【正文】 （二）相對密度統(tǒng)計(jì)方法 直接數(shù)量指標(biāo)：捕獲率（夾子、陷阱、生物網(wǎng)、黑光燈）。 （ 1）樣方法 在調(diào)查范圍內(nèi)隨機(jī)取若干樣方，計(jì)數(shù)樣方中全部個體，然后將其平均數(shù)推廣，來估計(jì)種群的整體。 如調(diào)查一片草原上黃羊種群大小，繁 殖地海豹數(shù)量。 相對密度：調(diào)查范圍內(nèi)種群數(shù)量高低的相對指標(biāo)。 種群數(shù)量統(tǒng)計(jì)方法：絕對密度和相對密度統(tǒng)計(jì)。 一、種群密度（大小、數(shù)量） 種群密度：一定時(shí)間內(nèi)單位面積上或單位空間內(nèi)的某個物種個體數(shù)。 六、種群的研究方法 野外觀察 實(shí)驗(yàn)研究（驗(yàn)證） 數(shù)學(xué)模型研究 分析、解釋、假說 種群動態(tài)：指種群數(shù)量在時(shí)間和空間上的變化。 四、種群生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容 種群的空間格局； 種群的數(shù)量動態(tài)及其調(diào)節(jié)； 種群的空間動態(tài)（擴(kuò) 散、遷移）及其調(diào)節(jié)； 種群間相互作用。 1889 年， Koebele 引進(jìn)澳洲瓢蟲防治吹綿蚧獲得成功。 英國昆蟲學(xué)家 Ross(1908)用表示病原體、傳染病按蚊與人類數(shù)量的相互關(guān)系的數(shù)學(xué)式描述了瘧病流行。 英國人 Graunt 是近代人口統(tǒng)計(jì)學(xué)的創(chuàng)始人， 1662 年他進(jìn)行了人類種群數(shù)量研究。 遺傳特征 種群具有一定的基因組成，即一個基因庫，區(qū)別于其他物種，但基因組成同樣是處于變動之中。 種群大小通常與該物種營養(yǎng)級及其生態(tài)學(xué)、生物學(xué)特性相關(guān)。 分布區(qū)受非生物因素 (氣候、水文、地質(zhì) )和生物因素 (種間競爭、捕食、寄生 )的影響。 概念中時(shí)間和空間的界限，隨研究工作者的方便而定。 第二章 思考題 第一節(jié) 種群概述 一、種群的定義 種群 (population)：在一定時(shí)間內(nèi)占據(jù)一定空間的同種生物個體的集合。 簡述 有效積溫法則，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上和蟲害預(yù)報(bào)上有何意義？ 簡述溫度的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)。 簡述最小因子定律和謝爾福特耐受定律。 什么是環(huán)境？地球環(huán)境由哪幾部分組成？ 生態(tài)因子的概念及其分類。 (20 世紀(jì) 70 年代由英國 Lovelock 和美國 Lynn Margulis 提出 ) 二、生物對環(huán)境的影響 Gaia 假說具有十分重要的現(xiàn)實(shí)生態(tài)學(xué)意義，正受到越來越多的關(guān)注。 生態(tài)型：同種生物的不同個體群，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形成的生態(tài)、形態(tài)和生理特性不同的基因群。 生活型是種以上的分類單位。 聚鹽、泌鹽、不透鹽性植物的特征（ 略） 五、生物因子對生物的影響 表 1 生物之間相互關(guān)系類型 第四節(jié) 生物的生態(tài)適應(yīng)及對環(huán)境的影響 趨同適應(yīng)：不同種類的生物生長在相同的環(huán)境條件下，往往形成相同（相似）的適應(yīng)方式和途徑，稱為趨同適應(yīng)。 堿土對植物的不利影響為： 1）土壤的強(qiáng)堿性毒害植物根系。 4）影響植物的正常營養(yǎng)。 2）傷害植物組織。 監(jiān)測：植物群落調(diào)查；蔬菜及作物調(diào)查；實(shí)驗(yàn)分析。 土壤 PH 值與植物的關(guān)系：① PH 值 3 或 9 對根系嚴(yán)重傷害；②影響植物礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收。 （ 2）土壤化學(xué)特點(diǎn)：土壤 pH 和土壤氧化還原電位。 土壤中 CO2 濃度比大氣高幾十到上千倍，光合作用所需 CO2 有一半來自土壤。 土壤水分還影響土壤內(nèi)無脊椎動物的數(shù)量和分布。 土壤的礦質(zhì)營養(yǎng)必需溶解在水中才能被植物吸收利用。 土溫過低，會降低根系的代謝和呼吸強(qiáng)度，抑制根系生長，減弱其吸收作用；土溫過高則促使根系過早成熟，根部木質(zhì)化加大，從而減少根系的吸收面積。 土壤的物理化學(xué)性質(zhì)對生物的影響 （ 1）土壤物理特性：包括土壤溫度、水分和空氣等。 粘土：組成顆粒以細(xì)粘土為主，質(zhì)地粘重，保水保肥能力較強(qiáng)，通氣透水性差。 砂土：砂粒含量在 50%以上，土壤疏松、保水保肥性差、通氣透水性強(qiáng)。 土壤中大量的微生物和小型動物，對污染物都具有分解能力。 土壤提供了植物生活的空間、水分和必需的礦質(zhì)元素。 土壤中既有空氣，又有水分，正好成為生物進(jìn)化過程中 的過渡環(huán)境。 土壤中的生物包括細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類、原生動物、輪蟲、線蟲、蚯蚓、軟體動物、節(jié)肢動物和少數(shù)高等動物。具有肥力是土壤最為顯著特性。 動物對水因子適應(yīng)與植物不同之處在于：動物有活動能力，動物可以通過遷移等多種行為途徑來主動避開不良的水分環(huán)境。 生理適應(yīng)：如駱駝可以 17 天喝水，身體脫水達(dá)體重的 27%，仍然照常行走。 陸生動物對水因子的適應(yīng) 形態(tài)結(jié)構(gòu)適應(yīng)：以不同形態(tài)結(jié)構(gòu)，使體內(nèi)水分平衡。 水生動物 主要通過調(diào)節(jié)體內(nèi)的滲透壓來維持與環(huán)境的水分平衡。 旱生 植物對干旱環(huán)境的適應(yīng)：根系發(fā)達(dá)、葉面積??；具有發(fā)達(dá)的貯水組織以及高滲透壓的原生質(zhì)等。 中生植物適應(yīng)范圍較廣，大多數(shù)植物屬中生植物。 陸生植物：生長在陸地上的植物，可分為濕生植物、中生植物和旱生植物。 水生植物的水下葉片很薄，且多分裂成帶狀、線狀，以增加吸收陽光、無機(jī)鹽和 CO2 的面積。 生物對水因子的適應(yīng) （ 1）植物對水因子的適應(yīng) 根據(jù)棲息地，把植物分為水生植物、陸生植物兩類。 植物受淹，光合作用受阻，有氧呼吸減弱，無氧呼吸增強(qiáng)，體內(nèi)能量代謝顯著惡化，各種生命活動陷于紊亂，器官和組織變得軟弱，很快變粘變黑、腐爛脫落。 （ 2）水澇的影響 對植物根系有不良影響。果實(shí)小，淀粉量和果 膠質(zhì)減少，木質(zhì)素和半纖維素增加。 干旱時(shí)氣孔關(guān)閉，減弱蒸騰降溫作用，抑制光合作用，增強(qiáng)呼吸作用，引起植物體內(nèi)各部分水分的重新分配。 如澳洲鸚鵡遇到干旱年份，就停止繁殖；而某些龍腦香科植物遇到干旱年份卻產(chǎn)生“爆發(fā)性開花結(jié)果”。 水因子對生物生長發(fā)育的作用：水分不足，使植物萎蔫；使動物滯育或休眠。生物的新陳代謝以水為介質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸、廢物排除、激素傳遞及各種生化過程，都必須在水溶液 中才能進(jìn)行。 2）參與物質(zhì)代謝。 水的生態(tài)作用 （ 1）水是生物生存的重要條件 1）生物體的重要組分。 動物的光周期現(xiàn)象：許多動物的行為對日照長短也表現(xiàn)出周期性。 中日照植物：要求晝夜長短比例接近 相等（ 12h），如甘蔗。如冬小麥、大麥、油菜和甜菜。 （ 3）生物對光照時(shí)間的適應(yīng) 植物的光周期現(xiàn)象：長日照植物、短日照植物、中日照植物、中間型植物。 植物 對光強(qiáng)的適應(yīng) 陽性植物、陰性植物、耐陰植物。 光照時(shí)間：影響生物的生育轉(zhuǎn)變。 紫外光與動物維生素 D 產(chǎn)生關(guān)系密切。 大多數(shù)脊椎動物的可見光 波范圍與人接近。短波光（藍(lán)紫光、紫外線）有利于花青素形成，并抑制莖的伸長。 紅、橙光被葉綠素吸收最多，其次是藍(lán)、紫光；綠光不被植物吸收稱“生理無效光”。 二、光因子對生物的生態(tài)作用 光質(zhì)的作用：影響物質(zhì)的生成。 在一定范圍內(nèi)，光合作用效率與光強(qiáng)成正比。 在黑暗條件下，植物出現(xiàn)“黃化現(xiàn)象” 。 光強(qiáng)的作用： 影響植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成、生殖器官發(fā)育、物質(zhì)生產(chǎn)等。 物候?qū)W是指研究生物與氣候周期變化相互關(guān)系的科學(xué)。 植物的休眠主要是種子的休眠。 例如大多數(shù)植 物春天發(fā)芽，夏季開花，秋天結(jié)實(shí)，冬季休眠。 溫度對動物的分布，可起直接的限制作用。 溫度與生物的地理分布 溫度是決定某種生物分布區(qū)的重要生態(tài)因子。 生物對高溫的行為適應(yīng)：夏眠等。 動物對高溫的生理適應(yīng)：放松恒 溫性，使體溫有較大的變幅。 3）一些植物具有反射紅外線的能力，避免受到高溫的傷害。 （ 2） 生理適應(yīng) 植物對低溫的生理適應(yīng)：降低植物冰點(diǎn)，增加抗寒能力（減少細(xì)胞中的水分，增加細(xì)胞中的糖類、脂肪和色素） 植物對高溫的生理適應(yīng)： 1）降低細(xì)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(zhì)的抗凝結(jié)力。個體大有利于保 溫，個體小有利于散熱。 植物對高溫的適應(yīng)表現(xiàn)：有些植物具有密生的絨毛或鱗片，能過濾一部分陽光；發(fā)亮的葉片能反射大部分光線；葉片垂直排列，減少吸光面積；樹皮有發(fā)達(dá)的木栓組織 (具有絕熱和保護(hù)作用 )。 生物對極端溫度的適應(yīng) 生物對溫度的適 應(yīng)包括形態(tài)、生理、行為；分布地區(qū)、物候的形成及休眠等。 高溫對植物的有害影響： 高溫減弱光合作用，增強(qiáng)呼吸作用，使植物的這兩個重要過程失調(diào)； 破壞植物的水分平衡，蛋白質(zhì)凝固、脂類溶解，有害代謝產(chǎn)物在體內(nèi)積累。 極端低溫對動物的致死作用： 體液冰凍和結(jié)晶； 使原生質(zhì)受到機(jī)械損傷； 蛋白質(zhì)脫水變性。 凍害指 0℃以下的低溫對生物的損害。 寒害指溫度在 0℃以上對生物的傷害。 7）應(yīng)用有效積溫預(yù)報(bào)農(nóng)時(shí)。 5）推算生物的年發(fā)生歷。 3）預(yù)測害蟲來年的發(fā)生程度。 有效積溫法則的實(shí)際應(yīng)用： 1）預(yù)測一個地區(qū)某種 害蟲發(fā)生的時(shí)期和世代數(shù)。 發(fā)育時(shí)間 N 的倒數(shù)為發(fā)育速率。 第三節(jié) 生態(tài) 因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng) 有效積溫法則：生物生長發(fā)育過程中，需要從環(huán)境中攝取一定熱量才能完成其某一階段的發(fā)育，生物各個發(fā)育階段所需要的熱量總和一個常數(shù)。 不同生物的三基點(diǎn)溫度不一樣，如家蠅生長的三基點(diǎn)： 45 ℃、 1728℃、 6℃。 維持體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定是生物擴(kuò)大耐性限度的一種重要機(jī)制，擴(kuò)大了生物的生態(tài)幅度和適應(yīng)范圍。 恒溫動物通過控制體內(nèi)產(chǎn)熱過程來調(diào)節(jié)體溫；變溫動物靠減少散熱或利用環(huán)境熱源使身體增溫。 意義：提高生物對生態(tài)因子的耐受范圍。人為馴化的方法可改變生物的耐性范圍。即生物對每種生態(tài)因子都有耐受 的上限和下限。 有關(guān)生態(tài)因子的限制作用有以下兩條定律。 例如，土壤中的氮，可維持 250 kg 產(chǎn)量，鉀可維持 350 kg，磷可維持 500 kg，則實(shí)際產(chǎn)量只有 250 kg。類似“木桶效應(yīng)”理論。 四、生態(tài)因子的限制作用 （ 2）利比希最小因子定律（ Liebig’ s law of minimum） 1840 年，德國農(nóng)業(yè)化學(xué)家 Liebig 在研究土壤營養(yǎng)元素與植物生長的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，在植物生長所必需的元素中，供給量最少的元素決定著植物的產(chǎn)量。相反則可能成為限制因子。 （ 1）限制因子 在眾多生態(tài)因子中，任何接近或超過某種生物的耐受極限，限制生物的生長、發(fā)育、繁殖、數(shù)量和分布的關(guān)鍵性因子叫限制因子。 （ 5）直接作用和間接作用 環(huán)境中的地形因 子，其起伏程度、坡向、坡度、海拔高度和經(jīng)緯度等對生物的作用不是直接的，但它們能影響光照、溫度、雨水等因子的分布，對生物產(chǎn)生間接作用。 如魚類的洄游中，大麻哈魚生活在海洋中，生殖季節(jié)則洄游到淡水河流中產(chǎn)卵；鰻鱺則在淡水中生活，洄游到海洋中去生殖。 這種階段性是由生態(tài)環(huán)境的規(guī)律性變化所造成的。 但是生態(tài)因子的補(bǔ)償作用只能在一定范圍內(nèi)作部分補(bǔ)償，因子之間的補(bǔ)償作用不是經(jīng)常存在的。但某一因子的數(shù)量不足，有時(shí)可以由其他因子來補(bǔ)償。 植物的春化階段，溫度為主導(dǎo)因子，濕度和通氣條件是次要因子。主導(dǎo)因子的改變常會引起其它生態(tài)因子發(fā)生明顯的變化。 例如：水中溶解氧的含量會隨溫度的上升而減少。 三、 生態(tài)因子作用的特點(diǎn) （ 1）綜和性（因子間相互制約） 每一個生態(tài)因子都是在與其它因子的相互影響、相互制約中起作用的，任何因子的變化都會在不同程度上引起其它因子的變化。 具體的生物個體和群體生活地段上的生態(tài)環(huán)境稱為生境。 例如：溫度、濕度、食物、光照、氧氣、水分、 CO2 和其它相關(guān)生物等屬于生態(tài)因子。 事實(shí)上，一切生物，包括動物、植物、微生物和人類都是在生物圈內(nèi)生存和發(fā)展。 生物圈 ：是地球表面全部生物及與之相互作用的自然環(huán)境的總稱，是由巖石圈、土壤圈、水圈和大氣圈的交接空間構(gòu)成。該層能量主要來自波長小于 175nm 的紫外光，以及太陽的微粒輻射及宇宙空間的高能粒子。 平流層以上是電離層，空氣非常稀薄。 從平流層頂約至 80km 處是中間層。 平流層是對流層以上直到約 50km 的氣層，空氣稀薄 ,大氣透明度很高。 根據(jù)溫度變化情況把大氣圈劃分為四層：對流層、平流層、中間層和電離層。大氣組成包括多種氣體和一些懸浮雜質(zhì)和微小液滴。 水體中溶解有各種無機(jī)和有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，它們?yōu)橹参锷L和水生生物的分布提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 水圈 水圈包括占地球表面 71%的海洋、內(nèi)陸水域和地下水。地表巖石經(jīng)風(fēng)吹、日曬和雨淋，逐步風(fēng)化分解成為母質(zhì)，經(jīng)過化學(xué)和生物的共同作用，形成了土壤層，即土壤圈。 熱能，它給地球送來了溫暖，使地球表面土壤、水體變熱，引起空氣和水的流動； 光能，在光合作用中被綠色植物吸收，轉(zhuǎn)化為化學(xué)能形成有機(jī)物，沿食物鏈在生態(tài)系統(tǒng) 中不停地流動。太 陽能以電磁波形式向周圍發(fā)射，由于大氣層的吸收、反射和散射作用，太陽能只有 47%左右到達(dá)地面。 環(huán)境科學(xué)：研究人與環(huán)境之間物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。 第二章 生物與環(huán)境第一節(jié) 環(huán)境概述 一、環(huán)境的概念 環(huán)境的定義：環(huán)境 指生物有機(jī)體賴以生存的所有因素和條件的綜合。 “生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)功能的作用”是其最核心的組成部分。 1996 年 7 月，通過當(dāng)前 DIVERSITAS“操作計(jì)劃”的最后版本。 共包括 10 個核心計(jì)劃和 7 個關(guān)鍵問題。 主要目標(biāo)是：解釋和了解調(diào)節(jié)地球生命環(huán)境相互作用的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程，系統(tǒng)中正在出現(xiàn)的變化，人類活動對它們影響方式。 有近百個國家加入這個組織，我國于 1979 年參加該研究計(jì)劃。