生态学物质环境——大气组成及其生态作用
大气组成及其生态作用
一、大气的组成
大气是由多种气体组成的机械混合物。
低层大气由干洁空气（氧、氮、二氧化碳、臭氧），水汽（云、雾、雨、雪）和固体杂质组成。
二、大气因子对生物的生态作用
主要大气因子的作用：氧、氮和二氧化碳的生态作用。
(一)氧的生态作用
氧是生物体构成的基本元素之一。
一部分氧也可以与地壳中其他很多元素结合。
氧是动植物呼吸的必须物质，也是光合作用的产物。
生物界所需的能量主要是靠氧化代谢产物才能满足需要。
在大气高层，在紫外线作用下氧分子和高度活性的氧原子结合生成非常活泼的臭氧层。
1.氧的作用与生物的适应
1)氧与动物能量代谢；
a)空气中的氧比水中容易获得，所以陆地动物能得到足够多的氧，保证了陆生动物有高的
代谢率，能进化成恒温动物；
b)由于水中溶解氧少，氧成为水生动物存活的限制因子，一些鱼类耗氧量依赖于水中溶氧
量而变化；
c)由于陆地上氧浓度高，从海平面直到海拔6000米，动物代谢率没有表现出随氧浓度而
变化。
但氧浓度对代谢的影响可通过极低分压时表现出来。
d)动物或人从低海拔进入高海拔后，最明显的适应性反应表现在呼吸与血液组成方面。
首
先是由于低氧刺激，动物产生过度通气（呼吸深度的增加）。
高海拔土著动物、人，或是驯化到高海拔上的人、大白鼠、豚鼠，其骨骼肌中的肌红蛋白浓度均增加（肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白），为低氧状态下的组织提供更多氧。
人与哺乳动物从平原进入高海拔后，血液中的红血球数量、血红蛋白浓度及血球比积将升高。
2)氧与植物能量代谢
呼吸消耗氧，但植物时大气中氧的主要生产者；
(二)氮的生态作用
氮是地球上生物体的基本成分，是蛋白质、叶绿素、核酸、酶、生物激素等重要生命物质的组成部分。
1.氮构成植物的叶绿体，作为叶绿体的一部分，直接参与光合作用；
2.各种酶和维生素内均含氮，缺氮后生物体内的代谢受影响。
(三)二氧化碳的生态作用
1.二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料；
2.对地面起保温作用——二氧化碳作为温室气体之一，可以把来自太阳的热能锁起来，不
让其流失，如果大气中的二氧化碳含量过多，热量更难流失，地球的平均气温也会随之上升，这种情况称为温室效应。
3.二氧化碳使植物气孔开度减少，减少蒸腾，提高水分利用；
4.二氧化碳能促进植物的生长——植物生长速率随全球二氧化碳浓度的提高而增加。
5.高浓度的二氧化碳能改变植物的形态结构——幼苗分枝增多，叶面积指数加大等。
三、生物对大气的适应
1.微生物和水生生物根据不同的环境条件形成不同的类型，适应不同环境条件下氧的供应。
氧的适应类型：好氧微生物（动物）、兼性厌氧微生物（动物）、厌氧微生物（动物）
2.土壤中形成固氮生物，有效地利用自然界中的氮元素；
3.内温动物低氧状态下的适应
1)增加呼吸深度（过度通气）；
2)增加肺泡气体弥散能力；
3)增加骨骼肌中的肌红蛋白浓度；
4)增加红细胞的数量及血红蛋白的浓度。
第7章植物与大气的生态关系
气候变化对植物生产力的影响
生物量生产
气候变化影响植物的光合作用和生长过程，从而影响植物的生物量 生产和分配。
作物产量
气候变化对农作物生长和产量的影响尤为显著，可能导致粮食安全 和农业可持续发展的挑战。
生态系统服务功能
气候变化影响植物的生长和分布，进而影响生态系统的结构和功能， 对生态系统服务功能如碳储存、水土保持等产生影响。
植物可吸收大气中的二氧化硫等含硫气体 ，通过代谢作用将其转化为硫酸盐等无机 物质，进而参与硫的循环。
大气污染与植物修复
01
大气污染
随着工业化和城市化的发展，大气污染日益严重，主要包括颗粒物、二
氧化硫、氮氧化物等污染物的排放。
02
植物修复大气污染的原理
植物具有吸收、转化和积累大气中污染物的能力，通过植物的代谢作用
湿地生态系统对气候的调节作用
01
02
03
调节水分循环
湿地通过吸收和储存水分 ，调节地表径流和地下水 位，对气候产生重要影响 。
降温增湿
湿地通过蒸发作用，降低 周围环境温度，增加空气 湿度。
碳储存与气候调节
湿地作为碳汇，吸收并储 存大量二氧化碳，对减缓 全球变暖具有积极作用。
04
气候变化对植物的影响
光周期现象
光谱成分对植物的影响
不同波长的光对植物生长发育有不同 影响，如红光促进植物生长，蓝光促 进植物开花等。
植物对昼夜长短变化的反应，影响开 花、结实等生理过程。
温度因子与植物生理代谢
温度对植物生理代谢的影响
温度影响植物体内各种酶的活性，从而影响植物的呼吸作用、光 合作用等生理代谢过程。
温度对植物生长的影响
大气对地球起到保温、保护、提供生物呼吸所需氧气等作用，是地球 生态系统的重要组成部分。
第五章 生态系统生态学
地球水循环
水和水循环对生态系统具有特别重要的意义：
生物体的组分、生命活动不可或缺的成分； 极大影响着各类营养物质在地球的分布，对补充 生态系统营养物质的不足起重要作用；（高贫低肥） 有防止环境温度发生剧烈波动的调节作用。
全球水问题： 水的时空分布不均匀，尤其与人类人口的集 中有关，由于人类已经强烈参与了水循环， 使自然界可以利用的资源减少，水的质量 下降。 南水北调
分类
信息传递的分类： 物理信息—光、声、电、磁、色 化学信息—动物与植物间：花与蜜蜂、 动物间：动物的性信息素、尿标记领地 植物间：植物化感作用 行为信息—植物异常表现、动物异常行动 营养信息—食物链中的营养级间能流和物质循环关系
生态系统的服务功能：p196-201（简略） 生物多样性维护 传粉、传播种子 生物防治 土壤作用 减缓干旱和洪涝灾害 净化空气和调节气候
有毒有害物质循环
有毒物质，按化学性质分两类。无机有毒物质主要 指重金属、氟化物、和氰化物；有机有毒物质主要 有酚类、有机氯药等。 如DDT是人工合成的有机氯杀虫剂，脂溶性，通过 食物链加以浓缩的过程，称为富集或生物放大。
5.2.4 信息传递
生态系统中各生命成分间存在着信息传递，在传 递中伴随着一定的物质和能量消耗。 物质流动—循环的 能量流动—单向的 信息传递—双向的—自动调节机制
5.3 生态平衡及调控
生态平衡:
生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态， 表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳 定，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只 要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通 过自我调节恢复原来状态。
生态系统稳定性包括了两个方面的含义 :
生态学-物质环境
41
⑶湿生植物在潮湿环境中生长，根系不发达， 不能忍受较长时间的水分不足，根部通过通气 组织与茎叶的通气组织相连，以保证根部的供 氧。
湿生植物 水稻根部 有通气组 织与茎部 相连。
42
水稻不定根电镜图
43
水芹不定根切片显微观察
44
我国中亚热带常绿阔叶 林条件下形成的土壤， 分布在江南各省，大体 位于北纬 25 ~31 ℃ 之 间，适宜油茶、柑桔等 多种亚热带经济果木生 长。
78
㈡土壤的质地与结构
土壤中各粒级土粒含量(质量)百分率的组合, 叫做 土壤质地(或称土壤颗粒组成、土壤机械组成). 土壤质地分类: 根据土壤中各粒级含量的百分率进 行的土壤分类, 叫做土壤质地分类. (1) 国际制土壤质地分类: 按砂粒、粉粒、粘粒三 种粒级所占百分数划分为4类12种。
73
⒉ 土壤中形成固氮生物，有效地利用自然界的 中的氮元素。
大豆根瘤 中含有固 氮细菌
74
⒊ 内温动物低氧状态下的适应
低氧适应
增加呼吸深度(过度通气) 增加肺泡气体弥散能力 增加骨骼肌中的肌红蛋白浓度 增加红细胞的数量及血红蛋白的浓度
注：肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白
75
§3 土壤因子及其生态作用
体内储藏丰富的脂肪 可产代谢水
血液中具有特殊的脂 肪和蛋白质，不易脱 水
排出固体尿酸或浓尿
58
驼峰中储藏丰富的 脂肪可产代谢水。
59
沙漠中的跳鼠食植物的种子和茎叶，一生中从不 饮水，它们没有汗腺，生理活动所产生的水，大 部分能重复利用。
60
§2 大气组成及其生态作用
大气的组成 大气因子对生物的生态作用 生物对大气的适应
生态学 大气组成及其生态作用
高原低氧环境引起机体缺氧，是发生急性高原反应 的主要原因,近年来科学家研究发现高原大气压的变化 也是引起高原反应的重要原因。缺氧及大气压环境的急 剧变化对人体的神经系统、呼吸系统、心血管系统、消 化系统等都有一定影响，从而发生一系列相应的临床症 状如头痛，失眠，食欲减退，疲倦，呼吸困难等。
(3) 植物与氧 1.植物对大气中氧浓度的作用.
血液中氧的流动阻力减小; 血液中的红细胞数量, 血红蛋白浓度, 血球比积升高等。
常用血氧饱和度为50%时的氧分压(即p50)作为血氧亲和力指标
动物或人从低海拔进人高海拔后，最明显的适应性反应 表现在呼吸与血液组成成分方面： 首先是由于低氧刺激，动物产生过度通气；
另外，无论是高海拔土著动物、人，或是驯化到高海拔 上(3100-5500 m)的人、大白鼠、豚鼠，其骨骼肌中的 肌红蛋白浓度均增加，为低氧状态下的组织提供更多氧 。 血液中的红细胞数量、血球比积将升高。
金鱼在水中溶氧高时，耗氧量不随氧浓度变化，当水中 溶氧低时，耗氧随水上氧浓度下降成直线下降，这些表明动 物代谢率随环境氧浓度而改变是一般规律，氧气含量相对高 时，也会出现不随氧浓度而改变的特例。
3.3.1 氧与生物
(2) 内温动物对高海拔低氧环境的适应
Байду номын сангаас
包括: 低氧环境, 血红蛋白对氧的亲和力提高（动物的p50越低 ，越能适应于低氧环境）;
2.土壤中氧浓度对植物根呼吸的影响
水生植物根的通气结构：
水中空气的含量很少，水生植物为满足自身生长 对氧气的需要，植物体内常具有由气腔、气囊、气道 等组成的发达的通气结构．这些通气结构可以将空气 顺利地运输到水生植物体内的各个器官和组织，满足 植株的正常生理活动．
水生植物根的通气结构
基础生态学第3章有机体与环境二
第二节 大气及其生态作用
1、大气组成
➢在干燥空气中，O2占大气总量的20.95%，N2占78.9%， CO2占0.032%。这个比例在任何海拔高度的大气中基本相似。 但在地下洞穴或通气不良的环境中，空气中的O2和CO2含量 与大气不相同。
➢在大气组成成分中，对生物关系最为密切的是O2与CO2。
2、陆生动物的气体代谢
光的生态作用及生物对光的适应
1、光质的生态作用及生物的适应
植物光合作用：光合有效辐射（380-710nm），红光和蓝 紫光能被叶绿素和类胡萝卜素吸收，绿光则很少被吸收。 利用彩色薄膜对蔬菜等作物进行栽培试验。 光质对动物的生长、生殖、迁徙、毛羽更换等也有影响。 不可见光对生物的影响也是多方面的，如昆虫对紫外光有 趋光反应，而草履虫则表现为避光反应；紫外光抑制植物茎 的生长。
4、植物与氧
植物与动物一样呼吸消耗氧，但植物是大气中氧的主要生产
者。植物光合作用中，每呼吸44g CO2，能产生32g O2。白 天，植物光合作用释放的氧气比呼吸作用所消耗的氧气大20 倍。据估算，每公顷森林每日吸收1吨CO2，呼出0.73吨氧； 每公顷生长良好的草坪每日可吸收0.2吨CO2，释放0.15吨O2。 如果成年人每人每天消耗0.75 kg氧，释放0.9 kg CO2，则城 市每人需要10 m2森林或50 m2草坪才能满足呼吸需要。因此 植树造林是至关重要的，不仅是美化环境，更主要的是给人
类的生存提供了净化的空气环境。
第三节 土壤及其生态作用
1、土壤的生态学意义
（1）为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所； （2）提供生物生活所必须的矿质元素和水分； （3）维持丰富的土壤生物区系； （4）生态系统中许多重要的生态过程均在土壤中进行。
环境生态学重点知识点
环境生态学知识点第一讲生物与环境第一节环境的概念及其类型一、环境的概念环境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。
分为自然环境、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。
二、环境的类型1. 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2. 按环境性质分：自然环境、半自然环境、社会环境3. 按环境范围大小分：微环境、内环境、区域环境、地球环境、宇宙环境第二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地球上生物生存和繁衍的最基本的能量源泉——光（一）光照强度的生态作用与生物的适应黄化现象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。
光合作用饱和点是一定范围内，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。
光补偿点植物同化器官中，光合作用吸收的二氧化碳与呼吸作用释放的二氧化碳相等时的光照强度。
按照植物对光照强度的适应程度分为：阳地植物：适应强光照地区生活。
蒲公英、蓟、杨、柳、桦、槐等阴地植物：适应弱光照地区生活。
连线草、铁衫、红豆衫、人参、三七（二）光质的生态作用与生物的适应光质变化规律空间变化随纬度增加而减少，随海拔升高而增加；时间变化冬季长波光增多，夏季短波光增多；中午短波光最多，早晚长波光较多。
生物的适应植物不同的光质对植物的光合作用，色素形成，向光性，形态建成的诱导等的影响是不同的。
例如光合作用的光谱范围只是可见光区。
动物可见光对动物生殖，体色变化，迁徙，毛羽更换，生长及发育等都有影响；紫外光有致死作用，特别是细菌，病毒及微生物，但昆虫对紫外光有趋光反应。
（三）生物对光周期的适应光周期现象生物对昼夜周期变化发生各种生理、生态反应的现象。
植物的光周期临界暗期指在昼夜周期中能诱导植物开花所需的最短或最长的暗期长度。
生态学知识点总结
1.生态学：是研究有机体与环境间相互关系的学科;1有机体：包括生命的各组织层次;2环境：包括非生环境和生物环境;3相互关系—相互作用：①有机体与非生物环境之间的相互作用；②有机体之间的相互作用：同种生物之间的相互作用,种内竞争：异种生物之间的相互作用,种间竞争、捕食、寄生、共生;2.环境：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;3.环境的分类：①按性质分：自然环境、非自然环境、社会环境②按范围分：宇宙环境空间环境、地球环境地理环境、区域环境、微环境、内环境③按主体分：人类环境、生物环境④按影响分：原生环境、次生环境4.环境因子：生物有机体以外的一切环境要素称为环境因子;环境因子分类：①按环境因子特点：气候类、土壤类、生物类②按对环境的反应：第一性周期因子、次生性周期因子、非周期性因子;5.生态因子：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素;6.区别：生态因子是环境中对生物起作用的因子；而环境因子则是指生物体外部的全部要素;7生态因子的分类：①按生命特征：生物因子、非生物因子; ②按性质：气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子；③对生物种群数量变动的作用：密度制约因子、非密度制约因子；④按利用方式：条件、资源；⑤稳定性及其作用特点：稳定因子、变动因子、周期性变动因子、非周期性变动因子;8.限制因子：限制因子是对生物的生存、生长、繁殖或扩散等起限制作用的因子；当生态因子接近或超过生物的耐受性极限,这个因子成为该生物限制因子;9.最小因子定律：植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素,这些处于最低量的营养元素称最小因;10.耐受性定律：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限度时,会使该种生物衰退或不能生存;两定律异同：都是对生态因子数量的法则,但是前者是决定植物的生长,最小因子增加有利于其生长,而后者生态因子的增加会使生物衰退或不能生存;11.限制因子定律生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高于生物正常生长所需的最大量时,都对生物具有限制性影响;;12.生态幅：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围,即有一个生态上的最低点和最高点;在最低点和最高点或耐受性的上限和下限之间的范围称生态幅或生态价;13.适应方式：形态适应、行为适应、生理适应、营养适应;14.适应：生物适合环境条件而形成一定特性和性状的现象;15.有效积温法则：生物完成某一发育阶段所需的总热量是一个常数,称总积温或有效积温,因此可用公式： K ＝ NT 表示,考虑到生物开始发育的温度,又可写成： K ＝ N T－C 其中,N为完成某阶段的发育所需要的天数,T为发育期间的平均温度,C是发育起点温度,又称生物学零度,K是总积温常数; 有效积温法则的意义①预测生物发生的世代数；②预测生物地理分布的北界；③制定农业气候区划,合理安排作物；④预测害虫来年的发生历程；④应用积温预报农时;16.阿伦规律Allen’s rule:寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分如四肢、尾、耳朵及鼻有明显趋于缩小的现象,称阿伦规律,是减少散热的适应;贝格曼规律Bergman’s rule:生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大,这种趋向称贝格曼规律,是减少散热的适应;约旦规律Jordan’s rule:鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多;17.水对植被的分布的影响：我国从东南到西北可分为3个等雨量区,因而植被类型也分为3个区：湿润森林区、干旱草原区和荒漠区;18.生态因子的不可替代性和补偿性作用：生态因子的缺少,不能由另外因子来替代；但在一定条件下,某一因子数量的不足,可依靠相近生态因子的加强得到补偿;19. 土壤的生态学意义：①为陆生植物提供基底,为土壤生物提供栖息场所；②提供生物生活所必须的矿质元素和水分；③提供植物生长所需的水热肥气；④维持丰富的土壤生物区系；⑤生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行;1种群: 在一定空间中,同种个体的组合;加入相互进行杂交、具有一定结构、一定遗传特性等内容;2种群生物学: 研究种群的结构、形成、发展和运动变化过程规律的科学;最主要组成部分是种群遗传学和种群生态学;3种群的主要特征：①数量特征：种群参数变化是种群动态的重要体现;②空间特征：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局,称为种群的内分布型;③遗传特征：种群具有一定的遗传组成,是一个基因库;4种群分布格局：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局,称为种群空间格局或内分布型;可有三种类型：①均匀分布：S2／m = 0原因：种群内个体间的竞争;②随机分布：S2／m = 1 原因：资源分布均匀,种群内个体间没有彼此吸引或排斥;③聚集分布：S2／m>1 原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群;5.年龄结构：不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况;种群各年龄组的个体数或百分比的分布呈金字塔形,因此,称这样的年龄分布称为年龄金字塔或年龄锥体;年龄锥体有三种类型：增长型、稳定型和下降型;种群的年龄分布体现种群存活、繁殖的历史,以及未来潜在的增长趋势,因此,研究种群的历史,便可预测种群的未来;6.内禀增长能力：在种群不受限制的条件下,即能够排除不利的天气条件,提供理想的食物条件,排除捕食者和疾病,我们能够观察到种群的最大增长能力rm ;方程：①公式：dN/dt=rN1-N/K积分式为：Nt=K／1＋e的a-rt次方②图形：环境容量K,时间X0-2-20,种群大小Y；开始期-加速期-转折期-减速期-饱和期;③意义：它是两个相互作用种群增长模型的基础；它是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型；模型中的两个参数K和r已成为生物进化对策理论中的重要概念;8;生活史生活周期：生物从其出生到死亡所经历的全部过程;关键组分：体形大小、生长率、繁殖、寿命;9.生态对策：各种生物所特有的生活史种群生态特征：如出生率、寿命、大小和存活率等被视为进化过程中获得的生存对策--进化对策;该对策称为生态对策或生活史对策;生活史对策可以理解为生活史的各种成分或整体,在进化过程中形成的适应性响应;繁殖对策、取食对策、避敌对策、扩散对策;10.种内与种间关系：①种内关系：种群内部个体与个体之间的关系；种间关系：同一生境中不同种群之间的关系;②动物和植物的种内关系有所不同:植物的种内关系主要表现为密度效应、集群等;动物的种内关系主要表现为领域性、集群、分散、婚配制度、等级制、利他行为、通讯等;③种间关系主要表现为：竞争、寄生和共生等;11.①合作：指个体通过相互联合,从而对彼此间有利的行为;合作常常是暂时或过渡性的,但也可能是长久性的;合作行为是动物界常见现象;②利他：是指一个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的行为;利他行为可以对直系亲属、近亲家族、整个群体有利;③竞争：是指两物种或更多物种共同利用同样的有限资源时而产生的直接或间接抑制对方的现象;④捕食：一种生物摄取其它种生物个体的全部或部分为食;前者称为捕食者,后者称为猎物或被食者;⑤寄生：是指一个种寄生物寄居于另一个种寄主的体内或体表,从寄主的体液、组织或已消化物质中获取营养,并对宿主造成危害的情况;⑤互利共生:不同种两个个体间的一种互惠关系,可增加双方的适合度;12.生态位：是指物种在生物群落或生态系统中的地位和作用;①基础生态位：生物群落中,某一物种所栖息的理论上的最大空间,称为基础生态位;②实际生态位：生物群落中物种实际占有的生态位空间称实际生态位;多维生态位空间：影响有机体的环境变量作为一系列维,多维变量便是n-维空间,称多维生态位空间,或n-维超体积生态位;13.生态位分化：①生态位重叠: 两物种生态位空间的相互重叠部分,称生态位重叠;②高斯假说:高斯认为两物种越相似,生态位重叠就越多,竞争也就越激烈;共存只能出现在物种生态位分化的稳定、均匀环境中;③生态位漂移:资源竞争而导致两物种的生态位发生变化称生态位漂移;④生态位分离:种间竞争结果使两物种的生态位发生分化,从而使生态位分开;⑤性状替代:竞争产生的生态位收缩导致物种形态性状的变化,叫性状替代;⑥竞争释放:在缺乏竞争者时,物种会扩张其实际生态位,这种现象称竞争释放;1.群落:在特定空间或特定生境下,生物种群有规律的组合,它们之间以及它们与环境之间彼此影响、相互作用,具有特定的形态结构与营养结构,并具有特定功能的生物集合体,这种多种群的集合称群落;2.群落生态学：是研究群落与环境相互关系的科学;3.群落的基本特征：①具有一定的外貌：生长类型②具有一定的种类组成：物种数和个体数;③不同物种之间的相互影响：必须共同适应它们所处的无机环境；它们内部的相互关系必须取得协调和发展种群构成群落的二个条件;④形成群落环境：定居生物对生活环境的改造结果;⑤具有一定的结构：形态结构、生态结构、营养结构;⑥一定的动态特征：季节动态、年际动态、演替与演化;⑦一定的分布范围：特定的地段或特定的生境;⑧群落的边界特征：或明确或不明确的边界;⑨差异性：各物种不具有同等的群落学重要性;4.群落的性质：①机体论学派：群落是一个和生物个体、种群相似的自然单位,是有生命的系统;群落的演替具有定向特征相当于生物的生活史或生物的发育,具有机体特征;代表人物:美国生态学家Clements;②个体论学派：5.种类组成的性质分析：根据各个种在群落中的作用不同,将其划分为几个不同的群落成员型;植物群落研究中,常用的群落成员型有以下几类：①优势种和建群种：对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物称为优势种,优势层的优势种常称为建群种;②亚优势种：指个体数量与作用都次于优势种,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植物种;③伴生种：伴生种为群落的常见种类,它与优势种相伴存在,但不起主要作用;④偶见种或罕见种：偶见种是那些在群落中出现频率很低的种类;6.种的多样性：①概念：指生物种的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性;它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统;②两层涵义：种的数目或丰富度;种的均匀度;③三个层次：遗传多样性；物种多样性；生态系统多样性;7.物种多样性的时空变化①空间：纬度：随纬度升高物种多样性降低；海拔：随海拔升高物种多样性降低；水体：随深度增加物种多样性降低；②时间：在群落演替的早期,随着演替的进展,物种多样性增加；在群落演替的后期,物种多样性会降低;8.群落的垂直结构：主要指群落的分层现象;群落的分层与资源光、矿质营养、食物、微气候等利用有关;①植物群落的成层现象光、矿质营养、水分等地上成层现象、地下成层现象、层间植物②动物的分层现象食物、微气候地下、地面、空中;③水生群落的分层主要与光照、温度、食物和溶氧量挺水草本层、飘浮草本层、沉水漂草层、水底层漂浮动物、浮游动物、游泳动物、底栖动物、底内动物;9.群落的水平结构：指群落的配置状况或水平格局,亦称群落二维结构; 植物群落水平结构的主要特征就是它的镶嵌性;是由于植物个体在水平方向上的分布不均匀造成的,从而形成了许多小群落;主要控制因素：气候因素：微气候、径流；土壤因素：营养物质、土壤质地、地形特点；植物因素：他感作用、遮荫作用、繁殖特点；动物因素：喜食情况、种子散布、食物贮藏、践踏、挖洞;10.群落的时间结构：由于不同生物种类的生命活动在时间上的差异,导致群落结构部分在时间上的相互更替,从而构成了群落的时间结构; 周期性、群落季相、昼夜相、年际间变化;11.影响群落组成与结构的因素：生物因素竞争、捕食、干扰、空间异质性群落环境在空间分布上的不均匀的特点称为空间异质性12.中国群落的分类：①中国植物群落分类原则：以群落本身的综合特征种类组成、外貌和结构、地理分布、动态演替和生态环境等作为分类依据,不重叠的等级分类方法;②中国植物分类系统单位：植被型：最主要的高级分类单位;建群种生活型相同或相似,同时对水热条件、生态关系一致的植物群落联合;群系：主要的中级分类单位;建群种或共建种相同的植物群落联合;群丛：基本单位;层片结构相同,各层片优势种或共优势种相同的植物群落联合;每一等级的上下再设一个辅助单位和补充单位组,亚;1.生态系统：指在一定的空间内,生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位;2.特点:①是生态学的一个主要结构和功能单位,属于现代生态学的研究领域生态系统、景观、全球生态学；经典生态学以动植物种个体、种群和群落为研究对象；②具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能；③具有自我调节能力；④是一个动态系统,要经历一系列发育阶段;3.组成①非生物成分有机物、有机化合物、气候因素等②生物成分生产者、消费者、分解者4.生态系统结构是指构成生态系统的要素及其时空分布和物质、能量循环转移的路径;①形态结构空间、时间结构②营养结构食物链、食物网5.功能: ①能量流动：生产者→消费者→分解者,单向；②物质循环：生物←→环境,双向；③信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等,构成信息网;6.食物链:①定义：生态系统中,由食物关系把多种生物联系起来,彼此形成一个以食物联系起来的连锁关系,称之为食物链;②食物链的类型:据食物链的起点不同,分成两种类型:牧食食物链：又称捕食食物链,以活的动植物为起点的食物链,如绿色植物-草食动物-各级食肉动物;寄生食物链可以看作捕食食物链的一种特殊类型;腐食食物链：又称碎屑食物链,从分解死亡的有机体或腐屑开始;7.食物网：生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的,它往往是交叉链索,形成复杂的网络结构,此即食物网;食物网本质上反映了生态系统中各有机体之间相互捕食关系和广泛的适应性;8.食物链和食物网的意义: ①生态系统中能量流动物和物质循环是沿着食物链和食物网进行的;②食物链是生态系统营养结构的形象体现;通过食物链和食物网把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体,反映了生态系统中各生物有机体之间的营养位置和相互关系；③各生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系,保持着生态系统结构和功能的稳定性,维持着生态系统的相对平衡,并推动着生物的进化,成为自然界发展演变的动力;④食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律;9.营养级：食物链中每一个环节上一切生物的总和,都是一个营养级;生态系统中的物质和能量就是通过营养级向上传递;10.生态金字塔:能量金字塔；生物量金字塔；生物数目金字塔;11.生态系统的演替:生态系统是一个动态系统,其结构和功能随着时间的推移而不断地改变,生态学把这种改变称之为生态演替;生态系统的演替缘于生态系统的内部的自我调节以及外部环境的影响；自我调节能力的大小取决于系统组成和结构;12.生态系统的反馈调节：反馈：当生态系统中某一成分发生变化的时候,它必然引起其它成分出现一系列的相应变化,这些变化最终反过来影响最初发生变化的那种成分,这个过程就叫反馈;有两种类型：①正反馈：生态系统中某一成分的变化所引起的其它一系列的变化,不是抑制而是加速最初发生变化的成分所发生的变化;其作用使生态系统远离平衡状态或稳定;比较少见,破坏作用大,爆发性的;②负反馈：生态系统中某一成分的变化所引起的其它一系列的变化,抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化;其作用使生态系统达到和保持平衡状态或稳定;常见;长远看,生态系统的负反馈和自我调节起主要作用;13.生态平衡指生态系统通过发育和调节达到一种稳定状态,表现为结构、功能、能量输入和输出的稳定;②对生态平衡的认识：生态系统的平衡是一种动态平衡；当受到外来因素干扰没有超过一定限度时,生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态；当干扰超过一定限度时,平衡将受到破坏,产生生态危机；③生态平衡破坏生态系统自我调节能力和对外界干扰的忍耐能力是有一定限度的,当干预因素的影响超过其生态系统的阈值自我调节能力的极限值时,自我调节能力将随之降低或消失,从而引起生态失调,甚至造成生态系统的崩溃;④原因：自然因素：火山爆发、地震、海啸、台风、水旱灾害等;人为因素：人类不合理的行为修建大型工程、排放污染物、喷散农药、引入物种等、政策失误等;14初级生产：植物固定太阳能制造有机物质的过程称为初级生产或第一性生产;陆地生态系统中,初级生产量是由光、CO2 、H2O、营养物质基本资源、氧和温度影响光合效率以及食草动物的捕食减少光合作用生物量六个因素决定的;15.生物量：是指某一时刻单位面积上积存的有机物质的量;以鲜重或干重表示;单位：g/m2或J/m2;16次级生产：动物消耗植物的初级生产量,制造自己的有机物质和固定能量的过程,称为次级生产或第二性生产;17.分解作用：分解者将残株、尸体等复杂的有机质逐步降解的过程;①分解的三个过程：碎裂：颗粒体的粉碎,是一迅速的物理过程;主要的改变是动物生命活动的过程,当然也包括生物的和非生物的作用如风化、结冰、解冻和干湿作用等；异化：有机物质在酶的作用下,进行生物化学分解,分解为单分子的物质如纤维素降解为葡萄糖或无机物葡萄糖降为CO2和H2O；淋溶：纯物理过程,是指水将资源中的可溶解成分解脱出来,其速率实际上也受上两个过程的影响;②理论意义：维持全球生产和分解的平衡;植物的初级生产和资源的分解是生态系统能量和物质流中的两个主要过程;资源分解的主要作用是：--通过死亡物质的分解,使营养物质再循环,给生产者提供营养物质；-维持大气中二氧化碳的浓度；--稳定和提高土壤有机质含量,为碎屑食物链以后各生物生产食物；--改善土壤物理性状,改造地球表面惰性物质;实践意义：--粪便处理--污水处理18.能量流动过程①能量流动的起点：生产者固定的太阳能②流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量③能量流动的途径渠道：食物链和食物网④能量流动的过程⑤能量的散失：呼吸作用19.能量流动的特点①能流在生态系统中是变化着的；②能流是单向流动的；能量以光能的状态进入生态系统后,就不能再以光的形式存在,而是以热的形式不断地逸散于环境中;③能量在流动过程中,不断递减；20.生态效率:是指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系;最重要的生态效率有同化效率、生长效率、消费或利用效率、林德曼效率;21.生物浓缩：生态系统中同一营养级上的许多生物种群或者生物个体,从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物,使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象,又称为生物富集.22.生物积累：生态系统中生物不断进行新陈代谢的过程中,体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数不断增加的现象;23.生物放大：在生态系统的食物链上,高营养级生物以低营养级生物为食,某种元素或难分解化合物在生物体中浓度随着营养级的提高而逐渐增大的现象;24.水循环①水循环的意义:生物体的70%是由水构成的,生命离不开水；水是很好的溶剂,是所有营养物质的介质,影响着各类营养物质在地球上的分布；水是地质变化的动因之一;②水循环的方式:蒸发、降水；每年地球表面蒸发量等于降水量. ③水循环的途径25.人类活动对水循环的影响: ①污染；②修筑水库、塘堰可扩大自然蓄水量；③围湖造田又使自然蓄水容积减小；④过度开采利用地下水,使某些人口集中的地区出现了地下水位和水质量的下降,如目前我国许多北方大城市的地下水分布出现“漏斗”;26. ①碳的循环主要是通过CO2进行的图3-4;环境中的CO2通过光合作用被固定在有机物质中,然后通过食物链的传递,在生态系统中进行循环;②碳循环中环境问题：第二次工业革命以来,大量化石燃料的燃烧,改变了原有的碳素平衡状态;由于森林被砍伐,减少了对CO2的固定,因此,尽管海洋能够吸收近2/3的额外碳源,仍然避免不了全球大气CO2浓度的升高; CO2的“温室效应”加剧将导致全球温度升高和降水分布的改变;27. ①硫在自然界中存在多种形态,元素硫、二氧化硫、硫酸盐和气态的硫化物等;②硫的循环过程：岩浆活动、燃料燃烧、海面散发及有机物分解--大气--土壤--植物--动物--土壤--海洋沉积岩或植物③硫循环中的环境问题：工业革命以来,大量燃烧煤、石油等化学燃料,大大增加了大气中二氧化硫的含量,引起全球性的环境问题之一----酸雨的产生;。
生态学重点
1.生态学定义：研究生物与环境之间相互关系的科学；其实质是研究生命系统与非生命系统之间的物质循环、能量流动和信息传递的规律与调控机制。
2.生态系统定义：指在一定的空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。
3.生态系统特征：（1）具有自我调节能力;（2）能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能;（3）生态系统中营养级数目一般不会超过5～6 个;（4）生态系统是一个半开放的动态系统，要经历一个从简单到复杂，从不成熟到成熟的演变过程，其早期阶段和晚期阶段具有不同特性。
4.动态的生态平衡：一个地区的生物和环境经过长期的相互作用过程，在生物与生物以及生物与环境成分之间，建立了相对稳定的结构以及相应的功能。
5.生物与环境的四种关系：是维持生态系统动态平衡的根本。
（1）相互作用的协同进化关系（2）链锁式的相互制约关系（3）物质循环不息的再生关系（4）相生和相克交织而成的协调关系6.食物链：植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中传递，我们把生物之间存在的这种单方向营养和能量传递关系称为食物链。
食物网：在生态系统的生物之间存在着一种远比食物链更错综复杂的普遍联系，像一个无形的食物网把所有生物都包括在内，使它们有着直接或间接的联系，这就是食物网。
7.生态学的研究尺度：（1）空间尺度：全球尺度与实验室小尺度研究的结合（如二氧化碳浓度的升高）（2）时间尺度：依据生物的自然演替规律和研究的目的而定（3）组织尺度：器官—个体—种群—群落—生态系统等8.生态学的研究内容：研究对象：（1）系统特征：物质循环与能量流动（2）群体特征：群落组成、结构与功能（3）群体特征：20世纪60年代以前（4）个体特征：生理生态学9.生态学的研究方法：（1）野外调查首先的，第一位的（2）实验研究野外调查的必要补充，条件可控，结果准确，易于分析，重复性好，与自然条件可能有较大偏差（3）理论方法数学模型，参数选择至关重要，数据资料的时间跨度，野外研究和实验研究是基础10.环境的定义：指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括空间及直接或间接影响生物体或生物群体生存的各种因素。
第三节物质环境
在藻类和水生植物丰富的水体中，炎热的白天植物光合作用可使水中氧达到超饱和状态，
而夜间由于植物的呼吸作用可以把氧耗尽，使鱼类因缺氧而大量死亡。
3.2.2.2 两栖类动物 3.2.2.3 陆生动物
（1）陆生动物水平衡
有机体在陆地生存中面对的最严重问题之一是连续地失水（皮肤蒸发失 水、呼吸失水与排泄失水），使有机体有可能因失水而干死，因而陆生动物 在进化过程中形成了各种减少失水或保持水分的机制。
土壤微生物主要包括细菌﹑放线菌﹑真菌﹑藻类和原生动物。 土壤动物是最重要的土壤消费者和分解者，在土壤中有上千 种的动物，主要包括了线虫﹑环虫﹑软体动物﹑节肢动物和脊椎 动物。
土壤生物的多样性
3.4.4 植物对土壤的适应
根据植物对土壤酸度的反应，可以把植物划分为3类：A酸性土植物﹑B中 性土植物、C碱性土植物。
3.3.1 氧与生物
（1）氧与动物能量代谢 （2）内温动物对高海拔低氧的适应
动物或人从低海拔进入高海拔后，最明显的适应性反应表现在呼吸与血液组成成分 方面。
在高海拔地区，人体处于“低氧状态”，为适应低氧状态，人的心脏、肺、造血功 能都自然增加，这既可强健体魄，又能在不知不觉中达到减肥、养病、健身的效果。
（2）水生动物对水密度的适应
水的密度大约是空气密度的800倍，因此水的浮力很大，对水生动物起了支撑作用，
使水生动物可以发展成庞大的体形及失去陆地动物的四肢，它们利用水的密度推进自己
身体前移。如蓝鲸最大重量达150t，身长达30m，很多雨具有鱼鳔。
（3）鱼对水中低氧的适应
水中氧来源于两方面：大气中的氧扩散到水中，水中植物营光合作用时释放出氧。
3.1.2 陆地上水的分布
（1）降雨量：降雨量随纬度发生很大变化，影响动植物的种类和数量。 （2）大气湿度：反映了大气中气态水含量。相对湿度：表示空气中的水 汽含量。 （3）我国降水量的地域分布。
生态学
第一章1、生态学：是研究生物及环境间相互关系的科学。
2、生态学的经典范畴：经典生态学研究的内容包括：个体生态学、种群生态学和群落生态学。
而分子生态学、生态系统生态学、景观生态学和全球生态学则属于近代生态学研究的内容。
3、生态学的研究对象：从分子到生物圈都是生态学研究的对象。
根据其研究对象的组织水平、类群、生境以及研究性质等可将其划分如下：1）从研究对象的组织水平划分：分子生态学、进化生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、景观生态学与全球生态学。
2）从研究对象的分类学类群划分：植物生态学、动物生态学、微生物生态学、陆地植物生态学等。
3）根据研究对象的生境类别划分：陆地生态学、海洋生态学、淡水生态学等。
4）根据研究性质划分：有理论生态学与应用生态学。
4、生态学的研究方法：①野外研究：优点：直接观察，获得自然状态下的资料；缺点：不易重复。
②实验研究：优点：条件控制严格，对结果的分析比较可靠，重复性强，是分析因果关系的一种有用的补充手段；缺点：实验条件往往与野外自然状态下的条件有区别。
③系统分析与数学模型研究：优点：高度抽象，可研究真实情况下不能解决的问题；缺点：有时与客观实际距离甚远，若应用不当，易产生错误。
第二章1、环境因子：是指生物体外部的全部环境要素。
环境因子具有综合性和可调剂性。
环境因子分为3大类：气候类、土壤类和生物类；7个并列的项目：土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物因子。
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或生物群体生存的一切事物的总和。
2、环境因子与生态因子的区别：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。
生态因子也可以被看做环境因子中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部要素。
3、生态因子作用的一般特征：①综合作用：自然不存在孤立的生态因子，也不存在单一因子构成的生态环境。