《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識》PPT課件.ppt

第二章生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識 生態(tài)學(xué)是研究生物與其周圍環(huán)境之間相互關(guān)系及其機(jī)理的科學(xué) 環(huán)境科學(xué)則是以人類為中心 把人類生活與環(huán)境的相互影響作為一個(gè)整體來研究的一門學(xué)科 因此 生態(tài)學(xué)作為環(huán)境科學(xué)的基礎(chǔ)理論 可以指導(dǎo)人們研究人類生存 發(fā)展與環(huán)境的相互關(guān)系 本章的主要內(nèi)容 第一節(jié)生物與環(huán)境第二節(jié)種群生態(tài)學(xué)第三節(jié)群落生態(tài)學(xué)第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與生態(tài)平衡 第一節(jié)生物與環(huán)境 一 環(huán)境與生態(tài)因子1 環(huán)境與生態(tài)因子的概念環(huán)境是指生物有機(jī)體周圍一切的總和 即指某一特定生物體或生物群體以外的空間及直接 間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和 組成環(huán)境的諸多因素即為生態(tài)因子 生態(tài)因子可以分成生物因子和非生物因子 前者包括生物種內(nèi)和種間的相互關(guān)系 而后者則包括氣候 土壤 地形等 生態(tài)因子作用的一般特征綜合性不可替代性和互補(bǔ)性非等價(jià)性 2 生態(tài)因子的限制作用利比希最低因子定律在穩(wěn)定狀態(tài)下 當(dāng)某種基本物質(zhì)的可利用量接近所需的臨界最小量時(shí) 這種基本物質(zhì)即成為 限制因子 謝爾福德耐受定律任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量或質(zhì)量上的不足或過多 這種不足或過多接近或達(dá)到某種生物的耐受上下限時(shí) 就會使生物衰退或不能生存下去 生物種的耐受性限度圖解 1 生活型不同種的生物 由于長期生存在相同的自然生態(tài)條件和人工培育條件下 發(fā)生趨同適應(yīng) 并經(jīng)自然選擇和人工選擇而形成的具有類似形態(tài) 生理和生態(tài)特征的物種類群稱為生活型 2 生態(tài)型同種生物的不同個(gè)體群 長期生存在不同的自然生態(tài)條件和人工培育條件下 發(fā)生趨異適應(yīng) 并經(jīng)自然選擇和人工選擇而分化形成的形態(tài) 生理和生態(tài)特征不同的基因型類群 稱為生態(tài)型 第二節(jié)種群生態(tài)學(xué) 一 種群的概念和特征1 種群的概念種群是指同種生物在特定環(huán)境空間和特定時(shí)間內(nèi)的所有個(gè)體的集群 是物種存在的基本單位 種群具有三個(gè)方面特征 空間特征 遺傳特征 數(shù)量特征 2 種群的特征出生率和死亡率年齡結(jié)構(gòu)和性比例空間分布種群密度 二 種群的數(shù)量變動1 生命表和存活曲線生命表 生命表是根據(jù)生物種群各年齡組的存活或死亡數(shù)據(jù)編制的一類統(tǒng)計(jì)表 生命表分動態(tài)的和靜態(tài)的兩種形式 藤壺的生命表 生命表中有若干欄 各欄符號在生態(tài)學(xué)中已成為慣例 其中X為按年齡的分段 nx為X期開始時(shí)的存活數(shù) lx為X期開始時(shí)的存活率 dx為從X到X 1的死亡數(shù) qx為從X到X 1期的死亡率 Lx是從X到X 1期的平均存活數(shù) 即Lx nx nx 1 2 Tx是進(jìn)入X齡期的全部個(gè)體在進(jìn)入X期以后的存活個(gè)體總年數(shù) 即Tx Lx ex為X期開始時(shí)的生命期望 即ex Tx nx e0是種群的平均壽命 表示出生時(shí)的動物 平均能夠活多少年 存活曲線 根據(jù)上述生命表 以存活數(shù)量的對數(shù)值為縱坐標(biāo) 以年齡為橫坐標(biāo)作圖 可得到種群的存活曲線 I型 凸型存活曲線 表示種群在達(dá)到生理壽命之前只有少數(shù)個(gè)體死亡 如人類和一些大型哺乳動物 II型 對角線存活曲線 表示種群各年齡期的死亡率基本相同 如鳥類 大多數(shù)爬行動物和一些小型哺乳動物 III型 凹型存活曲線 表示種群幼體的死亡率很高 只有極少數(shù)個(gè)體能夠活到生理壽命 如大多數(shù)魚類 兩棲類 海洋無脊椎動物等 存活曲線的類型 2 種群增長率和內(nèi)稟增長率種群增長率r是指單位時(shí)間里某種群增長的百分比 內(nèi)稟增長率rm是指在空間 食物量不受限制 排除天敵 疾病等其它種生物的影響 在某一特定的溫度 濕度 光照和食物質(zhì)量的環(huán)境條件下 種群的最大瞬時(shí)增長率 3 種群的增長模型種群在無限環(huán)境中的增長 J 形增長模型種群在有限環(huán)境中的增長 S 形增長模型 4 種群的數(shù)量變動與相對穩(wěn)定性根據(jù)生物種群穩(wěn)定性的動態(tài)類型 可以把生物分成兩種類型 一種生物的種群密度比較穩(wěn)定 經(jīng)常處于環(huán)境容納量K值周圍 稱為K 選擇的生物 另一類生物的種群密度很不穩(wěn)定 很少達(dá)到K值 大部分時(shí)間保持在邏輯斯諦曲線的上升階段 稱為r 選擇的生物 三 種間關(guān)系1 種間競爭高斯假說 在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境中 由于競爭的結(jié)果 完全的競爭者不能共存 在進(jìn)化過程中 由于激烈的競爭 可能向兩個(gè)方向發(fā)展 一是一個(gè)物種完全排斥另一物種 二是兩個(gè)物種之間必須出現(xiàn)棲息地 食性 活動時(shí)間或其它特征上的生態(tài)位分化 生態(tài)位是指生物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用 2 捕食3 互利 第三節(jié)群落生態(tài)學(xué) 一 群落的概念和特征1 群落的概念生物群落是指在特定空間或特定生境下 具有一定的生物種類組成 具有一定外貌 結(jié)構(gòu)和功能的生物集合體 2 群落的特征具有一定的物種組成具有一定的外貌具有一定的群落結(jié)構(gòu)具有一定的動態(tài)特征群落的邊界特征 二 群落的結(jié)構(gòu)1 群落的物種組成優(yōu)勢種是指對群落的結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境的形成有明顯控制作用的植物種 亞優(yōu)勢種是指個(gè)體數(shù)量與作用都次于優(yōu)勢種 但在決定群落性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面仍起著一定作用的植物種 伴生種是指與優(yōu)勢種相伴存在 但不起主要作用的植物種 偶見種是指由于種群本身數(shù)量稀少 在群落中出現(xiàn)頻率很低的生物種 2 群落的垂直格局群落的垂直格局是指生物在空間的垂直分布上的分化 即群落的垂直分層現(xiàn)象 它既包括不同類型群落的垂直分化 也指同一群落的垂直分層 前者主要是指陸生群落不同海拔高度 水體群落不同水域深度上分布的物種和數(shù)量不同 其群落的類型也不同 后者是指不同的物種及其數(shù)量構(gòu)成了群落內(nèi)部的不同層次 3 群落的水平格局群落的水平格局是指群落沿水平方向的配置狀況 它是群落空間分布的另一格局 群落水平格局的形成取決于一系列內(nèi)外因素的綜合 4 群落的時(shí)間格局群落的組成與結(jié)構(gòu)隨時(shí)間序列發(fā)生有規(guī)律的變化 這就是群落的時(shí)間格局 群落的時(shí)間格局包括兩個(gè)方面的內(nèi)容 一是由自然環(huán)境因素的時(shí)間節(jié)律所引起的群落各物種在時(shí)間結(jié)構(gòu)上相應(yīng)的周期變化 二是群落在長期歷史演進(jìn)中 由一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型的順序過程 即群落的演替與進(jìn)化 三 群落的演替1 群落演替的概念 分類和特征群落演替是指群落經(jīng)過一定歷史發(fā)展時(shí)期 由一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型 逐步向穩(wěn)定群落發(fā)展的順序過程 演替的類型劃分 按演替發(fā)生的起始條件劃分 可以分為原生演替和次生演替 按基質(zhì)的性質(zhì)劃分 可以分為水生演替和旱生演替 按引起演替的原因劃分 可以分為內(nèi)因性演替和外因性演替 按演替過程時(shí)間的長短劃分 可以分為地質(zhì)演替和生態(tài)演替 按群落代謝特征劃分 可以分為自養(yǎng)性演替和異養(yǎng)性演替 群落的演替的特征 演替方向 演替速度 演替效應(yīng) 2 群落演替的一般過程裸地的形成物種的擴(kuò)散和定居環(huán)境的變化物種競爭 3 頂極群落頂極群落的概念和特征頂極群落理論單元頂極學(xué)說多元頂極學(xué)說頂極群落格局學(xué)說 第四節(jié)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué) 一 生態(tài)系統(tǒng)的概念和特征1 生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)是指在一定時(shí)間和空間范圍內(nèi) 由生物群落與其環(huán)境組成的一個(gè)整體 該整體具有一定的大小和結(jié)構(gòu) 各成員借助能量流動 物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞而相互聯(lián)系 相互影響 相互依存 并形成具有自組織和自調(diào)節(jié)功能的復(fù)合體 2 生態(tài)系統(tǒng)的特征生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)的能力生態(tài)系統(tǒng)具有能量流動 物質(zhì)循環(huán) 信息傳遞的功能生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級是有限的生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動態(tài)系統(tǒng) 3 生態(tài)系統(tǒng)的類型根據(jù)人類對生態(tài)系統(tǒng)的影響程度生態(tài)系統(tǒng)可分為自然生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)半自然生態(tài)系統(tǒng)三類 根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境性質(zhì)和形態(tài)特征來劃分 可把生態(tài)系統(tǒng)分為水域生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)兩大類 二 生態(tài)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)1 生態(tài)系統(tǒng)的組成生物生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者非生物 2 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)食物鏈和食物網(wǎng)營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔生態(tài)效率 三 生態(tài)系統(tǒng)的功能1 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動能量流動與熱力學(xué)定律生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)能流模型 2 生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)水循環(huán)氣體型循環(huán)沉積型循環(huán) 3 生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞物理信息化學(xué)信息行為信息營養(yǎng)信息 第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與生態(tài)平衡 一 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性1 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在一定時(shí)間過程中維持物種間相互組合及各物種數(shù)量關(guān)系的能力 以及在受到來自外部或內(nèi)部擾動的情況下恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要包括兩個(gè)方面能力 抵抗力和恢復(fù)力 抵抗力是指生態(tài)系統(tǒng)抵抗擾動和維持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能保持其原狀的能力 恢復(fù)力是指生態(tài)系統(tǒng)在遭受到擾動以后恢復(fù)到原初狀態(tài)的能力 2 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)機(jī)制生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)屬于反饋調(diào)節(jié) 所謂反饋 就是構(gòu)成系統(tǒng)的某一成份的輸出與輸入之間的關(guān)系 反饋有兩種類型 即負(fù)反饋和正反饋 二 生態(tài)平衡1 生態(tài)平衡的概念生態(tài)平衡是指在一定時(shí)間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)中的生物和環(huán)境之間 生物各個(gè)種群之間 通過能量流動 物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞 使它們相互之間達(dá)到高度適應(yīng) 協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的狀態(tài) 2 生態(tài)平衡的特征是動態(tài)的平衡而不是靜態(tài)的平衡是一種相對平衡而不是絕對平衡