第一部分有機體與環境

1.生物與環境

1.1生態因子

1.1.1環境

環境：某一特定生物體或生物群體周圍一切的總合，包括空間及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的各種因素。

大環境：地區環境、地球環境和宇宙環境

小環境：對生物有直接影響的鄰接環境

1.1.2生態因子

生態因子：是指環境中對生物起作用的因子，如光照、溫度、水分、氧氣、二氧化碳、食物和其他生物等。

生存條件：在生態因子中，對生物生存不能缺少的環境要素

生境：特定生物體或群體的棲息地的生態環境。

生態因子：是指環境中對生物起作用的因子，如光照、溫度、水分、氧氣、二氧化碳、食物和其他生物等。

生存條件：在生態因子中，對生物生存不能缺少的環境要素

生境：特定生物體或群體的棲息地的生態環境。

1.生態因子分類

(1)氣候因子溫度、濕度、光、降水、風、氣壓、雷電等

(2)土壤因子土壤結構、土壤有機和無機成分的理化性質、土壤生物

(3)地形因子地面的起伏、山脈的坡度

(4)生物因子生物與生物之間的關系，如捕食、競爭、共生等

(5)人為因子人對生物的影響

Smith密度制約性因子非密度制約性因子

蒙恰斯基穩定因子分布

變動因子周期性變動因子

非周期性變動因子數量

三、生態因子作用的幾個特點

1.綜合性光照強度引起大氣、土壤溫度和濕度變化

2.主導因子作用溶氧

3.階段性作用低溫春化作用

4.不可替代性和補償性作用光照強度和C02；鈣和銀

5.直接作用和間接作用

1.2生物與環境的相互作用

1.2.1環境對生物的作用

生長、發育、繁殖和行為；生育力和死亡率；導致種群數量的改變；限制生物的分布區域

生物對環境的適應；生物可以從自身的形態、生理、行為等方面不斷進行調整，以適應環境中生態因子變化，將其限制作用

減小。

美洲鼠兔生物鐘

1.2.2生物對環境的反作用

生物對環境的影響，一般稱為反作用。生物對環境的反作用表現在改變了生態因子的狀況

協同進化：生物之間復雜的相互作用及伴隨的兩種生物特有的形態、生理和生態的適應性特征是通過自然選擇，適者生存法

則而形成的。是一個物種的性狀作為對另一個物種性狀的反應而進化，而后一個物種的這一性狀又是作為前一個物種的反應

而進化。

1.3最小因子、限制因子和耐受限度

1.3.1利比希最小因子定律

提出：1840年，德國有機化學家李比希《有機化學及其在農業和生理學中的應用》

概念：低于某種生物需要的最小量的任何特定因子，是決定該種生物生存利分布的根本因素

補充（Odum）

a.利比希最小因子法則只能用于穩態條件下，也就是說在一個生態系統中，物質和能量的輸入和輸出不是處于平衡狀態，那

么植物對于各種營養物質的需要量就會不斷變化。在這種情況下，李比希最小因子法則就不能用。

b.應用最小因子法則的時候，還必須考慮各個因子之間的相互關系。軟體動物鈣鋸

1.3.2限制因子(limitingfactor)

Blackman1905

生態因子處于最低狀態時，生理現象全部停止；在最適狀態下，顯示了生理現象的最大觀測值；在最大狀態之下，生理現象

又停止

概念

在眾多環境因子中，任何接近或超過某生物的耐受極限而阻止其生存、生長、繁殖和擴散的因素。

1.3.3耐受限度與生態幅

Shelford1913

概念：任何一個生態因子在數量上或者質量上的不足或過多，即為其接近或達到某種生物的耐受性限度時，就會使該種生物

衰退或不能生存。

特點：

*不只考慮了因子量的過少也考慮了因子量的過多。

*不僅考慮了環境因子量的變化，而且考慮到了生物本身的耐受性問題

*耐受性定律可以允許生態因子之間的相互作用

補充：生物時某一個生態因子的耐受性范圍可能很寬，但是對另一個因子很窄；生物在整個個體發育過程中，對環境因子的

耐受限度是不同的。繁殖期往往是一個臨界期，環境因子最可能在繁殖期起限制作用；不同生物種對同一生態因子的耐受性

不同；當某種生物對某個生態因子不是處于最適度狀態下，對其他生態因子的耐受限度也隨之下降。

2.生態幅(ecologicalamplitude)或生態價(ecologicalvalue)

圖8-2生物種的耐受性圖解

生態價：每一種生物對每一種環境因素都有一個能耐受的范圍，即有一個生態上的最高點和一個生態上的最低點。在最高點

和最低點之間的范圍，稱為生態幅或生態價。

常用術語：廣溫性(eurythermal)狹溫性(stenothermal)廣鹽性(eurohaline)狹鹽性(stenohaline)

(

邛

孫

)

在

褥

明

溫度

圖1-6廣溫性生物與狹溫性生物的生

態幅比較（引自孫儒泳，1992）

圖1-7耐受極限隨環境溫度的改變

（轉引自孫儒泳，1992）

內穩態生物和非內穩態生物

1.內穩態：生物控制體內環境使其保持相對穩定的機制，它能減少生物對外界條件的依賴性，從而大大提高生物對外界

環境的適應能力。

2.保持機制：

a.生理過程：恒溫動物通過控制體內產熱過程以調節體溫；

b.行為調整：變溫動物靠減少散熱或利用環境熱源是身體增溫。如沙漠蜥蜴

□早上溫度較低，蜥蜴使身體的側面迎向陽光，身體緊貼在溫暖的巖石。中午面向陽光，利用吹過的微風將皮膚上散發

的熱帶走；或是移動至較蔭涼的地方，以降低體溫。

□跳舞

□蜥蜴會以其強壯的四肢掘沙，潛在其中，以微開的口部呼吸辦躲避熱浪的侵襲。

3.意義

具內穩態機制的生物增加自己的生態耐受幅度，成為廣生態幅種，但不能無限擴大耐受范圍。

2.能量環境

2.1地球上光及溫度的分布

2.1.1地球上光的分布

光譜

紫外線＜380nm

可見光380?760nm

紅外線A760nm

影響地球表面太陽輻射的主要因素

□各種成分的吸收、反射和散射

□太陽高度角影響太陽輻射強度

□地球公轉時傾斜

□地面的海拔高度、朝向和坡度

光質的變化

短波光隨緯度增加而減少，隨海拔的增加而增加。在季節上，冬季長波光增加，夏季短波光增多，；一天中，中午短波光增

多，早晚長波光較多；在樹林中，上層藍光合紅光多，下層減少。

日照長度的變化

北半球：

春分晝長夜短秋分(夏至白晝最長)

秋分晝短夜長春分(冬至夜最長)

赤道附近：終年晝夜平分；

光照強度的變化

緯度：赤道最大，隨緯度增加而減少

海拔：海拔越高，強度越大

坡向：在北半球，南坡大于北坡

生態系統：冠層吸收大量的熱，下層熱量減少。

光強度/%

[.…1.0...50...1.00

1O

穿

過

水

的

深

度

m/

60

70

藍光

圖2-4各種波長的光穿過蒸情水時的

弓雖度變化(弓1自Kormondy.1996)

生物對光的適應

2.1.2光質的生態作用及生物的適應

太陽魚(Lepomis)視力的靈敏峰值在500?530nm

昆蟲的可見光偏重于短光波

中國明對蝦對藍光敏感，藍光下，對蝦攝食活躍。攝食率高，但由于食物轉化效率低，活動消耗能量多，用于生長的能量比

例低，導致了中國明對蝦在藍光下的生長較慢

□光合有效輻射(photosyntheticallyactiveradiation)：光合作用能夠利用太陽光譜的一個有現代，即從380-710nm之間

波長的輻射能。

□短波紫外線殺菌功能

□長波紅外線是地表熱量的基本來源

2.1.3光強的生態作用及生物的適應

2.1.3.1對生物生長、發育和形態建成的影響

研究光照強度(0Lux.50Lux.300Lux.1300Lux和5500Lux)對中國明對蝦生長的影響。五種光照強度下，中國明對蝦的生長

不同。其中，5500Lux下，對蝦的生長(SGRa)最慢，300Lux的生長最快。

黃化現象：植物在黑暗中不能合成葉綠素，但能形成胡蘿卜素，導致葉子發黃。

2.1.3.2植物對光照強度的適應性

光合能力（photosyntheticcapacity）：當傳入的輻射能是飽和的、溫度適宜、相對濕度高，大氣中C02和02的濃度正常時的

光合作用速率。

2.2.2.3動物對光照強度的適應

夜行性動物的眼睛比晝行性動物的大；有的嚙齒類的眼球突出眼眶外；終生營地下生活的獸類，眼睛很下或退化；深海魚或

者是具有發達的視覺器官，或者是本身具有發光器官；晝行性動物（廣光性動物）：適合于在白天強光照下生活的動物；夜

行性動物（狹光性動物）：適合于在夜晚活動的動物。

2.1.4生物對光周期的適應

2.1.4.1生物的晝夜節律

外源性周期（光周期、溫度、濕度、磁場）

內源性周期（內部生物鐘）

2.1.4.2生物的光周期現象

光周期現象：植物的開花結果、落葉和休眠，動物的繁殖、冬眠、遷徙和換毛換羽等，是對日照長短的規律性變化的響應。

1、植物的光周期現象

（1）長日照植物日照超過一定數值或黑夜小于某一數值時才能開花的植物溫帶和寒溫帶地區

（2）短日照植物日照小于某?數值或黑夜長于某?數值時才能開花的植物。多分布于熱帶和亞熱帶地區

（3）中日照植物晝夜長度接近相等時才開花的植物。僅少數熱帶植物屬于這一類型

（4）日中性植物開花不日照長度影響的植物。

2.動物的光周期現象

（1）繁殖的光周期現象短日照動物秋季長日照動物春季

（2）昆蟲滯育的光周期現象（3）換毛和換羽的光周期現象（4）動物遷徙的光周期現象

為什么以光為信號？光變化具有恒定性和穩定性。

直接原因（近因）最終原因（原因）

2.2地球上溫度的分布

2.2.1地球上溫度的分布

2.2.1.1地表大氣溫度的分布與變化

1.溫度的空間分布與變化

緯度

□山脈走向

秦嶺亞熱帶與暖溫帶的分界線

□盆地

吐魯番盆地47.8°C

□海拔高度對溫度影響

海拔每升高100m,氣溫下降1度，潮濕空氣中下降0.6度

2.溫度的時間變化

?日變化

日較差沙漠里15℃?30℃

北非的黎波里以南的一個氣象觀測站，于1978年12月25日曾有白天最熱達37.2℃,而晚上降至最低溫-0.6℃的記錄，日溫

差達37.8℃

?年變化年較差

2.1.1.2土壤溫度的變化

土壤表層的溫度變化比氣溫劇烈，隨土壤溫度加深，土壤溫度的變化幅度減小

隨土壤深度增加，土壤最高溫度和最低溫出現的時間后延，其后延落后于氣溫的時間，與土壤的深度成正比。

土壤的短周期變化主要出現在土壤上層，長周期變化出現在較深的位置

土壤溫度的年變化在不同區域差異很大

2.2.1.3水體溫度的變化

水體溫度隨時間的變化

海洋水溫晝夜變化不超過4℃,隨深度變化幅度減小。15m以下，海水無晝夜溫度變化，140m以下無季節性變化；赤道及兩

極海洋年較差不超過5℃,而溫帶海洋水溫年較差為10?15℃,有時可達23℃

2.水體的成層現象

冬季春季夏季秋季

圖2-7典51溫帶深湖水溫垂直分布的季節變化(轉引自處儲族.1992)

海洋水溫分布：

低緯度海域熱成層

永久溫越層

深冷層

中緯度海域季節性溫越層

永久溫越層

高緯度海域

2.2.2溫度與動物類型

常溫動物(homeotherm)變溫動物(poikilotherm)外溫動物(ectotherm)內溫動物(endotherm)

2.2.3生物對溫度的適應

2.2.3.1酶反應速率與溫度閾

溫度系數(Q/0)=T℃體溫時的代謝率/(T-10)℃體溫時的代謝率

?高溫對生物影響

植物：光合作用與呼吸作用失調，無法正常結籽

動物：酶系統紊亂：蛋白質凝固變性；氧供應不足，排泄器官功能失調：神經系統麻痹

?低溫對生物影響

冷害：是指溫度在0℃以上對喜溫生物造成的傷害。

凍害：是指0℃以下的低溫使生物體內(細胞內和細胞間)形成冰晶而造成的損害。

?溫度超過下限致死原因：

a.冰結晶使原生質破裂，損壞了細胞內和細胞間的細微結構

b.當溶劑水結冰后，電解質濃度改變，引起細胞滲透壓的變化，造成蛋白質變性

c.脫水使蛋白質沉淀

d.代謝失調、乃至停止

2.2.3.2生物發育與生長速度

?發育閾溫度(developmentalthresholdtemperature)或生物學零度(biologicalzero)生物發育生長是在一定的溫度范圍內上

才開始，低于這個溫度，生物不發育。

?有效積溫法則

有效積溫法則的主要含義是植物在生長發育過程中，必須從環境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發育，而且植物各個

發育階段所需要的總熱量是一個常數。

K=N-(T-C)K為該生物所需的有效積溫，N為發育歷期，T為發育期間的平均溫度，C為生物發育閾溫度。

223.3馴化與氣候馴化

?春化(vernalization)：山低溫誘導的開花

?馴化(acclimation)實驗室內氣候馴化(acclimatization)自然界

2.2.4生物對極端環境溫度的適應

2.2.4.1生物對低溫的適應

耐受凍結：指動物能耐受體內水的結冰。搖蚊幼蟲

超冷現象：體液溫度降低到0℃以卜而不結冰。

小葉峰-25-30℃甘油；繭蜂體內30%甘油-42.7℃而不結冰

甘油用途：甘油具有保護作用，使昆蟲免受凍傷；甘油降低冰點，從而增加超冷溫度。

南極魚類糖蛋白

a.形態

芽及葉片常有油脂類物質保護，芽具有鱗片，器官的表面有蠟粉和密毛，樹皮有較發達的木栓組織，植株矮小，常呈匍匐、

墊狀或蓮座狀；

貝格曼（Bergman）規律：生活在高緯度地區的恒溫動物，其身體往往比生活在低緯度地區的同類個體大。

阿倫規律（Allen）：恒溫動物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環境下有變小變短的趨勢。

?寒冷地區的內溫動物在冬季增加了羽、毛的質量，增加了皮下脂肪的厚度，提高身體的隔熱性。

逆熱流交換

b生理

植物：減少細胞中的水分和增加細胞中的糖類、脂肪和色素來降低植物的冰點，增加抗寒能力。鹿蹄草葉細胞大量貯存五碳

糖、粘液，使結冰溫度下降到-31度。

動物：

?增加體內產熱量來增強御寒能力和保持恒定的體溫增加基礎代謝產熱非顫抖性產熱

?異溫性（heterothermy）：降低身體終端部位的溫度，而身體中央的溫暖血液很少流到這些部位

北極灰狼，腳爪可保持在接近冰點的溫度；

鷗，其腳掌的溫度為0-5度，到達生有羽毛的脛部為32度，而鷗的體溫38-41度。

冬眠：是內溫動物對冬季寒冷和食物資源減少的?種適應。嚙齒目、食蟲目、異手目，高緯度溫帶地區。

冬眠狀態：代謝率降低，體溫與環境溫度相差不大；環境溫度過低，威脅到生命的時候，隨時醒覺。

入眠與醒覺：顫抖性產熱和褐色脂肪組織產熱

適應性低體溫：是一種受調節的低體溫現象，此時體溫被調節到很低，接近于環境溫度水平，心率、代謝率和其他生理功能

均相應降低。但在冬眠期內的任何時候，動物都可能自發的或通過人工誘導恢復到原來的正常狀態。

與外溫動物冬眠的區別：蟄眠的外溫動物無外部加溫，不會醒覺；蟄眠的外溫動物沒有內溫動物的保險機制。

淺度低體溫：隨時可以醒來，熊（10C）

深度低體溫：體溫降到1°C,耗氧量和呼吸大大降低日蟄伏（蜂鳥）和季節性蟄伏

C行為?遷徙大雁?集群皇企鵝

2.2.4.2生物對高溫的適應

植物：

形態適應：有些植物體具有密絨毛或鱗片，能過濾一部分陽光；有些植物體呈白色、銀白色，葉片革質發亮，能反射大部分

光線；有些植物葉片垂直排列，或高溫下葉片折疊，減少吸光面積等。

生理適應：降低細胞含水量，增加糖或鹽的濃度，有利于減緩代謝速率和增加原生質的抗凝結力；蒸騰作用避免植物體因過

熱受害。

動物

困難：

□體溫一般在35~42℃范圍內，高于環境溫度，因此鳥獸類提問控制向著減少散熱發展，當溫度高于體溫時，生物原

來的機制失效；

□大量代謝熱無法排出；

□高溫與缺水共存。

機制：

?在高溫中將恒穩機制控制的溫度范圍適當放寬500kg駱駝體溫增加7°C,能儲存12122kJ熱量，如果靠蒸發需消耗5L水

?避開不利環境小型動物不利之處白尾黃鼠43℃周期性高體溫

?形成特殊的結構洞角類海綿竇降低進入腦血液溫度飛狐精巢

（五）生物對周期性變溫的適應

?季節性和晝夜溫度變化?溫度周期性變化對生物生長的影響刺參

2.2.6物種分布與環境溫度

1.對變溫動物來說，有時溫度起到直接的限制作用

如15℃以上日子少于70天，玉米螟就無法持久生存。

溫度作為動物分布的限制因子，一般不是各地的平均溫度，而是極限溫度。

如管水母，珊瑚水溫不能低于20℃；菜粉蝶氣溫如果高于26℃,100%的卵和幼蟲會死亡

2.對于常溫動物，溫度的直接限制比較少見，但溫度對其分布常有間接的影響。

全球變暖可能影響物種的分布區。歐洲的非遷徙性蝴蝶有2/3向北推進了35?240千米；英國59種鳥的分布區向北擴展，平

均為18.9千米。

3.溫度與海洋生物的地理分布

按動物對分布區水溫的適應能力，海洋上層的生物種群可分為

生長、生殖溫度自然分布區月均溫

暖水種>20℃>15℃

溫水種4?20℃0~20℃

冷水種<4℃不高于10℃

兩極同源：南北兩半球中高緯度的生物在系統分類上表現有密切的關系，有相應的種、屬、科的存在，這些種類在熱帶地區

消失。

北極尾曳鰥蟲：南極刺管曳鯉蟲

熱帶沉降：某些廣鹽性和廣深性的冷水種，其分布可能從南北兩半球高緯度的表層通過赤道區的深水層而成為一個連續的分

布。

2.3風對生物的作用及防風林

風：空氣相對于地面的水平運動

2.3.1風對生物生長及形態的影響

1.風能降低植物的生長高度

(1)減小大氣濕度，破壞了植物的水分平衡是成熟細胞不能正常擴大，從而使所有器官小型化

(2)基部越粗，頂端尖削度越大，樹木越矮

2.強風是樹木形成畸形樹冠"旗形樹”

3.開闊地區的鳥獸有致密的外皮，羽毛短，緊貼體表

2.3.2風是傳播運輸工具

□風是許多樹木的花粉和種子的傳播者

□風影響了能飛行動物類群的地理分布

□風是動物物種傳播的重要工具

□風能傳播化學信息

2.3.3風的破壞作用

2.3.4防風林

1.削弱風力，降低風速，減少風害2.防風效應與植物群落結構有關緊密林帶、疏透林帶、通風林帶

3.防風效應還與風速，風向有關4.防風林還能固沙護田、蓄水、調節小氣候，營造綠色環境、提高農作物產量

2.4火的生態作用

火的作用因類型不同而不同

林冠火：破壞了所有植被，限制了決大多數動物的活動。

地面火：具有選擇作用，第一部分起到限制作用，對抗火能力強的種類反而有利。

2.4.1火的生態意義

a.燃燒了枯干植物，使其轉化為植物可重新利用的灰分，釋放出營養物質。

b.是植物長出新的枝條，動物得到更多的食物。

c.森林中輕微的地面火可使植物落葉著火，防止林冠火的發生。

3.用火提高樹木和狩獵的產量英國的石南林宙鳥

2.4.2防火管理

1.開展生物工程防火、建立火災阻隔系統

2.開展計劃燒除，加強可燃物管理

3.加強防火管理

3物質環境

3.1地球上水的存在形式及分布

1、水分子具有極性2、水具有高的熱容量3、水具有特殊的密度變化4、水具有相變

3.1.2陸地上水的分布

1、降雨量?隨溫度變化?受海陸位置、地形及季節的影響

2.大氣濕度大氣濕度(atmospherehumidity)反映了大氣中氣態水含量。通常用相對濕度表示空氣中的水汽含量。

3.我國降水量的地域分布

東南到西北降水逐漸減少

等雨線：華南1500?2000mm；長江流域1000~1500mm；秦嶺和淮河7500mm；大興安嶺西坡-燕山-秦嶺北坡500mm；

黃河上中游250-500mm：內蒙古-新疆＜100mm

水的生態意義

1.水是生物體重要的組成部分。生物體含水量一般為60?90%,有些可達90%以上(水母等)

2.生命的一切代謝活動都是以水為介質的，生物體內營養的運輸，廢物的排出，激素的傳遞以及生命賴以生存的各種生物化

學過程，都必須在水溶液中才能進行，所有物質都必須以溶解狀態才能進入細胞。

3.水的密度在3.98℃時最大。對歷史上冰河期和現代寒冷地區生物的生存和延續至關重要。

4.水的熱容量很大，吸熱和放熱是?個緩慢的過程，因此水體溫度不像大氣那樣變化劇烈，創造了較穩定的環境

5.生命源于水環境，生物進化90%的時間是在海洋那個中進行的。

3.2生物對水分的適應

3.2.1植物與水

3.2.1.1陸地植物的水平衡

1.陸生植物的失水

由于CO2在大氣中的含量遠低于02,因此植物失水的可能性要比動物高700倍。?棵玉米一生需要200kg水，99%蒸騰，

1%.保存在體內。

2.植物的保水措施

增強根的吸水能力

減少葉片蒸騰作用氣孔的開關；氣孔深陷表皮：儲存CO2；表皮蠟質

陸生植物類型生長在陸地上的植物統稱陸生植物。

根據對水分的需要量及耐旱程度可分為：濕生植物中生植物旱生植物

濕生植物：不能長時間忍受缺水，抗旱能力差，多生長在水邊或潮濕的環境中。如水稻、秋海棠。

中生植物：適于生長在水分條件適中的環境中，形態結構及適應性介于濕生植物與旱生植物之間，種類最多、分布最光和數

量最大的陸生植物。

旱生植物：生長在干旱環境中，能忍受較長時間的F旱，且能維護水分平衡和正常的生長發育。主要分布在干熱草原和荒

漠地區。其對干旱環境的適應表現在根系發達、葉面積很小、發達的貯水組織以及高滲透壓的原生質等。

3.2.1.2水生植物

水生植物特點：

a.發達的通氣組織，以保證各器官組織對氧的需要。根、莖、葉形成連貫的通氣組織，以保證植物體各部分對氧氣的需要。

b.葉片常呈帶狀、絲狀或極薄，有利于增加采光面積和對CO2或無機鹽的吸收

c.機械組織不發達甚至脫化植物具有較強的彈性和抗扭曲能力以適應水的流動

水生植物類型

水生植物根據生長環境水的深淺又可分成：

沉水植物：整株植物沉沒在水下，根退化或消失。如金魚藻、黑藻。

浮水植物：如浮萍、睡蓮。生長在淺水區，葉片浮在水面，形狀多為扁平，機械組織不發達。葉表面有氣孔。

扎根的浮水植物；不扎根的浮水植物

挺水植物：生長在淺水區，植物體大部分挺出水面，根系固定在水底土壤，將其莖葉的一部份或大部份伸出水面。如荷花、

蘆葦。

三、動物與水的關系

(-)水生動物的滲透壓調節

1.水域類型

海水水域32%。?38%。平均36%0紅海47%0

咸淡水水域0.5%。~16%o

淡水水域0.02%o~0.5%。

內陸高鹽水域0.05%。~34.7%。

3.2.2動物對水的適應

3.2.2.1水生動物

1、魚類的水平衡

(1)淡水魚類

面臨問題：動物血液和體液滲透濃度比較高，水不斷進入體內；淡水動物面臨溶質喪失的問題

解決辦法：從食物中獲取溶質；用鮑主動吸收離子；腎臟具有發達的腎小管，排出大量的尿；排出低滲壓得尿，尿中Na+,C1-

濃度很低

(2)海洋魚類

面臨問題：體內水分不斷經過體壁和蛆排出體外；海水中鹽類不斷進入體內

調節途徑：腎小球退化，排出的尿量很少；經常吞食海水；通過鯉將多余的鹽排出體外

海洋軟骨魚類基本上是等滲的

貯存尿素，血液中含量可達2?2.5%,可維持35%)的滲透壓

(3)廣鹽性澗游魚類

□依靠腎臟調節水，在淡水中排尿量大，在海水總排尿量少，在海水中又大量吞水，以補充水

□鹽的代謝依靠鯉調節，在海水中鰥排除眼，在淡水中攝取鹽

2.水生動物對水密度的適應

□水的浮力對水生動物起到支撐作用

□深海高壓對動物的影響

水深度每增加10m,就增加1個大氣壓(1)皮膚組成通透性很大(2)骨骼和肌肉不發達(3)沒有鰻

3.魚對水中低氧的適應

?來源：大氣中的氧擴散到水中：水中植物營光合作用時釋放出氧

白天溶氧高夜晚溶氧低浮頭

魚對低氧環境的適應：溪紅點鯉低氧馴化后，其血液溶氧量增加

a.低氧降低了魚類幻:血球中的ATP

b.Hb比HbO2更偏堿性，低氧下Hb/HbO2比率增加，從而增加了紅血球堿性，增加了HbO2親和力

c.低氧刺激，導致動物過渡通氣，使體內CO2排出增加，導致血液pH增加，紅血球堿性增加

3.2.2.2兩棲類水平衡

?淡水中水滲入體內，皮膚攝取水中的鹽，腎臟排泄稀尿。

?陸地上皮膚直接從潮濕環境中吸取水分。在干燥環境中，通過膀胱的表皮細胞重吸收水來保持體液

?食蟹蛙體液中滯留高濃度尿素(480mmol/L)

3.2.2.3陸生動物

1、陸生動物的水平衡

□動物主要失水途徑

失水得水

皮膚蒸發食物

呼吸失水直接飲水

排泄失水代謝水

通過體表吸收水分

代謝水：100g脂肪-------110g水；100g碳水化合物一55g水；澳洲飛蝗產卵前上下飛躍

陸生動物的適應

a.減少皮膚失水氣孔開閉昆蟲體表具有角質層和蠟質

b.減少呼吸失水通過鼻腔冷凝回收水分更格盧鼠

c.減少排泄和糞便失水

濃縮尿腎臟的重吸收更格盧鼠尿中鹽是血液17倍含氮廢物的排出形式

2.動物與濕度

a.濕度與動物的行為嗜好和選擇濕度；選擇活動時間；遷徙非洲塞倫蓋提大草原；夏眠和滯育

b.濕度與動物體色

葛洛格定律：在干燥而寒冷的地方，動物的體色較淡；而在潮濕而溫暖的地方，其體色較深。

安德列沃斯總結濕度對昆蟲一些重要生命現象的影響：

喜濕的昆蟲，較高的相對濕度對它們有利，因此隨著相對濕度的增加，其死T:率降低，生育力增加，發育速度加快，壽命延

長

比較喜旱的昆蟲，有一個最適的相對濕度，在此相對濕度下，其生育力最高，發育速度最快，死亡率最低。若增加或減少相

對濕度，偏離其最適條件，就會使它的生育率降低，發育變慢，死亡率增加。但壽命與相對濕度的關系比較復雜，在最適濕

度下，由于發育快，性成熟早，完成生活史快，性成成熟早，故壽命較短，若偏離此最適濕度，其壽命延長，太高或太低的

濕度，都會使其壽命縮短。

3.動物與雪被

雪被：高緯度地區冬季降雪常形成穩定的積雪覆蓋

□地下生物提供了溫暖的筑巢場所；提供了食物

□雪上生物造成行動不便，獲食困難

3.3大氣組成及其生態作用

大氣是指從地球表面到高空1100km范圍內的空氣層。

大氣成分：氮、氧、二氧化碳、量、氮、筑、氫、氯、氨、甲烷、臭氧、氧化氮及水蒸氣

3.3.1氧與生物

□氧來源植物光合作用大氣層的光解作用

臭氧在20?40km的大氣高空層，紫外線促使氧分子與具有高濃度活性的氧原子結合生成臭氧（03）。臭氧可阻止過量的紫

外線到達地球表面，保護了地球生物免遭短波光傷害

1.氧與動物能量代謝

動物對高山環境的適應

a.增加呼吸頻率，加快血液循環。暫時的適應

b.增加血紅蛋白和紅血球數量。例如高原林姬鼠比平原血紅蛋白和紅血球高

c.減少組織內氧的需求在高原上馴化的綿羊、馬的高山品種，血液中含氧量可長期處于不飽和

2.內溫動物對高海拔低氧的適應

從平原進入到高原后：

□紅細胞數量增加

□血球比積增加

□血紅蛋白濃度增加

水生動物的氣體代謝和水中的溶解氧

□水中氧的來源和溶解度

a.來源大氣中氧擴散到水中；綠色植物營光合作用時釋放

b.影響溶解度的因素氣體的性質壓力溫度其他溶質

水中氧的分布對動物的影響

a.不同類型水域含氧的條件不同。

水域氧含量生物

海洋一般為飽和氧喜氧

流水淡水水域上游氧充足喜氧

下游含氧降低廣氧性

富營養化湖泊氧含量隨深度下降而下降，底部接近于零

寡營養型湖泊含氧量較高

b.一年中含氧量有季節變動

?在溫帶和寒溫帶，容易形成冬季魚災

原因：水面凍結，大氣中的氧無法向水中擴散；光合作用低；有機物分解消耗大量氧

防治方法：增設排水設施；調節放養密度；清除野草雜魚；事先排水曝曬。

?在熱帶低緯度地區容易形成夏季魚災

原因：水生植物的生命活動和豐富的有機物質迅速分解消耗大量氧氣；在風平浪靜的時候，熱而輕的表層水和底層水無法

相混合。

?水中含氧量也有晝夜變化白天高，夜晚因為光合作用停止，氧氣急劇下降。浮頭一般出現在黎明

?動物的活動性不同對氧的要求也不同

活躍的動物〉少活動的種類

演化中較年輕的種類＞古老的原始種類

棲息于急流的種類〉靜水水域種類

3植物與氧

□每公頃森林每天吸收1tC02,釋放0.73t02

□每公頃草坪每天吸收0.2tC02,釋放0.15tO2

□每人每天消耗0.75kgO2,釋放0.9kgCO2

□因此每人需要10m2森林或50m2草坪

3.3.2其他氣體

1、CO2

CO2在水中主要以CaCO3,MgCO3,Mg(HCO3)2的形式存在

CO2過多可造成危害：影響對02的吸收，從而引發窒息；形成碳酸根離子，使pH值下降。

2.H2S

形成：缺氧的情況下，由于嫌氧細菌的作用而產生

危害：與氧競爭性結合血紅蛋白：氧化壞死，大量消耗氧氣；可毒害生物，使生物大量死亡黑海

3.4土壤理化性質及其對生物的影響

一、土壤的生態意義

土壤的形成

風化生物作用

母巖礦質土壤

氣候作用

土壤形成不可缺少的三個因素：母巖，氣候，生物

生態意義

a.土壤是陸地植物的生長基地。

b.土壤是多種多樣生物棲息和活動的場所

c.生態系統中的許多基本功能是在土壤中進行的，如分解作用，固氮作用和脫氮作用

d.土壤有去污作用，如將有毒的CO轉化為其他產物。土壤污染問題

土壤的質地及其對生物的影響

1.土壤的組成

粗砂(2.0-0.2mm)

固體細砂(0.2~0.02mm)

粉砂(0.02~0.002mm)

粘粒(0.002mm)

液體

氣體

2.土壤分類

成分通氣性保水保肥

砂土粗砂，細砂好差

壤土比例平均好有一定能力

粘土以粘粒，粉砂為主差強

3.土壤結構對動物的影響

a.松軟而有孔隙的土壤中?直接穿行?適應特征：體形細長，能利用土壤中已有的孔隙；堅固的角質表皮；體表上的

補充分節使身體具有更大的靈活性叩頭科幼蟲

b.松軟土壤中推進式挖掘：不斷改變身體的形狀和長短。如蚯蚓

c.較硬土壤中鑿掘：附肢上強有力的爪或頭部的鑿狀突起如船鼠

d.更硬的土壤中鉆挖：顆器如步甲

4.土壤濕度及通氣性及其對動物的影響

a.大多數土壤動物對于缺水的敏感性比土壤外棲息的種類明顯的高

原因：土壤中經常飽含水；體壁雖然堅實而骨化，但表皮的透水性非常高，且經常磨損；許多種類的氣門附近的器官系統沒

有開閉結構；排泄器官發達

b.土壤上層水分不足時，土壤昆蟲可以鉆入較深的土中

c.土壤上層不足時，營腐食和糞食生活的昆蟲能吃或植物組織來補充水分

d.土壤微粒之間都為水分充滿時，對土壤昆蟲也不利原因：缺乏空氣；真菌病傳播加快

3.6氣候對動物的綜合影響

一、溫度和水分的共同作用

（-）溫濕系數

1.柯本的濕潤度

K=r/tr為降水量，t為年平均溫度如果K＜2為草原，為沙漠

2.伊凡諾夫的濕潤度

K=r/EE=0.0018（25+t）（100-a）

r為月降水量，E為蒸發力，t為月平均氣溫，a為月平均相對濕度

k值地帶

1.50過濕潤帶（潮濕森林）

1.49?1.00足夠濕潤帶（濕潤森林）

0.99?0.60溫暖濕潤帶（森林草原）

0.59?0.30水分不足帶（草原）

0.29?0.13缺水帶（半荒漠）

0.12?0.00很少水分帶（荒漠）

3.我國氣候學中采用的干燥度（k）

K=0.16Et/r

Et為平均溫度在1（TC以上的積溫r為同期降水量

K=1?2半干旱（草原區）

K=2~4半干燥

K＞4干燥區

丁巖欽晴雨指數（F）

P=R/S1^=降水量，S=日照時數

P4為4月份的蟲口；R6和S6分別為6月份降水量和日照時數

猖獗指數＞3為嚴重發生年

猖獗指數＜3為中等發生年

猖獗指數＜1為輕度發生年

（二）溫濕圖

各種生態特征與溫濕度關系

（三）氣候圖

以縱坐標表示溫度，橫坐標表示相對濕度（降水量）將某地多年或一年期后數據中逐月的平均溫度和相對濕度標志在上面構

成一個多角形圖。

二、大氣候和小氣候

氣候：該地區多年來特有的天氣狀況，這種天氣狀況是由太陽輻射，下墊面以及大氣環流經常相互作用的結果。

大氣候：是由大范圍因素，如大氣環流，地理緯度，離海遠近，大面積地形所引起的氣候現象。

地方氣候：是由范圍較小的氣候形成的因素（如中等大小的地形，大片植被）所決定。

小氣候：指發生在土表以上1.5?2.0米層內的現象

三、物候學與生態學

（一）定義、任務及實踐意義

定義：研究生物在一年四季轉變的影響下，所發生的各種生命現象的季節性變化的系統知識。

任務：紀錄生物的各種自然現象的出現日期、諸如高等植物的發芽、出葉、孕蕾、開花、結實等；哺乳動物的冬眠、出蟄、

交配、產仔、換毛等。

意義：指明了自然現象的綜合狀況以及出現的順序。在確定野外工作日期、家畜放牧時機、蜂房搬出日期，狩獵日期、捕魚

日期、害蟲防治時間等方面具有重要意義。

（-）物候學的基本概念

1.物候日期：某個物候現象出現的日期

2.物候列：根據某個地方多年觀察的許多物候現象出現先后的過程，就可以形成物候列，或以圖表示，成為物候圖。

3.物候現象變化曲線圖：積累多年物候觀察記錄，就可以繪制現象變化的變化曲線圖。

4.自然歷或物候歷：把各個物候現象在許多年中出現的日期平均起來，求得平均數，就可以得到像氣候學中的多年平均溫度

一樣的平均物候日期，再按這些日期出現的早晚順序編制出該地區的自然歷。

5.物候季：把一年分為若干日期，各期之間的界限應選擇最有代表性的季節現象。

春季：前春、早春、晚春

夏季：早夏、盛夏

秋季：早秋、深秋

冬季

6.等物候線（圖）：在地圖中畫上各個不同地方的某個重要物候現象的物候II期后，如果觀察點足夠多，就可以把該現象發生

在同一時期的點聯結起來，再畫出等物候線，并制成等物候圖。

（三）物候學的應用

1.由等物候線可知春天同種樹木在各地開花時期的先后，以及發育過程的快慢；這樣人們就可以據此更合理更適時地采取農

業措施，對于病蟲害防治，畜牧業、狩獵業、造林等實踐問題和理論問題更有重大意義。

2.在缺少物候記錄的地方，也能由等物候線來推斷那個地方的季節情形。

（四）霍普金斯的生物氣候定律

霍普金斯定律：在其他因素相同的條件下，在北美洲溫帶地區，每向北移動緯度1度，向東移動經度5度，或上升海拔400

英尺（約100米），植物的開花，結實，昆蟲的活動等物候日期在春季延后4天，秋季則相反提前4天。

種群生態學

4.種群及其基本特征

4.1種群的概念

?種群定義（population）：在同一時期內占有一定空間的同種生物個體的集合；種群是由同種個體組成的，占有一定地

域，是同種個體通過種內關系組成的一個統一體或系統。

?種群的特征

（1）空間特征：種群具有一定的分布范圍，在分布范圍內有適于種群生存的各種資源環境。

（2）數量特征：每單位面積（或空間）上的個體數量（即密度），會隨時間而發生變動。

（3）遺傳特征：種群具有?定的基因組成，即系一個基因庫，以區別于其它物種，但種群中的個體在遺傳上有變異。

?種群是物種存在的基本單位；

?種群是一個演化單位；

?種群是生物群落的組成單位。

?區別種群和種（物種）的概念

種是能夠相互配育的自然種群的類群.不同種之間存在生殖隔離現象.是一個分類階元.

*?個物種可以包括許多種群；

*不同種群之間存在明顯的地理隔離，長期隔離有可能發展為不同亞種，甚至產生新的物種.

?研究內容

種群生態學：研究種群的數量、分布以及種群與其棲息地中的非生物因素和其他生物的種群等的相互關系。

種群遺傳學：研究種群中的遺傳過程，包括選擇、基因流、突變和遺傳漂變等。

?種群生物學：種群生態學+種群遺傳學

1.種群動態（種群量的變化）：有多少（數量和密度）；哪里多哪里少（分布和空間結構）；怎么樣變動（數量變動）；為什么這

樣變動（種群的調節機制）

2.種群遺傳學(種群質的變化)種群遺傳組成的變化；種群內生理特征和行為特征的異質性

單體生物和構件生物

?單體生物：每一個都是由一個受精卵直接發育而來，個體的形態和發育都可以預測。

構件生物：受精卵首先發育成?個結構單位(構件)，然后發育成更多的構件，形成分支結構。發育的形式和時間是不可預

測的。

?研究意義

1.研究病蟲害首先要研究其密度

2.種群具有個體所不具備的特征

3.種群生態學對進化論有重要意義

進化:種群中個體基因頻率從一個世代到另一個世代的變化過程

4.2種群動態

種群動態:有多少(數量和密度)；哪里多哪里少(分布和空間結構)；怎么樣變動(數量變動)；為什么這樣變動(種群的調

節機制)

基本研究方法

一、種群的密度和分布

數量和密度的區別

(-)數量統計

密度：單位面積(或空間)上的個體數目。

1.絕對密度：指單位面積或空間的實有個體數。2.相對密度：表示數量高低的相對指標。

1.絕對密度調查法

(1)總數量調查法：在某一面積的同種個體數目。

(2)樣方法：在若干樣方中計算全部個體，以其平均值推廣來估計種群整體。樣方需要有代表性并隨機取樣。

《昆蟲種群數學生態學原理與應用》丁巖欽

《Ecologicalmethodswithparticularreferencetothestudyofinsectpopulation》Southwood

(3)標志重捕法：對移動位置的動物，在調查樣地上，捕獲一部分個體進行標志，經一定期限進行重捕。根據重捕取樣中標志

比例與樣地總數中標志比例相等的假定，來估計樣地中被調查的動物總數。

N:M=n：mN=Mxn/m,

M為標志數，n為再捕個數，

m為再捕中標記數，N樣地個體總數

N=means±2S.E

S一叵巫互

\Mn(N-1)

標記重捕方法假設：標記個體和未標記個體具有同等的被重捕的機會；沒有出生和死亡；沒有遷入和遷出

施夸貝爾法多次標記，多次重捕

喬利-西貝爾法適用于開放的種群

4.2.1.3種群的空間結構

一、種群的空間分布型(distributionpattern)

1.定義：

種群的內分布型：組成種群的個體在其生活空間中的位置狀態或布局。

2.分類：

⑴隨機型(random):每個個體的位置不受其他個體分布的影響.

⑵均勻型(uniform):個體間的距離比隨機分布更為一致.

⑶聚集型(clumped):個體呈疏松不均勻的分布，是最常見的類型.(資源、種子傳播、社群行為)

聚集分布又可分為均勻群；隨機群；聚集群

3.檢驗隨機型、均勻型和成群型分布的定量方法方差/平均數(S2/m)

S2/m=0均勻型；S2/m=1隨機型；S2/m>1成群型

4.決定種群內分布型的因素

主要決定于個體之間相互作用和棲息環境的特點

相互作用：相互吸引——集群；相互排斥——均勻；中性關系——隨機

環境：資源呈板塊狀——集群；資源均勻分布——隨機或均勻型

5.意義

(1)種內個體間的相互關系可以通過內分布型表現出來

(2)有助于發展更為精確的抽樣技術

(3)有助于對研究資料提出適當的數理統計方法，包括適當的數據代換

第二節種群的統計學

種群統計學：研究種群出生、死亡、遷移、性比、年齡結構的統計學

基本特征：種群密度

初級種群參數：出生率、死亡率、遷入和遷出；次級種群參數：年齡分布、性比、種群增長率、分布型

1、出生率：任何生物產生新個體的能力

最大出生率：是在理想條件下即無任何生態因子限制，繁殖只受生理因素所限制產生新個體的理論上最大數量。

實際出生率：表示種群在某個真實的或特定的環境條件下的增長。它隨種群的組成和大小，物理環境條件而變化的。

影響出生率的因素:a.性成熟速度;b.每次產仔數;c.每年生殖次數;d.生殖年齡的長短；e.胚胎期和孵化期的長短

2、死亡率：是在一定時間內死亡個體的數量除以該時間段內種群的平均大小。

最低死亡率：是種群在最適環境條件下，種群中的個體都是因年老而死亡，即動物都活到了生理壽命(physiologicallongevity)

后才死亡。

實際死亡率：在某特定條件下喪失的個體數，隨種群狀況和環境條件而改變的。

自然條件下，種群死亡率調查方法：直接方法標記；間接方法根據種群內各年齡組相對豐盛度推斷

3、遷入和遷出

遷入(immigration)和遷出(emigration)也是種群變動的兩個主要因子，它描述各地方種群之間進行基因交流的生態過程

遷入和遷出的調查方法

一個大樣方：死亡率+遷出率=15%/月

四個小樣方：死亡率+2(遷出率)=20%/月

大樣方：遷出率=5%/月死亡率=10%/月

種群次級參數：性比；年齡結構；種群增長率；分布型

4.2.2.1種群年齡結構和性比

1.種群年齡結構和性比的意義

年齡結構：不同年齡組個體在種群所占比例和配置情況性比：種群中個體的性別比例

通常如其他條件相等，種群中具有繁殖能力年齡的成體比例較大，種群的出生率就越高；而種群中缺乏繁殖能力的年老個體

比例越大，種群的死亡率就越高。

年齡錐體年齡金字塔：自下而上按齡級由小到大的順序將各齡級個體數或百分比用圖形表示。

繁殖后期

繁殖期

繁密前期

圖年齡錐體的三種基本類型(仿Odum)

A:噌長型；B:穩定型；C:下降型種群.

增長型種群：基部寬，頂部狹。表示種群有大量幼體而老年個體較小，反映該比較年輕并且種群的出生率大于死亡率，是迅

速增長的種群。

穩定型種群：大致呈鐘型，從基部到頂部具有緩慢變化或大體相似的結構，說明幼年個體和中老年個體數量大致相等，出生

率與死亡率大致相等，種群數量處于相對穩定狀態。

下降型種群：呈壺型，基部比較狹、而頂部比較寬。表示種群中幼體比例很小而老體個體的比例較大，種群的死亡率大于出

生率。說明種群數量趨于下降，為衰退種群。

4.2.2.2生命表、存活曲線和種群增長率

1.生命表的編制綜合評定種群各年齡組的死亡率和壽命；預測某一年齡組的個體能活多少年；還可以看出不同年齡組的個

體比例情況。

總的來說，可以考察種群的動態特征。

?3-1■*的生**

年”存活效存活率死亡敷死亡率生命期軟

UT.

Xnd.q.

014201.00080.00.5631022241.58

16200.43728.00.452481221.97

23400.23914.00.41227742.18

32000.1414.50.22517.75472.3S

41550.1094.50.29013.2529.251.89

S1100.0774.50.4098.75161.45

6650.0464.50.6924.257.251.12

7200.01400.00023ISO

8200.0142.01.000110.50

注：1.明自Kret?.1978(2.I.-njno,d.工“八一qa?djn..。-T,/w

符號含義如下：乂=按年齡的分段；1^=在乂期開始時的存活數目；

辰=在*期開始時的存活分數；lx=nx/nO

Lx是從x到x+1期的平均存活數。Lx=(lx+lx+1)/2

Tx:進入x齡期的全部個體在進入x期以后的存活總個體一年值。Tx=XLx

dx=Ax到x+1的死亡數目(dx=nx-nx+1)；

qx:從x至！Jx+1的死亡率(qx=dx/nx)

6*=在x期開始時的平均生命期望或平均余年。ex=Tx/nx

生命表編制的步驟：a.首先劃分年齡階段，劃分時隨動物的種類不同而異。b.搜集數據(nx或dx)c.計算各參數

2.生命表的分類

(1)動態生命表：就是根據同年出生的所有個體進行存活數動態資料編制而呈的生命表(特定年齡生命表、水平生命表)

(2)靜態生態表：是根據某一種群在特定時間內的年齡結構而編制的(特定時間生命表、垂直生命表)。

4.生命期望(lifbexpentancy)的估計

舉例一統計群中有3個生物，壽命分別是5年，7年和9年；出生時的生命期望=(5+7+9)/3=7年

6年后平均余年=(2+4)/2=3年

求Lx,Lx是從x到x+1齡期的平均存活個體數目Lx=(lx+lx+1)/2

求Tx,Tx是進入x齡期的全部個體在進入該齡期以后的存活總個體-年Tx=ELx

求exex=Tx/lx

4.昆蟲生命表

改進：(1)關于x的分期，采用了卵、幼蟲等發育階段代替…般的物理時間(2)把各個發育階段的dx分為不同死亡因素引起的

分值(3)把生命表中性比和產卵率的變化轉化為死亡率

5.關鍵因子分析(K-因子分析)

ki=lg[lx(i)/lx(i+1)]=lglx(i)-lglx(i+l)]

K=Eki=k1+k2+...+kn

6.存活曲線（survivorshipcurve）及其類型

存活曲線：以存活數（nx）的對數對年齡（x）作圖可得到存活曲線。

)3

與

S