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二、个体生态学
普通生态学第二版 第二章 个体生态学
编辑于2020-08-12 14:37:16
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个体生态学
生物与环境关系的基本原理
生态作用
生态环境有关的概念
环境：某一特定生物体或群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存或活动的外部条件总和。
环境的类型
按环境的主体分类：以人为主体的人类环境、以生物为主体的生物环境
按环境性质分类：自然环境、半自然环境（经人类干涉后的自然环境）、社会环境
按人类对环境的影响分类：原生环境（自然环境）、次生环境（半自然环境和人工环境）
按环境范围大小分类：宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境、内环境
生态因子
环境因子；构成环境的各要素
生态因子：环境因子中对生物的生长、发育、生殖、行为、分布有直接或间接影响的因子
生存因子：直接影响生物生存的因子（又称：生存条件、生活条件）
生态因子的分类
气候因子
土壤因子
地形因子
生物因子
人为因子
生态因子的生态作用
生态因子对生物的作用包括：对 生物的结构、过程、行为、功能、寿命和分布等的影响
生物因子包括同种生物的其他有机体和不同生物的有机体， 前者构成中内关系，后者构成种间关系
非生物因子包括温度、湿度、光、PH和氧等理化因子
生态因子之间的关系特征
1、综合作用
任何一种自然生态环境都包括着多种生态因子，各种生态因子不是孤立存在的，度生物产生作用也不是孤立的，而是互相关联作呕为一个整体综合发挥作用。
2、主导因子作用
主导因子：在一定条件下起综合作用的诸多生态因子中，有一个或少数几个对生物起组㓜、决定性作用的因子。。
3、直接作用和间接作用
4、阶段性作用
生物生长发育不同阶段对生态因子的需求不同，具有阶段性特点。
5、不可代替性和补偿作用
生态因子的限制性作用
李比希 认为
植物生长环境中的水和二氧化碳数量较多，容易满足植物的需要，作物的产量往往取决最小量矿质营养元素的供应状况
作物的增产与减产是与做哦呜冲个土壤中所能获得的矿物营养的多少呈正相关
最小因子定律：每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养物，如果其中有一种营养物完全缺乏，植物就不能生存，如果这种营养物质数量极微，植物的生长就会受到不良影响。
生态适应
是生物处于特定环境条件（特别是极端环境）之下发生的结构、过程和功能的改变和进化，这种改变有利于生物在新的环境下生存和发展。
（一）生物对生态因子的响应与耐受性
李比希
限制因子：生态因子处于最小值时可能成为限制因子
生态幅：一个最低点（耐受下限）和一个最高点（耐受上限）之间的范围
谢尔福德耐受性定律：
生物只有在其所要求的环境条件完全具备的情况下才能正常生长发育，任何一个因子数量上不足或过剩，均会影响生物的生长发育和生存
（二）胁迫与生态适应
1. 环境胁迫与生物体响应过程
胁迫：指一种显著偏离生物适宜生活需要的环境条件
随着环境胁迫的加强，或持续时间的延长，处于胁迫下的有机体将经历各个演变阶段
1、预警阶段
2、抗性阶段
3、耗尽阶段
4、再生阶段
2. 克服胁迫的代价与对策
胁迫在分子水平、细胞水平和个体水平上干扰正常结构和各种过程的协调。生物体的再稳定和修复、再调整和适应以及抗性的保持都需额外的能力和物质
3. 胁迫下个体的存活
4. 生物体对环境胁迫适应能力的调节
1、训化
生物借助于训话过程可以小幅度调整它们对某个生态因子的耐受范围
也可以部分的理解为：生物体内决定代谢速率的酶系统的适应性改变
2、耐受性的节律变化
生物体对不利环境引起的结构损伤和生理降低具有补偿作用。较长时期内补偿调节作用往往是有节律的
3、休眠
生物在不良环境条件时期的不活动状态，是生物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制
恒温动物虽然可以靠保持自己的体温来减少对外界条件的依赖性，但当环境温度接近其低温耐受限度时，也会进入休眠状态
变温动物，低温可直接减少其活动性并能诱发滞育或休眠
4、内稳态与生态适应
内稳态：任何生物体在外界环境条件变化较大的情况下都具有维持体内理化状态相对稳定的能力
内稳态与非内稳态两类生物之间的基本差异是决定其耐受限度的因素不同
5. 适应组合
（三）生态适应与进化
1.表现型适应与进化
表现型的变化：是生物基因表达对环境的适应
表现型适应描述的是：有机体在个体水平上的变化，包括生理、行为和形态等方面，时间尺度短（如实验室驯化、季节和野外驯化等）变化的特征是可以逆转的。
2.变异、选择与进化
3.趋异适应与生态型
（1） 生态型概念
概念：同种生物的不同个体或群体，长期生存在不同的自然生态条件或人为培育条件下，发生趋异适应，并经自然选择或人工选择而分化形成的生态、形态和生理特性不同的基因类型群
一个物种对某一特定生境发生基因型反应而产生的产物
生态型概念应包括
绝大多数广泛分布的生物种在形态学上和生理学的特性上表现出空间的差异
这些种内变异与特定的环境条件相联系
生态学上的相关变异是可以遗传的
（2） 生态型类型
① 气候生态型
不同光温生态型，耐热性，抗寒性，抗旱性
②土壤生态型
在不同土壤的水分、温度和肥力等自然和栽培条件下
③生物生态型
（四）物种的形成与进化
趋异进化
是指同一种群分为两个群体并各自发生和积累不同的遗传变异，最终形成两个不同物种
趋同进化
表现为在同一环境中的不同物种进化产生类似的适应形状
协同进化
指当两个不同的物种相互依存时，会进化产生彼此适应和相互协调的形状
（五）生境与生态位
生物对生态环境的影响
（一）森林植被对生态环境的影响
1.涵养水源，保持水土
2.调节气候，增加雨量
3.防风固沙，保护农田
4.保护环境，净化空气
5.减低噪音，美化景观
6.提供产品和燃料，增加肥源
各种主要生态因子的影响及生物的适应
光因子
一、光照度的生态作用与生物的适应
光饱和点：
在一定范围内，光合作用的效率与与光强（光强）成正比，但到达一定强度若继续增加光强，光合作用的效率开始下降
光补偿点
植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用。光合积累和呼吸消耗着两个过程之间的平衡时的光照度
黄化现象
弱光下植物色素不能形成，细胞纵向伸长，碳水化合物含量低，植株为黄色软弱状
植物对光照度的适应类型
阳性植物
阴性植物
耐阴植物
二、光质的生态作用与生物的适应
生理有效辐射：红橙光主要被叶绿素吸收，对叶绿素的形成有促进作用， 蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收
生理无效辐射：绿光很少被吸收利用
三、日照长度的生态作用与光周期现象
光周期现象
每天光照与黑夜交替称为一个光周期， 由于分布在地球各地的动物和植物长期生活在各自光周期环境中，在自然选择和进化中形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式。
根据对日照长度的反应类型可把植物分为
长日照植物
短日照植物
日中性植物
温度因子
生物发育
生物的生活周期包括个体的营养生长和生殖生长两个重要发育阶段，生物只有通过生殖阶段才能繁衍后代
温周期现象
由于地表太阳辐射的周期性变化产生温度有规律的昼夜变化，使许多生物适应了变温环境，多数生物在变温下比恒温下生长得更好
极端温度的生态作用
1. 极端低温对生物的影响与生物的适应
冷害：指零上低温对喜温生物的伤害，低温造成生物生理活动（光合、呼吸、吸收、蒸腾）机能的降低和生理平衡状态的破坏
冻害：指冰点以下低温造成生物体内结冰，细胞原生质膜破裂和酶蛋白失活与变性
2. 极端高温对生物的影响与生物的适应
高温致害机理：主要是引起酶活性降低和生化反应紊乱、水分代谢失衡、有毒物质积累、细胞膜透性增加和功能降低，植物光合能力下降，呼吸作用加强
水因子
植物对水适应的类型
水生植物
挺水植物
浮水植物
沉水植物
陆生植物
旱生植物
中生植物
湿生植物
动物对水因子的适应
水生动物
陆生动物
土壤因子
（一） 土壤物理性质对生物的影响
沙土类土壤
以粗砂和细沙为主
对块茎、块根作物的生长有利
黏土类土壤
以粉砂和黏粒为主
往往为水占据，通气不畅
壤土类土壤
以砂粒、黏粒、粉粒大致等量的混合物
是比较理想的耕种土壤
（二） 土壤化学性质对生物的影响
酸性土壤
PH＜6.5
主要分布在气候冷湿的针叶林地区和酸性沼泽土上
容易引起钾、钙、镁、磷等元素的短缺
中性土壤
PH6.5~7.0
大多数作物、温带果树都属于此类型
碱性土壤
PH＞7.0
主要分布在气候炎热干旱的荒漠和草原地区
容易引起铁、硼、铜、锰、锌的
（三） 土壤生物对生物的影响
土壤微生物对植物生长起很大的作用
在形成土壤团粒结构方面，微生物起直接的和间接的重要作用
土壤中某些真菌还能与某些高等植物的根系形成共生体。称为菌根
微生物也有其不利的一面，许多植物病害就是土壤中的病原菌引起的
大气因子
形态适应及形态生态学
多细胞生物个体的基本结构
本能行为（先天行为）：与生俱来的、有固定模式的行为。
1） 趋性和向性
2）反射和本能
学习行为（获得性行为）：通过学习获得的行为方式
生物体的骨骼化及其进化
生物体的外貌及生态适应
生物体外貌和结构的适应特征
构件生物的构件（建筑学结构）：包括地面的枝条系统和地下的根系统，它们往往具有重复出现的空间排列。
行为适应及行为生态学
行为概念及类型
行为的遗传与变异
行为的适应性与行为的进化
社会行为及其进化
生态适应的分子机理及分子生态学
分子生态学的概念及其意义
哈德—温伯格定律
随机遗传漂变与种群分化
选择中性理论
溯祖理论
分子系统发生分析
在PH6~7的微酸条件下，土壤养分有效性好，有利于植物生长
水生植物具有发达的通气组织
其机械组织不发达甚至退化，以增强植物的弹性和抗扭曲能力
蓝光有利于蛋白质的合成
蓝紫光与青光对植物生长有抑制作用
青光诱导植物的向光性
红光与远红光是引起植物光周期反应的敏感光质
红外光能被动植物组织中的水吸收