? 是动物和微生物藏身处,排污处; ? 是污染物质转化的重要基地。
四、生物圈(biosphere) ? E. Suess(奥地利地质学家)于1875年首先创造了生物圈这一术语。
?生物圈是指地球上全部生物及其赖以生存的环境的总体。其范围为海平面以上10km,海平面
以下12km。其间最活跃的是生物,地球上总的生物生产量中,植被占99%。 光强的生态作用
第二节 生物的能量环境
一、光 1. 光照强度
? 与纬度的关系 ? 与经度的关系
? 与海拔的关系 ? 与地貌与地形的关系 ? 在土壤中 ? 在水体中 ? 与植被的关系 二、温度
? 与纬度的关系 ? 与经度的关系
? 与海拔的关系 ? 与地貌与地形的关系 ? 在土壤中 ? 在空气中 ? 与植被的关系
第三节 生物对环境的适应
一、适应的普遍性
外表形状与色泽斑与其他生物或非生物相似,利于避敌、捕食 二、适应的相对性
?表现:适应 不适应
原因
?1. 环境条件多变
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?2. 遗传物质相对稳定
生物对环境的影响
①生物对无机环境的影响:生物不断从环境中获取营养物质,又不断将代谢产物(氧、二氧化
碳、水)排放到无机环境
②生物对其他生物的影响:主要指种间关系:如互利共生、竞争、寄生、捕食等
③人类活动对人类生存环境的影响:人类目前导致的全球性五大危机——人口膨胀、粮食不足、
资源枯竭、能源短缺、环境污染。
小结: ? 生物都能适应一定的环境,又能影响一定的环境 生物与环境的辩证统一
1.生物与环境的关系是相互的、辩证的 ? 非生物因子通过其质、量和持续时间三个方面作用于生物。生物通过其形态、生理、行为的调整以适应环境因子的变化(生态适应) 。
2.从长期的角度看,地球上出现生命后,本身在有机体的影响下发生了根本的变化。较短生态时间尺度看,生物与环境关系以作用和适应为主,反作用为辅;从较长的进化尺度看,则以反作用为主,是一个相互影响、协同进化的过程。
第四节 生态因子概念及其分类
一、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要素总和。如温度、湿度、食物和其它相关生物等。
所有生态因子构成生物的生态环境(ecological environment). 环境因子 ? 环境(environment): 作用于一个对象(常假定为一个有生命的生物)的所有因素的总和,有时也称为生态环境(eco-environment) 。 ? 在环境科学中,所谓“环境”实质上是“人类环境(human environment)”的简称。影响人类社会生存和发展的各种因素的总和就称为“环境”。 ? 环境因子 在环境中,对生物个体或群体的生活或分布起影响作用的因素,称为环境因子(environment factor)。
环境因子与生态因子的区别
? 环境因子具有更广泛的外延,包含生态因子,环境因子不一定对生物起作用; ? 生态因子是对生物产生一定作用的环境因子; ? 两者既有联系又有区别。 二、生态因子分类 1.简单分类方法: ? 非生物因素,即物理因素:包括光、热、水、风、矿物养份等。 ? 生物因素:针对某一生物而言的其他生物,如动物、植物、微生物等。 2.按其性质分为五类
①气候因子(climatic factors): 光、温度、降水、风等。
②土壤因子(edaphic factors): 土壤结构、有机物、有机物的营养状态等。 ③地形因子(topographic factors): 地面特征,包括坡度、坡向、海拔。 ④生物因子(biotic factors): 包括同种或异种生物间的关系。 ⑤人为因子(anthropogenic factors)。
第五节 生态因子的作用及其分析
一、生态因子作用特征
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1. 综合作用 2. 主导因子作用
3. 直接作用和间接作用 4. 阶段性作用
5. 不可替代性和可补偿性 1. 综合作用:
生态因子之间是彼此联系,互相促进,互相制约的,任何一个因子的变化,都会引起其它因子不同程度的变化。
生态因子作用的重要程度在一定条件下可以互相转化。
?在自然界,各种生态因子总是综合起作用。但总有一个或几个起主导作用。 2. 主导因子作用:
◇在诸多环境因子中,有一个对生物起主导作用的生态因子,称为主导因子。 ? 主导因子发生变化会引起其它因子也发生相应的变化。如在光合作用中,光强是主导因子,湿度和CO2是次要因子;在春化作用时,温度为主导因子,湿度与通气条件为次要因子。 ◇以生物为主导因子,表现在动物食性方面的可分为:草食动物、肉食动物、食动物、素食动物(人)
3. 直接作用和间接作用:
光照,温度和雨水对植物的生长过程起直接作用。环境中的地形因子如坡向、海拔、经纬度等,其生态作用是间接的。生物在不同地形中均能生长,但地形会影响光照、湿度、水分等分布,从而通过对直接作用因子的影响而间接地作用于生物生长。 4. 阶段性作用:
生物在不同的生长阶段对生态因子的需求不同,使生态因子对生物的作用也是有阶段性。 ?如光照长短在植物的春化阶段并不起作用,但在光周期阶段则是十分重要的。 5. 不可替代性和补偿作用:
大部分生态因子对生物具有不可替代的作用,如阳光、水等,如果缺乏会影响生物的正常生长,直至死亡。如光合作用时,如果光照不足,可以增加二氧化碳浓度来补足(补偿作用)。 ? 补偿作用只能在一定范围内实现。
如果完全没有阳光,再多的二氧化碳也没有作用! 二、 生态因子的作用规律
1. 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在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,因此一般不会面为限制因子(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与环境复杂关系的钥匙。
?因为各种生态因子对生物来说并非同等重要,所以一旦找到了限制因子,就意味着找到了影响生物生存和发展的关键性因子。
2. Liebig最小因子定律(Liebig's Law of Minimum):
德国化学家Liebig于1840年在其所著的《有机化学及其在农业和生理学中的应用》一书中,分析了土壤与植物生长的关系,认为每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养元素,并阐明在植物生长所必需的元素中,供给量最少(与需要量比相差最大)的元素决定着植物的产量。 ?例如,当土壤中的氮,可维持250kg产量,钾可维持500kg,则实际产量只有250kg;如果多
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施1倍的氮,产量将停留在350kg,因这时产量为钾所限制。Liebig指出:“植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量”,这一概念被称做“Liebig最小因子定律”。 Liebig之后,不少学者对此定律进行了补充,如:
Mitsherlich发现:当限制因子增加时,开始增产效果很大,继续下去,效果渐减。
N.P.Odum(1973)建议对Liebig定律做两点补充: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;要考虑生态因子之间的相互作用。如光强度不足时,CO2浓度的提高可得到部分补偿,使光合作用强度有所提高。因而最低因子并不是绝对的。 3. Shelford耐性定律(Shelford’s Law of Tolerance):
?美国生态学家V.E.Shelford于1913年指出,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,则该物种不能生存,甚至灭绝。
耐受限度 (limits of tolerance)
生态幅 (ecological amplitude) 广适性生物 (eurytropic organism) 狭适性生物 (stenotropic organism)
一般说来,一种生物的耐受范围越广,对某一特定点的适应能力也就越低。与此相反的是,属于狭生态幅的生物,通常对范围狭窄的环境条件具有极强的适应能力,但却丧失了在其他条件下的生存能力。
生态福:每个种对环境因子适应范围的大小。 4.生物的耐性机制
? 实际耐性比潜在耐性要窄;
? 维持一定的耐性需要消耗代谢能;
? 适应极端环境时,为提高对某一因子的忍耐要牺牲对其它因子的耐性; ? 通过内稳态可提高耐性;
? 休眠可躲避不利因子而间接提高耐性。
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? 对耐受性定律的一些补充原理可概括如下:
(1)生物可能对某一生态因子的耐受范围很广,而对另一个因子又很窄。
(2)当某种生物对某一特定生态因子不是处在最适度状态时,对其他生态因子的耐受限度可能随之下降。
(3)在自然界中常可看到生物实际上并不在某一特定生态因子最适范围内生活.
(4)生物对环境因子的耐受性限度在其生活史中往往不是恒定的,而是随年龄(或发育阶段)以及其他条件而改变。
生物对生态因子耐受限度的调整
? 驯化(acclimation):长期生活于生存范围的一侧,其生态幅就可能偏移。
? 休眠(dormancy):生物体在不良环境下的不活动状态,对不利环境的强制适应。休眠期耐受范围变宽并最大限度地降低能量消耗,昆虫滞育(diapause) 、冬眠、夏眠。
第三章 城市生态学及基本原理
本节课必须回顾与明确的概念
城市问题产生的根源
城市生态学定义
城市生态学基本原理
学习目的
掌握城市生态学的概念及其基本原理。
第一节 城市生态学的定义
? 定义:
研究城市人类活动与周围环境之间相互关系的一门学科。 ? 城市生态学是生态学一分支,也是城市科学分支,所以具有自然科学和人文科学的两重属性。
第二节、城市生态学产生背景
一、基于理论上的需要
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