第七章種內和種間關系一、種內：存在于生物種群內部個體間1.種內競爭：意義：降低擁擠種群個體適合度，影響基礎過程如繁殖力和死亡率，可使個體產生行為適應來克服競爭如擴散和領域性。①密度效應：個體：產量+死亡率。植物密度效應：⑴最后產量恒值法則：不管初始播種密度如何，在一定范圍內，條件相同時，最后產量基本一致，只在密度很低的情況下成正比。Y單位面積產量=W（平均）個體平均質量*d密度=Ki常數。⑵Yoda氏-3/2自疏法則：自疏：隨播種密度的提高，競爭使少量較大的個體存活。自疏導致密度與生物個體大小關系在雙對數圖上有典型的-3/2斜率。同時表明質量增加比密度減少快。②性別生態學：研究種內性別關系的類型、動態和決定的環境因素。包括：⑴親代投入：花費于生產后代和撫育后代的能量和物質資源。⑵兩性細胞結合：自體受精異體受精。一個物種可能采取一種或多種受精策略。無性優于有性原因：⑴可迅速繁殖⑵母體給下代復制的基因組是有性的兩倍。無性特征：快，多；有性：抗逆。有性繁殖繼續保持的因素：種間競爭和捕食關系。性比：雄：雌。Fisher氏性比理論：任何性比上的偏離都會被進化所糾正。稀少型有利：母體偏向生產性別較少的后代，母體的適合度就較高。特例：⑴如果一個性別個體對母體要求的花費比另一性別高，那么雌雄兩性的相等投入導致便宜的性別有更多后代數。⑵雌體通過產生數量不等的良性后代，使生殖成效最大化。局域交配競爭：同胞姐妹間存在交配競爭，母體如果產同樣多的雌雄將造成浪費。性選擇：雌雄在行為、大小、形態上存在差異，是由于配偶競爭中生殖成效區別引起的，兩性對后代投入差別大，低投入性別需要競爭。性內選擇：同性間配偶競爭；性間選擇：通過偏愛異性的某個特征。讓步賽理論：擁有更奢侈的次生特征必須有好基因，而弱個體不能忍受這種能量消耗和被捕食風險增加。Fisher私奔模型：雄性誘惑性特征基因的編碼隨雌性挑剔基因編碼而編碼。植物性別特點：多樣性、易變性。婚配制度：配偶數目、配偶持續時間、對后代撫育。雌投資大于雄：配子投資、撫育投資。單配制、多配制（一雄多雌、一雌多雄）。決定婚配的主要因素：資源分布、食物和營巢地在時間和空間上的分布。社會性行為：①領域：由個體、家庭或社群單位占據并保護不讓其他成員侵入的空間。領域行為：保護方式鳴叫、氣味、姿勢標志；威脅、進攻。作用：利于減少同一或相鄰社群成員爭斗，維穩社群，保證資源來生長繁殖。領域面積的特點：⑴隨占有者體重擴大⑵受食物品質影響⑶隨生活史而變化。②社會等級：種群中各個動物地位有一定順序，形成支配-從屬。社會性等級穩定的生長快，對延續優勢基因有作用。他感（異株克生）：植物通過向體外分泌化學物質（克生物質）對其他植物產生影響。意義：⑴對農林業生產管理有意義⑵對群落組成有影響⑶引起群落演替的原因之一。集群生活：缺點：易招天敵；個體資源競爭；易于流行傳染病。優點：利于改變小氣候條件；取食；共同防御天敵；撫育幼體；遷移或遷徙。阿利氏規律：種群有一個最適的種群密度，過密或過疏都會抑制種群增長。2.種間關系：研究多個物種間種群動態的相互影響——相互動態；彼此在進化過程和方向上的相互作用——共同進化。種間競爭：兩物種或更多物種共同利用相同資源時而產生的競爭作用。競爭力取決于生態習性、生活型、生態幅等。競爭排斥原理（高斯假說）：在一個穩定環境內，完全的競爭者不能共存。競爭類型：⑴利用性競爭：通過損耗有限資源⑵干擾性競爭：直接相互作用。競爭的特點：⑴不對稱性：一個體的競爭代價遠高于另一個。⑵對一種資源的競爭，能影響對另一種資源的競爭。似然競爭：兩種獵物以共同捕食者座位中介相互影響。生態位：物種在生物群落或系統中的功能地位和角色。N維生態位：每個資源都可當一個維，在此軸上可定義有機體將出現的范圍。基礎生態位：物種能棲息的理論最大空間。實際生態位：實際占有的生態位。互利共生可以擴大實際生態位。專性互利共生的單個種的生態位不存在。生態位分化：資源利用曲線：生物在某維度上的分布呈正態分布，表示物種具有的位置的變異度。極限相似性：物種在資源利用分化上的臨街閾值。d/w=1。競爭釋放：競爭者↓→生態位↑。性狀替換：生態位↓→形態形狀改變：為了減少競爭。浮游生物悖論：海上層存在大量浮游生物種類，日周期性、季節性、溫度、光等變化，會排斥達成任何中間平衡。優先權效果：縫隙：由于極端天氣或死亡，環境中產生無種群區域，競爭優勢者往往是最先到達該地點的。①捕食：一種生物取食另一個體的全部或部分。包括：⑴典型捕食，襲擊后殺死獵物⑵食草⑶寄生。特化種：食物選擇性非常強。泛化種：吃多類型。單食者：吃一種類型。寡食者：少數幾種。廣食者：一定范圍種類。Lotka-Volterra捕食者-獵物模型：前體：⑴相互關系中僅有一種捕食者和被食者⑵捕食者減少則被食者增加，反之亦然⑶獵物在沒有捕食者時指數增長，反之捕食者指數減少。捕食者對被食者種群影響：⑴被捕食只占總死亡率一小部分⑵捕食者只捕食了超出環境支持的部分個體，不影響種群大小。捕食對策：為獲得最大的覓食效率而才去的各種方法和措施。對策：⑴搜尋者：食譜傾向于廣譜，搜尋較久，處理較快。⑵處理者：食譜特化。時間與搜尋者相反。⑶生產力較低環境中的捕食者比同等條件下好生境的同類食譜更寬⑷捕食者拒絕利潤低的事物。協同進化（紅皇后效應）：一個物種的形狀因另一種進化而進化，而后一種也應對前面的變化而變化。食草：特點：植物不能逃避，而動物的危害只對于部分機體，剩下的可以再生。植物的防衛：⑴毒性、差的味道、降低使用價值⑵防御結構，倒鉤、刺。植物-食草動物系統（放牧系統）：放牧活動調節植物的種間關系，使牧場植被保持一定的穩定性。寄生：寄生物寄居于另一個種的體內或體表，靠寄主體液、組織或消化物獲取營養。⑴微寄生物：在寄主體內或表面繁殖⑵大寄生物：在體內或表面生長但不繁殖。注：身體大小不是決定其實微寄生物還是大寄生物的決定因素⑶擬寄生物（重寄生物）：在昆蟲寄主身上或體內排卵，通常導致死亡。大多數寄生物屬食生物者：僅在組織上生活，少數為食尸動物：在記住死后仍能繼續存活在寄主上。被寄生對策：⑴免疫反應⑵行為對策：理毛、掉葉。寄生物和寄主的協同進化，常常使有害的副作用減弱甚至變為互利共生。社會性寄生：通過強迫其寄主動物為其提供食物或其他利益。種內窩寄生、種間窩寄生。②共生：偏利共生：對一方有利的共生關系。互利共生：兩個體間互惠，可增加雙方適合度。共生性互利共生：互利共生發生在緊密結合的物理關系生活的物體間。非共生性：不生活在一起。專性互利共生：永久性成對組合，其中一方或雙發不能獨立生活。兼性：共生者可能不相互依賴，僅是機會性共生。防御性互利共生：一方為另一方提供對捕食者或競爭者的防御。組織或細胞內共生。第八章群落一、群落：在相同時間聚集在同一地段的各物種種群集合。群落生態學：研究群落和環境相互關系。植物群落學（地植物學、植被生態學）：研究植物群落的結構功能形成發展以及所處環境的相互關系。群落基本特征：⑴具有一定種類組成⑵群落中物種間相互聯系。共同適應無機環境，內部相互關系取得平衡。⑶群落有自己的內部環境⑷具一定結構，成層性、營養結構、季相變化等。⑸具動態特征⑹具一定的分布范圍⑺具邊界特征⑻不同物種具有不同等的群落重要性。群落性質：機體論學派：比擬為一個有機體，一個自然單位。個體派學論：特定群落中，每個物頂級演替學說：每個演替系列都由先鋒階段開始，經過不同演替階段，到達中生狀態的最終演替。單元頂級論：演替終點取決于氣候。所有群落都有趨向性發展，最終形成氣候頂級。多元頂級論：如果一個群落在生境中基本穩定，能自行繁殖并結束演替，就可看做頂極群落。取決于土壤頂級、地形頂級、氣候、火燒、動物等。第十章群落分類和排序一、分類：對實體集合按屬性數據所反應相似關系把它們分組，使組內成員盡量相似，不同組成員相異。群從單位理論（機體論）：群落類型使自然單位，和有機體一樣有明確邊界，間斷可分。個體輪：群落連續無明顯邊界。不過是不同種群的組合。應采用排序（生境梯度分析）的方法來研究連續群落變化。實踐證明群落既有連續的面，又有不連續的面。植物群落分類單位從高到底：植被型：建群種生活型相同或相似，同時對水熱條件的生態關系一致的群落；群系：建群種或共建種相同的群落；群叢：片層結構相同，各層優勢種相同。二、排序：把一個地區內所調查的群落樣地，按照相似度來排定各樣地的位序，從而分析之間及與生境的相互關系。直接排序（直接梯度分析）：利用環境因素，以生境或其中某生態因子變化排定生境地位。間接排序（群落排序）：用植物群落本身屬性排定。分析植物種及其群落自身特征對環境的反應而客觀地求得其在一定環境梯度上的排序和分類。第十一章生態系統的一般特征基本概念：在一定空間中共同棲息著的所有生物與環境之間不斷進行物質循環和能量流動過程而形成的統一整體。系統：彼此間相互作用、依賴的事物有規律地聯合的集合體，是有序的整體。三個條件：⑴系統由許多組分組成⑵各成分不孤立⑶系統具獨立的、特定的功能生產者：以簡單無機物制造事物的自養生物。消費者：直接或間接依賴于生產者所制造的有機物質的異養生物：食草動物（一級消費者）、食肉動物（二級）、頂級食肉動物（三級）。分解者：把動植物的復雜有機物分解為生產者能重復利用的簡單化合物并釋放能量的異養生物。初級生產：自養生產過程；次級生產：異樣再生產過程。食物鏈：生產者所固定的能量和物質通過一系列取食關系而在生態系統中傳遞，各種生物按其食關系排列的鏈狀順序。捕食食物鏈：以食草動物吃植物活體開始。碎屑食物鏈：以分解動植物尸體或糞便中有機物顆粒開始。營養級：一個營養級是指處于食物鏈某一環節上所有生物種總和。生態系統能流是單向的，通過各個營養級的能量逐漸減少，減少原因：⑴各營養級不能百分百利用前一級生物量⑵利用后的同化率不是百分之百⑶個營養及維持自身活動消耗能量，變成熱消散。能量金字塔：通過個營養級的能量由低到高畫圖。生態效率能流過程中各個不同點上能量之比值。攝食量I、同化量A、呼吸量R、生產量P：呼吸消耗后凈剩的同化能量值，以有機物質形式積累在生物體內或生態系統中。P=A-R。同化積累在生物體內或生態系統中。P=A-R。同化效率：吸收日光中光合固定的比例，或動物攝食能量中被同化比例。生產效率：形成新生物量的生產能量占同化能量百分比。消費效率：N+1級消費能量占N級凈生產能量。林德曼效率（生態效率）：N+1營養級獲得能量占N級獲得能量之比。一、反饋調節控制論系統：具有調節其功能的反饋機制：系統的輸出變成了決定系統未來功能的輸入。可控制系統保持穩定，正反饋使系統偏離加劇。第十二章能量流動一、初級生產初級生產量（一次生產量）：植物所固定的太陽能或制造的有機物質。總初級生產量GP=全部生產量被呼吸消耗R+凈初級生產量（NP）：植物生長生殖。單位：每年每平米所生產的有機物質干重[g/m2*a]或每年每平米固定的能量值。水體生態系統初級生產效率比陸地低，因為入射日光能是按照到達湖面的入射量計算的，但日光穿過水層到達實際進行光合作用地點時已經損失了很大一部分。初級生產的限制因素：陸地：光、水、CO2、營養物質、溫度、食草動物。潛蒸發蒸騰PET：反映在特定輻射、溫度、濕度、風速條件下蒸發到大氣中水量的指標。PET-PPT（年降水量）可反映缺水程度，表示溫度和降水等條件的聯合作用。水域：光。初級生產量測定方法：⑴收貨量測定法：陸地生態系統。定期收割植被，干燥到質量不變，以每年每平方米的干物質質量來表示。⑵氧氣測定法：水生系統。黑白瓶法，用三個玻璃瓶其中一個包裹黑膠布和鉛鉑，從待測水體深度取水，保留白瓶測溶氧，剩余一瓶放置24小時，取出進行溶氧測定。⑶CO2測定法：用塑料帳將群落一部分罩住，測進入和抽出的空氣CO2。⑷放射性標記物測定法：把放射性C14以碳酸鹽形式放入含有自然水體浮游植物的樣瓶中沉水短期培養，慮出浮游植物，干燥后測定放射活性。⑸葉綠素測定法：通過薄膜將自然水過濾，然后用丙酮提取，提出物測量吸光度，換算為葉綠素含量。二、次級生產次級生產過程：食物種群=動物未得到的+動物得到的=動物未吃進的+動物吃進的=未同化的+同化的=呼吸代謝+凈次級生產量=被取食+未被取食。生產量測定：同化量和呼吸量P=A-R；按攝食量和糞尿量：A=C-FU。生產力測定：P=Pg（個體增重）+Pr（生殖后代生產量）消費效率：⑴植物種群增長率高、世代短、更新快，消費效率就高。⑵草本植物支持組織比木本少，能提供更多凈初級生產量。⑶小型浮游植物的消費者密度很大，利用經初級生產量比例最高。三、分解：死有機物質的逐步降解。三步：碎裂：物理生物作用，把尸體分解為顆粒狀碎裂。異化：有機物在酶的作用下分解進而成為礦物成分；淋溶：可溶物質被水淋洗出來。礦化：無機元素從有機物質中釋放出來。最不易分解的物質是腐殖質，來源于木質，是一種無構造、暗色、化學結構復雜的物質，基本成分是胡敏素。分解過程的速率和特點，取決于待分解資源的質量、分解者生物種類、分解時理化環境。分解生物：細菌真菌：成為有效分解者原因：⑴生長型：微生物有群體生長和絲狀生長兩生長型，絲狀可以穿透和入侵有機質深部，使營養物質在被菌絲體打成眾多微笑空隙的土壤中移動方便。但所需時間較長。群體生長可以短時間內迅速利用表面微生境，體積小有利于侵入微小空隙利用顆粒狀有機質。⑵營養方式：微生物通過分泌細胞外酶，把底物分解成簡單的分子狀態再吸收。節能的營養方式。動物：⑴微型土壤動物100μm以下，屬粘附類型⑵中型土壤動物，100μm~2mm，調節微生物種群大小和對大型動物糞便進行處理加工，碎裂的貢獻不大⑶大型2~20mm巨型土壤動物，是碎裂植物殘葉和翻動土壤的動力。一般通過埋放裝有殘落物的網袋觀察土壤動物的分解作用。水生分解者：⑴碎裂這⑵顆粒狀有機物質搜集者，一類從沉積物手機，一類從水體中濾食⑶刮食者：刮取石櫟表面藻類和死有機物⑷藻類草食動物⑸捕食動物分解活動需要營養物質供應，所以營養物質含量成為分解過程的限制因素。尤其是N。第十三章物質循環一、一般特征物質循環和能量流動并行。二者區別：生物固定的光能量流經生態系統通常只有一次，之后以熱的形式逐漸耗散。分室模型：把生態系統中元素的各種狀態看做不同分室，而元素進出分室就像物理和生物過程改變了元素狀態。當一種生物吃另一種生物，它們使C在分室間轉換。全球循環（全球生物地球化學循環）代表了各種生態局域事件的總和。類型：水循環、氣體型循環、沉積型循環。氣體型循環大氣和海洋是主要儲存庫，有氣體形式分子參與。沉積型循環中午氣體參與，主要通過巖石風化和沉積物分解為營養物質。兩者都受太陽能驅動，依托于水循環。水循環太陽輻射使水蒸發進入大氣，風推動大氣中水蒸氣移動，以降水進入海洋大陸，大陸上的水可能暫存于土壤湖河，再以蒸發蒸騰或地下水最后返回海洋。分為大循環：海陸間；小循環：陸地或海洋中。三、C：意義：⑴C是構成生物體最重要的元素⑵化石燃料的大規模使用造成影響可能是當代氣候變化的重要原因。過程：⑴生物的同化、異化過程；⑵大氣海洋間CO2交換⑶碳酸鹽沉淀作用。C庫包括CO2、海洋中無機C、生物體中有機C，源：釋放CO的庫。匯：吸收。失匯：人類活動釋放的CO2有大約25%的全球碳流的匯是科學尚未研究清楚的。生態系統的凈生產量：生態系統的C收入和C支出的差值四、N：一般生物不能利用N，必須通過固氮結合成硝酸鹽和亞硝酸鹽或者氨后，植物才能利用。天然固氮：生物固氮、閃電高能固氮；人工固氮：氮肥生產、化石燃料釋放。自生固氮菌：根瘤菌、藍細菌。固氮意義：⑴全球尺度上平衡反硝化作用⑵演替起源于固氮生物的入侵⑶大氣的N只有通過固氮作用進入生物循環。氨化作用：蛋白質水解為氨基酸，氨基酸中C被氧化釋放出NH3的過程。硝化作用：氨的氧化。反硝化：硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽釋放NO，進一步還原產生N2O和N2。人工固氮的兩面性：對于養活世界上不斷增加的人口做了巨大貢獻。但⑴水體硝酸鹽含量對于生物是危險的，藍嬰病。⑵容易從土壤中淋洗出來污染地下水和地表水⑶流入水體造成富營養化⑷造成可耕土壤的酸化，進一步造成微量元素流失⑸增加地下水重金屬含量⑹把NO送入大氣，造成在同溫層與氧反應破壞臭氧，在對流層作為溫室氣體促進氣候變暖⑺在日光作用下形成光化學煙霧⑻與S一起造成酸雨。五、P：不以氣體參加循環。海洋中大部分以鈣鹽形式沉淀，是不完全的循環六、S：沉積型+氣體型。陸地進入大氣：火山爆發、沙塵帶入、化石燃料、森林火災和濕地等陸地生態系統釋放。返回陸地：干沉降、降水。返回海洋：風七、元素循環相互作用：光合作用呼吸作用中，C和O關聯，海洋生態系統初級生產速率受N/P比影響，淡水中P的有效性也受硝酸鹽和氧氣影響。第十四章生態系統類型和分布一、陸地生態系統植被：覆蓋一個地區的植物群落總體。分布取決于氣候條件，特別是熱量和水分。水平地帶性：地球表面的水熱條件等因素沿緯度或經度遞變，引起植被也隨之水平更替。緯度地帶性：北半球低緯度到高緯度：熱帶雨林、亞熱帶常綠闊葉林、溫帶夏綠闊葉林、寒溫帶針葉林、寒帶凍原。經向地帶性：以水分條件為主導因素引起植被分布由沿海向內陸發生更替。地帶性植被：分布在顯域地境：具有壤制土或粘質土、非鹽漬化的、排水良好的平地或坡地的植被。其最能反映一個地區的氣候特點。隱域植被：出現在兩個及以上的植被帶。它們的分布常常受某一生態因素，斑點或條帶嵌入地帶性植被類型中。平均大陸植被模式突：南半球沒有和北半球對應的北方針葉林和苔原帶，生物群落大致與緯線平行。北緯40和南緯40間由于信風影響，西側為干旱區，東側濕潤。亞熱帶荒漠延伸到海岸，南半球它們只在沿海。中國植被：東南到西北：濕潤森林區、半干旱草原區、內陸干旱荒漠區。緯向：東部北向南：寒溫帶、溫帶、暖溫帶、亞熱帶、熱帶。針葉落葉林、針葉闊葉混交林、落葉闊葉林、常綠闊葉林、熱帶季雨林、雨林。西部北到南：溫帶半荒漠荒漠帶、暖溫帶荒漠帶、高寒荒漠帶、高寒草原帶、高原山地灌叢草原帶。垂直地帶性：植被帶大致與山坡等高線平行，并且具有一定垂直厚度。山麓到山頂，溫度下降、降水量增加又下降、風速增大、太陽輻射增強、土壤條件變化。落葉闊葉林、針闊葉混交林、常綠針葉林、矮曲林、高山凍原。局部地形：坡度和坡向。植物地利預測法則：南坡北坡植物預測更南更北植物。二、淡水生態系統：沿岸帶、湖沼帶、深底帶。三、海洋生態系統：寒冷海域區系成分豐富，熱帶貧乏。潮間帶（沿岸帶）、淺海帶（亞沿岸帶）、半深海帶、深海帶、大洋帶四、類型熱帶雨林：耐陰、喜雨、喜高溫、結構層次不明顯、層外植物豐富的喬木植物群落。分布赤道南北5~10°以內。年平均25~30度，降水量超過2000，土壤為紅壤或磚紅壤。特點：⑴種類組成特別豐富，大部分是高大喬木⑵群落結構復雜，樹冠不齊，分層不明顯⑶藤本及附生植物極豐富⑷樹干高大挺直分支小樹干光滑，常具板狀根或支柱根⑸莖花現象⑹寄生植物普遍⑺終年生長發育⑻動物種類最豐富亞熱帶常綠闊葉林：濕潤的亞熱帶氣候，建群種和優勢種葉子大橢圓形革質，表面蠟層具光澤，能反射光線又叫“照葉林”。喬木樹種枝端形成的冬芽有芽鱗保護。林相較整齊，樹冠微波起伏狀，暗綠色。夏綠闊葉林：夏季長葉、動機落葉的喬木組成。四季分明，夏季多雨炎熱，冬季寒冷，季相變化十分明顯。喬木層、灌木層、草本層。植物資源非常豐富，溫帶水果品質好。北方針葉林（泰加林）：大陸性氣候，夏季溫涼，冬季嚴寒，降水集中在夏季。群落簡單。草原：由耐寒的旱生多年生草本植物為主（有時為旱生小灌木）。季相變化明顯，動物區系豐富。分為草甸草原、典型草原、荒漠草原、高寒草原。荒漠：超旱生半喬木、半灌木、小半灌木和灌木占優勢的稀疏植被。生態條件極嚴酷，日溫差大，夏季炎熱干燥，降水少于250mm，多大風沙塵，物理風化強烈，土地貧瘠。植被稀疏但生活型生物型多種多樣。我國荒漠與中亞荒漠相比春雨型短命植物不發達，因春季缺降水。凍原（苔原）：寒帶植物。生態條件十分嚴峻，冬季漫長寒冷，夏季涼爽短促，降水次數多，水分蒸發差，空氣濕度大，風大云多。永凍層：土層下面永久處于凍結狀態的巖土層。特點：⑴植被組成簡單⑵群落結構簡單⑶植物嚴寒中營養器官不受損傷，可生長開花⑷全部為多年生植物，多數種類常綠青藏高原的高寒植被：特點⑴熱量豐富，植被分布界限高⑵大陸性強，植被旱生性顯著⑶植被帶寬廣⑷山地植被垂直帶明顯。從東南向西北，隨地勢增高，依次：山地森林帶、高寒灌叢、高寒草甸帶、高寒草原帶、高寒荒漠帶應用生態應用生態學：研究如何利用生態學的理論和原理來解釋、指導、解決社會實踐中所存在的問題溫室效應：由于大氣層的氣體（二氧化碳、甲烷、臭氧等）濃度變化引起的全球變暖厄爾尼諾：東