基础生态学-第一部分-有机体与环境-生物与环境

基础生态学-第一部分-有机体与环境-生物与环境的思维导图，环境(environment)指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，<br>包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。

1.&nbsp; 生物与环境

• 1.1&nbsp; 环境与生态因子
  • 1.1.1&nbsp; 环境
    • 环境(environment)指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，<br>包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素
      • 大环境
        • 大环境是指地区环境、地球环境和宇宙环境
        • 大环境中的气候称为大气候(macroclimate),&nbsp;是指离地面&nbsp;1.5m以上的气候,是由大范围因素所决定,&nbsp;如大气环流、地理纬度、距海洋距离、大面积地形等
      • 小环境
        • 小环境是指对生物有直接影响的邻接环境，即指小范围内的特定栖息地
        • 小环境中的气候称小气候(microclimate)，是指生物所处的局域地区的气候。小气候变化大，受局部地形、植被和土壤类型的调节，与大气候有极大的差别
  • 1.1.2&nbsp; 生态因子
    • 生态因子(ecological factor)是指环境要素中对生物起作用的因子，<br>如光照、温度、水分、氧气、二氧化碳、食物和其他生物等
      • （1）生态因子的分类
        • ①按其性质，将其分为
          • a.气候因子
            • 如温度、水分、光照、风、气压和雷电等
          • b.土壤因子
            • 如土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤生物等
          • c.地形因子
            • 如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等
          • d.生物因子
            • 包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用
          • e.人为因子
            • 如由于人类的活动对自然的破坏及对环境的污染作用
        • ②&nbsp;按有无生命的特征，将其分为
          • a.生物因子
          • b.非生物因子
        • ③按生态因子对动物种群数量变动的作用，将其分为
          • a.密度制约因子(density-dependent&nbsp;factor)
            • 如食物、天敌等生物因子，其对动物种群数量影响的强度随其种群密度而变化，从而调节了种群数量
          • b.非密度制约因子(density-independent&nbsp;factor)
            • 指温度、降水等气候因子，它们的影响强度不随种群密度而变化
        • ④&nbsp;按生态因子的稳定性及其作用特点，将其分为
          • a.稳定因子
            • 指地心引力、地磁、太阳常数等恒定因子，它们决定了生物的分布
          • b.变动因子
            • 周期性变动因子
              • 如一年四季变化和潮汐涨落等，主要影响生物分布
            • 非周期性变动因子
              • 如风、火、捕食等，主要影响生物的数量
      • （2）生态因子作用特征
        • ①综合作用
          • 环境中的每个生态因子不是孤立的、单独的存在，总是与其他因子相互联系、相互影响、相互制约的。因此，任何一个因子的变化，都会不同程度地引起其他因子的变化，导致生态因子的综合作用
        • ②&nbsp;主导因子作用
          • 对生物起作用的众多因子并非等价的，其中有一个是起决定性作用的，它的改变会引起其他生态因子发生变化，使生物的生长发育发生变化，这个因子称主导因子
        • ③阶段性作用
          • 由于生态因子规律性变化导致生物生长发育出现阶段性，在不同发育阶段，生物需要不同的生态因子或生态因子的不同强度，因此，生态因子对生物的作用也具有阶段性
        • ④&nbsp;不可替代性和补偿性作用
          • 对生物作用的诸多生态因子虽然非等价，但都很重要，一个都不能缺少，不能由另一个因子来替代。但在一定条件下，当某一因子的数量不足，可依靠相近生态因子的加强得以补偿，而获得相似的生态效应
        • ⑤直接作用和间接作用
          • 直接作用于生物的
            • 如光照、温度、水分、二氧化碳、氧等
          • 间接作用是通过影响直接因子而间接影响生物
            • 如山脉的坡向、坡度和高度通过对光照、温度、风速及土壤质地的影响，对生物发生作用
    • 所有生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或群体的栖息地的生态环境称生境(habitat)
• 1.2&nbsp; 生物与环境的相互作用
  • 1.2.1&nbsp; 环境对生物的作用
    • 环境的非生物因子对生物的影响，一般称为作用(action)
      • 环境对生物的作用是多方面的，可影响生物的生长、发育、繁殖和行为；影响生物生育力和死亡率，导致种群数量的改变；某些生态因子能够限制生物的分布区域
      • 生物并不是消极被动地对待环境的作用，它也可以从自身的形态、生理、行为等方面不断进行调整，以适应环境中的生态因子变化，将其限制作用减小
      • 生物对自然环境的适应，还表现在生物能积极地利用某些生态因子的周期性变化，作为确定时间，调节其生理节律和生活史中的各种节律的线索
  • 1.2.2&nbsp; 生物对环境的反作用
    • 生物对环境的影响，一般称为反作用(reaction)
      • 生物对环境的反作用表现在改变了生态因子的状况
      • 生物与生物之间的相互关系更为密切
        • <p class="MsoNormal"><span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;<br>mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;"><font face="宋体">捕食者与猎物、寄生者与宿主，它们的关系很难说谁是作用，谁是反作用，而是相互的，可称为相互作用</font>(interaction)</span></p>
        • 这种复杂的相互作用及其伴随的适应性特征，是通过自然选择、适者生存法则形成的，是协同进化(coevolution)的表现
• 1.3&nbsp; 最小因子、限制因子与受耐性定律
  • 1.3.1&nbsp; 利比希最小因子定律
    • 低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素
    • 利比希最小因子定律只有在严格稳定状态下，即在物质和能量的输入和输出处于平衡状态时，才能应用
  • 1.3.2&nbsp; 限制因子
    • Blackman&nbsp;指出,在外界光、温度、营养物等因子数量改变的状态下，探讨的生理现象(如同化过程、呼吸、生长等)的变化，通常可将其归纳为3个要点
      • 生态因子低于最低状态时，生理现象全部停止
      • 在最适状态下，显示了生理现象的最大观测值
      • <p class="MsoNormal"><span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;<br>mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;"><font face="宋体">在最大状态之上，生理现象又停止</font></span></p>
    • 任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子称为限制因子(limiting&nbsp;factor)
  • 1.3.3&nbsp; 耐受限度与生态幅
    • 1.3.3.1&nbsp; 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不能生存
      • 耐受性定律的进一步发展，表现在它不仅估计了环境因子量的变化，还估计了生物本身的耐受限度；同时，耐受性定律允许生态因子间的相互作用
      • 在Shelford以后学者在这方面进行的研究与发展
        • (1)每一种生物对不同生态因子的耐受范围存在差异，可能对某一生态因子耐受性很宽，对另一个因子耐受性很窄，而耐受性还会因年龄、季节、栖息地区等的不同而有差异。对很多生态因子耐受范围都很宽的生物，其分布区一般很广
        • (2)生物在整个个体发育过程中，对环境因子的耐受限度是不同的
        • <p class="MsoNormal"><span style="mso-spacerun:'yes';font-family:Calibri;mso-fareast-font-family:宋体;<br>mso-bidi-font-family:'Times New Roman';font-size:10.5000pt;">(3)<font face="宋体">不同物种对同一生态因子的耐受性是不同的</font></span></p>
        • (4)生物对某一生态因子处于非最适度状态下时，对其他生态因子的耐受限度也下降
    • 1.3.3.2&nbsp; 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(或称耐受性的下限和上限)之间的范围,称为生态幅(ecological&nbsp;amplitude)或生态价(ecological&nbsp;valence)
      • 通常生物繁殖期是一个临界期，环境因子最易起限制作用，使繁殖期的生态幅变狭，繁殖期的生态幅成为该物种起决定性限制作用的生态幅
    • 1.3.3.3&nbsp; 耐受限度的调整
      • 生物对环境生态因子的耐受范围并不是固定不变的，通过自然长期驯化(气候驯化,&nbsp;acclimatization)或人为短期驯化(acclimation)可改变生物的耐受范围,&nbsp;使适宜生存范围的上下限发生移动，形成一个新的最适度，去适应环境的变化
        • 这种耐受性的变化直接与生物化学的、生理的、形态的及行为的特征等相关
      • 生物通过控制体内环境(体温、糖、氧浓度、体液等)，使其保持相对稳定性(即内稳态，homeostasis)，减少对环境的依赖，从而扩大生物对生态因子的耐受范围，提高了对环境的适应能力
        • 这种控制是通过生理过程或行为调整而实现的