1.?基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)--個體生態(tài)學(xué)（一）

1.?生物與環(huán)境的關(guān)系

?關(guān)于生態(tài)學(xué)的基本概念：

生態(tài)學(xué)：有機體與環(huán)境相互關(guān)系（Ernst?Haeckel?1834-1919?Economy?of?Nature）

環(huán)境：生物體周圍生物因素與非生物因素的總和。環(huán)境影響生物體（e.g.易形葉型?浮水葉?沉水葉?挺水葉）

大環(huán)境（Macro?environment）：地區(qū)氣候環(huán)境?e.g.?裸鼴?肯尼亞，埃塞俄比亞氣候為其大環(huán)境。

微環(huán)境（Micro?environment）：e.g.裸鼴：地下隧道（-50cm）環(huán)境。

內(nèi)環(huán)境（Inner?environment）：e.g.細胞外液。

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生態(tài)因子：

按照性質(zhì)分類：氣候因子，土壤因子，地形因子，生物因子，人為因子。

按照密度的關(guān)系分類：非密度制約因子（e.g.氣候）?密度制約因子（e.g.捕食壓力?：｜種群密度升高?導(dǎo)致?捕食者數(shù)量升高?｜寄生風(fēng)險?食物豐富度）

按照穩(wěn)定性分類：穩(wěn)定因子-不變參數(shù)（e.g.地形引力，太陽輻射）

變動因子

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生態(tài)因子的作用規(guī)律

生態(tài)因子作用特點：1.綜合性（生態(tài)因子相互作用）2.非等價性-存在主導(dǎo)因子（e.g.光照時間主導(dǎo)植物生殖生長）3.不可替代性

4.?補償性（e.g.?Sr補償Ca?軟體動物殼【Sr--SrCo3】補償【Ca--CaCo3】、顆石藻細胞壁【Sr--SrCo3】補償【Ca--CaCo3】）

5.?階段性：不同生長發(fā)育階段需要不同生態(tài)因子（蜻蜓?稚蟲【水生，腮呼吸】?成蟲【陸生，氣管呼吸】）

6.?限定性（不能過多過少）

7.?最小因子法則?（原始版本：植物生長取決于處于最少量狀態(tài)的微量元素的水平）（更新版本：生物生長受制于處于最少量狀態(tài)的生態(tài)因子的水平）【限定條件：1.僅適用于穩(wěn)態(tài)?2.要考慮補償因子】?e.g.?某植物施加氮肥200kg?鉀肥150kg?磷肥300kg

最后實際產(chǎn)量為鉀肥質(zhì)量150kg

8.?耐受性法則：生物對于生態(tài)因子有其耐受的上限與下限?

關(guān)于耐受性法則相關(guān)概念：

※上下限之間區(qū)間定義為生態(tài)因子耐受幅（生態(tài)幅or生態(tài)價）

根據(jù)其而分類為：廣生態(tài)幅生物/狹生態(tài)幅生物

關(guān)鍵的影響生存，生長繁殖的生態(tài)因子--限制因子

不同生態(tài)因子的相互作用/生態(tài)因子對物種分布的影響

生態(tài)位（Ecological?Niche）又譯為生態(tài)龕?：生物在環(huán)境的位置（對所有生態(tài)因子的耐受范圍定義的“位置”）推論：生物在自然界的分布范圍的推測

馴化作用：生態(tài)幅的緩慢在環(huán)境誘導(dǎo)下的變動?1.實驗條件下快速生理補償（Acclimation）2.自然條件下慢速生理補償（Acclimatization）

休眠、行為適應(yīng)（為躲避不良環(huán)境）

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2.?溫度的生態(tài)學(xué)作用

地球環(huán)境溫度分布規(guī)律-影響因素

太陽輻射：1.正午太陽高度?2.太陽照射時間

環(huán)境介質(zhì)比熱容：空氣/水

時間變化規(guī)律：

潮間帶：夏季：10～30℃?冬季：-25～10℃【溫性生物】?

水體/大氣（較大）：一般較小【>15m時無變化】

晝夜變化-土壤：土壤深度↑晝夜溫差↓（有時滯性）【>35～100cm時無晝夜溫差】

季節(jié)變化：水體：赤道、兩極年溫差≦5℃?溫帶海洋年溫差10～15℃【深度>140m時，無年溫差（0.5℃-4℃水平）】

土壤：深度↑季節(jié)溫差↓時滯性↑【深度≧30m：無年溫差】

空間變化規(guī)律：1緯度～1.5℃?海拔100m～0.5-1℃??水平方向

豎直方向-湖水水體溫度：春、秋強環(huán)流現(xiàn)象：水溫近4℃。無機鹽供給，有機碎屑供給→光合產(chǎn)出↑?夏季：對流微弱→光合產(chǎn)出↓。水溫分層（上湖層，斜湖層，下湖層）?冬季：冰層≦0℃，深水層～4℃

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溫度的生態(tài)學(xué)效應(yīng)

相關(guān)概念：溫血動物vs冷血動物?恒溫動物vs變溫動物

??????????內(nèi)溫動物vs外溫動物?異溫性vs異溫動物

內(nèi)溫動物-自我氧化代謝產(chǎn)熱?外溫動物-依賴外部熱源調(diào)節(jié)體溫

異溫性-恒溫動物體溫偏離身體自身溫度正常范圍外的現(xiàn)象（嚴(yán)重偏離為10℃～）

異溫動物-異溫動物僅限于恒溫動物【有異溫性→異溫動物】

e.g.恒溫冷血外溫?深海魚，部分蜥蜴?變溫溫血內(nèi)溫?鴨嘴獸

變溫冷血內(nèi)溫?鯊魚

外溫vs變溫?生理機制：影響酶活

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生理學(xué)機制：

Q10定律：Q10= ??????????每當(dāng)溫度升高10℃，r提高2～3倍

科羅拉多金花蟲（Leptinotarsa?decemlineata）O2的攝取遵循Q10定律

溫度的生態(tài)學(xué)效應(yīng)-對發(fā)育的影響

有效積溫法則：K=N（T-T0）【T：發(fā)育平均溫度，變量（度）?T0:發(fā)育起始溫度，常量（度）N：發(fā)育時間，變量（日）K：有效積溫】推論：r=1/N=T-T0/K=T/K-T0/K??【r：發(fā)育速率】

發(fā)育速率正比于T-T0

適用范圍：昆蟲，爬行動物，兩棲動物，鳥蛋，植物種子

模型應(yīng)用：預(yù)測生物地理邊界，預(yù)測病蟲害嚴(yán)重程度，規(guī)劃農(nóng)業(yè)氣候區(qū)。

溫度的生態(tài)學(xué)效應(yīng)-對繁殖的影響

1.?昆蟲-交配頻率，產(chǎn)卵數(shù)卵孵化率

2.?魚類-性成熟時間，孵化時間

3.?恒溫內(nèi)溫動物-內(nèi)溫，恒溫，溫血動物?！局鲗?dǎo)因素】光照時間

e.g.松雞，6月上旬?長日照?T≦0℃?無法繁殖

普通田鼠，冬季，短日照，局部溫度較高，繁殖

溫度的生態(tài)學(xué)效應(yīng)-對生物分布的影響

e.g.花蓋紅點鮭（Salvelinus?malma）白斑紅點鮭（Salvelinus?leucomaenis）T=6℃?花蓋紅點鮭奪取棲息地重合區(qū)域?T=12℃?白斑紅點鮭奪取棲息地重合區(qū)域

小葉椴樹?不同海拔/緯度植物分布模式?主受溫度影響

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溫度的生態(tài)學(xué)效應(yīng)-極端溫度的影響

極端低溫的危害：結(jié)晶撕裂原生質(zhì)，破壞超微結(jié)構(gòu)，滲透脅迫，細胞脫水，蛋白質(zhì)構(gòu)想改變，代謝紊亂

植物對極端低溫的危害適應(yīng)策略：1.產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)?2.增加不飽和脂肪酸比例

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動物對極端低溫的危害適應(yīng)策略：1.降低散熱面積【增大體型?Bergame’s?Rules】2.縮小體表突出部分【耳、尾、四肢?Allen’s?Rules】3.放緩發(fā)育【Jordan’s?Rules?魚在低溫下，發(fā)育時間過長，脊椎骨數(shù)量↑，體積↑】4.增加隔熱性【毛/羽?增加皮下脂肪厚度?固甘油，糖蛋白】5.提高滲透勢/降低冰點（昆蟲獨有）【囤積甘油-昆蟲體液可進入超冷狀態(tài)，糖蛋白-深海魚，維持體液狀態(tài)】6.提高產(chǎn)熱量（臨時策略）7.局部異溫性【1.防止低體溫區(qū)吸收過多熱量「逆流熱交換機制（提前降、升溫）」?2.維持低體溫區(qū)神經(jīng)元活性?】容許部分突出部分保持局部異溫性。

e.g.江豚鰭狀肢：入流動脈被回流靜脈包裹入流動脈提前降溫，回流靜脈提前升溫8.改變溫度敏感性?e.g.銀鷗?體核溫度：38～41℃?跗骨區(qū)溫度：6～13℃?9.躲避低溫環(huán)境-休眠、遷徙

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生物對極端高溫的適應(yīng)-植物

降低光吸收，生長大量絨毛、鱗片、革質(zhì)葉、銀白色葉，豎直排列，木栓層的加厚降低吸熱

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生物對極端高溫的適應(yīng)-動物

1.?放松恒溫性?e.g.駱駝34～41℃（缺水）2.行為適應(yīng)，種群層面適應(yīng)、休眠e.g.夜行：多數(shù)沙漠嚙齒類動物?洞穴降溫：白尾黃鼠?肺魚（Dipnomorpha）主要適應(yīng)“缺水”??種群層面“適應(yīng)”?黑尾兔：爆發(fā)性生殖平衡“高溫死亡”

2.?局部異溫性：提前降溫，避免過熱

e.g.?？苿游铮侯i動脈與鼻腔回流靜脈交織為血管網(wǎng)（海綿竇）

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3.?水的生態(tài)學(xué)作用

植物群落的分布-陸生植物

濕生植物（角質(zhì)層更退化）、中生植物、旱生植物（角質(zhì)層強大）

植物群落的分布-水生植物

沉水植物、挺水植物、浮水植物??????????

根系泌氧

植物對水環(huán)境的適應(yīng)-抗?jié)尺m應(yīng)????????????????↓

氣生呼吸根?通氣組織?根系泌氧（洪澇→缺氧→厭氧菌活動→H2S↑→毒害）

植物對水環(huán)境的適應(yīng)-抗旱適應(yīng)-泌鹽作用

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水對動物的作用

1.?影響體色（Gloger’s rule）葛洛格規(guī)則：干旱地區(qū)體色淺，潮濕地區(qū)體色深【原因：黑色素合成酶系活性在高濕度環(huán)境下升高】

2.?影響動物分布（背景：不同水域含鹽量不一?海水水域～3.5%

紅海4.7%?內(nèi)陸咸水湖0.005%～34.7%?內(nèi)陸半咸水水域（河口）0.05%～1.6%?淡水水域0.002%～0.05%）

3.?影響生長發(fā)育繁殖、壽命：濕度影響性成熟頻率、交配頻率、產(chǎn)卵數(shù)。

動物對水環(huán)境的適應(yīng)

行為適應(yīng)：e.g.鼠婦-主動向高濕度環(huán)境移動?羚羊、角馬大規(guī)模、遠距離遷徙找水?肺魚-休眠?昆蟲-滯育

生理適應(yīng)：1.代謝水囤積?2.降低水分流失：①節(jié)肢動物?角質(zhì)層、蠟?zāi)?/span>?主動控制氣孔開閉?②脊椎動物?爬行類：角質(zhì)鱗?哺乳類：角質(zhì)層,毛??鳥:羽毛?【有爪動物門無法控制氣孔開閉】

4.?降低體表、呼吸道失水?4.降低排泄/排遺失水：③水分重吸收(1)昆蟲?馬氏管，直腸壁重吸收水分?(2)脊椎【爬行類以后】腎【濃縮尿液】

生理適應(yīng)-水生動物的滲透適應(yīng)機制：

1.大量吸水，腎小球退化，排尿少，鰓排鹽?e.g.海產(chǎn)硬骨魚，盲鰻?

2.腎小球發(fā)達，大量排低滲尿，鰓吸鹽?e.g.淡水硬骨魚、淡水生有尾目動物（蠑螈類）洄游類魚類?e.g.銀花鱸：鰓有泌鹽細胞/吸鹽細胞?體表粘液較厚?

3.體液堆積尿素?氧化三甲胺-鹽度>3.5%->不失水，發(fā)而有水分滲入->靠腎排除多余水鹽?e.g.海水軟骨魚、海水兩棲類（海蛙、海蟹蛙）

4.膀胱重吸收水?鹽腺排鹽，發(fā)達髓旁腎單位濃縮尿?利用獵物體內(nèi)低滲體液維持滲壓e.g.淡水無尾目動物（皮膚吸鹽吸水）海生羊膜動物（爬行類以后）