【正文】 常常通過影響其他生態(tài)因子(如食物)而間接影響其分布。水的這一特殊性質(zhì)位任何水體都不會同時全部凍結(jié)，寒冷地區(qū)生物的生存和延續(xù)來說是至關重要的。 植物通過根吸收水和葉蒸騰水之間保持適當?shù)钠胶鈦砭S持正常生活。l 需水量：指生產(chǎn)1克干物質(zhì)所需的水量。 l 植物的不同發(fā)育階段吸水量也不相同。 少漿掖植物：葉面積縮小，根系發(fā)達，原生質(zhì)滲透壓高，含水量極少 多漿液植物：發(fā)達的貯水組織，多數(shù)種類葉片退化而由綠色莖代行光合作用 三、動物與水的關系 l 水生動物：依賴水的滲透作用 l 陸生動物：失水：蒸發(fā)、排泄、呼吸 得水：食物、飲水、代謝水l 水分的平衡調(diào)節(jié)總是同各種溶質(zhì)的平衡調(diào)節(jié)密切聯(lián)系在一起。 l 一般不需要飲用海水，代謝水的多余部分還要靠滲透作用排出體外。 l 有發(fā)達的排泄器官，以便把飲水中的大量溶質(zhì)排泄出去。l 淡水動物：l 水不斷地滲入動物體內(nèi)，這些過剩的水必須不斷地被排出體外才能保持體內(nèi)的水分平衡。 許多荒漠鳥獸具有良好重吸收水分的腎臟。它不僅具有貯水的胃，駝峰中還儲藏豐富的脂肪，有消耗過程中產(chǎn)生大量水分；其血液中具有特殊的脂肪和蛋白質(zhì)，不易脫水。減少骨路、肌肉系統(tǒng)和體液中的鹽濃度也能使水生動物減輕體重增加浮力。 l 在水中能夠快速移動的動物，共身體往往呈流線型。氧在水中的溶解性受溫度和含鹽量的影響。在污濁的沼澤地和深海盆地也常常會出現(xiàn)這樣的缺氧環(huán)境，以致使有機沉積物難以被微生物分解而形成石油和泥炭層。 l 土壤是比大氣環(huán)境更為穩(wěn)定的生活環(huán)境，常常成為動物的極好隱蔽所，在土壤中可以躲避高溫、干燥、大風和陽光直射。 監(jiān)測：植物群落調(diào)查，蔬菜及作物調(diào)查，實驗分析二、土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)及其對生物的影響 l 土壤是由固體、液體和氣體組成的三相系統(tǒng)，其中固相顆粒是組成土壤的物質(zhì)基礎，約占土壤總重量的85%以上。l 粘土：以粉砂和粘粒為主，約占60％以上，甚至可超過85%，粘土類土壤質(zhì)地粘重，結(jié)構(gòu)緊密，保水保肥能力強，但孔隙小，通氣透水性能差，濕時粘干時硬。具有團粒結(jié)構(gòu)的土壤是結(jié)構(gòu)良好的土壤，因為它能協(xié)調(diào)土壤中水分、空氣和營養(yǎng)物之間的關系，改善土壤的理化性質(zhì)。l 調(diào)節(jié)土壤中的溫度 土壤干旱：l 影響植物的生長l 威脅土壤動物的生存。l 干旱時，土壤動物因不利于其皮膚呼吸而重新轉(zhuǎn)移到土壤深層，空氣可沿著蟲道和植物根系向土壤深層擴散。③抑制好氣性微生物，減緩有機物質(zhì)的分解活動，使植物可利用的營養(yǎng)物質(zhì)減少。l 土壤動物向土壤表層遷移。土壤溫度 （1）土壤溫度的變化規(guī)律l 土壤溫度有周期性的日變化和季節(jié)變化，有空間上的垂直變化。 （2）土壤溫度對生物的影響l 直接影響植物種子的萌發(fā)和苗的生長 l 大多數(shù)作物在10—35℃的溫度范圍內(nèi)其生長速度隨溫度的升高而加快。 三、土壤的化學性質(zhì)及其對生物的影響 (一)土壤酸堿度 l 土壤酸堿度是土壤最重要的化學性質(zhì)，因為它是土壤各種化學性質(zhì)的綜合反應，對土壤肥力、土壤微生物的活動、土壤有機質(zhì)的合成和分解、各種營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化和釋放、微量元素的有效性以及動物在土壤中的分布都有著重要影響。通過影響微生物的活動而影響植物的生長。 l 土壤腐殖質(zhì)：土壤微生物在分解有機質(zhì)時重新合成的多聚體化合物，約占土壤有機質(zhì)的85—90%。④影響土壤動物的分布，土壤有機質(zhì)的含量越多，土壤動物的種類和數(shù)量也越多 (三)土攘中的無機元素 l 植物從土壤中所攝取的無機元素中有13種必需元素，還有一些元素僅為某些植物所必需 。l 土壤中的無機元素對動物的分布和數(shù)量也有一定影響。④高濃度的CO2 能改變植物形態(tài)結(jié)構(gòu)——幼苗分枝增多，葉面積指數(shù)加大等。乙烯對植物的影響：傷害閾值10~100ppb；典型癥狀：“偏上生長”致使葉片、花、果脫落。④大氣污染的植物監(jiān)測? 形態(tài)及生長量觀測：? 群落生活力調(diào)查現(xiàn)場盆栽定點監(jiān)測；? 生理生化指標測定——光合作用，呼吸作用，氣孔開放度，細胞膜透性，葉液PH值變化，植物體內(nèi)酶體變化等生態(tài)因子的幾個基本觀點 n 生物的本性與生態(tài)因子辨證統(tǒng)一的觀點 在長期的歷史發(fā)育和進化過程中, 不同生物對生態(tài)因子的要求不同。n 生態(tài)因子綜合性的觀點 影響生物生長的各種生態(tài)因子是同等重要的。 當這個主導因子的量低到最小時,就成為成為限制性因素,這就是利比希的最小因子定律或者最小因子定律(Law of minimum)。的北京附近, 只能栽到600 m 以下地帶。種群是一種特殊組合，具有獨特性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、機能，有自動調(diào)節(jié)大小的能力。二、種群生態(tài)學種群生態(tài)學（population ecology）——研究同種生物個體群數(shù)量動態(tài)、特性分化及其發(fā)生發(fā)展的科學。l 種群動態(tài)的基本研究方法有：①野外觀察；②實驗研究；②數(shù)學模型研究。也有應用每片葉子、每個植株、每個宿主為單位的。例如每置100鋏日捕獲10，即10%捕獲率。根據(jù)重捕取樣中標志比例與樣地總數(shù)中標志比例相等的假定，來估計樣地中被調(diào)查動物的總數(shù)。大多數(shù)動物構(gòu)件生物：由一個合于發(fā)育成由一套構(gòu)體組成的個體，并且構(gòu)件數(shù)很不相同，從構(gòu)件產(chǎn)生新的構(gòu)件，其多少還隨環(huán)境條件而變化。l 構(gòu)件生物的構(gòu)件包括地面的枝條系統(tǒng)和地下的根系統(tǒng)。 特征：分枝的角度、節(jié)間的長度、芽的死亡、休眠、產(chǎn)生新芽的概率等。比較少見。例如森林中植物為競爭陽光(樹冠)和土壤中營養(yǎng)物(根際)，沙漠中植物為競爭土壤水分。 三、種群統(tǒng)計學 (一)年齡結(jié)構(gòu)和性比 (1)年齡結(jié)構(gòu)：種群內(nèi)不同年齡的個體數(shù)量分布情況。種群中幼體減少，老體比例增大，死亡率大于出生率。 （2）性比：種群中雄性個體和雌性個體數(shù)目的比例。l 性比對種群配偶關系及繁殖潛力有很大的影響。l 常規(guī)生命表 動態(tài)生命表：真實記錄生物個體存活情況。 Lx :從x到x+1期的平均存活數(shù)。例如大型獸類和人的存活曲線。魚②死亡率曲線。 (三)動態(tài)生命表和靜態(tài)生命表 動態(tài)生命表：根據(jù)對同年出生的所有個體進行存活數(shù)目進行動態(tài)監(jiān)察的資料而編制的生命表。靜態(tài)生命表：根據(jù)某一特定時間對種群作一年齡結(jié)構(gòu)調(diào)查資料而編制的生命表。l 不同年出生，經(jīng)歷不同的環(huán)境。l 生育力表：包括特定年齡生育力的生命表。所以ΣFx是該調(diào)查種群經(jīng)一世代后的總產(chǎn)籽數(shù)。 l T = (Σlxmxx)/(Σlxmx)l 人口控制和計劃生育的目的是要使r值變?。孩俳档蚏0值，即使世代增殖率降低，這就要限制每對夫婦的子女數(shù)；②使T值增大，即可以通過推遲首次生殖時間或晚婚來達到。l ③在生命表中把性比和產(chǎn)卵率的變化換算成死亡率。l 以年份為橫坐標，以k和K值為縱坐標作出關鍵因子分折圖,根據(jù)哪一個k值的變化趨勢與K值變化趨勢最相似，就確定這個因素為關鍵因子。l 這是一個理想化的模型，假定沒有遷入和遷出。g由于生物的生活史五花八門，生命表的型式也隨之有很大區(qū)別。 世代彼此重疊、多年生生物的圖解生命表 l 假定各年齡組的存活率和出生率都是一常數(shù)，不隨種群本身密度升降而有改變，即沒有密度效應的。P)+(Nt (七)圖解生命表 l 適用于一年生高等植物。l 對預測種群的未來趨勢是很有用的，但它同死亡率不一定有因果關系。l 應用rm值為指標，能測定某種生物種群的最適環(huán)境。 l 世代的凈增殖率由于各種生物的平均世代時間并不相等，作種間比較時其可比性不強。 l 組件生物的綜合生命表：x以日為單位 ；ax欄與藤壺生命表nx欄完全相當。l 生育力：x 年齡組平均每個個體的產(chǎn)仔數(shù)（即出生力）。假定種群所經(jīng)歷的環(huán)境是年復一年地沒有變化的。l 從同時出生的一群體連續(xù)監(jiān)察多年，直至全部個體死亡。比存活曲線更有參考價值。許多鳥類接近于Ⅱ型。l lx=nx/n0 dx=nxnx+1 qx=dx/nxl Lx=(nx+nx+1)/2 l ex=Tx/nx 生命表可獲得三方面信息： ①存活曲線：以nx的對數(shù)對x欄作圖可得存活曲線，存活曲線直觀地表達了該同生群的存活過程。（2）作用（意義）：l 綜合記錄了生物體生命過程的重要數(shù)據(jù)；l 系統(tǒng)表示出種群完整生命過程；l 研究種群數(shù)量動態(tài)必不可少的方法。l 同生群：同時出生的個體種群。l 由于種種原因，♂/♀比繼續(xù)變化，到個體成熟時為正的♂/♀比例叫第二性比。測定種群的年齡結(jié)構(gòu)，便可分析它的自然動態(tài)，推知它及其所在群落的歷史，預測它們的未來。穩(wěn)定型種群：出生率與死亡率大致平衡，種群穩(wěn)定。形成條件是：①環(huán)境資源分布不均勻；②植物傳播種子方式使其以母株為擴散中心；③動物的社會行為使其結(jié)合成群。如面粉中的黃粉蟲 均勻分布：個體間的距離要比隨機分布更為一致。也稱種群分布格局（distribution pattern）——種群內(nèi)個體空間分布方式或配置特點。一叢稻可以只有一根主莖到幾百個分蘗。l 對于構(gòu)件生物就必需進行兩個層次的數(shù)量統(tǒng)計：①從合子產(chǎn)生的個體數(shù)(它與單體生物的個體數(shù)相當)；②組成每個個體的構(gòu)件數(shù)。n/m l N:樣地上個體總數(shù) M:標志數(shù) n:再捕個體數(shù) m:再捕中標記數(shù) 對于許多動物，相對密度指標成為有用資料，諸如捕獲率，遇見率，洞口、糞堆等活動痕跡，鳴聲、毛皮收購量，漁獲量等。 l 數(shù)量統(tǒng)計方法 ：計數(shù)種群：最直接方法 ，調(diào)查適用范圍有限 樣方法：在若干樣方中計數(shù)全部個體，然后以其平均數(shù)推廣來估計種群整體。例如每公頃有10只黃鼠。例如，確定合理利用漁業(yè)和野生動植物管理中的收獲量，改進草場放牧制度、放牧強度和林場采伐制度，制訂保護瀕危生物、防止絕滅的對策，提出農(nóng)牧醫(yī)病蟲鼠草害和入畜共患疾病的生態(tài)防治措施等。 （教材） 種群生物學：種群生態(tài)學和種群遺傳學有機地整合起來 種群生態(tài)學主要代表作：①J．L．Harper， 1977，Population Biology of Plant．Academic press，London and New York．②J．W．Silvertown，1982．Introduction to plant population ecology．Longman London and New York．③王伯蓀等，1995，植物種群學．廣州：廣東高等教育出版社． 第一節(jié) 種群動態(tài)l 種群動態(tài)：研究種群數(shù)量在時間上和空間上的變動規(guī)律。此外，從生態(tài)學觀點來看，種群又是生物群落的基本組成單位。 n 生態(tài)因子變動性的觀點 一年四季或晝夜之間, 日光、溫度、水分、土壤肥力等是不斷變化著的 植物生長發(fā)育所需要的生態(tài)因子也是變化的 同一種生態(tài)因子在植物的某一階段可能不大，但到了另一階段卻成了必要因素 例如, 南方雙季稻地區(qū), 在晚稻分孽期和孕穗期特別需要充足的氮肥，如果供應不足，發(fā)生黃葉病，以至減產(chǎn)；但是，在水稻的抽穗期間，由于氮肥施用過多，有會發(fā)生貪青、徒長葉片、不能結(jié)穗第三章 種群生態(tài)學 概 述 一、種群的定義（population） l 種群是占據(jù)特定空間（地理位置）的同種有機體的集合群。 n 生態(tài)因子聯(lián)系性的觀點 在自然界中, 沒有一種生態(tài)因子是孤立存在的,而是永遠地處于相互依賴的關系之中 改變一種生態(tài)因子, 其它生態(tài)因子也會相互改變 例如, 在北緯27176。 例如, 茶樹需要濕潤亞熱帶氣候與排水良好的強酸性土壤所組成的綜合環(huán)境,北方溫帶地區(qū)雖有酸性土,因氣候不適宜就不能正常生長,即使生長, ,南茶北移的口號是錯誤的。 再如植物與土壤的關系,有些喜歡酸性土(鐵芒萁), 有些喜歡堿性土(如堿蓬)。 ③大氣污染監(jiān)測——指示植物：? 能夠綜合反映大氣污染對生態(tài)系統(tǒng)影響的強度；? 能夠較早地發(fā)現(xiàn)污染（對大氣污染敏感）；? 能夠同時檢測多種大氣污染物；? 能夠反映出一個地區(qū)的污染歷史（基本年輪的化學分析）。氟化氫（HF）對植物的影響：傷害閾值40ppm；典型癥狀——葉尖和葉緣壞死。②CO2 濃度相對提高，使C3植物光合作用不斷增加（C4植物達到飽和點后則不隨CO2 濃度提高，光合作用增加）。腐殖質(zhì)是無機元素的貯備源，通過礦質(zhì)化過程而緩慢地釋放。②腐殖質(zhì)也是植物所需各種礦物營養(yǎng)的重要來源，并能與各種微量元素形成絡合物，增加微量元素的有效性。土壤動物依其對土壤酸堿性的適應范圍可區(qū)分為嗜酸性種類和嗜堿性種類。 土壤酸堿度對土壤養(yǎng)分的有效性有重要影響，在pH6—7的微酸條件下，土壤養(yǎng)分的有效性最好，最有利于植物生長。l 土壤溫度對土壤微生物的活動、土壤氣體的交換、水分的蒸發(fā)、各種鹽類的溶解度以及腐殖質(zhì)的分解都有著明顯影響。白天的土壤溫度隨深度的增加而下降，夜間的土壤溫度隨深度的增加而升高。 l 有機物分解過快，使腐殖質(zhì)數(shù)量減少，不利于養(yǎng)分的長期供應。l 產(chǎn)生毒害作用，破壞根系呼吸，窒息死亡。 l 過高的CO2濃度：可達到10—15% ①不利于植物根系的發(fā)育和種子萌發(fā)。 土壤中的空氣 （1）土壤中空氣的成分 l O2：10—12%；CO2：%（空氣中：%）l 含量不如大氣穩(wěn)定，常依季節(jié)、晝夜和深度而變化。 土壤中的水分 土壤中水分的作用：l 水分可直接被植物的根系吸收。 土壤結(jié)構(gòu) l 土壤結(jié)構(gòu)：指固相顆粒的排列方式、孔隙的數(shù)量和大小以及團聚體的大小和數(shù)量等。 l 根據(jù)土粒直徑的大小可把土粒分為粗