生态学复习资料整理（05，06级共同整理） 一、绪论：
1.生物圈（Biosphere）：地球上存在生命的部分称生物圈，由大气圈的下层（对流层），水圈和岩石圈的上层（风化壳）组成。 2.生态学（Ecology）：生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。
1. 简述生态学的定义类型，并给出你对不同定义的评价.
Ecology 源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生物栖息环境的科学。 （1）研究生物(Organism)及环境(Environment)间相互关系的科学。（E. Haeckel，德国博物学家，1866，最早提出生态学这个学科名词）
（2）研究科学的自然历史（C. Elton，1927） （3）研究有机体与生活之地相互关系的科学（Smith，1966）。
这三种定义简明而广泛。后来生态学将研究对象分为三个层次：个体、种群和群落，定义也有所变化。 强调个体：研究生物形态、生理和行为上的适应（Кашкаров，克什卡洛夫，1954）。
强调种群(动物)：a.研究动物的生活方式与生存条件的联系，以及动物生存条件对繁殖、生活数量及分布的意义。(HaymoB，1955)
b.环境与生物分布和数量的相互关系。 (Krebs，1972) 强调群落(植物)
a.植物生态学研究环境因子对植物的影响。(Warming，1909)
b.研究植物群落的科学。(Braun Blanquet，1932) 随着生态系统概念的提出，研究重点开始向生态系统转移，动植物生态学合并，现代生态学家给生态学下了新的定义。
a.研究生态系统的结构和功能的科学（E.P.Odum，1956）；
b.综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学(E.P.Odum，1997 ）。
c.研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学（马世骏，1980）。
2. 二十世纪六十年代以来，生态学迅猛发展，说明其社会背景。
20世纪60年代以来，由于工业的高度发展和人口的大量增长，带来了许多全球性的问题（例如，人口问题、环境问题、资源问题和能源问题等），涉及到人类的生死存亡。人类居住环境的污染、自然资源的破坏与枯竭以及加速的城市化和资源开发规模的不断增长，迅速改变着人类自身的生存环境，造成对人类未来生活的威胁。上述问题的控制和解决，都要以
生态学原理为基础，因而引起社会上对生态学的兴趣与关心。现在不少国家都提倡全民的生态意识，研究领域也日益扩大，不再限于生物学，而且渗透到地学、经济学以及农、林、牧、渔、医药卫生、环境保护、城乡建设等各个部门，从而使生态学成为举世瞩目的科学。
二、生物与环境(一)：
1. 生态幅(ecological amplitude)：在自然界，由于长
期自然选择的结果，每个种都适应于一定的环境，并有其特定的适应范围。每一个种对环境因子适应范围的大小即生态幅。（这决定于各个种的遗传特征） 2. 谢尔福德耐受性定律（Shelford’s law of tolerance）：生物的存在与繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。
3. 最小因子定律(Liebig’s law of minimum) ：植物的生长取决于最小量状况下的食物的量。
4. 微环境(micro-environment) ：指区域环境中，由于某一个（或几个）圈层的细微变化而产生的环境差异所形成的小环境。
5. 生态因子（ecological factors）：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因素。
6. 环境因子（environmental factors）：包括生物有机体以外所有的环境要素，具有综合性和可调剂性。 7. 限制因子（limiting factors）：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。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。
8. 因子补偿作用（factor compensation）：在某一由多个生态因子综合作用的过程中，由于某因子在量上的不足，可以由其他因子来补偿，以获得相似的生态效应。
9. 光周期现象（photoperiodicity）：日照长度的变化对植物具有重要的生态作用，由于分布在地球各地的动植物长期生活在具有一定昼夜变化格局的环境中，借助于自然选择和进化而形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，这就是在生物中普遍存在的光周期现象。
10. 光补偿点：在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡之处。
11. 光饱和点：在一定范围内，光合作用的效率与光强成正比，但是到达一定强度，倘若继续增加光强，光合作用的效率不仅不会提高，反而下降，这点称之为光饱和点。
12. 长日照生物：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。
1. 简述Shelford耐受性法则和Liebig最小因子法则及其补充原理。
（1）Shelford耐受性法则：生物的存在与繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。该定律把最低量因子和最高量因子相提并论，把任何接近或超过耐性下限或耐性上限的因子都称做限制因子。
（2）Liebig最小因子法则：植物的生长取决于最小量状况下的食物的量。
补充：a.这一定律只适用于稳定状态，即能量和物质的流入和流出处于平稳的情况下才适用；b.要考虑生态因子之间的相互作用。同一个生态因子，由于伴随的其他因子不同，对生物所起的作用也不同。
2. 举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。
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。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广，而且这种因子又非常稳定，那么这种因子就不太可能成为限制因子；相反，如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很窄，而且这种因子又易于变化，那么这种因子就很可能是一种限制因子。例如，氧气对陆生动物来说，数量多、含量稳定而且容易得到，因此一般不会成为限制因子（寄生生物、土壤生物和高山生物除外）。但是氧气在水体中的含量是有限的，而且经常发生波动，因此常常成为水生生物的限制因子。限制因子概念的意义：为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点；有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。
3. 简述生态因子的分类类型及其生态作用的一般特征。
分类：（1）按生态因子的性质分为五类： 气候因子(climatic factors)：如温度、湿度、光、降水、风、气压和雷电等；
土壤因子(edaphic factors)：土壤结构、土壤有机和无机成分的理化性质和土壤生物等；
地形因子(topographic factors)：起伏、坡度和阴坡阳坡等；
生物因子：捕食、竞争、寄生和互惠共生等； 人为因子(anthropogenic factors)
（2）Simith(1935)：分为密度制约因子和非密度制约因子
密度制约因子(density independent factors)：天敌、食
物等生物因子
非密度制约因子(density dependent factors)：温度、降水、光等因子
（3）Мончадский（蒙恰斯基,1953年）：分为稳定因子和变动因子
稳定因子(steady factors)：地心引力、地磁、太阳辐射常数等长年恒定的因子
变动因子(variable factors)：周期性变动(春夏秋冬、潮夕涨落)；非周期性变动(火山、地震、捕食等) 生态因子作用的一般特征：
综合作用：环境中各种因子是彼此联系、互相促进、互相制约的。如光强度变化引起大气、土壤温度的变化。
主导因子作用（非等价性）：多个环境因子中有一个对生物起决定性作用的主导因子。如光合作用中光强，春化作用中温度等。
直接作用和间接作用：地形因子－间接作用。 阶段性作用：生物生长发育不同阶段对生态因子需求不同，如：光照长短(光周期)，大马哈鱼的洄游。 不可代替性和补偿作用：总体是不可代替的，局部是可以补偿的。如：光合作用中增加二氧化碳弥补光照不足，软体动物体内的钙和锶。
4.你对环境因子的分类有什么看法？
(1) R.F.Daubenmire分为3类：气候类、土壤类和生物类。7个并列项目为：水分、温度、光照、大气、火、土壤和生物因子。
(2) Dajoz按生物有机体对环境的反应和适应性分为： 第一性周期因子：宇宙天体的周期性运动所产生，如光、大气温度、潮汐因子周期等； 第二性周期因子：由第一性因子周期变化决定，如大气湿度、土壤湿度、降水、风、土壤温度等； 非周期性因子：包括相对稳定不变的因子，如大气成分和某些土壤养分等；和间断发生作用的环境因子，如火山爆发、地震、雪崩、滑坡及人类干扰活动等。 (3) Gill(1975年)将非生物环境因子分为三个层次： 植物生长所必需的环境因子，如温、光、水、空气、营养等；
不以植被是否存而发生的环境因子，如风暴、火山爆发、洪涝等；
存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植被的环境因子，如放牧、火烧等。
5.从动植物对日照长度变化的适应出发解释生物的光周期现象。
生物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。
（1）植物光周期现象——对繁殖(开花)的影响：区分为长日照植物和短日照植物。 长日照植物(long-day plants)：日照超过一定数值才开花的植物称长日照植物。如小麦、油菜；
短日照植物(short-day plants)：短于一定数值才开花的植物，一般需要较长的黑暗才能开花。如苍耳、水稻。
长短日照植物的相对性：不是表现在对日照长短的绝对数值方面，而是它们对临界日长的反应。引起长日植物开花的最小日长（最大夜长），或短日植物开花的最大日长（最小夜长），称为临界日长（临界暗期）。 植物日照长短对植物引种的影响： 一般而言，A.短日照植物由南方向北方引种时，往往出现营养生长期延长、发育推迟。如红麻、水稻； B.短日照植物由北方向南方引种时，则往往出现生育期缩短、发育提前。
C.而长日照植物由南向北移时，发育提前；D.由北向南移时，则发育延迟，甚至不能开花。
园艺方面，人工控制光周期，可促进或延迟开花。 （2）动物光周期现象对鸟类等迁徙影响；对繁殖（鸟类和鱼类）的影响：区分为长日照动物和短日照动物。
长日照动物(long-day animals)：在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，称长日照动物，如雪貂、野兔、刺猬。 短日照动物(short-day animals)：一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖，称短日照动物。如绵羊、山羊和鹿等。
6.简述光照强度与陆生动植物的关系。
（1）陆生植物——对不同光照强度的适应产生阳地植物、阴地植物和耐阴性植物。
阳地植物(cheliophytes)、阳性植物对光要求比较迫切，光补偿点较高，只有在足够光照条件下才能进行正常生长。如蒲公英、杨、柳、松、桦、槐等； 阴地植物(sciophytes)：对光的需要远较阳性植物低，光补偿点低，呼吸作用、蒸腾作用都较弱，抗高温和干旱能力较低。如山酢浆草、观音莲座、铁杉和红豆杉等。
耐阴性植物(shade plant)：对光的需要介于前两类植物之间。如山毛榉、云杉等。 （2）陆生动物
昼行性（广光性）动物：在白天强光下活动，如灵长类、有蹄类、松鼠、旱獭、晰蜴、蝶类、蝇类等； 夜行性（狭光性）动物：在夜晚或弱光下活动，如蝙蝠、家鼠、夜鹰、壁虎、蛾类等。
光照强度决定动物每天开始活动的时间。光强上升到一定程度（昼行性动物）和下降到一定程度（夜行性动物），才开始一天的活动。如夜行性的美洲飞鼠，麻雀的鸣叫。
二、生物与环境（二）：
1、 阿伦规律（Allen’s law）：寒冷地区的内温动物较
温暖地区内温动物外露部分有明显趋于缩小的
现象，称阿伦规律，是减少散热的适应。 2、 贝格曼定律（Bergman’s law）：生活在寒冷气候
中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大，这种趋向称贝格曼规律，是减少散热的适应。 3、 变温动物（ectotherms）：依靠外部能量调节体温，
绝大多数动物属于变温生物，如昆虫、鱼类等。 4、 过冷现象（supercooling）：一些动物的体液温度
降至冰点以下仍不结冰的现象 5、 热中性区（thermal neutral zone)：恒温生物新陈
代谢速率不改变情况下的外界环境温度范围。在该区内恒温生物保持稳定的新陈代谢率。
1、简述有效积温法则，评述其意义和局限性。
生物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温，因此可用公式：N ? T = K 表示 意义：预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程度；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时；预测生物发生的世代数；
局限性：发育起点温度通常在恒温条件下测定的； 温度与发育速度并非呈直线关系，而是S形； 光温积（光照时数和积温的乘积）表示某些生物的发育速度更稳定可靠，如小麦。
2、简述温度的生态作用。
(1)温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，生物体内的生物化学过程必须在一定的温度范围内才能正常进行。参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替。如年轮是植物生长速度与温度变化的真实写照。
(2)温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规律是有效积温法则。表现－植物的春化作用：低温促进植物开花的效应，亦称为低温诱导作用
(3)温度变化能引起环境中其它生态因子的改变，如湿度、降水、风、氧在水中的溶解度以及食物等。
3、从形态、生理和行为三个方面阐述生物对低温和高温环境的适应。
生物对低温的适应（形态、生理、行为适应） （1）形态： 植物：芽和叶受到油脂类物质的保护，体具蜡粉和密毛、树皮木栓组织发达、植株矮小并成簇状、莲座状或匍匐状；
动物：增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分减小（阿伦规律）。 （2）生理： 植物：减少细胞中的水分和增加细胞中糖类、脂肪的
浓度以降低冰点，增加红外线和可见光的吸收带（高山和极地植物）,从而增加叶片色素。另外，还有一些植物在特定时期能够维持温度的稳定。 动物：
变温动物：如增加外表色素含量。
恒温动物：如昆虫靠飞行肌肉产热，毛皮隔热，或存在热量交换系统。具体表现在热中性宽、下临界点温度低和下临界点温度以下的曲线斜率小。
（3）行为上的适应－－迁移和休眠，降低温度，减缓新陈代谢率，节约能量。包括冬眠，夏眠。 生物对高温的适应（形态、生理、行为适应） (1)形态：
植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。 动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层，背部色素变淡。 (2)生理：
植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率，增强原生质抗凝结能力；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。
动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。 (3)行为：
动物：休眠，穴居，避阴，昼伏夜出等。
4、试用K.Schmidt-Nielsen热量交换平衡方程解释高山植物、沙漠植物对不同温度条件下的适应和调节机制。
热量交换平衡方程：Hs=Hm±Hcd±Hcv±Hr－He （1）高山植物对低温的适应：
适应和调节机制：1.贴地生长减少热传导损失Hcd 2. 簇状生长减少与风的接触面积降低Hcv 3. 叶片色素含量增加Hr 4. 叶片与阳光垂直增加Hr Hs=Hcd±Hcv±Hr
以上适应和调节机制是尽量使Hs 维持较高的状态。使高山植物在低温环境仍有较多的贮备热量。 （2）沙漠植物对高温的适应： 适应和调节机制：1.叶片高反射率减少辐射热量获得Hr 2.叶片与阳光平行减少辐射热量获得Hr 3.植株生长空间开阔增加风与叶片接触面积从而增加对流热损失Hcv 4.离地生长减少地表传导热获得Hcd
Hs=Hcd±Hcv±Hr
二、生物与环境（三）：
1、湿生植物：在潮湿环境中生长，不能忍受较长时间水分不足，抗旱能力差。可分为阴性湿生植物和阳性湿生植物。
2、中生植物：生长在水湿条件适中的陆地上。种类最多，分布最广。
3、旱生植物：能忍受较长时间干旱仍能维持水分平衡和正常生长发育的一类植物。主要生长于荒漠和草原地区。
4、沉水植物：沉没水下，与大气完全隔绝。 5、浮水植物：叶片飘浮在水面的植物。 6、挺水植物：茎叶大部分在水面上。
7、聚盐性植物：体内可吸收大量盐分且不受伤害。 8、泌盐性植物：根细胞对盐类的透过性很大，但并不积累在体内，而通过茎、叶表面上的分泌腺（盐腺）把过多的盐分排出体外。
9、不透盐性植物：根细胞对盐的透过性非常小，几乎不吸收或很少吸收土壤中的盐类。
1、简述水的生态学意义（即水的生态作用）。 (1)水的生物学意义：
水是生物体不可缺少的组成成份； 水是生物体所有代谢活动的介质； 水的热容量大，温度变化没有大气剧烈，为生物创造稳定的温度环境；
水能维持细胞和组织的紧张度，使生物保持一定的状态，维持正常的生活。
生物起源于水环境，生物进化90%的时间在海洋中进行。
(2) 水对动植物生长发育的影响 －植物：三基点；种子萌发需要较多水分以软化种皮，增强透性，使种子内凝胶状态的原生质转变为溶胶态，增强生理活性，促进种子萌发；土壤水分多少直接影响到植物根系的发育，潮湿土壤中根系生长缓慢，干旱地区根系非常发达；水分还影响植物的其它生理活动，如蒸腾作用、呼吸作用等。
－动物：水分不足时，引起动物的休眠和滞育。 (3) 水对动植物数量和分布的影响 由于地理纬度、海陆位置和海拔高度不同，降水分布不均匀，我国从东南至西北，可分为3个等雨量区，即湿润森林区、干旱草原区和荒漠区；山体两侧的迎风坡和背风坡因降水不同分布着不同植物，伴随分布不同的动物。降水量的多少影响动植物的种类和数量。
2、简述水生植物对水的适应特征。
（1）水生植物是生长在水体中植物的统称。水体环境的特点：弱光、缺氧、密度大、粘性高、温度变化平缓，能溶解各种无机盐类。
（2）水生植物的适应方式：有发达的通气组织，如荷花；
机械组织不发达或退化，以增强植物的弹性和抗扭曲能力，适应于水体流动；
水下叶片薄而长，以增加光合和吸收营养物质的面积。
（3）生态类型：
沉水植物：沉没水下，与大气完全隔绝。特点：表皮细胞（类似根）没有角质层、蜡质层，能直接吸收水分、矿质营养和水中的气体；叶绿体大而多；形成一整套通气组织以适应氧缺乏。如金鱼藻，黑藻等； 浮水植物：叶片飘浮在水面的植物。特点：气孔常长在叶的上面，叶上表皮有蜡质，维管束和机械组织不发达，但比沉水植物完善，有完善的通气组织。如王莲、大藻、凤眼莲等；
挺水植物：茎叶大部分在水面上。特点：外部形态如中生植物。但长期生长在水中，有非常发达的通气组织。如芦苇、香蒲、慈姑等。
3、简述陆生动物对水的适应特征。
形态结构上的适应：昆虫的几丁质体壁防止水分的过量蒸发；两栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；爬行动物具厚的角质层；鸟类具羽毛和尾脂腺；哺乳动物有皮脂腺和毛等。
行为适应：白天穴居，夜间活动。
生理适应：如骆驼，减少排尿量；驼峰和体腔中的脂肪产生代谢水；白天吸热使体温升高以减少与环境的温差；出汗散热（失水来自于细胞间液和组织间液，细胞质不会受影响。
4、论述水生动物（鱼类）的水平衡调节机制。
等渗：体内和体外的渗透压(溶液浓度)相等，水和盐以大致相等的速度在体内外之间扩散。仅排泄失水，通过食物、饮水、代谢获得水，泌盐器官排出多余的盐分。
高渗：体内的渗透压高于体外（水势低），水由环境中向体内扩散，体内的盐分向外扩散。通过排泄作用排出多余的水，盐分通过食物和组织摄入(排水补盐)。如洄游鱼类从海水进入淡水。 低渗：体内渗透压低于体外（水势高），水分向外扩散，盐分进入体内。通过食物、代谢水和饮水获得水，多种多样的泌盐组织排出多余的盐分。(排盐补水)。如洄游鱼类从淡水进入海水。
三、种群及其基本特征：
1. 种群：在一定空间中，同种个体的组合。为了强调不同的面，有的生态学家还加进其它一些内容，如能相互进行杂交、具有一定结构、一定遗传特性等内容。
种群不是个体的简单叠加，是通过种内关系组成的一个有机统一体或系统，是一个自我调节系统。 种群是自然界物种存在、物种进化、物种关系的基本单位，也是生物群落、生态系统的基本组成成份。 2. 单体生物与构件生物：单体生物指个体清楚，基本保持一致的体形的生物，每一个体来源于一个受精卵。构件生物由一个合子发育成一套构件，由这些构件组成个体。
3. 最大出生率与实际出生率：种群在理想条件下所
能达到的最大出生数量，称最大出生率。实际出生率指一定时期内，种群在特定条件下实际繁殖的个体数量。
4. 年龄锥体（年龄金字塔）：用以表示种群的年龄结构，是以不同宽度的棋柱从上至下配置而成的图。横柱高低位置表示不同年龄组，宽度表示各年龄组的个体数或百分比。
5. 动态生命表：即同生群生命表，根据大约同一时间出生的一组个体（同生群）从出生到死亡的记录编制的生命表。
6. 静态生命表：即特定时间生命表，根据某一特定时间对种群作一年龄结构调查数据而编制的生命表。 7. 生态入侵：由于人类有意识或无意识地将某种生物带入适宜于其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这个过程称生态入侵。 8. 环境容纳量：在种群的逻辑斯谛连续增长模型中，种群停止增长处的种群大小通常称“环境容纳量”或K，即环境能维持的特定种群的个体数量。
1.种群的基本特征是什么？包括哪些基本参数？
（1）数量特征：这是种群的最基本特征。种群是由多个个体所组成的，其数量大小受四个种群参数（出生率、死亡率、迁入率、迁出率）的影响，从而形成种群动态。
（2）空间特征：种群均占据一定的空间，其个体再空间上分布可分为聚群分布、随机分布和均匀分布，此外，在地理范围内分布还形成地理分布。
（3）遗传特征：既然种群是同种的个体集合，那么，种群具有一定的遗传组成，是一个基因库，但不同的地理种群存在着基因差异。不同种群的基因库不同，种群的基因频率世代传递，在进化过程中通过改变基因频率以适应环境的不断改变。
2.种群数数统计的常用方法有哪些？
取样调查：计数种群的一小部分用以估计种群整体。 样方法：在若干样方中计数全部个体，然后将其平均数推广，来估计种群整体。 标志重捕法：在调查地段中，捕获一部分个体进行标志，然后放回，经一定期限后进行重捕。根据重捕中标志的比例，估计个体的总数。 大范围时有时采用航拍计数。
3.为什么说种群动态是种群生态学的核心问题？
种群动态是种群数量在时间和空间上的变动规律,它的研究意义在于：
（1）确定合理利用渔业和野生动植物保护管理中的收获量； （2）改进草场放牧制度、放牧强度和林场采伐制度； （3）制订保护濒危生物、防止绝灭对策；