生态环境学教案(2)

2019-08-30 15:02

?食物链越长,最后营养级位所获得的能量也越少。因为从起点到终点经过的营养级越多,其

能量损耗也就越大;

?食物链或食物网的复杂程度与生态系统的稳定性直接相关;

?生态系统中的食物链不是固定不变的,它不仅在进化历史上有改变,在短时间内也会发生变化。

12.食物网 (food web):生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的,它往往是交叉链索,形成复杂的网络结构-食物网。 13.食物链和食物网的意义

?食物链是生态系统营养结构的形象体现;

?生态系统中能量流动和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的; ?食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律。 14. 生态系统的功能

?能量流动:生产者→消费者→分解者 ?物质循环:生物 ← →环境

?信息传递:包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等,构成信息网。 15. 生态系统的稳定性

生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态,表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定,当受到外来干扰时,平衡将受到破坏,但只要这种干扰没有超过一定限度,生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。

生态系统稳定性包括了两个方面的含义:

一方面是系统保持现行状态的能力 ,即抗干扰的能力(抵抗力resistance);

另一方面是系统受扰动后回归该状态的倾向 ,即受扰后的恢复能力(恢复力 resilience)。 ?16.生态系统稳定性机制:生态系统具有自我调节的能力,维持自身的稳定性,自然生态系统可以看成是一个控制论系统,因此,负反馈(negative feedback)调节在维持生态系统的稳定性方

17.生物地化循环(biogeochemical cycle)

?矿物元素在生态系统之间的输入和输出,它们在大气圈、水圈、岩石圈之间以及生物间的流动和交换称生物地(球)化(学)循环,即物质循环(cycling of material) 。 18.生物地化循环的特点

?①物质循环不同于能量流动,后者在生态系统中的运动是循环的; ?②生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的,可分为贮存库和交换库。前者的特点是库容量大,元素在库中滞留的时间长,流动速率小,多属于非生物成分;交换库则容量较小,元素滞留的时间短,流速较大。物质在生态系统单位面积(或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。 ?③生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定的平衡状态。 ?④元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象。 生物积累、生物浓缩和生物放大

19.生物积累(bioaccumlation): 指生态系统中生物不断进行新陈代谢的过程中,体内来自环境的元素或难分解的化合物的浓缩系数不断增加的现象。

20.生物浓缩(bioconcentration): 指生态系统中同一营养级上许多生物种群或者生物个体,从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物,使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象,又称生物富集。

21.生物放大(biomagnification): 指生态系统的食物链上,高营养级生物以低营养级生物为食,某种元素或难分解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增大的现象。生物放大的结果使食物链上高营养级生物体中该类物质的浓度显著超过环境中的浓度。 22.生物地化循环的类型:水循环、气体型循环、沉积型循环

23.水循环(aquatic cycle)的意义: ?水是所有营养物质的介质; ?水对物质是很好的溶剂; ?水是地质变化的动因之一。 24.水循环的途径

?人类活动对水循环的影响:空气污染和降水;改变地面,增加径流;过度利用地下水;水的再分布。

25.气体型循环(gaseous cycle)氧循环、碳循环、氮循环 26沉积型循环(sedimentary cycle)磷循环、硫循环 27.有毒物质的迁移和转化 有毒物质的类型

?有毒物质(toxic substance)又称污染物(pollutant),按化学性质分两类。无机有毒物质主要指重金属、氟化物、和氰化物;有机有毒物质主要有酚类、有机氯药等。 ?按污染物的作用分一次污染物和二次污染物。前者由污染源直接排入环境的,其物理和化学性状未发生变化的污染物,又称原发性污染物;后者是由前者转化而成,排入环境中的一次性污染物在外界因素作用下发生变化,或与环境中其它物质发生反应形成新的物理化学性状的污染物,又称继发性污染物。 28.有毒物质的迁移和转化

?迁移(transport)是重要的物理过程,包括分散、混合、稀释和沉降等;

?转化(transformation)主要是通过氧化、还原、分解和组合等作用,会发生物理的化学的和生物化学的变化。

生物与环境

1.物种(species):是指一类生物个体的集合,其中的个体之间在自然条件下能相互交配产生具

有殖能力的正常后代个体。是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。

2.环境(environment):

是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。

环境总是针对某一特定主体或中心而言的,是一个相对的概念,离开了这个主体或中心也就无所谓环境,因此环境只具有相对的概念。 3.大环境:地区环境、地球环境、宇宙环境等

小环境:直接影响生物生命活动的近邻环境。如洞穴环境,树荫下环境等 4.环境中的气候

大气候:大环境(地区以上范围)的气候条件 小气候:小环境的气候条件 5.环境的类型

(1)按环境的主体 :以人为主体---人类环境;

以生物为主体---生物体以外的所有自然条件称为环境。

(2)按环境的性质:自然环境 半自然环境 社会环境

(3)按环境的范围大小:宇宙环境 地球环境 区域环境 微环境 内环境 6.环境因子:指生物体外部的全部环境要素。环境因子具有综合性和可调剂性。

7.生态因子: 指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。如:温度、湿度、食物、氧气、其他生物等。

8.生态因子和环境因子既有联系又有区别:生态因子认为是环境因子中对生物起作用的因子。 9.生态因子作用的一般特征:

(1)综合作用:环境中各种生态因子不是孤立存在的,而是彼此联系、相互促进、互相制约,任何一个单因子的变化,都必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用。

(2)主导因子作用

主导因子:在诸多环境因子中,有一个对生物起决定性作用的生态因子,称为主导因子。(春化作用)

(1)直接作用和间接作用

(2)阶段性作用:由于生物生长发育不同阶段对生态因子的需求不同,因此,生态因子对生物的作用也具有阶段性,这种阶段性是由生态环境的规律性变化所造成的。(光照时间长短)

(3)不可代替性和补偿作用:环境中各种生态因子对生物的作用虽然不尽相同,但都各具有重要 性,尤其是作为主导作用的因子,如果缺少,便会影响生物的正常发育,甚至造成其生病或死亡。所以从总体上说生态因子是不可代替的,但是局部是能补偿的(光合作用)。生态因子的补偿作用只能在一定范围内作部分补偿,而不能以一个因子代替另一个因子,且因子之间的补偿作用也不是经常存在的。 10.生态因子的相关概念

生态因子:环境要素中对生物起作用的因子

生存条件:生态因子中生物生存不能缺少的环境要素 生态环境:一定区域所有生态因子的总和

生境:特定生物体或群体的栖息地的生态环境

11.限制因子:生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用,其中限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子。如:水中的氧气; 非洲蜂 12.Liebig 最小因子定律

(1)Liebig?ˉs Law of minimum 植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素 (2)基本内容: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。

(3)应用注意 稳定状态

生态因子间的替代作用 13.Shelford 耐性定律:任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多(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。 14.耐受性定律的发展

(0)生物对不同生态因子的耐受范围不同,不同年龄、季节、栖息地等 (1)同种生物对生态因子的耐受性也不同

(2)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 (3)生物个体发育的不同阶段,对生态因子的耐受限度不同 (4)不同的生物种,对同一生态因子的耐受性不同

(5)某一生态因子处于非最适状态下时,生物对其他生态因子的耐受限度也下降 15.生态幅的概念(ecological amplitude, 生态价ecological valence) 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

16.生态幅度:广温性 狭温性 广水性 狭水性 广盐性 狭盐性 广食性 狭食性 广光性 狭光性 广栖性 狭栖性 ? 广土性 狭土性

17.生态幅往往受到适应范围较狭窄的生态因子的限制; 18.物种的生态幅往往取决于它临界期的耐受限度 19.生物的生态幅对其分布具有重要影响 20. 内稳态(homeostasis)及其保持机制 (1)内稳态:即生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制,它能减少生物对外界条件的依赖性,从而大大提高生物对外界环境的适应能力。内稳态是通过生理过程或行为的调整而实现的。(沙漠蜥蜴)

(2)耐性限度的驯化 (3)指示生物

21.驯化:自然驯化和人工驯化

生理变化和遗传变化

驯化可能:生物系特性差异,诱导条件差异 生物学意义:适应环境变化能力

1.光质的生态作用与生物的适应:

(0)植物的生长发育是在日光的全光谱照射下进行的,但是,不同光质对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态建成的诱导等影响是不同的。

(1)红、橙光主要被叶绿素吸收,对叶绿素的形成有促进作用;

(2)蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素所吸收,我们称这部分辐射为生理有效辐射。 (3)绿光则很少被吸收利用,称为生理无效辐射。

2.试验表明,红光有力于糖的合成,蓝光有利于蛋白质的合成。

可见光对动物的生殖、体色变化、迁徙、羽毛更换、生长、发育等都有影响。 不可见光对生物的影响也是多方面的,如昆虫对紫外光有趋光反应。

3.生物对光周期的适应 (1) 昼夜节律

(2) 光周期现象 :植物的光周期 动物光周期(动物的生殖、鸟类的迁徙等) 4.植物的光周期;

? 长日照植物:通常是在日照时间超过一定数值才开花,否则便只进行营养生长,不能形

成花芽。小麦、油菜、菠菜、甘蓝、萝卜等。 ? 短日照植物:通常是在日照时间短于一定数值才开花,否则就只进行营养生长而不开花,

这类植物通常是在早春或深秋开花。如菊花、水稻、玉米、大豆、烟草、麻、棉。 ? 中间性植物:只要条件合适,在什么日照条件下都能开花。如黄瓜、番茄、四季豆、蒲

公英等。

一般来说:短日照植物起源于南方;长日照植物起源于北方。 5.水因子的生态作用

水是生物生存的重要条件 水对动植物生长发育的影响 水对动植物数量和分布的影响 6.植物对水因子的适应:

(1) 水生植物:具有发达的通气组织;机械组织不发达甚至退化;叶片多分裂成带状、

线状而且很薄;根据生长环境中水的深浅可分为:沉水植物、浮水植物和挺水植物。 (2) 陆生植物:湿生、中生、旱生3种类型

7.湿生植物:指在潮湿环境中生长,不能忍受较长时间的水分不足,即抗旱能力最弱。根据其

环境特点,还可分为阴性湿生植物和阳性湿生植物;

8.中生植物:指生长在水分条件适中生境中的植物。

9.旱生植物:指生长在干旱环境中,能长期耐受干旱的环境,且能维护水分平衡和正常的生长发育。多分布在干热草原和荒漠区。

10.旱生植物在形态结构上的特征主要表现在两个方面: 一方面是增加水分摄取。

一方面是减少水分丢失。如美洲沙漠中的仙人掌树,高达15~20m,可贮水2吨左右;

西非的猴面包树,可贮水4吨以上。

11.动物对水因子的适应;

(1)水生动物对水因子的适应

不同类群的水生动物,有着各自不同的适应能力和调节机制 (2)陆生动物对水因子的适应

主要影响陆生动物水分平衡的是环境中的湿度 12.陆生动物的适应特征主要表现在一下几个方面:

(1)形态结构上的适应:昆虫的几丁质体壁;高山干旱环境的烟管螺产生的膜以封闭壳口; 两栖类体表分泌的黏液;爬行动物很厚的角质层;鸟类的羽毛;哺乳动物的毛和皮脂腺 (2)行为的适应:沙漠动物的昼伏夜出;干旱地区的动物的迁徙;

(3)生理适应:―沙漠之舟‖骆驼可以17天不喝水,身体脱水达体重的27%,仍然照常行走。 因为它不仅具有贮水的胃,还储藏有丰富的脂肪,在消耗过程中产生大量水分,血液中具有特殊的脂肪和蛋白质,不易脱水。 13.土壤因子的生态作用 :

土壤是由固体(无机体和有机体)、液体(土壤水分)和气体组成的三相复合系统 14.植物对土壤因子的适应

根据含盐量可分为:盐土植物、碱土植物 15.盐土对植物的影响

(1)盐土对植物生长发育的不利影响主要表现在:引起植物的生理干旱;伤害植物组织;引起植物细胞中毒;影响植物的正常营养;在高浓度盐类的作用下,气孔保卫细胞的淀粉形成过程受到防碍,气孔不能关闭,即使在干旱期也是如此,因此植物容易干旱枯萎 16.盐土植物的类型:(1)聚盐性植物(真盐生植物):具有较高的渗透压,能吸收盐分,在体

内积聚盐类而不受伤害。如盐节木、碱蓬。

(2)泌盐性植物(耐盐植物):吸收的盐分不积累在体内,而是通过茎、叶表面上

密布的分泌腺,把多的盐分排出体外。如柽柳、补血草等。 (3)不透盐植物(抗盐植物):细胞渗透压也很高,是由于体内含有较多的可溶性

有机物质(有机酸、糖类、氨基酸等),如盐地风毛菊、蒿属等。

17.碱土对植物的影响

(1)碱土对植物生长的不利影响主要表现在: 土壤的强碱性能毒害植物的根系;

土壤物理性质恶化,土壤结构受到破坏,质地变劣,尤其是形成了一个透水性极差的碱化层次,湿时膨胀粘重,干时坚硬板结,使水分不能渗透进去,根系不能透过,种子不易出土,即使出土后也不能很好的生长。

生态入侵

一、 生物入侵的概念

生物入侵又称生态入侵、外来物种入侵,是指外来生物通过人类的活动从其原产地被引入到新的区域后,依靠其自身的强大生存竞争力,迅速扩张蔓延,与当地的生物争夺空间和食物,造成当地生物多样性的丧失或削弱。外来物种入侵引发的灾难性后果往往是长期的、严重的。所谓―外来‖这个概念不仅以国界为定义,而且还以不同地区或生境和栖息地为定义。 世界自然保护联盟(IUCN)有关专家生物入侵下的定义是:一些翻山越岭、远涉重洋的―生物移民‖,也许是一种细 菌、一种植物、一种病毒或者一种动物,来到异国他乡的它们,由于失去了制衡获得了广阔的生存空间生长迅速,占据湖泊、陆地、森林,而―土著生物‖则纷纷凋零甚至灭绝。这就是生物入侵。 外来种:泛指非本土原产的外域种。

外来入侵种: 是指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外(即在其自然


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