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基础生命科学之生态学相关知识点总结。生态学是德国生物学家恩斯特·海克尔于1866年定义的一个概念:生态学是研究有机体与其周围环境相互关系的科学。
编辑于2021-02-05 13:20:28生态学
简介
定义
生态学是研究有机体及其周围环境相互关系的科学
研究对象
主要四个组织层次
个体
有机体对环境的适应
种群
出生率、死亡率、增长率、年龄结构、性别比例、种内关系、分布格局
群落
结构、演替、多样性、稳定性、决定群落组成和结构的过程
生态系统
能量流动和物质循环
现代生态学
十分重视生态学研究的尺度
微观
分子生态学
宏观
景观生物学、全球生物学(生物圈的生态学)
研究方法
野外
实验
便于控制条件,得到的数据更可靠
理论
有机体与环境
生物与环境
环境(有一个主体或中心)
环境科学中,人是主体,其他生命物质或非生命物质为环境
生物学中,动物是主体,生物以外的所有自然条件为环境
大环境
地区环境、地球环境、宇宙环境
大气候
大环境中的气候,离地面1.5m以上的气候
小环境
为生物提供自身所需要的生活条件
小气候
小环境中的气候,局部地区气候
生态因子
环境要素中对生物起作用的因子
光照、温度、水分、氧气、二氧化碳、食物、其他生物等
生物与环境的相互关系
环境影响生物,生物适应环境
1.环境可影响生物的生长、发育、繁殖和行为 2. 影响生育力和死亡率,导致数量改变 3. 某些生态因子限制生物分布区域 4.生物产生适应性变异,以减小生态因子的限制作用。 5.生物与生态因子的周期性变化相适应,调节自身生理节律和生活史节律,如光照周期对生物体的生物钟biological clock的影响。
生物对环境有反作用
1.生物可以改变生态因子状况 2.生物与生物之间相互作用(交互作用) interaction 3. 生物之间协同进化coevolution
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
适用范围
温度、光照等多种生态因子也适用
严格的稳定状态下,即物质的能量输入与输出相等
注意生态因子间的补偿作用
一些动物在缺Ca的情况下可将Sr转化成Ca
限制因子定律
最大+最小
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,这个因素成为限制因子
具体表现为
生态因子低于最低状态时,生理现象全部停止
最适状态下,显示生理现象的最大观测值
在最大状态之上,生理现象又停止
耐受限度和生态幅
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
生态幅(生态价)
生态幅是指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(或称耐受性的上限和下限)之间的范围。
由遗传特性决定
能量环境
光
太阳辐射的强度、时间(辐射的量)、和光谱成分(辐射光质)对生物的生长发育和地理分布有重要影响
光照强度影响
黄化现象
C3C4和CAM植物
CAM植物是具景天酸代谢途径的植物,多为多浆液植物。在夜间通过开放的孔吸收CO2,然后借助PEP羧化酶与磷酸烯醇式丙酮酸结合,形成草酰乙酸,然后在苹果酸脱氢酶(NADPH)作用下还原成苹果酸,进入液泡并累计变酸(从pH5-3);第二天光照后苹果酸从液泡中转运回细胞质和叶绿体中脱羧,释放CO2被RuBP吸收形成碳水化合物·仙人球,芦荟,龙舌兰以及景天都是CAM植物。类似的还有很多,都很适合种植。
动物对光照强度的适应
眼睛发育
昼行性、夜行性
光照周期影响
光周期现象
植物
长日照植物、短日照植物、中日照植物、日中性植物
动物
繁殖
长日照动物(春季)
短日照动物(秋季)
昆虫滞育:休眠相
换毛与换羽
动物迁徙
昼夜节律
光质影响
影响光和强度
影响植物形态建成、向光性等
温度
变温动物
常温动物
植物春化作用
植物在发芽前需要一个寒冷期或冰冻期
冬小麦需要预冷之后在发育和开花
生物对极端环境的适应
能量环境
风
有方向、速度
影响生物形态
传播花粉和种子
影响飞行动物分布
火
火的燃烧破化了生态平衡,同时也为土壤提供了新的养分
有能量的生态因子
物质环境
水
陆地植物水平衡
湿生植物(水稻)
中生植物
旱生植物
水生植物
水生动物水平衡
渗透压调节
对水的密度—推动身体前行/深海生物皮肤通透性较大
低氧适应
大气
O2
CO2
高山反应,高山病
土壤
物理性质
质地与结构、水分、空气、温度
化学性质
酸度、有机质、矿质元素
生物性质
微生物
动物
植物
盐碱植物
沙生植物
种群、群落与生态系统
种群生态学
种群
同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合
资源无限——种群指数增长(J形曲线)
资源有限——种群呈逻辑斯蒂增长(S形曲线)
生活史对策(生态对策)
能量分配
体型效应
R-对策和K-对策
低生育力要求有高存活率,这样才能保证种族的延续,因此K-对策者的防御和保护幼体的能力较强。由于有亲代关怀,K-对策者通常存活率较高,个体较大,寿命较长,这些特征保证了K-对策者在激烈的生存斗争中取得胜利。但是,当K-对策者在过度死亡后,恢复到原有平衡的能力低下,还有可能灭绝。大熊猫、虎、豹等珍稀和濒危动物就是K-对策者,所以,对其保护更为重要,更加困难。 相反,r-对策者的防御和竞争能力不强,死亡率很高,种群很不稳定。但种群不稳定并不意味着进化中必然不利。r-对策者不象K-对策者那样易于灭绝。在低数量时通过迅速增长就能恢复到较高水平;在密度很高时,它们可能消耗大量资源,使生境破坏,但它们通过扩散而离开被破坏的地方
种内与种间关系
种内
竞争
自相残杀
性别关系
领域性
社会等级
种间
竞争
捕食
寄生
互利共生
群落生态学
群落
相同时间聚集在同一地段上的物种种群的集合
生态系统
在一定空间中共同栖居着的所有生物及其环境之间,由于不断进行物质循环和能量流动而形成的统一整体
生物多样性
什么是生物多样性
遗传多样性
每个物种内的遗传变异
遗传变异的来源
突变
有性生殖中等位基因的随机重组
物种多样性
一个地区所存在的物种数目
生态系统多样性
一个区域内生境类型和生态系统过程的各种形式
生物多样性的意义
潜在价值
间接价值(生态功能)
直接价值
生物多样性的分布
生物多样性面临的威胁
物种灭绝
物种的脆弱性
保护级别
生物多样性的保护
就地保护、迁地保护
旗舰物种
开展生物多样性的科学研究,制定政策法规,开展宣传教育
演替
生态系统在自然和人为干扰之后发生缓慢改变的过程
物种丰富度
群落中出现的物种数
生态位理论
物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。
生态位可改变
区分
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为生境
大环境,如不同气候的地理区域,影响生物分布,产生了生物种类的一定组合特征或生物群系。如:热带森林、温带森林、苔原
尺度
某一现象或过程在空间和时间上所涉界的范围与发生频率
空间
时间
组织
生物圈
地球上的全部生物+一切适合生物气息的场所
岩石圈上层
全部水圈
大气圈下层
环境
非生物环境
温度、光、水、风
生物环境
同种或异种其他有机体