10 生物

1. 10 生物 与 环境 10.1 环境与生态因子 10.2 生物与非生物环境之间的关系

2. 生物的生存需一定的环境条件 环境依赖生物的关系 生物+非生物环境 生态系统 人 研究生物、人类和环境之间错综复杂关系的科学，——生态学（eclogy ) 和谐统一

3. 生态学一览

4. 10.1 环境与生态因子 10.1.1 环境与生态因子是两个重要的概念 环境（environment）：是指某一特定生物体以外的空间 及直、间接影响该生物体生存的一切事物 总和 (在生物学科中的概念) 环境（environment）：是以人类为主体，围绕着人群的空间 及直、间接影响该人类生存和发展的各种因素 总和 (在环境学科中的概念) 生态因子（ecological factor）：是指环境中对生物的生长、发 （生存条件） 育、生殖行为和分布有着直接影响的环境要 素：温、湿、食物、氧气、生物

5. 生态因子：对生物起作用的因子(生存条件) 环境因子：生物以外的全部环境要素 气候因子 土壤因子 地形因子 生物因子 人为因子：强调人的特殊性和重要性，人对自然 界及生物的影响带有全球性

6. 10.1.2 生物对生态因子的耐受性是有限的 德国化学家于1840年，对植物的生长发育决定营养物的数量，提出liebig最小因子法，它适用于温度、光等其他生态因子 美国生态学家谢尔福特1913年，又提出耐受性法则：生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上、下限间即是生物对此生态因子的耐受范围。

7. 谢尔福特耐受定理 最适值 耐受下限 耐受上限 不能耐受带 生理紧张带 生理紧张带 不能耐受带 适宜范围

8. 不同种生物对同一生态因子的耐受性不同 • 鲑鱼：对温度0——300C，最适合220C • 南极鳕-2——20C • 对不同生态因子的宽窄分为： 广湿性，狭湿性 广温性，狭温性 广食性，狭食性 广栖性，狭栖性

9. 10.2 生物与非生物环境之间的关系 • A：生物体的组成成分，一般60——70%，多则90—— 95%，关注火星上是否有水 • B：各种生化过程必须在水溶液中进行 • C：水的特性：3.980C时密度最大，冰河期，寒冷区生物重要 • D：水热容量大，给生物提供一稳定的温度环境

10. 10.2.1 没有水就没有生物 陆生植物，失去是一个严重问题。植物失水大于700倍动物失 水，植物生产1克干物质需水300——600克 对水的依赖性： 陆生：湿生、中生、干生植物 水生：沉水、浮水、挺水植物 水的溶氧量：水生生物最重要的限制因素 7mlO2/升.水 1g O2/1000000g水过鳃，而陆生动 物1g O2/5g空气 所以水中生物消耗大于陆生动物,且氧气在水中分布不均匀

11. 10.2.2 阳光是生命的能量源泉 A：阳光： 生物适应的温度条件 取之不尽的能源 所以无阳光的星球即无生物 B：自然光的不同波长的光对生物的意义不同。 380~760nm的光对生物最重要，视觉能到，也是植物光合作 用能吸收的范围：红：760~620，蓝：490~435nM,对光合作用最 为重要 C：光在水中的穿透性限制植物在海洋中的分布 透光带。透光带下的补偿点及藻类的死亡

12. D：生物的光周期现象： 动植物长期生活在昼夜变化格局的环境中形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式。例如植物(开花)、动物(生殖、冬眠)都有 光的季节和昼夜变化是生物最可靠的信号系统，对生物的生活史和生殖周期起重要的调控作用。

13. 10.2.3 温度限制生物的分布 A：温度为随时随地起作用的重要的生态因子，生物受外界的温 度变化的影响。 (一年四季，一天昼夜 ) (纬度、海拔等) B：生物的耐受温度：-272~3000C 轮虫、线虫: 在-2530C隐生, 在-2720C（脱水、干燥）完全终止代 谢，但具复苏的可能 细、真、酵母菌、孢子、种子、胞囊在极低温度下维持生命 85.20C~880C温泉中细菌、蓝细菌、胞囊 3000C以上的高温（深海裂口的细菌） 多数生物适宜生存的温度范围：0~450C 哺乳类：≦420C 鸟类：≦480C 昆虫、蜘蛛、爬行类：≦450C

14. C：冰点、高温影响生物分布原因： 冰点: 原生质膜破裂，蛋白质失活变性 高温： 破坏酶活性，蛋白质凝固变性（动物） 减弱光合作用、呼吸作用 有害物质积累（植物） D：极端温度限制生物分布： 白桦、云杉不能在华北平原 苹果、李不能在热带 菜粉蝶分布的南限为280C 再例如，橡胶的北界24040/（云南盈 江）,海拔上限为960M 东亚飞蝗北界年等温线：13.60C 温度与降水决定群落在地球上的分布总格局

15. 10.2 生物与生物之间的相互关系 • 生物间相互关系的类型 类型 A B 特 点 竞争 - - 彼此互相抑制 捕食 - - A种杀死或吃掉B种 中性 O O 彼此互不影响 共生 + + 彼此有利，分开后不能生活 合作 + + 彼此有利，分开能独立生活 附生 + O A种有益，B种无影响 偏害 - O 对A有害，对 B无利也无害 寄生 + - 对A有利，对B有害

16. 10.2 生物与生物之间的相互关系 10.2.1 植食、捕食是群落中最常见的种间关系 • 植食现象：动物吃植物，从低等动物——高等动物，且食物链的基础依赖此环节，一切动物直接、间接依赖于植物，动、植物间存在着一种微妙的平衡关系。 • 捕食现象：群落生物间最基本的相互关系之一。 捕食者构成复杂食物链的必要环节，常位于较高位或顶 位，捕食者与被捕食者间在形态、行为、生理上有着多方 面的适应性。协同进化 自卫方面：有丝、有毒、毒腺、墨囊、坚硬外壳、警戒 色、拟态等结构 行为方面：变色、恐吓、恶臭、集群、穴居等。

17. 捕食

18. 防卫 蝴蝶用鲜艳的“眼睛”吓走敌人

19. 防卫 甲壳虫喷出毒液

20. 10.2.2 两个物种因利用同一有限资源而发生竞争 高期于1934年观察草履虫培养 高 低 种群密度 /d /d /d 大草履虫单独培养 小草履虫单独培养 混合培养

21. 10.2.3.3 互惠共生是双方都有利的一种种间关系 合作

22. 互惠共生：对双方都有利，解除关系双方均能正常生长互惠共生：对双方都有利，解除关系双方均能正常生长 蚜虫与蚂蚁 海葵与寄居蟹 蜜露 保护 毒丝保护 螺壳 • 互惠共生：对双方都有利，解除关系双方均能正常生长 蚜虫与蚂蚁 海葵与寄居蟹 蜜露 保护 毒丝保护 螺壳 ■ 共生：物种间不能分开的互利关系 单细胞藻类 真菌 白蚁和多鞭毛虫 适应恶劣的环境，植物界著名的开拓者 地衣

23. 10.5

24. 10.2.4 寄生与拟寄生均是寄生但存在本质差异 • 寄生：对另一方造成危害但并不把对方杀死 寄生在体表的：蚊、蝇、蚤、蝉、蛭等 寄生在体内的：疟原虫、绦虫、吸血虫、蛔虫等 终寄主、中间寄主 寄生物的强大生殖力：25万个卵/昼夜 • 拟寄生：总是导致寄主死亡，更接近捕食现象 昆虫对昆虫的寄生属之，寄生链，例如金小蜂—— 瘿蜂——蚜小蜂——蚜虫

25. 寄生 黄蜂产卵于蛾幼虫体内，将幼虫致死 图为黄蜂蛹覆在虫体上，以幼虫内部组织为生

26. 生物防治的应用： 平腹小蜂——荔枝蝽象 金小蜂——棉红铃虫 赤眼蜂——玉米螟和松毛虫

27. 10.3 种群的结构 动态 与数量调节 • 10.3.1 种群的概念和特征 • 10.3.2 种群的数量动态 • 10.3.3 种群的数量调节

28. 种群（population)：占有一定空间、时间的同一物种个体的集合体，由不同年龄+不同性别组成，可互配进行生殖种群（population)：占有一定空间、时间的同一物种个体的集合体，由不同年龄+不同性别组成，可互配进行生殖 10.3.1 种群的概念和特征 10.3.1.1 种群是同一物种个体的集合体 物种存在的单位 物种繁殖的单位 物种进化的单位 种群 种群不是孤立存在的，会形成群落，故它又是群落的基本组成成分

29. 10.3.1.2 出生率和死亡率是决定种群动态的两个重要参数 A：两者关系：出生率和死亡率是决定种群兴衰的晴雨表： 出生率大于死亡率，种群数量 出生率小于死亡率，种群数量

30. B: 出生率：出生个体数/100个体、时间，出生率高时，往往死亡率也高，所以种群兴衰决定于两者互相作用 C：死亡率：死亡个数/100个体、时间，生物死亡原因居多 D：控制人口数量：降低出生率来平衡低死亡率 早期用高出生率来平衡高死亡率

31. 10.3.1.3 年龄结构预示着种群未来的增长趋势 A：种群的三个年龄期 和 三种年龄结构类型 （生殖前、中、后期） （增长型、稳定型、衰退型） （人以年为单位，动物以年、周、日或小时计算） （人类的3个年龄组各占1/3，蜉蝣则前期几年， 中期短（几天），后期极短）

32. B：种群的年龄结构含有种群未来数量动态的信息B：种群的年龄结构含有种群未来数量动态的信息 种群的年龄结构 (生殖后期) 老年个体数 成体数 幼体数 (生殖中)期 (生殖前期) 增长型 衰退型 稳定型

33. C：世界各大洲及主要地区的人口年龄结构图 我国人口年龄结构属于增长型 高出生率、低死亡率——人口 死亡率 计划生育推广 增长型 稳定型

34. 10.3.1.4 标志重捕法是动物种群密度调查的常用方法 • 种群密度：个体数量/单位面积，随季节、气候条件、食物等而发生变化 • 种群参数之一，了解密度的目的：调节猎狩活动和制定保护对策 • 种群总数量：N=M*n/m M——标志个体数，n——重捕个体数，m——重捕中被标 记的个体数 • 重捕法具备条件： • 标志个体释放后应与其他个体均匀混合 • 标志个体方法不会伤害动物极其行为 • 研究区域呈相对封闭状态，无个体迁入或迁出

35. 10.3.1.5 种群中的个体有3种分布型 • 分布法：种群中个体的空间分布格局 • 集群分布：最常见，是生物对生态环境差异发生反应 的结果, 例如：趋光、趋湿及社会性集群 （松鸡求偶、麋、昆虫、人类等） • 均匀分布：种内竞争引起 动物的领域行为, 森林、树木争 树冠、根部竞争, 自毒现象（同种实生苗有毒） • 随机分布：既不吸引，又不排斥——随机分布，少见此现象 例如 森林底层某些无脊椎动物 狼蛛 玉米螟卵块

36. 种群分布的类型图 集团分布 均匀分布 随机分布

37. 10.3.2 种群的数量动态 10.3.2.1 种群在资源无限条件下呈指数增长 有些生物在食物、空间无限的条件下连续进行生殖， 无特定生殖期，种群的数量呈指数增长, 瞬时增长量：dv/dt=rv 增长不受资源限制 指数增长特点： 增长不受空间及其他生物制约 开始增长慢，随基数加大，则倍数增长——称种群爆炸 例如：细菌1代/20min，36小时侯完成108个世代，细菌总数2107个，铺满地表10.3cm，再一小时，每个人淹没在细菌的大海里

38. 细菌的数量／个 种群增长的“J”型曲线 理想条件下细菌数量增长的推测：自然界中有此类型吗？

39. 近100年后 1859年，24只野兔 6亿只以上的野兔 实例1：澳大利亚野兔

40. 实例2：凤眼莲

41. （出生率+迁入率）-（死亡率+迁出率） 种群增长率

42. 10.3.2.2 种群在资源有限条件下呈逻辑斯谛增长（logistic growth） • 为了描述在资源、空间有限和存在其他生物制约的条件下的种群数量增长过程，就必须在指数增长方程中引入环境容纳量（即K值）的概念，添加一个系数（k——N）/K即逻辑斯谛系数，此系数对种群增长有一种制约作用，使种群数量总趋于环境容纳量K，形成一种“S”形增长曲线. • 而指数增长曲线是“J”形，“K”值就是种群的平衡密度

43. 种群密度 环境阻力 K J形曲线 S形曲线 ( K为环境容纳量 ) 时间 种群增长的形式 指数式增长 “J”形 逻辑斯缔增长“S”形

44. K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。 三、种群增长的“S”型曲线 种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。

45. 10.3.2.3 人类人口不能无限增长 10.3.2.4 为何有些生物人类总想消灭而消灭不了，而另一些生物想保护而保护不了？ • 生物的2种不同生活史对策 • r对策：个体小，寿命短、生殖力强但存活率低、亲代对后代 缺乏保护，较强的迁移和散布能力，善于利用小、暂 时的生态环境 例如无脊椎动物的昆虫，亦小型哺乳类（例如鼠）和鸡 （麻雀）、一年生植物 • k对策：个体大、寿命长，生殖力弱但存活率低，很好的保 护，迁移和散布能力较弱，但对生态环境有极好的适 应能力。大型鸟类、林木、少数大型昆虫。例如信天翁 为k对策者，繁殖1次/年。1蛋/年，9~11年成熟，数量4000只

46. r、K对策两者的种群数量动态曲线存在明显差异：r、K对策两者的种群数量动态曲线存在明显差异： • k型：具2个平衡点： 稳定平衡点S，数量大于或小 于平衡点S，均趋于S 不稳定平衡点X（灭绝点），大于X时，能升到S • r型：1个平衡点，无灭绝点，密度极低时也能回升 例如农业害虫、鼠类、杂草

47. 10.4 群落的结构 类型 及演替 • 10.4.1群落的结构和主要类型 • 10.4.2、物种在群落中的生态位 • 10.4.3群落的演替及其实例

49. 群落的概念：很多种类的生物种群所组成的一个生态功能单群落的概念：很多种类的生物种群所组成的一个生态功能单 位，是占有一定空间和时间的多种生物种群的集合体。 它具有一定的结构，一定的种类构成、一定的种间相互关系 并可在相似的环境条件的不同地段重复出现 • 群落并不是任意物种的随意组合： 同一群落的不同物种通过长期历史发展和自然选择而保存下来的，其间的相互作用既有利于它们的生存和繁殖，也有利于保持种群的稳定性 • 实际上：群落是各个物种适应环境和彼此相互适应过程的产物。

50. 10.4.1 群落的结构和主要类型 10.4.1.1 不同生长型植物自下而上配置形成了群落的 垂直结构 • 群落的垂直结构：即层次性、由生长型决定 • 主要生长型有： 乔木 灌木 草木 苔藓 形成群落的垂直结构，也形成动物的垂直结构