【正文】 理論。與生態(tài)系統的含義相似，他提出了“生物地理群落”概念(19401945)，即生物地理群落是地球表面的一個地段，在這一定的空間內，生物群落和其所在的大氣圈、巖石圈、水圈和土壤圈都是相適應的，它們之間的相互作用具有同樣的特征，即生物地理群落由生物群落(植物群落和動物群落)和所在生物環(huán)境(土壤環(huán)境和氣候環(huán)境)。坦氏興趣廣泛，早期對對植物生態(tài)學進行了深入的研究，發(fā)現土壤、氣候和動物對植物的分布和豐盛度有明顯的影響，于是產生了一個概念，即居住在同一地區(qū)的動植物與其環(huán)境是結合在一起的，即居住在同一地區(qū)的動植物與其環(huán)境是結合在一起的，生物與其特定的系統構成了地球表面上具有大小和類型的基本單位，這就是生態(tài)系統。oecologie中的希臘詞根oikos意為房子或住所，logos即學科或討論。l 鞏固時期（20世紀初至20世紀50年代）：（1）動植物生態(tài)學并行發(fā)展，著作與教科書出版。（5）環(huán)境對生物的調節(jié)（如光周期現象）和生物對環(huán)境的調節(jié)（如固氮作用）三、生態(tài)學的形成與發(fā)展l 理論上：概念上的提出—→論著的出版—→學科的形成。（Andrenathes,1954）l 生態(tài)學是研究生態(tài)系統的結構與功能的科學。實則上包含了個體—→種群—→群落—→生態(tài)系統這4個理論主體。（2）該地區(qū)營養(yǎng)物質和水等非生命物質的質量和分布。 （2）近代生態(tài)學階段l 建立時期：17世紀后生態(tài)學作為一門科學開始成長。代表人物是Clements和Tansley ④俄國學派（前蘇聯學派）：植物（群落）與地學結合。17991804年到南美洲熱帶和溫帶地區(qū)對植物及其生存環(huán)境進行了5年的考察，收集了大量的植物標本與資料，回國后出版了26卷巨著，從而奠定了植物地理學的基礎。b B. H.) 前蘇聯地植物學家?！?林德曼 (Lindeman R. L.) 美國動物學家，生態(tài)系統理論的重要貢獻人之一。早年從事植物與土壤關系研究，在大量調查的基礎上提出了在植被分區(qū)或分類中的指示植物的觀點。l 滲入到人類社會各種活動甚至思維和意識中。l 與社會科學（經濟、法律、政治學）交叉，出現了《生態(tài)學與國際關系》（1978）、《生態(tài)學——政治、法律》（1976）、《政治生態(tài)》（1975）、《社會生態(tài)學》（1973）以生物為研究中心發(fā)展到以人為研究中心l 從20世紀60年代開始就有人用生態(tài)系統的觀點考察人類社會。此外，自然因子(physical factors)：指光照、溫度、水分、礦物質等。 第二節(jié) 生物與環(huán)境關系的基本原理一、生物對生態(tài)因子的耐受限度 l 限制因子（limiting factor）：①限制生物生存和繁殖的關鍵性因子。生物種的耐受曲線l 耐性限制用曲線表示，稱為耐受曲線（tolerance curve）。生物對非生物因子的耐受范圍或最適生存區(qū)段常因生物之間的競爭而被改變。l 馴化過程一般可在短時間內完成，對很多小動物最短只需24小時便可完成馴化。晝夜節(jié)律和其他周期性的補償變化 l 補償性的變化往往是有節(jié)律的。 l 內穩(wěn)態(tài)的基礎：生理、行為l 調節(jié)體溫：生理：恒溫動物：控制體內產熱 行為：變溫動物：減少熱量散失，利用環(huán)境熱源l 調節(jié)體內的鹽濃度或調節(jié)體內的其他各種狀態(tài) ：滲透壓調節(jié) l 維持體內環(huán)境的穩(wěn)定性是生物擴大環(huán)境耐受限度的一種主要機制，并被各種生物廣泛利用。 l 植物：葉子和花瓣有晝夜的運動和變化。 第三節(jié) 生物與光的關系 l 地球熱量的來源，溫度，風，云，自然界一切變化的動力l 光合作用的能源，主要是紅光， 光合作用兩個反應中心, P680 和P720；地區(qū)所有生命的最初來源, 生態(tài)系統能量流動與物質循環(huán)的動力l 動植物的生長發(fā)育離不開光； 生物物的熱能代謝，行為，生活周期和地理分布都受光的影響l 動物的晝夜節(jié)律，植物的光周期現象l 動植物中的色素形成離不開光l 一些低等植物可以利用一些高等植物不能利用的光，如紫外光l 自然界中的光有量(density)和質(quality)之分一、光的性質 l 可見光的波長在380—760納米之間 l 波長小于380納米的是紫外光，波長大于760納米的是紅外光 l 紫外光對生物和人有殺傷和致癌作用 l 只有可見光才能在光合作用中被植物所利用并轉化為化學能。l 動物：光質對于動物的分布和器官功能的影響目前還不十分清楚。在一天中，中午的光照強度最大，早晚的光照強度最小。l 陰地植物：適應于弱光照地區(qū)生活的植物，光補償點位置較低，其光合速率和呼吸速率都比較低。 光合能力：指大氣中二氧化碳含量正常和其他生態(tài)因子處于最適狀態(tài)時的植物最大凈光合作用速率 (g/m2l 在自然條件下動物每天開始活動的時間常常是由光照強度決定的。l 短日照植物：在日照時間短于一定數值才開花，這類物通常是在早春或深秋開花。 l 魚類：生殖、遷移 人為延長光照時間可以提高鮭魚的生殖能力 日照長度的變化通過影響內分泌系統而影響魚類的遷移。l 冷害：指喜溫生物在零度以上的溫度條件下受害或死亡。 三、生物對極端溫度的適應 (一)生物對低溫環(huán)境的適應 在形態(tài)方面 （1）植物：北極和高山植物的芽和葉片常受到油脂類物質的保護，芽具鱗片，植物體表面生有蠟粉和密毛，植物矮小并常成匍匐狀、墊狀或蓮座狀等，這種形態(tài)有利于保持較高的溫度，減輕嚴寒的影響。l 熱中性區(qū)寬、下臨界點溫度低和在下臨界點溫度以下的曲線斜率小。 l 夏眠、穴居和白天躲入洞內夜晚出來活動。 K1 = K2 = Kl 有效積溫法則的實際應用(1)預測生物發(fā)生的世代數：年總積溫/一個世代所需積溫(2)預測生物地理分布的北界 (3)預測害蟲來年發(fā)生程度 (4)推算生物的年發(fā)生歷 (5)可根據有效積溫制定農業(yè)氣候區(qū)劃 (6)應用積溫預報農時l 有效積溫法則應用的局限性 ： 發(fā)育起點溫度；有效積溫法則是以溫度與發(fā)育速率呈直線關系為前提，但事實上兩者間是呈S形關系；生物發(fā)育同時還受其他生態(tài)因子的影響。水的這一特殊性質位任何水體都不會同時全部凍結，寒冷地區(qū)生物的生存和延續(xù)來說是至關重要的。l 需水量：指生產1克干物質所需的水量。 少漿掖植物：葉面積縮小，根系發(fā)達，原生質滲透壓高，含水量極少 多漿液植物：發(fā)達的貯水組織，多數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 水分的平衡調節(jié)總是同各種溶質的平衡調節(jié)密切聯系在一起。 l 有發(fā)達的排泄器官，以便把飲水中的大量溶質排泄出去。 許多荒漠鳥獸具有良好重吸收水分的腎臟。減少骨路、肌肉系統和體液中的鹽濃度也能使水生動物減輕體重增加浮力。氧在水中的溶解性受溫度和含鹽量的影響。 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。l 粘土：以粉砂和粘粒為主，約占60％以上，甚至可超過85%，粘土類土壤質地粘重，結構緊密，保水保肥能力強，但孔隙小，通氣透水性能差，濕時粘干時硬。l 調節(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。③抑制好氣性微生物，減緩有機物質的分解活動，使植物可利用的營養(yǎng)物質減少。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。 三、土壤的化學性質及其對生物的影響 (一)土壤酸堿度 l 土壤酸堿度是土壤最重要的化學性質，因為它是土壤各種化學性質的綜合反應，對土壤肥力、土壤微生物的活動、土壤有機質的合成和分解、各種營養(yǎng)元素的轉化和釋放、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。 l 土壤腐殖質：土壤微生物在分解有機質時重新合成的多聚體化合物，約占土壤有機質的85—90%。l 土壤中的無機元素對動物的分布和數量也有一定影響。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。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。的北京附近, 只能栽到600 m 以下地帶。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量動態(tài)、特性分化及其發(fā)生發(fā)展的科學。也有應用每片葉子、每個植株、每個宿主為單位的。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動物的總數。l 構件生物的構件包括地面的枝條系統和地下的根系統。比較少見。 三、種群統計學 (一)年齡結構和性比 (1)年齡結構：種群內不同年齡的個體數量分布情況。 （2）性比：種群中雄性個體和雌性個體數目的比例。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。例如大型獸類和人的存活曲線。 (三)動態(tài)生命表和靜態(tài)生命表 動態(tài)生命表：根據對同年出生的所有個體進行存活數目進行動態(tài)監(jiān)察的資料而編制的生命表。l 不同年出生，經歷不同的環(huán)境。所以ΣFx是該調查種群經一世代后的總產籽數。l ③在生命表中把性比和產卵率的變化換算成死亡率。l 這是一個理想化的模型，假定沒有遷入和遷出。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。P)+(Ntl 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 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 生育力：x 年齡組平均每個個體的產仔數（即出生力）。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。許多鳥類接近于Ⅱ型。（2）作用（意義）：l 綜合記錄了生物體生命過程的重要數據；l 系統表示出種群完整生命過程；l 研究種群數量動態(tài)必不可少的方法。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。穩(wěn)定型種群：出生率與死亡率大致平衡，種群穩(wěn)定。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。一叢稻可以只有一根主莖到幾百個分蘗。n/m l N:樣地上個體總數 M:標志數 n:再捕個體數 m:再捕中標記數 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。例如每公頃有10只黃鼠。 （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)：研究種群數量在時間上和空間上的變動規(guī)律。 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；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 種群是占據特定空間（地理位置）的同種有機體的集合群。 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。 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)系統影響的強度；? 能夠較早地發(fā)現污染（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）。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）。②腐殖質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。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 產生毒害作用，破壞根系呼吸，窒息死亡。 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。 土壤結構 l 土壤結構：指固相顆粒的排列方式、孔隙的數量和大小以及團聚體的大小和數量等。 生態(tài)因子對生物的生態(tài)作用（1）土壤化學性質與植物的關系 ①PH值 3 或 9對根系嚴重傷害 ②礦質營養(yǎng)元素與植物（2）植物的鹽害和抗鹽性 植物的抗鹽方式： 排除鹽分——泌鹽植物；