较(引自Dreux, 1974)
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四、生物对环境（生态因子）的适应
（三）生物对水分因子的生态适应 ✓ 植物：依据对水分的需求量和依赖程度， 可将植物划分为水生植物和陆生植物； ✓ 动物：依据对水分的需求和依赖程度，可 将其划分为陆生动物和水生动物。
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二、环境（生态因子）的生态作用
（一）光因子的生态作用
✓光因子的生态作用主要表现在光照强度（光 补偿点、光饱和点）、光质（可见光、不可见 光）和光周期（日周期、年周期）三个方面。
（二）温度因子的生态作用 ✓温度“三基点”；最高、最适、最低温度 ✓积温的作用：农作物生产必须依当地平均温 度和每一作物所需的总有效积温进行安排
群落 系统
现代生态学的生态范围 （引自Odum 和 Barrett，2005）
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一、生态学的定义与内涵
活动
进化
（三）生态学的研
发展
行为
究水平
变化
调节
生物圈
整合
✓微观水平:器官、 细胞、细胞器和分 子;
动态平衡：非 制控点反馈 （+或-）；在 有限范围内维 持动态平衡
区域 景观 生态系统
群落
✓宏观水平:个体、
种群
种群、群落、生态 系统、景观、生物 圈。
稳态平衡：制 控点反馈（+ 或-）；在有 限范围内维持
稳态平衡
个体 器官系统
器官 组织
细胞
现代生态学研究对象的生态水平（Odum和Barrtee，2005） 7
二、生态学的研究对象
（一） 生态学的主要研究对象 ✓主要研究对象是生态系统，即生物和非生 物相互作用形成的系统，它包括：微观水平 上的器官、细胞、细胞器和分子，以及宏观 水平上的个体、种群、群落、生态系统、景 观、生物圈等。
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四、生物对环境（生态因子）的适应
（五）生物对大气因子的生态适应 ✓ 植物：对缺氧环境的适应主要靠通气组织，以 保证各器官、组织对氧的需求。 ✓ 动物：对缺氧环境的适应主要表现在呼吸和供 血两个方面。肺泡余气量增加、红细胞数量、 血红蛋白浓度及血球比积升高等
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四、生物对环境（生态因子）的适应
替），如气候性演替、火成演替等。 ✓ 内因动态演替：群落内部的结构改变而引起
的演替）
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二、群落的演替
（三）群落演替的顶极理论 ✓ 单元顶极论 (气候顶极）：群落演替只有一
个顶极，即气候顶极。
✓ 多元顶极论 （多因素顶极）：可以形成多 个顶极: 气候、地形、火及其组合顶极
✓ 顶极-格局理论：顶极群落不是截然呈离散 状态，而是构成连续变化的格局。
第三章恢复生态学理论基础
第一部分：理论生态学基础
2020/11/22
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第一节普通生态学的基本原理与概念 第二节生物与环境的关系 第三节种群生态学基础 第四节群落生态学基础 第五节生态系统生态学基础 第六节景观生态学基础 第七节恢复生态学的基本原理
第一节 普通生态学的基本 原理与概念
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生物体内的生化过 程必须在一定的温 度范围内才能正常 进行；温度的变化 往往能引起环境中 其他生态因子的改 变；生物生长 (growth)的“三基 点”: 最低、最适和 最高温度。
生物适应环境的“三基点”示 意图（改自孙濡泳等，2002）14
二、环境（生态因子）的生态作用
（三）水因子的生态作用 ✓生物体内的重要组分、营养运输及生化过程 的介质、植物光合作用的原料、稳定生物体的 生活环境。 （四）土壤的生态作用 ✓物质和能量的交换场所，满足生物对水分、 养分、空气、温度的需求。
高
种间竞争导致分布截断
种
群 密
A
B
C
D
竞争种
度
低
低
气温
高
高
种间无竞争导致分布重叠
种
群 密
A
B
C
D
非竞争种
度
低
低
气温
高
种间竞争对物种分布的影响（改自Begon，1986）
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第四节 群落生态学基础
一、群落的基本特征
具有一定的种类组成
物种之间相互联系 群落具有自己的内部环境 具有一定的结构 具有一定的动态特征 具有一定的分布范围 具有边界特征或边缘效应 各物种不具有同等的重要性
第二节 生物与环境的关系
一、基本概念
环境(environment): 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； 生态因子(ecological factors): 环境中对生物生长 发育等有直接或间接影响的环境要素如光照、温 度、湿度、氧气等，生态因子中生物生存所不可 缺少的条件，称为生存条件。
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四、生物对环境（生态因子）的适应
（一）生物对光因子的生态适应
阳地植物
阴地植物
阳地植物与阴地植物的光补偿点位置示意图
(Emberlin, 1983)
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四、生物对环境（生态因子）的适应
（二）生物对温度因子的生态适应 ✓ 对低温的适应: —Bergman 规律 —Allen规律 ✓对高温的适应:
一、生态学的定义与内涵
（一） 生态学的定义 ✓ 研究自然环境—包括生物有机体之间相互 作用以及生物有机体与周围环境相互作用 的一门科学。
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一、生态学的定义与内涵
（二） 生态学的研究范围
生物因子
基因
细胞
器官
个体
种群
群落
非生物因子 物质
能量
生态系统
基因 系统
细胞 系统
器官 系统
个体 系统
种群 系统
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生物群落区A
群落交错区 物种数
生物群落区B
生物群落A的物种
生物群落B的物种
群落交错区特有物种
群落交错区物种分布模式及其边缘效应
（引自Kupchella 和 Hyland，1986）
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二、群落的演替
（一）群落演替的概念 ✓ 一个群落代替另外一个群落的现象。 （二）群落演替的原因 ✓ 外因动态演替：群落以外的因素所引起的演
食性差异：f,g,h:食虫；d,c,b,j: 采食种子、水果； e,a,i:采食昆虫和蜂蜜；a: 采食浆果；k,l,m,n:采食
蜂蜜
第三节 种群生态学基础
一、种群的基本特征
空间特征 ✓ 种群均占据一定的空间，其个体在空间上分 布可分为聚群分布、随机分布和均匀分布； 数量特征 ✓ 种群数量用种群密度或生物量来反映, 其决 定因素是出生和死亡率，迁入和迁出率等； 遗传特征 ✓ 种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。