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⽣态学概论

第3版曹凑贵展茗主编第⼀⾄四章核⼼内容第⼀章绪论

1.1⽣态学的产⽣及发展

（1）⽣态学的定义：是研究⽣物与环境及其相互关系的科学。

（2）⽣态学的发展简史:⽣态学的萌芽时期（-1866年）、创⽴及发展时期（1866年-19世纪末）、巩固及学派分化期（20世纪初-30年代）、⽣态系统⽣态学时期（20世纪30年代-60年代）、⼈类⽣态学时期（20世纪70年代-）。（3）现在⽣态学及其发展趋势：A、系统⽣态学的研究成为主流；

B、从描述性科学⾛向实验、机制和定量研究；C、现代⽣态学向宏观和微观两极发展；D、应⽤⽣态学发展迅速，实践应⽤性更强；E、⼈类⽣态学的兴起与社会科学交叉融合。1.2⽣态学的科学体系

（1）⽣态学研究对象：⽣态学作为宏观⽣物学主要以个体、种群、群落等不同等级的⽣命体系为研究对象。（2）⽣物系统：是由⽣物与环境相互作⽤构成的整体。

（3）⽣态系的研究内容：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、全球⽣态学。（4）⽣态学的研究⽅法：A、野外与现场调查；B、实验室分析；C、模拟实验；

D、数学模型与计算机模拟；E、⽣态⽹络及综合分析。

（5）⽣态学观察⽅法：层次观、整体观、系统观、综合观、进化观。1.3⽣态学的任务

（1）⼈类⽣态五⼤危机：⼈⼝危机、粮⾷危机、能源危机、资源危机、能源危机、环境危机。

（2）世界⽣态危机：⼈⼝问题、粮⾷问题、能源问题、资源问题、环境问题。（3）⼗⼤环境问题:⼈⼝、粮⾷、酸⾬、污染、荒漠化、全球变暖、臭氧层破坏、能源短缺、资源破坏、⽣物多样性丧失。

（4）可持续发展：是指既能满⾜当代⼈的需要，⼜不对后代⼈满⾜需求的能⼒构成危害的发展。（5）可持续发展内容：

A 、经济、社会、⽣态的可持续发展。

B社会：和谐的⼈际关系、⼈与⾃然关系，稳定的社会结构；

C⽣态：恰当的⼈⼝增长，资源开发和污染物排放不超过环境的承载能⼒；D经济：持续的资源利⽤和能源供给，使资源的开发不⼤于资源的再⽣速度，达到资源的再⽣利⽤；（6）可持续发展基本原则：A 可持续、共同性、公正性原则；

B 共同性：⼈类⽣活在同⼀地球上，地球的完整性和⼈类相互依存表现了⼈类根本利益的共同性；C公正性：代内、代际公正，和环境公正。第⼆章:⽣态系统2.1 系统与⽣态系统

系统的定义：系统(system)是由相互作⽤和相互依赖的若⼲组成部分，结合⽽成的具有⼀定结构的功能整体。Bertalanffy，钱学森

（1）系统的三要素:A 两个以上的组分、B各组分相互联系，具有⼀定结构、C具有独⽴的、特定的功能。

（2）系统的基本性质:A系统组分的整体性、B系统结构的有序性、C.系统功能的整合特性、D系统结构、功能的可控性。（3）系统分析：是在明确研究⽬的和系统边界的基础上，分析系统组成要素、层次结构及各组分间相互影响的定量关系，建⽴系统的数学模型，并利⽤计算机对系统结构优化，使系统具有功能整合作⽤的研究过程。（4）系统研究⽅法:A⿊箱法、B⽩箱法、C灰箱法

（5）⽣态系统含义：⽣态系统是在⼀定时间、空间范围内，⽣物与⽣存环境、⽣物与⽣物之间密切联系、相互作⽤，通过能量流动、物质循环、信息传递构成的具有⼀定结构的功能整体。2.2⽣态系统的⼀般特征

⽣态系统的4个基本组成成分：⽆机环境、⽣产者、消费者、分解者。三⼤功能：⽣产者、消费者、分解者。（1）⽣产者:是指能利⽤⽆机物制造有机物的⾃养⽣物(Autotrophs)，主要是

绿⾊植物，也包括⼀些蓝绿藻、光合细菌及化能合成细菌。它们都能将环境中的⽆机物合成有机物，并把环境中的能量以化学的形式固定到有机体内。

（2）消费者：是指直接或间接利⽤绿⾊植物有机物作为⾷物源的异养⽣物(Heterotrophs)，主要是指动物(草⾷动物、⾁⾷动物、腐⽣动物、杂⾷动物)和寄⽣性⽣物。

（3）分解者:⼜称还原者，主要细菌、真菌等微⽣物，也包某些营腐⽣⽣活的原⽣动物。（4）⾮⽣物环境:是⽣态系统中⽣物赖以⽣存的物质和能量的源泉及活动的场所。2.3⽣态系统基本功能及过程

（1）⽣态系统的基本功能：能量流动、物质循环和信息传递。

（2）⽣产者与有机物的合成过程：绿⾊植物是⾃然界有机物质的主要⽣产者。（3）消费者与有机物的转化过程：从理论上讲，仅有⽣产者和分解者。2.4 ⽣态系统特点（1）具有⽣命成分（2）具有空间结构（3）具有时间变化（4）具有⾃动功能（5）是开放系统具有⽣命成分2.5⽣态系统类型⽣态系统的分类

（1）按环境性质分：⽔⽣⽣态系统、陆地⽣态系统。

（2）按⼈类对⽣态系统的影响程度分：⾃然⽣态系统、⼈⼯⽣态系统、半⾃然⽣态系统。2.6 ⼀般⽣态系统概述

⽣物圈⽣态系统：⽣物圈(Biospere)也叫⽣态圈，它由⼤⽓圈下层、⽔圈、⼟壤岩⽯圈以及活动于其中的⽣物组成。是地球表⾯最⼤的⽣态系统。

（1）⽔域⽣态系统：A海洋⽣态系统：A影响全球物质循环B为⼈类提供丰富的产品C对⼈类环境产⽣重⼤影响（调节⼤⽓⽔热运动、调节⽓候；调节⼤⽓CO2 、O2平衡；净化环境）。B淡⽔⽣态系统

（2）湿地⽣态系统：湿地(Wetland)是介于陆地和⽔⽣环境之间的过渡带，并兼有两种系统的某些特征。2.7农业⽣态系统

（1）农业⽣态系统：⼈类有⽬的地利⽤农业⽣物与⾮⽣物环境之间、⽣物种群之间的相互作⽤规律，通过建⽴合理的⽣态系统结构和⾼效的⽣态机能，进⾏物质循环、能量转化和信息传递，并按⼈类社会需求进⾏物质⽣产的综合体系。（2）农业⽣态系统特点:A受⼈类强烈⼲预

B较⾼的净⽣产⼒和经济价值C抗逆性较差

D受⾃然与社会经济规律制约E综合⽣产系统F具有明显的地域性2.8 ⽣态系统服务与管理

（1）⽣态系统服务（Ecosystem Services）是指⼈类直接或间接从⽣态系统得到的利益，是对⼈类⽣存和⽣活质量有贡献的⽣态系统产品(goods)和服务(services)。产品是在市场上⽤货币表现的商品，如⾷物、原材料等；服务是不能在市场上买卖，但具有重要价值的⽣态系统性能，如净化环境、保持⽔⼟、减轻灾害等。（2）⽣态系统服务的内容

A⽣产(包括⽣态系统的产品及⽣物多样性的维持等) ,B基本功能(包括传粉、传播种⼦、⽣物防治和⼟壤形成等) ,

C环境效益(包括改良减缓⼲旱和洪涝灾害、调节⽓候、净化空⽓、废物处理等)D娱乐价值(休闲、娱乐、⽂化、艺术和⽣态美学等) 。第三章⽣物与环境

3.1 ⽣物与环境关系的基本概念

物种：⼀类⽣物个体的集合，个体之间在⾃然条件下具有交配⽣殖能⼒，是⾃然界的⼀个基本进化单位和功能单位

个体⽣态学：是以⽣物个体及栖息地为研究对象，研究栖息地环境因⼦对⽣物的影响及⽣物对栖息地的适应和⽣态适应的形态、⽣理及⽣化机制。

环境：在⽣态学中，环境是指⽣物的栖息地。⽣物是环境的主体。环境因⼦：构成环境的各要素。

⽣态因⼦(Ecological factor)：环境因⼦中⼀切对⽣物的⽣长、发育、⽣殖、⾏为和分布有直接或间接影响的因⼦。⽣境：具体的⽣物个体或群体⽣活区域的⽣态环境与⽣物影响下的次⽣环境。⽣态作⽤：环境对⽣命系统的影响。

⽣态适应：⽣物为了适应环境，从形态、⽣理及⽣化机制上作出有利于⽣存的改变。

⽣态反作⽤：⽣物反过来对环境的影响和改变。3.2 ⽣态作⽤的基本规律（1）因⼦定律：A.最⼩因⼦定律B.因⼦

（2）⽣态因⼦综合作⽤定律A.⽣态因⼦的综合作⽤B.⽣态因⼦的交互作⽤C.⽣态因⼦作⽤的主次D.直接作⽤和间接作⽤E.⽣态因⼦的阶段性作⽤F..不可代替性和补偿作⽤（3）⽣态因⼦的时空变化规律A.⽣态因⼦的纬向递变性B.⽣态因⼦的经向递变性C.⽣态因⼦的垂直递变性D.⽣态因⼦⾮地带性变化3.3⽣态适应的基本规律（1）⽣物的耐受性

耐性定律：⽣物对环境的适应存在耐性限度的法则称耐性定律。耐性的变化:⽣物对某⼀⽣态因⼦的耐性是⽣态适应和长期进化的结果.⽣态幅:每个种对环境因⼦适应范围的⼤⼩。（2）协迫与⽣态适应

胁迫：⾃然界中的⽣物并⾮都在环境因⼦的最适范围内⽣存，在适宜区之外到最低点或最⾼点之间的区域称为耐受区,此时⽣命活动要遭受⼀定程度的,即胁迫。环境胁迫与⽣物体响应过程：A.预警阶段B.抗性阶段C.耗尽阶段D.再⽣阶段

胁迫下个体的反应与存活:⽣物体如果能够防⽌胁迫，或者其最易受伤害和不可缺少的器官的胁迫抗性⾜够强，或有恢复能⼒⾜以修复损伤的话，那么该个体在胁迫⽣境下存活是可能的。植物对逆境的抵抗⽅式:A.逆境逃避（避逆性）B.逆境忍耐（耐逆性）C.恢复

⽣物体对环境胁迫适应能⼒的调节：A.驯化 B.耐受性的节律变化 C.休眠 D.内稳态与⽣态适应（3）⽣态适应⽅式与机制

⽣态适应的⽅式:A.形态适应B.⾏为适应C.⽣理⽣化适应 D.⽣态适应的分⼦机制 E.适应组合趋同适应与⽣活型：

不同⽣物适应相同环境产⽣了相同的适应叫趋同适应。趋同适应产⽣的相同⽣态习性的不同⽣物类群叫⽣活型。趋异适应与⽣态型

同种⽣物适应不同的环境产⽣了不同的适应叫趋异适应。趋异适应产⽣的同种⽣物的不同基因型类群叫⽣态型。（4）⽣态位：从⽣物来看，⽣物在环境中占据的独特的位置。

⽣态位宽度:指物种利⽤资源多样性的⼀个指标。⽣态位宽度也就是有机体单位所利⽤的各种各样资源的总和。3.4光的⽣态作⽤及⽣物的适应性

（2）光强的⽣态作⽤

（3）光长的⽣态作⽤

植物对光长的适应：光周期现象

长⽇照植物：⽜旁、紫苑、凤仙花和除⾍菊等，作物中有冬⼩麦、⼤麦、油菜、菠菜、甜菜、⽢蓝和萝⼘等。短⽇照植物：牵⽜、苍⽿和菊类，作物中则有⽔稻、⽟⽶、⼤⾖、烟草、⿇、棉等。⽇中性植物：黄⽠、番薯、四季⾖和蒲公英等.光长对动物的影响

⽇照长度的变化对哺乳动物的换⽑和⽣殖，对鸟的迁飞等有⼗分明显的影响。长⽇照兽类：雪貂、野兔和刺猬等短⽇照兽类：绵⽺、⼭⽺和⿅（4）温度的⽣态作⽤及⽣物的适应性三基点温度：最低温度、最适温度和最⾼温度

冷害(chilling injury)：冰点以上的低温对植物造成的伤害

冻害(freezing injury)：是指冰点以下的低温使植物组织内结冰⽽引起的伤害植物对低温的形态适应：芽和叶⽚常受到油脂类物质的保护，芽具鳞⽚，植物体表⾯⽣有腊粉和密⽑，植物矮⼩并常成匍匐状、垫状或莲座状等。

植物对低温的⽣理⽣化适应：减少细胞中的⽔分和增加细胞中的糖类、脂肪和⾊素等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能⼒。可见光谱中的吸收带较宽，并能吸收更多的红外线，⼀些植物的叶⽚在冬季由于叶绿素破坏和其他⾊素增加⽽变为红⾊，有利于吸收更多的热量。

（5）⽔分的⽣态作⽤及⽣物的适应性A、⽔的⽣理⽣态作⽤：⽣物起源于⽔环境B、⽔是⽣物体不可缺少的组成成分C、⽔是⽣物代谢过程中的重要原料D、⽣是⽣物新陈代谢的介质

E、⽔分保持植物的固有姿态、保持动物体⽔分平衡F、⽔能调节体温

（7）⼟壤的作⽤及⽣物的适应⼟壤盐胁迫对植物的伤害

吸⽔困难:⼟壤盐分过多，降低⼟壤溶液的渗透势，植物吸⽔困难, 形成⽣理⼲旱。⽣物膜破坏:⾼浓度的 NaCl 可置换细胞膜结合的Ca2+，膜结构破坏，功能也改变。⽣理紊乱:降低蛋⽩质合成速率，加速贮藏蛋⽩质的⽔解，氨积累。抑制光合:光合速率、呼吸速率降低, 缺乏营养。植物对盐胁迫的适应

泌盐：把盐分从茎叶表⾯的盐腺排出体外，本⾝不积存盐分;拒盐：根细胞对盐离⼦的透性很⼩,不吸收;稀盐：快速⽣长胞内区域化作⽤（液泡）;耐盐：Pro,甜菜碱等,降低⽔势,增加耐盐性第四章⽣态系统中的⽣物种群4.1⽣物种群及种群⽣态学（1）定义

⽣物种群：在⼀定的时间内，占据特定空间的同种⽣物个体的总和。

种群⽣态学：就以⽣物种群及其环境为研究对象，研究这些群体属性，包括种群的基本特征、种群的统计特征、数量动态及调节规律、种群内个体分布及种内、种间关系。

种群的内禀增长率：在⽆环境条件下，种群内在因素决定的稳定的最⼤相对增殖速度称为内禀增长率（rm）⼜称为⽣物潜能。

种群的环境容纳量:某种群在⼀个⽣态系统中，即⼀个有限的环境中所能稳定达到的最⼤数量（或最⼤密度），称为系统的环境容纳量（Carrying capacity）,常⽤K表⽰。

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于其栖息和繁衍的地区，种群不断扩⼤，分布区逐步稳定地扩展，这种过程称⽣态⼊侵（Ecological invasion）。

种群平衡:种群较长期地维持在⼏乎同⼀⽔平上，称为种群平衡。

最⼩种群原则:⼀些营群聚⽣活的⽣物，其群聚的程度有⼀个下限的要求，如果低于临界下限，该⽣物种就不能正常⽣活，甚⾄不能⽣存。

阿利⽒原则: ⼀个物种种群的聚集程度和密度⼀样，随种类和条件⽽变化，过疏(缺乏群聚)或过密, 都可能有性影响。种群总是避免过份分散和过份拥挤，使种群内个体能获得最佳的⽣活和⽣存条件。

协同进化：⽣态系统中⽣物与⽣物、⽣物与环境相互作⽤、相互选择，共同进化的过程。（2）逻辑斯蒂⽅程成⽴的假设条件：A.环境阻⼒⼀开始就出现；

B.环境阻⼒的⼤⼩与种群⼤⼩成直线关系，每增加⼀个个体都产⽣相同的压⼒；C.K为渐近线，最终种群数量在K⽔平稳定下来。（3）种群的分布类型

随机分布(Random)：如果每个个体的位置不受其他个体分布的影响，所形成的分布格局称为随机分布。随机分布是罕见的，

只有当环境均⼀，资源在全年平均分布⽽且种群内成员之间的相互作⽤并不导致任何形式的吸引和排斥时，才能出现随机分布。

均匀分布(Uniform):种群内个体在空间上呈等距离分布即为均匀分布，均匀分布是由于种群成员间进⾏种内竞争所引起的。例如，在相当匀质的环境中，领域现象经常导致均匀分布。

集群分布(clumped):种群内个体在空间的分布极不均匀，常成群、成簇或呈斑点状密集分布，种群的这种分布格局即为集群分布，也叫成群分布或聚群分布。4.2群聚与阿利⽒原则

群聚(clumped) 的产⽣是个体群聚的结果，群聚能使种群的存活⼒提⾼。⽣物群聚的作⽤：

A提⾼警惕性，有助于及早发现捕⾷者B稀释效应：每个个体被攻击的⼏率缩⼩。C 集体防御

D有利于提⾼捕⾷效率E有利于改变⼩⽣境F有利于信息交流和学习G有利于繁殖4.3种群的种间关系

（1）种间相互作⽤的类型：⽆影响、竞争、偏害作⽤、寄⽣、捕⾷、偏利共⽣、原始合作、互利共⽣。（2）种间正相互作⽤：偏利共⽣、原始合作、互利共⽣（3）种间负相互作⽤：竞争、偏害作⽤、寄⽣、捕⾷（4）种间协同进化