动物生态学原理孙濡泳.docx
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动物生态学原理孙濡泳
第一章绪论
1.生态学与人类生存的环境
2.生态学的定义和研究对象
3.生态学的发展史
4.生态学的分枝学科
5.生态学的研究方法
第二章有机体与环境
(一)
一、有机体与环境相互作用的基本原理
二、温度及其生态作用
三、水分的生态作用
第二章有机体与环境
(二)
一、光和辐射
二、大气和水环境
三、土壤和基底在动物生活中的作用
四、大气对动物的综合作用
第四章种群数量的时空动态
一、种群的基本概念
二、种群的数量统计
三、种群统计学
四、种群的空间格局
第五章种群增长
一、种群增长模型
二、自然种群数量变动
三、种群调节
第六章种群遗传与进化生态学
一、种群的遗传和进化概述
二、影响自然选择的生态因素
第七章行为生态学
一、行为生态学概况
二、觅食行为和栖息地选择
三、社群行为
四、动物的通讯
第八章种群间相互作用
一、中间竞争
二、捕食与被捕
三、食草作用
四、寄生物和宿主
五、互利共生
第九章种群生态学
一、群落的基本概念和特征
二、群落的结构和成分
三、物种多样性
四、种间关联、相似性和排序
五、群落的演替
六、形成群落结构的因素
七、世界上主要的生物群系
第十章生态系统
一、生态系统的基本概念和特征
二、生态系统中的初级生产
三、生态系统中的次级生产
四、生态系统中的分解
五、生态系统的能量流动
六、生态系统中的物质循环(生物地化循环)
七、群落或生态系统的稳定性
八、生态系统的发育
第十一章大尺度生态学
一、景观生态学
二、全球生态学
第十二章应用生态学
一、有益生物种群的产量
二、有害动物的防治与管理
三、生物多样性保护
四、生态系统服务
五、生态系统管理
生态学:
是研究动物对有机和无机环境的全部关系的科学。
第一章绪论
1.生态学与人类生存的环境
2.生态学的定义和研究对象
3.生态学的发展史
4.生态学的分枝学科
5.生态学的研究方法
第二章有机体与环境
(一)
第一节有机体与环境相互作用的基本原理
一、环境:
生物有机体周围一切都综合,它包括空间以及其中可以直接或间接影响有机体生活和发展的各种因素,包括物理化学环境和生物环境。
二、生态因子及其分类
生态因子:
组成环境的因素成为环境因子,或称生态因子。
生存条件:
生态因子(非生物因子和生物因子)或(气候因子、土壤因子、生物因子、认为因子)
种间关系(竞争、捕食、寄生、互利共生)
三、生态因子的几个特点
作用:
反作用:
非生物因子的作用的特点:
1.综合性和主导因子;2.不可替代性和互补性;3.限定性。
四、生物对非生物因子的耐受限度
1.利比希的“最小因子定律”:
植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分。
(奥德姆补充的原理:
1.利比希定律只有在严格的稳定状态的条件下,即在物质和能量输出和输入处于平衡状态时,才能应用;2.因子的替代作用,即当一个特定因子处于最小量状态时,其他处于高浓度或过量状态下的物质,可能会具有替代作用,替代这一特定因子的不足;至少是化学性质上接近的因子能替代一部分。
)
2.谢尔福德的“耐受性定律”
每一种生物对每一种环境因素都有一个能耐受范围,即有一个生态上的最低点或(称最低度)和一个生态上的最高点(或称最高度)。
在最低点和最高点(或称耐受性下限和上限)之间的范围,就成为生态幅或生态价。
第二节温度及其生态作用
第三节水分的生态作用
第二章有机体与环境
(二)
一、光和辐射
二、大气和水环境
三、土壤和基底在动物生活中的作用
四、大气对动物的综合作用
第四章种群数量的时空动态
一、种群的基本概念
二、种群的数量统计
三、种群统计学
四、种群的空间格局
第五章种群增长
一、种群增长模型
二、自然种群数量变动
三、种群调节
第六章种群遗传与进化生态学
一、种群的遗传和进化概述
二、影响自然选择的生态因素
第七章行为生态学
一、行为生态学概况
二、觅食行为和栖息地选择
三、社群行为
四、动物的通讯
第八章种群间相互作用
一、中间竞争
二、捕食与被捕
三、食草作用
四、寄生物和宿主
五、互利共生
第九章种群生态学
一、群落的基本概念和特征
二、群落的结构和成分
三、物种多样性
四、种间关联、相似性和排序
五、群落的演替
六、形成群落结构的因素
七、世界上主要的生物群系
第十章生态系统
第一节生态系统的基本概念和特征
第二节生态系统中的初级生产
第三节生态系统中的次级生产
第四节生态系统中的分解
第五节生态系统的能量流动
第六节生态系统中的物质循环(生物地化循环)
第七节群落或生态系统的稳定性
第八节生态系统的发育
第十一章大尺度生态学
一、景观生态学
二、全球生态学
第十二章应用生态学
一、有益生物种群的产量
二、有害动物的防治与管理
三、生物多样性保护
第四节生态系统服务
一、生态系统服务的概念和意义
生态系统服务:
对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和服务。
二、生态系统服务的价值
生态系统:
海洋、近海水域、热带森林、其他森林、草地、湿地、湖泊河流、农田。
三、生态系统服务项目内容
生态系统服务
内容
举例
气体调节
大气化学成分调节
CO2/O2平衡,O3防紫外线,SO2水平
气候调节
全球温度、降水及其他有生物媒介的全球及地区性气候调节
温室气体调剂,影响云形成的DMS产物
干扰调节
生态系统对环境波动的容量、衰减和综合反应
风暴防止、洪水控制、干旱恢复等生境对主要受植被结构控制的环境变化的反应
水调节
水文流动调节
为农业、工业和运输提供用水
水供应
水的贮存和保持
向集水区、水库和含水岩层供水
控制侵蚀和保持沉淀物
生态系统内的土壤保持
防止土壤被风、水侵蚀,把淤泥保存在湖泊和湿地中
土壤形成
土壤形成过程
岩石风化和有机质积累
养分循环
养分的贮存、内循环和获取
固氮,N、P和其他元素及养分循环
废物处理
易流失养分的再获取,过多或外来养分、化合物的去除或降解
废物处理,污染控制,解除毒性
传粉
有花植物配子的运动
提供传粉者以便植物繁殖
生物防治
生物种群的营养动力学控制
关键捕食者控制捕食者种群,顶位捕食者使食草动物减少
避难所
为常居和迁徙动物提供生境
育雏地、迁徙动物栖息地、当地收获物种栖息地或越冬场所
实物生产
总初级生产中可用为食物的部分
通过渔、猎、采集和农耕收获的鱼、鸟兽、作物、坚果、水果等
原材料
总初级生产中可用为原料的部分
木材、燃料和饲料产品
基因资源
第一无二的生物材料和产品的来源
医药、材料科学产品,用于农作物抗病和抗虫基因,家养物种(宠物和植物栽培品种)
休闲娱乐
提供休闲娱乐活动机会
生态旅游、钓鱼运动机其他户外游乐活动
文化
提供非商业性用途的机会
生态系统的美学、艺术、教育、精神及科学价值
1.产品
2.水供应、土壤肥力形成和水土保持
3.抗干扰和调节
4.传粉、传播种子和生物防治
5.休闲、娱乐和文化
四、各类生态系统服务的价值比较
五、生态系统服务价值估计的重要意义
意义:
1.生态系统服务价值估价较好地反映了自然资本,它能够提高公众对生物多样性重要性意识和国家领导人作出保护生物多样性和生态系统的决策决心;2.它从理论上说明,生态系统的许多服务项目,是人类几乎无法用其他方式替代的;3.各种生态系统服务项目在各类生态系统上的相对价值,有助于说明其对于人类社会持续发展的相对重要性,从而为各级政府有关部门在制定具体方案和采取措施中提供背景值。
第五节生态系统管理
一、生态系统管理定义
生态系统管理:
指具有明确和可适应的目标,通过政策、协议和实践活而实施的对生态系统的管理。
“定义”包含2个要点:
①生态系统管理必须要有明确的目标,它是由决策者最后确定的,但同时又具有可适应性,即可以根据实际情况进行修改;②生态系统管理是通过制定政策、签订种种协议和具体的时间活动而实施的。
二、进行生态系统管理的原因
1.忽视生态系统可能破坏人类自己的生存环境而走入绝境;2.人类认识到充分相信生态系统,通过良好管理,生态系统给人类提供产品和服务的功能是可以持续维持的。
三、生态系统管理的目标
一种提法:
两个原则:
1.管理必须使生态系统得以持续;2.要使生态系统同样能对我们的后代提供产品和服务。
→持续力是普遍认为的生态系统管理的中心目标。
另一种提法:
生态系统健康是生态系统管理的目标。
组织、活力和弹性是生态系统健康的具体反映。
四、生态系统管理与人类地位的双重性
人类必需保持与生物圈中其他生物共存,不能恣意破坏它们,为此就要节制人类自己的欲望,节制生育,节制资源消耗,鼓励重复利用、发展无污染的工农业……等等,以是地球永葆青春。
五、可持续发展战略与持续力
持续发展的定义:
在生存于不超过维持生态系统承载力的情况下,改善人类的生活质量。
发展不应以其他集团或后代为代价,也不应危及其他物种的生存。
生态系统持续力应包括价值、内容和规模(尺度)三方面。
持续力①依赖于受管理面积的大小;②要求持续的过程的变化速率。
六、生态学是生态系统管理的基础
1.生态系统管理要求有更广阔的的视野;2.生态系统管理承认,任何一地生态系统的功能和复杂性是受周围系统的重要影响的;生态系统在时空上都是有变动的,是动态的。
七、可适应的生态系统管理
有关网址:
生态学的基本概念和原理
生态学:
研究动物对有机和无机环境的全部关系的科学。
环境:
生物有机体周围一切的总和,它包括空间以及其中可以直接或间接影响有机体生活和发展的各种因素,包括物理化学环境和生物环境。
大环境:
指地区环境、地球环境和宇宙环境。
小环境:
对生物有直接影响的邻接环境,即指小范围内的特定栖息地。
生境(栖息地):
指生物个体、种群或群落生活地域的环境,包括必须的生存条件和其他对生物起作用的生态因素。
环境因子的分类:
生态因子:
组成环境的因素成为环境因子或生态因子。
(指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素,如温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。
)
生态因子的分类:
气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子等。
生态因子的一般特征:
1.综合作用:
每一个生态因子是在于其他因子的相互作用、相互制约中起作用的,任何一个因子的变化都会在不同程度上因子其他因子的变化。
2.主导因子作用:
在诸多环境因子中,有一个对生物其决定性作用的生态因子,称为主导因子。
3.直接作用和间接作用:
环境中的地形因子(起伏程度、坡度、坡向、海拔高度及经纬度等)对生物的作用不是直接的,但是它们能影响光照、温度、雨水等因子的分布,因而对生物产生间接作用,这些地方的光照、温度、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接的作用。
4.阶段性作用(限定性):
生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。
5.不可替代性和补偿作用:
环境中各种生态因子对生物的作用虽然不尽相同,但一般都不可缺少,尤其是作为主导因子的因子,如果缺少,便会影响生物的正常发育,甚至造成其生病或死亡。
限制因子:
在众多的环境因素中,任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因素。
利比希(Liebig)最小因子定律:
植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分。
利比希定律的使用条件:
1.利比希定律只有在严格的稳定状态的条件下,即在物质和能量的输入和输出处于平衡状态时,才能应用;2.因子的替代作用,即当一个特定因子处于最小量状态时,其他处于高浓度状态或过量状态下的物质,可能会具有替代作用,替代这一特定因子的不足;至少是化学性质上接近的元素能替代一部分。
Shelford(谢尔福德)耐性定律:
每一种生物对每一个环境因素都有一个能耐受范围,既有一个生态上的最低点(最低度)和一个生态上的最高点(最高度),任何因子接近或超过了某种生物的耐受限度,该种生物的生存就会受到影响,甚至灭绝。
生态幅:
每一物种对环境因子适应范围的大小,这主要决定于有各个种的遗传特性。
生物对生态因子耐受限度的调整:
1.驯化:
某种生物由原产地(种源区)进入(引入)另一地区(引种区),多数情况下新地区的各种环境因子与原产地存在差异,外来生物需要经过较长时间的适应,这就是驯化。
驯化包含两层含义:
一是引进个体能够完成生长发育;二是引进的亲本在引种区可以实现有效繁殖,产生具有发育力的后代。
2.休眠:
即处于不活动状态,是动植物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制。
3.昼夜节律和周期性补偿变化:
生物在不同季节可以表现出不同的生理最适状态,因为驯化过程可使生物适应于环境条件的季节变化,甚至调节能力本身也可显示出季节变化,因此生物在一个时期可以比其他时期具有更强的驯化能力,或者具有更大的补偿调节能力。
4.生态适应:
生物在于环境长期的相互作用中,形成一些具有生存意义的特征。
依靠这些特征,生物能免受各种环境因素的不利影响和伤害,同时还能有效地从其生境中获取所需的物质、能量,以确保个体发育的正常进行。
(趋同适应(生活型):
不同种类的生物,由于长期生活在相同或相似的环境条件下,通过变异、选择和适应,在形态、生理、发育以及适应方式和途径等方面表现出相似的现象;趋异适应(生态型):
指亲缘关系相近的同种生物,长期生活在不同的环境条件下,形成了不同的形态结构、生理特性、适应方式和途径等。
)
5.适应组合:
生物对一组特定环境条件的适应也必定会表现出彼此之间的相互关联性,甚至存在协同和增效作用。
6.内稳态:
即生物控制自身的体内环境使其保持相对稳定,是进化发展过程中形成的一种更进步的机制,它或多或少能够减少生物对外界条件的依赖性。
耐受冻结:
指动物能耐受机体中水的结冰。
超冷:
指液体的温度下降到冰点以下而不结冰。
有效积温法则:
植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育,而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数,因此可以用公式N·T=K表示,其中N为发育历期即生长发育所需时间,T为发育期间的平均温度,K是总积温(常数)。
由于只有在发育起点温度以上的温度对发育才是有效的(C表示发育起点温度),所以上述公式必须改写为N(T-C)=K
发育起点温度(最低有效积温):
生物开始发育的温度。
有效积温区:
在发育起点温度和发育的温度上限之间的温度。
有效积温的应用:
1.预测某个地区某种害虫可能发生的世代数;2.通过各地总的有效积温估计出各地某种害虫的发生世代数,并将各个发生世代的点互相联接起来,就可以描绘出广大地区某种害虫的世代分布图;3.益虫的保护和利用。
有效积温则的局限性:
1.有效积温法则是以发育速度与温度呈线性关系为前提的。
但实际上,发育速度与温度间更确切的关系是呈“S”性的。
因此,有效积温法则只适应于一定的适宜温度范围之内。
在高温区,实际发育速度低于双曲线法的预测值,而在低温区,则常高于双曲线法的预测值;2.在自然界中,动物进行发育所处的温度不是固定不变的,而是经常变化的。
在多数情况下,如果温度波动不太剧烈,变温常能促使发育加速;3.在自然条件下,发育速度不仅取决于温度,还依赖于其他条件,即研究发育速度必须考虑生态因子的综合作用问题。
外温动物:
体温随外界温度改变而改变的动物,又叫冷血动物,变温动物。
内温动物:
通过自身体内氧化代谢产热来调节体温的动物。
内温动物增加产热的方式:
1.骨骼肌参加的随意运动:
2.骨骼肌不自主震颤或战栗,常称为颤抖性产热;3.非颤抖性产热:
包括激素的产热作用和褐色脂肪的产热作用。
顺应者:
动物可以经受内部环境的改变以适应外部环境的变化,没有能力保持内部环境的稳定。
调节者:
体温相当稳定,在一定程度上不随环境温度而改变,主要靠生理上的调节。
顺应者与调节者的区别:
1.顺应者往往是有机体组织结构进化上比较低等的动物,它们缺乏特殊的调节能力,或调节能力很弱。
调节者:
是在进化过程中后来产生的,往往是有机体组织结构比较高度的动物,它们具有发达的调节机制。
2.顺应者的内环境变异性大,动物耐受内环境变动的能力强;调节者的内环境变化很小,动物难以耐受内环境的较大变动,因为大变动意味着内环境失调。
3.调节者是借着调节机制保持内环境的稳定,从而使有机体能够适应更大的外环境的变化。
专性产热:
包括基础代谢速率BMR(产生与所有器官)和食物的效应热(产生于小肠、肝脏和白色脂肪)。
选择性:
包括活动引起的产热(产生于骨骼肌)、寒冷引起的颤抖性产热(骨骼肌)、冷诱导的费颤抖性产热(褐色脂肪组织)以及食物诱导产热。
火的生态作用:
火作为自然选择的一种环境因素,其意义在于,火促进了自然界的物质循环,刺激了这屋的生长。
而且这种作用比通过细菌等微生物的分解要快得多。
种群:
在一定空间中同种个体的组合。
种群的基本特征:
1.空间特征;2.数量特征;3.遗传特征。
种群的数量统计:
1.绝对密度调查法
①总数量调查法;
②取样调查法:
1)样方法
2)标志重捕法
3)去除取样法
2.相对密度调查法
①捕捉法
②活动痕迹计数
③鸣声计数
④单位努力捕获量
⑤毛皮收购记录
种群数量动态的基本参数:
1.出生率和死亡率;
出生率:
单位时间内种群的出生个体数与种群个体总数的比值。
死亡率:
一定时间内死亡个体的数量除以该时段内种群的平均大小。
最低死亡率:
指种群在最适环境条件下,种群中的个体都是因年老而死亡,即动物都活到老生理寿命而死亡。
实际死亡率:
某特定条件下丧失的个体数,是随种群状况和环境条件而改变的。
2.迁入和迁出;描述各地方种群之间进行基因交流的生态过程。
3.年龄结构和性比;
年龄结构:
各个年龄级的个体数目与种群个体总体的比例,增长型——金字塔形、稳定型——钟形、下降型——壶形。
4.存活率与存活曲线
存活率:
死亡率的倒数。
3种理想化的存活曲线:
A型:
凸形存活曲线,表示种群在接近于生理寿命之前,只有个别死亡,即几乎所有个体都能达到生理寿命。
B型:
呈对角线的存活曲线,表示各年龄期的死亡率是相等的。
C型:
为凹形的存活曲线,表示幼体的死亡率很高,以后的死亡率低而稳定。
种群内禀增长率:
是在最适条件下种群内部潜在的增长率。
种群的数量变动:
1.种群增长;
2.季节消长;
3.不规则波动;
4.周期性波动;
5.种群的爆发;
6.种群平衡:
种群长期地几乎维持在同一水平上。
7.种群衰落和灭亡:
当种群长久地处于不利条件下(人类过度捕猎或栖息地被破坏),其数量会出现持久性下降,即种群衰落,甚至灭亡。
8.生态入侵:
人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区,种群不断扩大,分布区逐步稳定地扩展,这种过程称为生态入侵。
种群调节机制的三大学派:
1.自动调节学派:
强调种群的内部变化,特别是种群内个体在行为、生理和遗传上的差异。
2.气候学派或生物学派:
有的强调外因,即强调环境因子对种群动态的影响(气候学派:
强调气候因素在决定种群大小中的作用;生物学派:
强调密度制约因子是阻止种群增长,决定种群密度的关键因子,其中天敌又是最主要的密度制约因子。
)
种群调节的因子:
1.密度制约和非密度制约的因素;
2.气候因素;
3.种间因素;
4.食物因素;
5.种内调节
自动调节学派按其强调点不同可分为:
行为调节学说、内分泌调节学说和遗传调节学说。
内源性种群调节理论:
行为调节学说、生理调节学说和遗传调节学说;
外源性种群调节理论:
气候因素、中间因素和食物因素。
通讯方式:
视觉通讯、听觉通讯、触觉通讯和化学通讯。
通讯行为的生物学意义:
相互联系通讯、个体识别、减少动物间的格斗和死亡通讯、相互警告、群体共同行动通讯、行为同步化通讯。
利他行为:
是指一个个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的行为,利他行为是一种社会性相互作用。
种间关系:
不同物种种群之间的相互作用(每个生物个体或种群在种群或群落中的时空位置和功能关系)。
种间竞争:
指两种或更多种生物共同利用同一资源而产生的相互竞争作用。
资源利用性竞争:
两种生物之间只有因资源总量减少而产生的对竞争对手的存活、生殖和生长的间接作用,没有直接干涉。
相互干涉型竞争:
两种生物之间不仅有因资源总量减少而产生的对竞争对手的存活、生殖和生长的间接作用,更重要的是具有直接干涉。
种间竞争的特点:
不对称性:
竞争对各方影响的大小和后果不同,即竞争后果的不等性;
共轭性:
指对一种资源的竞争,能影响对另一种资源的竞争结果。
竞争排斥性原理:
即生态学上(更确切地说是生态位上)相同的两个物种不可能在同一地区内共存。
捕食作用:
指一种生物进攻、损伤或杀死另一生物,并以其为食。
寄生作用:
指一种生物靠寄生于另一种生物的体内或体表而生活。
共生作用:
指在同一空间中不同物种的共居关系,按其作用程度分为互利共生、偏利共生和原始协作三类。
互利共生:
俩个以上物种生活在一起,相互合作,彼此在生存或繁殖方面获得收益。
偏利共生:
两种动物共同生活在一起,其中一方收益,一方无害也无利。
原始协作:
指两物种相互作用,对双方都没有不利影响,或双方都可获得微利,但协作非常松散,二者之间不存在依赖关系,分离后双方均能独立生活。
蒙混:
指给予者被接受者所欺骗,而变现出来的利它行为。
社会组织:
同种动物个体共同生活在一起,通过相互作用形成的群体组织。
种内关系:
同一物种种群之间的相互作用。
基因库:
指种群中全部个体的所有基因的总和。
适合度:
生存能力、繁殖能力和子代存活能力这三种能力的统称。
广义适合度:
一个个体在后代中传播自身基因的能力有多大,但不一定是通过自身繁殖的形式而实现,当遗传上与某一生物有亲缘关系的个体存活下来并进行繁殖是,该生物便会得到繁殖上的成功。
适合度:
适合度是指生物体或生物群体对环境适应的量化特征,是分析估计生物所具有的各种特征的适应性,以及在进化过程中继续往后代传递的能力的指标。
适合度是衡量一个个体存活和繁殖成功机会的尺度。
广义适合度不是以个体的存活和繁殖成功为衡量的尺度,而是指一个个体在后代中传递自身基因(亲属体内也或多或少含有这种基因)的能力有多大。
能够最大限度地把自身基因传递给后代的个体,则具有最大的广义适合度。
进化的两种动力:
自然选择和遗传漂变。
作用于表现型的自然选择,按其选择结果可以分为稳定选择、定向选择和分裂选择。
稳定选择:
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- 动物 生态学 原理 孙濡泳