生态学

李鹂

目录

  • 1 第一章 绪论
    • 1.1 生态学的研究内容
    • 1.2 生态学的研究方法
    • 1.3 生态学发展趋势
  • 2 第二章  生物与环境
    • 2.1 环境与生态因子
    • 2.2 光因子的生态作用及生物的适应
    • 2.3 温度因子的生态作用及生物的适应
    • 2.4 水因子的生态作用及生物的适应
    • 2.5 土壤因子的生态作用及生物的适应
  • 3 第三章 种群生态学
    • 3.1 种群的基本特征
    • 3.2 种群空间分布格局
    • 3.3 种群动态
    • 3.4 种群增长模型
    • 3.5 种群调节
    • 3.6 种的变异与进化
    • 3.7 生活史
    • 3.8 r选择与K选择
  • 4 第四章 种内与种间关系
    • 4.1 种内关系
    • 4.2 种间关系
  • 5 生物群落的组成与结构
    • 5.1 生物群落的组成
    • 5.2 群落的调查方法
    • 5.3 生物群落的结构
    • 5.4 群落的演替
    • 5.5 群落的分类
  • 6 生态系统的组成与结构
    • 6.1 生态系统的组成
    • 6.2 营养级与金字塔
    • 6.3 生态系统的反馈调节机制和生态平衡
  • 7 能量流动
    • 7.1 初级生产
    • 7.2 次级生产
    • 7.3 分解
    • 7.4 热力学定律
  • 8 物质循环
    • 8.1 物质循环概念
    • 8.2 水循环
    • 8.3 气体型循环
    • 8.4 沉积型循环
    • 8.5 有毒有害物质循环
  • 9 生态系统类型
    • 9.1 分布规律
    • 9.2 陆地生态系统
    • 9.3 水域生态系统
  • 10 应用生态学
    • 10.1 全球变化
    • 10.2 人口与资源
    • 10.3 农业生态学
    • 10.4 可持续发展
  • 11 现代生态学
    • 11.1 景观 生态学
生活史



一个生物从出生到死亡所经历的全部过程称为生活史或生活周期。 它是指生物一生中生长和繁殖的模式。

生活史的关键组合包括:个体大小,生长率、繁殖和寿命。



个体大小是有机体最明显的表面形状,决定个体大小的因素有:生物遗传特征和不同的生长阶段。种群随着个体大小的而密度降低。

个体大小的生态学意义表现在:增加竞争能力。

1.较大个体也能增加危险。

2.个体大小只有与生长发育、繁殖、行为及其相关的生理特征相联系,才有实际意义。


瑞典于默奥大学科学家在瑞典中部的一座山脉上发现了世界上最古老的树木,其根系已经有9500岁,而且还在继续生长。

而最高的树是澳洲的杏仁桉树一般都高达100米,其中有一株,高达156米,有五十层楼那样高。

从这些图中,我们就可看出,随着银杏树的长大,单位面积生长的银杏树变少。海洋中哺乳动物种群密度随着身体大小而减少。

这张不同动物物种密度与身体大小关系图,则证明了所有动物都是遵从“个体大小增加,而密度减小”这一规律。



所有生物利用有限的能量和其它资源,存在一个数量和后代大小之间权衡,哪些后代尺寸较大,则后代数量较少;那些后代尺寸越小,则产生数量越多。

这张图表明了体型大小与内禀增长率的关系。


当成年存活率低,生物体开始繁殖的年龄提早,投入更大比例的能量在繁殖上,当成年存活率高,生物体推迟繁殖的年龄,分配更小的能量资源比例给繁殖。

 


生长这一术语有两种含义,一种为生物体生物物质的增加,另一种为生物细胞数量的增加。值得注意的是,细胞数量与生物物质并不总是一起增加的。

生物个体几乎都具有相似的生长形式:


生物体的准备生长期。概括起来可能受幼株个体小、分裂细胞少、器官尚未完全形成、获取营养的能力较小和生长的环境条件尚未达到最适时期等因素的影响。

生物的真正生长期。生长的内外因素都达到最有利状态。

当越来越多的细胞开始死亡,细胞分裂乃至组织和器官的形成越来越慢,最终达到平衡呈静止状态。

 


扩散是指生物个体或繁殖体从一个生境转移到另一个生境中。它可以增加和降低区域内种群的密度。

一般可认为扩散是生物进化来的一种方法,用来躲避种内或姐妹间竞争,以及避免近亲繁殖

1.植物的扩散

除水生浮游植物外,其他植物的个体均为固着生长,只有繁殖体具可动性,而大多数植物繁殖体的扩散均需要借助于某种媒介,属于被动扩散,所以,植物的扩散一般称为繁殖体的传播。

植物的繁殖体包括孢子、种子、果实、鳞茎、块根、块茎、根茎以及能够繁殖的植物体的任何部分。地形条件对于传播的影响是间接的,主要是作用于传播因子.

2.动物的扩散

动物无论是幼体还是繁殖成体都可能表现出离开栖息地行为。大多数扩散为主动扩散.

扩散有3种形式:迁出,迁入和迁移

3.动物的扩散意义

动植物的扩散具有同等重要的生物学和生态学意义:

1)可以使种群内和种群间的个体得以交换,防止长期近亲繁殖而产生的不良后果。

2)可以补充或维持在正常分布区以外的暂时性分布区域的种群数量。

3)可以扩大种群的分布区。

对于动物来说,扩散可能带来遭到天敌侵袭、存活和繁殖成功率降低等诸多风险,但也可能降低暴露给捕食者了染上疾病的机会,增加遇到资源和配偶的机会。并由于杂种优势而产生更多的合适后代的机会。

 

 


 

繁殖是指有机体生产出与自己相似后代的现象。“繁殖”和“生殖”这两个词虽然经常通用,但严格地说,繁殖的含义比较广,它是生物形成新个体的所有方式的总称,包括营养繁殖、孢子生殖和有性生殖。


生物繁殖方式的生态学意义表现在:现存环境条件下的扩展性;对多变环境的适应性;繁殖速度;繁殖潜力;在自然选择压力下的进化速度等方面

每种生物的各种活动,都是消耗资源和能量,因此都面临着两个共同的基本问题:

1. 在生殖和生长这两个对立的需求方面各投入多少资源最为适宜;

2.用于生殖的资源应当如何在后代之间进行分配

因为所有生物体利用的能量和资源非常有限,有机体在生活史中的各种生命活动都要消耗资源,只有对有限能量和资源协调利用,才能促进自身的有效生存和繁殖。

生物必须在后代的数量和大小进行权衡,生产个体大的后代就控制到量少,生产个体小的后代就数量多。大马哈鱼一生就一次繁殖,繁殖后就死亡了,所以它把所有能量提供给了后代。




繁殖成效是个体现时的繁殖输出与未来繁殖输出的总和,它是衡量个体在生产子代方面对未来世代生存与发展的贡献。

当成年个体存活比较低,有机体开始繁殖的年龄就会更早,投入在繁殖的能量比例更大些,当成年存在率高时,有机体延迟生育到更大年龄,给繁殖分配更少资源比例。这里蕴藏了最大的自然秘密--能量分配与权衡






1.生物学家把想象的---假定生物应该具备可使繁殖力达到最大的一切特征-在出生后短期内达到大型的成体大小,生产许多大体后代并长寿。称之为“达尔文魔鬼”

2.但是这种生物并不存在,因为不可能使生活史的每一特性都这样达到最大。

3.就能量分配而言,动物个体将可获得能量分配于维持、生长和繁殖。

4.当能量限制,导致必须进行能量的权衡生物必须在不同生活史组分中进行权衡

5.能量分配有:

营养生长和生殖生长的能量分配

单次生殖或多次生殖的能量分配

大量小型后代或少量大型后代的能量分配





繁殖价值:是指在相同时间内特定年龄个体相对于新生个体的潜在繁殖贡献。包括现时(当年)繁殖价值和剩余繁殖价值两部分。

前者表示当年生育力(M),后者表示余生中繁殖的期望值(RRV)。

繁殖价值(RV)就可通过以下公式表达:

RV=M+RRV

所有生物都不得不在分配给当前繁殖的能量和分配给存活的能量之间进行权衡,后者匀与未来的繁殖相关联。

 

 


有机体在生产子代以及抚育和管护时所消耗的能量、时间和资源量称为亲本投资。

亲本投资可分为两种:

一种是产生较多的子代,把较少的能量投资于子代,多产子代物种的存活率低,需要大量后备个体来补偿.

一种是产生较少的子代,把大部分的能量投资于对子代的抚育上,以确保子代有较高的存活率。

 

 


1.一次繁殖和多次繁殖

一次繁殖生物:是指在生活史中,只繁殖一次即死亡的生物.

多次繁殖生物:指一生中能够繁殖多次的生物

2. 生活年限和繁殖

生活年限由遗传性和生态环境决定。由遗传性决定的生活年限称为生理寿命。考虑生态环境的称为生态寿命,即:实际寿命。

3. “两面下注”理论

“两面下注”理论指:如果成体死亡率与幼体死亡相比相对稳定,可预期成体会“保卫其赌注”,在很长时期内生产后代,而如果幼体死亡率低于成体则其分配给繁殖的能量就应该高,后代一次全部产出。