【期末复习总结】生态学复习题

0绪论1、美国生态学家E.Odum提出生态学是研究生态系统的结构和功能的学科。他的《生态学基础》与以前的不同，它以生态系统为中心，对教学和研究有很大影响。泰勒生态学奖。2、生态学的研究方法：野外研究、实验研究、模型研究第一章生物与环境1.生态因子：环境要素中对生物起作用的因子，如光照、温度、水分、氧气、二氧化碳、食物和其他生物等。72利比希最小因子定律：每种植物都需要一定种类和数量的营养物，如果其中有一种营养物完全缺失，植物就会死亡。如果这种营养物数量极微，植物的生长就会受到限制。103谢尔福德耐受性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时会使该种生物衰退或不能生存。114生态幅（生态价）：每一种生物对每一种生态因子都有一个能耐受的范围，即有一个生态上的最高点和一个生态上的最低点。在最高点和最低点之间的范围12第二章能量环境生物对光照周期的适应：生物的昼夜节律、生物的光周期现象光周期现象：植物的开花结果、落叶及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙、和换毛换羽等，是对日照长短的规律性变化的反应，称之为光周期现象。19换毛与换羽的光周期现象：是动物的光周期现象的一种。温带和寒带地区，大部分兽于春秋两季换毛，许多鸟每年换羽一次，少数种类换两次。实验证明，鸟兽的换羽和换毛是受光周期调控的，它使动物能够更好地适应于环境的温度变化。20生物对温度的适应根据动物热能的主要来源，把动物分为：外温动物：依赖外部热源，如鱼类、两栖类、爬行类内温动物：通过自己体内氧化代谢产热来调节体温如鸟兽24休眠：是内温动物对冬季寒冷和食物资源减少的一种适应。啮齿目、食虫目、异手目，高纬度温带地区。冬眠状态：代谢率降低，体温与环境温度相差不大；环境温度过低，威胁到生命的时候，随时醒觉。北方小内温动物对寒冷适应的另一种生理表现为异温性。时间异温性使动物产生日麻痹和季节性麻痹---冬眠和夏眠。产生冬眠的动物又称为异温动物。29适应性低体温：当环境温度过低时，内温动物能自发地从冬眠中醒来恢复到正常状态，而不冻死，这是与外温动物冬眠的根本区别。外温动物在冬眠（或称休眠、滞育）时，代谢率几乎下降到零，体内水分也大大减少，以防冻结。植物冬季产生休眠也是对寒冷的适应。植物种子休眠现象和后熟作用对寒冷地区的适应具有重要意义形态上的适应1、芽及叶片常有油脂类物质保护，芽具有鳞片，器官的表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达的木栓组织，植株矮小，常呈匍匐、垫状或莲座状；2、贝格曼（Bergman）规律：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。3、阿伦规律（Allen）：恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境下有变小变短的趋势。寒冷地区的内温动物在冬季增加了羽、毛的质量，增加了皮下脂肪的厚度，提高身体的隔热性。4、内温动物肢体中动静脉血管的几何排列，增加了逆热流交换，减少了体表热散失。26水生动物的渗透压调节（1）淡水鱼类面临问题：动物血液和体液渗透浓度比较高，水不断进入体内；淡水动物面临溶质丧失的问题\n解决办法：从食物中获取溶质；用鳃主动吸收离子；肾脏具有发达的肾小管，排出大量的尿；排出低渗压得尿，尿中Na+，Cl-浓度很低（2）海洋鱼类面临问题：体内水分不断经过体壁和鳃排出体外；海水中盐类不断进入体内调节途径：肾小球退化，排出的尿量很少；经常吞食海水；通过鳃将多余的盐排出体外海洋软骨鱼类基本上是等渗的贮存尿素，血液中含量可达2~2.5%，可维持35¡ë的渗透压（3）广盐性洄游鱼类依靠肾脏调节水，在淡水中排尿量大，在海水总排尿量少，在海水中又大量吞水，以补充水盐的代谢依靠鳃调节，在海水中鳃排除眼，在淡水中摄取盐第四章种群及其基本特征集合种群：生境斑块中的局域种群的集合，这些局域种群在空间上存在隔离，彼此间通过个体扩散而相互联系89生物入侵（生态入侵）：由于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，该生物种群不断扩大，分布去逐步稳定地扩展85种群和分布组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，称为种群的内分布型，分为3类：随机分布：每一个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其他个体的分布。均匀分布：主要是种群内个体间的竞争。在自然情况下，均匀分布最为罕见成群分布：种群内个体分布不均匀，形成许多密集的团块状。是最常见的内分布型原因：资源分布不均匀；植物种子传播方式以母株为扩散中心；动物的集群行为。69存活曲线：存活率数据通常可用图表表示为存活曲线分为3种基本类型75I型：凸型，幼体存活率高，老年个体死亡率高，在接近生理寿命前只有少数个体死亡(大型哺乳动物和人)Ⅱ型：呈对角线型，表示在整个生活期中，有一个较稳定的死亡率，如一些鸟类Ⅲ型：凹型，表示幼体死亡率很高，如产卵鱼类、贝类和松树大多数野生动物种群的存活曲线类型在Ⅱ型和Ⅲ型之间变化；大多数植物种群的存活曲线则接近Ⅲ型。种群增长模型（1）与密度无关的种群增长模型：种群不受资源限制，种群增长率不受种群自身密度变化的影响种群离散型增长模型种群连续增长模型77（1）逻辑斯谛logistic种群增长模型79假设：a.设想有一个环境条件所允许的最大种群值，称为环境容纳量或负荷量，通常以K表示。当种群大小达到K值，将不再增长，即dN/dt=0；b.设种群增长率的降低的影响是最简单的，即其影响随环境密度上升而逐渐的，按比例的增加。N/K剩余空间为1-N/KS型增长曲线：具有上渐近线，逐渐接近K值，但是不会超过；曲线变化是逐渐的1-(N/K)称为剩余空间1/K抑制性影响称为拥挤效应a.如果种群数量N接近0，1-(N/K)接近1，表示全部空间未被利用，种群接近于指数增长；b.如果种群数量N接近K，1-(N/K)接近0，表示全部空间被利用，种群增长率接近0l总结a.有个最大值Kb.\n当种群上升时，种群能实现的有限增长率逐渐下降，即种群增长具有密度效应。种群密度与增长率之间存在密度效应。c.逻辑斯蒂方程描述的密度增长对于增长率下降的效应是按比例的。d.当N=K/2dN/dt最大，在到达拐点之前，dN/dt上升，当到达拐点之后，dN/dt下降e.分为5个时期：开始期；加速期；转折期；减速期和饱和期种群的波动及调节机制：对种群出生率、死亡率、等参数产生的影响在各个水平种群密度下都是均一的，即其产生的影响与种群本身密度无关，称之为非密度制约因子。如灾难性环境变化：洪水、严寒、火灾等对种群的作用大小决定于种群密度的高低，称为密度制约因子。如空间、食物等资源因素86（1）外源性种群调节理论强调外因，认为种群数量变动主要是外部因素的作用。87非密度制约的气候学派认为天气条件通过影响昆虫的发育和存活来决定种群密度密度制约的生物学派主张捕食、寄生和竞争等生物过程对种群调节起决定性作用。折中观点既承认密度制约因子…也承认非密度制约因子…在对物种有利的典型环境中，种群数量最高，密度制约因子决定种群的数量；在环境极为恶劣的条件下，非密度制约因子左右种群数量的变动。（1）内源性自动调节理论自动调节学派强调种群调节的内源性因素自动调节学派认为，种群密度自身影响本种群的出生率、死亡率、生长、性成熟、迁入和迁出等种群的各种特征和参数88行为调节——温一爱德华(Wyune-Edwards)学说种内个体间通过行为相容与否调节其种群动态结构的一种方式。领域性、社群等级内分泌调节——克里斯琴(Christian）学说种群数量上升时，种内个体经受的社群压力增加，加强了对中枢神经系统的刺激，影响了脑垂体和肾上腺的功能，使促生殖激素分泌减少（使生长和生殖发生障碍）和促肾上腺皮质激素增加（机体的抵抗力可能下降）遗传调节——奇蒂（Chitty）学说福特：种群数量的增加，通过自然选择压力和遗传组成改变，必然为种群数量的减少铺平道路奇蒂：种群内具有遗传多型现象。第五章生物种及其变异与进化遗传漂变(geneticdrift)是基因频率的随机变化，仅偶然出现，在小种群中更明显。种群越大，遗传漂变越弱101自然选择和遗传漂变是两种进化动力。适应辐射(adaptiveradiation)：由一个共同的祖先起源，在进化过程中分化成许多类型．适应于各种生活方式的现象107选择系数（S）：表示自然选择强度的指标是选择系数。（s）=1-相对适合度（w）计算步骤：取最大的W值，以它除所有的W值，得到相对适合度（w）101找出w之间的最大差值，就是选择系数W是适合度例如W11=2，W12=1，W22=0.5w11=W11/W11=1；w12=W12/W11=0.5；w22=W22/W11=0.25所以s=1-0.25=0.75地理物种形成学说将物种形成过程大致分为3个步骤：地理隔离通常由于地理屏障将两种群隔离开，阻碍了种群间个体交换，使种群间基因流受阻。独立进化两个被此隔离的种群适应于各自的特定环境而分别独立进化。生殖隔离机制的建立两种群间产生生殖隔离机制，即使两种群内个体有机会再次相遇，彼此间也不再发生基因流，因而形成两个种，物种形成过程完成。第六章生活史对策生活史对策：生物在生存斗争中获得的生存对策。生物在进化过程中形成了多种生活史对策，如生殖对策、取食对策、迁移对策、体型大小对策。109R－选择和K－选择111•r-选择种类是在不稳定环境中进化的，因而使种群增长率最大。•K-选择种类是在接近环境容纳两的稳定环境中进化的，因而适应竞争。•r-选择：快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分配和短的世代周期。•K-选择：慢速发育，大型成体，数量少但体型大的后代，低繁殖能量分配和长的世代周期。r－对策和K－对策在进化过程中优缺点112·\nK－对策种群竞争性强，数量较稳定，一般稳定在K附近，大量死亡或导致生境退化的可能性较小。但一旦受危害造成种群数量下降，由于其低r值种群恢复会比较困难。·R－对策者死亡率甚高，但高r值使其种群能迅速恢复，而且高扩散能力还可使其迅速离开恶化生境．在其他地方建立新的种群。r对策者的高死亡率、高运动性和连续地面临新局面，更有利于形成新物种。第七章种内和种间关系生态位：指有机体在环境中占据的地位和角色。（指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色）134·基础生态位：物种所能栖息的，理论上的最大空间。·实际生态位：很少有物种能全部占据基础生态位，物种实际占有的生态位空间叫做实际生态位。种间竞争：两物种或更多物种共同利用同样的有限资源时产生的相互竞争作用。种间竞争的结果常是不对称的，即一方取得优势，而另一方被抑制。129竞争排斥原理（高斯假说）：在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存。洛特卡-沃尔泰Lotka-Volterra模型132（一）模型的结构及其生物学意义dN1/dt=r1N1(1-N1/K1-αN2/K1)α为竞争系数，它表示每个N2个体所占的空间相当于α个N1个体dN2/dt=r2N2(1-N2/K2-βN1/K2)β为物种1对于物种2的竞争系数竞争的结局：•物种1被挤掉，物种2取胜而生存下来•物种2被挤掉，物种1取胜而生存下来•物种1和物种2取的共存的局面a.N1取胜，N2被排除b.N2取胜，N1被排除c.不稳定局面d.稳定共存·1/K1和1/K2，可以看作为物种甲和物种乙种内竞争的指标·β/K2可以看作是物种甲对物种乙的种间竞争强度指标；·α/K1可以看作是物种乙对物种甲的种间竞争强度指标；1.K1>K2/βK2α/K12.1/K1>β/K21/K2<α/K13.1/K1>β/K21/K2>α/K14.1/K1<β/K21/K2<α/K1第八章群落组成与结构同资源种团（guild）：群落中以同一方式利用共同资源的物种集团。同资源种团内的种间竞争十分激烈，它们占有同一功能地位，是等价种。170对群落性质的两种对立观点156机体论学派：群落是客观存在的实体，是一个有组织的生物系统，像有机体与种群那样\n个体论学派：反对将群落比拟为有机体。群落是生态学家为了便于研究而抽象出来的一个概念。生物多样性：生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。160生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。物种多样性具有两种涵义：160种的数目或丰富度：一个群落或生境中物种数目的多寡种的均匀度：一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，反映各物种个体数目分配的均匀程度。测定多样性的公式，代表性的两种：·辛普森多样性指数（Simpson’sdiversityindex）·香农-威纳指数（Shannon-Weinerindex）第九章群落的动态群落演替：在一定地段上，群落由一个类型转变为另一类型的有顺序的演变过程演替系列：生物群落的演替过程，从植物的定居开始，到形成稳定的植物群落为止186水生系列：水生演替系列就是湖泊填平的过程－从湖泊的周围向湖泊中央顺序发生的自由漂浮植物阶段、沉水植物阶段、浮叶根生植物阶段、直立水生阶段、湿生草本植物阶段木本植物阶段187旱生系列：环境条件极端恶劣的岩石表面或砂地上开始地衣植物群落阶段、苔藓植物群落阶段、草本植物群落阶段、灌木群落阶段、乔木群落阶段188经典演替观的两个基本观点：1、每一演替阶段的群落明显不同于下一阶段的群落2、前一阶段群落中物种的活动促进了下一阶段物种建立个体演替观提倡者Egler1952年提出初始物种组成决定群落演替后来优势种的假说。当代的演替观强调个体生活史特征，物种对策，以种群为中心和各种干扰对演替的作用Connell和Slatyer（1977）认为机会种对开始建立群落有重要作用，并提出了3种模型促进模型、抑制模型、忍耐模型189第十一章生态系统的一般特征生态系统：在一定空间中共同栖息着的所有生物的与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。208生态系统结构：空间结构-群落的垂直结构和水平结构；营养结构-食物链和食物网结构组成结构-生产者、消费者、分解者和无机环境。209功能：能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。②生产者③消费者④分解者无机物有机化合物①非生物成分生物成分(生物群落)气候因素水域生态系统的结构特点非生物组分（生境）有3-4个自然体，如水、水底、大气和冰盖，而陆地通常仅有土壤和空气两个自然体。水域生态系统生境有垂直分层，而陆地不明显。食物链：生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序211食物链一般有两类，捕食食物链和碎屑食物链212捕食食物链：绿色植物为起点到食草动物进而到食肉动物的食物链。碎屑食物链：以动、植物的遗体被食腐性生物取食，然后到他们的捕食者的食物链。食物网：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构生态金字塔：指各个营养级之间的数量关系（能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔）213生态平衡：生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，它包括结构上的稳定、功能上的稳定和能量输入、输出上的稳定。·生态平衡是一种动态平衡·在自然条件下，生态系统总是朝着种类多样化、结构复杂化和功能完善化的方向发展，直到使生态系统达到成熟的最稳定状态为止。第十二章生态系统中的能量流动\n初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初级生产力。218次级生产：异养生物再生产过程，提供的生产力为次级生产力全球初级生产力的分布：1.陆地比水域的初级生产量大占海洋面积最大的大洋区缺乏营养物质，其生产力很低，－海洋荒漠2.陆地初级生产量有随纬度增加降低的趋势·由热带雨林向常绿林、落叶林、北方针叶林、稀树草原、温带草原、寒漠依次减少。·太阳辐射、温度和降水是导致初级生产量随纬度增大而降低的原因。3.海洋初级生产量由河口湾大洋区逐渐降低4.海洋超微型浮游生物（原核细菌和真核细菌）：在海洋初级生产中占有极其重要的地位·生产量极低的区域：海洋（缺少英语物质）、荒漠（缺水）·中等生产量区域：草地、沿海区域、深湖、农田·高生产量的区域：大部分湿地生态系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作的农田、冲积平原上的植物群落初级生产量的限制因素221•陆地生态系统：光、二氧化碳、水和营养物质是初级生产量的基本资源，温度是影响光合效率的主要因素。食草动物的捕食会减少光合作用生物量。•水域生态系统（海水、淡水）：海洋浮游植物的净初级生产力取决于太阳的日辐射总量、营养物质和光强度。淡水生态系统初级生产量的限制因素主要是营养物质、光和食草动物的捕食。初级生产力的测定方法2231收获量测定法2氧气测定法（黑白瓶法）3二氧化碳测定4放射性标记物测定法5叶绿素测定法生态系统中的能量流动特点240•生态系统中的能量流动服从热力学第一、第二定律；•能量流动过程中逐级减少；•能量单向流动的，不可逆。第十三章生态系统的物质循环物质循环的一般特征：244·物质循环和能量流动总是相伴发生•生物固定的日光能量流过生态系统通常只有一次，并且逐渐地以热的形式耗散，而物质在生态系统的生物成员中能被反复地利用·水循环：海洋是水的主要来源，太阳辐射使水蒸发进入大气，风推动大气中的水蒸气移动和分布，并以降水的形式落到海洋和大地。大陆上的水或者暂时贮存于土壤、河湖或者冰川中，或被蒸发蒸腾到大气中，或以液态经河流和地下水，但最后都会返回海洋。·碳循环过程：·生物的同化过程和异化过程，主要是光合作用和呼吸作用·大气和海洋之间的二氧化碳交换·碳酸盐的沉淀作用247岩石圈是最大的碳贮存库，极少量的碳经常参与流动。水圈、大气圈和生物圈是碳循环中活动库。·氮循环过程：固氮作用分类：250（1）闪电、宇宙射线、火山爆发等高能固氮，形成硝酸盐；（2）工业固氮：氮肥生产和使用化石燃料（3）生物固氮：固氮菌、与豆科植物共生的根瘤菌和蓝藻等自养和异养微生物\n固定的氮通过河流运输进入海洋，或者被陆地植物吸收利用，或者经陆地生态系统的反硝化作用返回到大气中。生物物质的燃烧释放氮气；海洋除接受陆地输入的氮，还可以通过降水接受氮，还有海洋生物固氮，这些氮大部分经海洋反硝化返回大气，其余沉埋海底。海洋是个巨大无机氮库，但其并不参与生物循环。·磷循环：全球磷循环的最主要途径是磷从陆地土壤库通过河流运输到海洋，而海洋中的磷返回陆地是很困难的。大部分以钙盐的形式而沉淀，因此长期地离开循环而沉积起来。252·硫循环：既属沉积型，也属气体型。硫通过火山爆发、沙尘带入、化石燃料燃烧等途径进入大气。大气中的硫大部分以干沉降和降水形式返回陆地，剩下的部分被风传输到海洋，部分经大气传输到陆地。温室效应：大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升第十五章应用生态学人类对全球生态系统的影响·有1/3到1/2的陆地面积已被人类活动所改变•从工业革命以来，大气中CO2浓度提高了30%•人类固氮量已超过天然固氮总量•被人类利用的地表淡水已经超过了可用总量的1/2•地球上大约1/4的鸟类物种已经在过去两千年中灭绝•接近2/3的海洋渔业资源已经过捕或捕尽地球系统最引人注目的变化：全球气候的变化；臭氧层的破坏；生物多样性的丧失；地球上各种生态系统结构和功能的改变水域生态系统存在的严重生态问题，例如富营养化原因、危害、对策等最大持续产量：要使产量达到最大，又不至于危害持久最大持续产量MSY模型的价值和及其在应用中存在的问题最大持续产量受到的限制·假设一个恒定不变的环境和一条不变的补充量曲线·忽略种群的的年龄结构，不考虑存活率和繁殖力随年龄的变化·用于估测补充量曲线的种群数据通常不理想，在生产实践中，很难做出可靠的优势模型只要了解某一种群的环境容纳量K值和瞬时增长率r两个参数的值，就能求出理论上的最大持续产量MSY和提供保持该产量的种群水平Nm。尽管有这些不足，MSY仍然是捕捞渔业、捕鲸业、野生植物和森林业的优势模型。生物多样性的价值：直接价值、间接价值、伦理或道德价值生物多样性所受的威胁？：311物种丧失，生态系统或生境遭破坏（湿地、森林、红树林），生物多样性丧失的原因生物多样性保育的具体对策：314·保育对策应该包括全球的、国家的、地区的和地方的等一系列不同层次·建立保护区和国家公园·迁地保护上将野生动物迁移到人工环境中或异地实施保护·种子库和基因资源库·退化生态系统的恢复·生物多样性监测·环境和野生动物保护法律