1、 “个体生态学部分”自主学习习题主要概念：环境，生态因子，环境因子 ，主导因子， 最小因子法则，耐受性法则，限制因子，生态幅，适合度，驯化，休眠，滞育，内稳态，阳性植物，叶面积指数，光饱和点，昼行性动物，光周期现象，短日照植物，Bergman 规律，Allen 规律，有效积温，物候，恒渗动物1、 环境：是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和，由许多环境要素构成，这些环境要素称环境因子。包括自然环境和人工环境。2、生态因子：环境要素中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的因子。如光照、温度、水分、氧气、二氧化碳、食物和其
2、他生物等。3、环境因子：组成环境的各种要素。如属于气候要素的气温、降水、湿度、风等。Gill（1975）将非生物的环境因子分为 3 个层次。第一层，植物生长所必需的环境因子（例如，温、光、水等） ；第二层，不以植被是否存在而发生的对植物有影响的环境因子（例如，风暴、火山爆发、洪涝等） ；第三层，存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植被的环境因子（例如，放牧、火烧等） 。4、主导因子：是指生物体赖以生存的诸种生态因子中一二个对生物体的生长发育起关键性作用的因子。例如热带的高温、高湿度对热带作物来说，都是主导因子；在干旱的荒漠地区，水是植物的主导因子；渔业高密度养殖中，O2是主导因子。5、
3、最小因子法则：又称利比希最小因子定律，其基本内容是低于某种生物所需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。 （Justus von Liebig,1840,德国） 。例如：农作物的产量并不受 CO2 和水的限制，而是取决于土壤中稀少又为植物所需要的元素（硼、铁、镁等） 。6、耐受性法则：又称耐受性定律，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，由美国生态学家 Shelford 于 1913 年提出。7、限制因子：是指任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因素称
4、为限制因子。例如，在干旱地区，水是限制因子；在寒冷地区，热是限制因子；在光能到达的海洋部分，矿物养分是限制因子等。8、生态幅：是指每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即在最高点和最低点之间的范围，称为生态幅或生态价。主要由生物的遗传特性决定。9、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。达尔文的物种起源中指出：适合度是衡量一个个体存活和繁殖成功机会的尺度。适合度越大，个体成活的机会和繁殖成功的机会也越大，反之则相反。达尔文的适者生存的个体选择观点就是建立在适合度基础上的，但用个体选择的观点无法解
5、释动物的利他行为。比如说孔雀的某个基因型 AA 比 Aa能产生更鲜艳的羽毛,那么拥有前者的基因型就能吸引到更多 的雌性孔雀,产生更多的后代,且由于后代具有 AA 基因型,更有利于生存.那么就说 AA 的适合度比 Aa 大.在种群生物学中特别重要10、驯化：指通过实验诱导,使生物对某种生态因子的耐受性增强的过程。如野牛、野马等经过驯化而成为家畜。11、休眠：有些动植物在不良环境条件下生命活动极度降低，进入昏睡状态。等不良环境过去后，又重新苏醒过来，照常生长、活动。动物界的休眠大致有两种类型，一类是严冬季节时（低温和缺少食物）进行的冬眠，如青蛙、刺猬等；一类是酷暑季节进行的夏眠，如海参、肺鱼等12
6、、滞育：是动物受环境条件的诱导所产生的静止状态的一种类型。一般发生于个体发育的一定阶段，是在不利环境到来之前，由某些季节信号，尤其如光周期变化的诱导而引起。例如柞蚕四、五龄幼虫，特别是末龄幼虫只要接受到每天 13 小时短光照的刺激，蛹期便进入滞育状态。13、内稳态：表示生物通过神经-体液-免疫系统协同工作而维持的一种自身内部相对（动态）稳定的状态。是进化发展过程中形成的一种减少生物对外界条件依赖性的调节机制。14、阳性植物：又称阳生植物，指在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物。阳生植物多生长在旷野、路边，如薄公英、蓟、剌苋等。树种中的松、杉、麻栎、栓皮栎、柳
7、、杨、桦、槐等都是阳性种类。药材中的甘草、黄芪、白术、芍药等也属于这一类。草原和沙漠植物以及先叶开花植物和一般的农作物也都是阳生植物。15、叶面积指数：又称叶面积系数，是一块土地上作物叶片的总面积与占地面积的比值。即：叶面积指数=绿叶总面积/占地面积。 叶面积指数是反映作物群体大小的较好的动态指标。在一定的范围内，作物的产量随叶面积指数的增大而提高。当叶面积增加到一定的限度后，田间郁闭，光照不足，光合效率减弱，产量反而下降。例如苹果园的最大叶面积指数一般不超过 5，能维持在 34 较为理想。16、光饱和点：在一定的光强范围内，植物的光合速率随光照强度的上升而增大，当光照强度上升到某一数值之后，
8、光合速率不再继续提高时的光照度值。主要原因是当其他条件（如 CO2浓度等）一定时，光照强度增强，使得光反应速度增长，但是暗反应中 CO2 的固定（形成三碳化合物）速度几乎未改变。另外，光强超过光饱和点时候，植物会发生光抑制现象光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能下降的现象消耗掉自己制造的有机物也是光饱和的原因。17、昼行性动物：这类动物每天的活动具有周期性，即夜间休息、白天进行摄食、生殖等活动，即适应于白天强光下活动的动物，如大多数的鸟类、哺乳类中的黄鼠、松鼠和许多灵长类。18、光周期现象：是指植物的开花结果、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
9、，称为光周期现象19、短日照植物：是指给与比临界暗期长的连续黑暗下的光周期时，花芽才能形成或促进花芽形成的植物；在自然界中，在日照比较短的季节里，花芽才能分化。例如菊花、水稻、牵牛花、苍耳、大豆等。20、Bergman 规律：高纬度的恒温动物比低纬度的相似种类个体要大的现象，如东北虎颅骨大于华南虎。21、Allen 规律：在寒冷地区生活的哺乳动物的四肢、耳、鼻、尾均有明显缩短的趋势。如北极狐的外耳赤狐大耳狐。22、有效积温：指外温动物和植物的发育需要一定的总热量，这个总热量的温度值，称作有效积温。植物在整个生育期内的有效温度总和。有效积温法则：K=N(T-C)23、物候：物候是指物候生物长期适
10、应温度条件的周期性变化，形成与此相适应的生长发育节律，这种现象称为物候现象，主要指动植物的生长、发育、活动规律与非生物的变化对节候的反应。24、恒渗动物：又称恒渗透压动物或渗透压调节者，随着环境渗透压的改变，通过自身的调节保持体液的渗透压相对恒定的动物，称为恒渗动物。如水生动物的鱼类。思考题：1、生态因子一般被分为哪五大类型？哪些是直接作用？哪些是间接作用？ 生态因子作用有什么特点？、分类：分类依据为性质；气候因子（如温度、水分、光照、风、气压和雷电等） ；土壤因子（如土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤生物等） ；地形因子（如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等） ；生物因子（如动物、植物
11、和微生物之间的各种相互作用） ；人为因子（如人类的活动对自然的破坏及对环境的污染作用） 。、直接作用：如温度、水分、光照、二氧化碳、氧等。间接作用：如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等。、特点：综合性：环境中的每个生态因子不是孤立的，单独的存在，总是与其他因子相互联系，相互影响，相互制约的。因此，任何一个因子的变化，都会不同程度地引起其他因子的变化，导致生态因子的综合作用。例如贵阳的湿润程度，不只决定于降水量一个因素,而是诸气象因素相互作用的综合效应.湿润程度既决定于水分收入（降水）,又决定于水分支出（蒸发、蒸腾、径流和渗漏等）.可以认为,蒸散是太阳辐射、温度、大气相对湿度、风速以及地表
12、覆盖等诸因素综合作用的结果.主导因子性（非等价性）：在一定条件下起综合作用的诸多环境因子中,有一个或几个对生物起决定性的生态因子,称为主导因子.主导因子发生变化会引起其他因子也发生变化.例如,光合作用时,光强是主导因子,温度和 CO2 为次要因子；春化作用时,温度为主导因子,湿度和通气程度是次要因子.又如,以土壤为主导因子,可以把植物分为多种生态类型,有嫌钙植物、喜钙植物、盐生植物、沙生植物；以生物为主导因子,表现在动物食性方面可分为草食动物、肉食动物、腐食动物、杂食动物等. 阶段性（限定性）：由于生物生长发育不同阶段对生态因子的要求不同,因此,生态因子的作用也具有阶段性,这种阶段性是由生态环
13、境的规律性的变化所造成的.例如,光照长短,在植物的春化阶段并不起作用,但在光周期阶段则是十分重要的.另外,有些鱼类年是终生都定居在某一个环境中,根据其生活史的各个不同阶段,对生存条件有不同的要求.例如鱼类的洄游,大马哈鱼生活在海洋中,生殖季节就成群结队洄游到淡水河流中产卵,而鳗鲡则在淡水中生活,洄游到海洋中去生殖.不可替代性和互补性：环境中各种生态因子对生物的作用虽然不尽相同,但都各具有重要性,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生长发育,甚至造成其生病或死亡.所以从总体上来说生态因子是不可替代的,但是局部是能补偿的.例如,在某一由多个生态因子综合作用的过程中,由于某因子的量
14、上的不足,可以又其他因子来补偿,以获得相似的生态效应.以植物进行光合作用为例,如果光照不足,可以增加二氧化碳的量来补足；软体动物在锶多的地方,能利用锶来补偿钙的不足.生态因子的补偿作用只能在一定范围内作部分补偿,而不能以一个因子来代替另一个因子,且因子之间的补偿作用也不是经常存在的.维纳斯捕蝇草直接作用和间接作用：依生态因子与生物的相互作用可将生物因子分为直接作用和间接作用两种类型,区分其作用方式对认识生物的生殖、发育、繁殖及分布都很重要.环境中地形因子,其起伏、程度、坡向、坡度、海拔高度及经纬度等对生物的作用是直接的,但是它们能够影响光照、温度、雨水等因子的分布,因而对生物产生的作用则是间接
15、作用；而这些地方的光照、温度、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接的作用.2、Liebig 的最小因子法则和 Shelford 的耐受性法则分别是说明生态因子作用的什么特点？生物的耐受曲线在生态幅宽狭不同的生物中，其图形上有什么特点？答：（1）生态因子有 5 个作用特点：1.综合性；2.非等价性；3.不可替代性的互补性；4.限定性. 直接作用和间接作用限定性是指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.因此某一生态因子的有益作用常常只限于生物生长发育的某一特定阶段.早在 1840 年,德国化学家 Justus von Liebig 就认识到了生态因子对生物生存的限制
16、作用,并总结出了 Liebig 最小因子法则：植物的生长取决于处在最小量状况的事物的量.最小因子法则实际上对光和温度等其他生态因子都是适用的,1913 年,美国生态学家 V.E.Shelford 在最小因子法则的基础上又提出了耐受性法则.生物对其生存环境的适应有一个生态学最小量和最大量的界限,生物只有处于这两个限度范围之间生物才能生存,这个最小到最大的限度称为生物的耐受性范围.生物对环境的适应存在耐性限度的法则称为耐受性定律.具体可定义为：任何一种环境因子对每一种生物都有一个耐受性范围,范围有最大限度和最小限度,一种生物的机能在最适点或接近最适点时发生作用,趋向这两端时就减弱,然后被抑制.这就
17、是耐受性定律.总的来说,Liebig 的最小因子法则和 Shelford 的耐受性法则都说明了生态因子的限定性.（2）狭温性生物的耐受性下限，上限与最适度相距很近，对于广温性动物影响很小的温度变化，对狭温性动物常常成为临界的。狭温性动物可以是冷狭温性与暖狭温性，或处于两者之间的。3、什么叫有效积温？利用它在实际生产中有哪些价值？答：有效积温：指外温动物和植物的发育需要一定的总热量，这个总热量的温度值，称作有效积温。植物在整个生育期内的有效温度总和。有效积温法则：K=N(T-C)。实际应用：在农业上有较广泛的应用，可作为农业规划、引种、作物布局、预测农时及防治病虫害的重要依据。有效积温法则的意义
18、：预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程历；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时。4、光在时间和空间上的配置对植物和动物产生哪些影响？它们又是如何适应这些变化的？时间和空间上的配置对植物和动物产生的影响：影响动物的生长发育、体色；影响植物叶绿素的形成、影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化、影响植物花果的数量和质量。光在光照对生物的影响包括光质、光照强度、光照周期的影响。1.尽管生物生活在日光的全光谱下，但不同光质对生物的作用不同，生物对光质也产生了选择性适应，光质不同影响着植物的光合强度和产物，在红橙光下光合速率最快，对糖的合成有利，蓝紫光次之
19、，对蛋白质的合成有利，绿光最差，同时不同植物的光合色素有一定差异，这些色素种类的差异，反映了不同植物对生境中光质的适应。短波的紫外线有杀菌作用。可引起人类皮肤产生红疹及皮肤癌，但促进体内维生素 D 的合成。紫外线又是昆虫新陈代谢所依赖的。长波红外线是地表热量的基本来源，对外温动物的体温调节和能量代谢起了决定性作用。2.植物对光照强度的适应表现为阴地植物和阳地植物两类，这种差异是由于叶子生理上的植物形态上的差异造成的；另外，单株植物叶冠内不同结构的“阳叶”和“阴叶”的产生，是植物对自身存在的光环境的一种回应。光照强度不仅使动物在视觉器官形态上产生了遗传的适应性变化，而且与动物的活动行为密切相关，
20、有些适应于白天强光下活动，成为昼行性动物，如大多数的鸟类、哺乳类中的黄鼠、松鼠和许多灵长类。有些适应于黑夜或晨昏的弱光下活动， ，成为夜行性动物或晨昏性动物。如夜猴，家鼠，刺猬，蝙蝠等3.光照周期的变化对生物起了信号作用，导致生物出现日节律性的与年周期性的适应性变化，它使生物的生长发育与季节变化协调一致，对动植物适应所处环境具有重要意义。5、温度有哪些生态意义？低温和高温对生物会产生哪些影响？植物和动物如何在形态、生理、行为上进行适应？为什么温度能够限制生物的分布？温度生态意义：温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；不同生物的
21、三基点不同；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替，形成年轮；外温影响动物的生长规模。温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规律是有效积温。温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化 ，动物繁殖的早迟时间。温度与生物分布：许多物种的分布范围与温度区相关，如北极熊和棕熊的分布。低温和高温对生物会产生影响：低温对生物的影响：主要有两种，一种是当温度低于-1发生冻害，形成的原因是冰结晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。另一种是冷害，指喜温生物在0以上的
22、温度条件下受害或死亡，这可能是通过降低了生物的生理活动及破坏生理平衡造成的高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等 。植物和动物在形态、生理、行为上的适应：动物则适当放松恒温性，将热量储存于体内，使体温升高，等夜间再通过对流、传导、辐射等方式将体内的热量释放出去，一些小的内温动物以夜行加穴居的方式，避开沙漠炎热干燥的气候，夏眠或者夏季滞育、迁徙，也是动物度过敢惹季节的一种适应。生物对低温的适应：形态上的适应植物：芽和叶片常受到油脂类物质的保护，芽具鳞片、体具蜡粉和密毛、树干粗短弯曲，枝条常成匍匐状，树皮坚厚
23、等；动物：增加隔热层，内温动物出现了体形增大（贝格曼规律）和外露部分减小（阿伦规律）的变化。并且鱼类出现了约旦规律(Jordans rule)的变化即鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多。生理上的适应植物：减少细胞中的水分和增加细胞中糖类，脂肪和色素等物质的浓度以降低冰点，使细胞液冰点常在-5-1，增加抗寒防冻能力，增加红外线和可见光的吸收带（高山和极地植物） ；动物：超冷和耐受冻结，当环境温度偏离热中性区增加体内产热，维持体温恒定，通常增加基础代谢产热和非颤抖性产热，局部异温，适应性低体温和逆流热交换等适应寒冷环境。行为上的适应 迁移和集群。迁移可以选择温度适宜的地区生活，躲避不利的低
24、温环境。动物集群能建立一定的小气候，减少体温的散失。生物对高温的适应：形态上的适应植物：有密绒毛和鳞片滤光；体色呈白色，银白色叶片反光；叶片垂直主轴排列，使叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；树干和茎具厚的木栓层，绝热。动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层；皮毛能起隔热作用且夏季毛色变浅，具有光泽，有利于反射阳光。生理上的适应植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。行为上的适应植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。温度能够限制生物分布的原因：年均温、最冷月、最热月平均
25、温值是影响生物分布的重要因子。地球上主要生物群系的分布成为主要温度带的反映，垂直分布的变化也反映了温度的变化。极端温度也是限制生物分布的最重要条件。高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡，其次是植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段（春化作用） 。低温对生物分布的限制作用更为明显，低温能够成为致死温度，对植物和外温动物来说，决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低温。温度对内温动物分布的直接限制较小，常常是通过其他生态因子（如食物）而间接影响其分布。 ）6、水生动物和陆生动物在对水因子方面的适应中主要面临哪些矛盾？它们又如何适应？、水生动物和陆生动物在对
26、水因子方面适应面临的矛盾：水生动物为三种:海洋动物和淡水动物以及广盐性洄游动物。5 海洋动物的问题是排出进入体内的盐分；淡水动物的问题是排出体内多余的水分。陆地动物则进化出鳞甲、皮毛来防止体内水分的散失。、.水生动物适应于高盐度或低盐度的环境（以鱼类为例）： 在低盐度（淡水）环境中，淡水硬骨鱼的调节机制为保盐排水，其血液渗透压高于水的渗透压，属高渗透性，鱼呼吸时，水通过鳃和口咽腔扩散到体内，同时体液中的盐离子通过鳃和尿可排出体外。进入体内的多余水分，由肾排出大量低浓度尿，保持体内水平衡。因此，淡水硬骨鱼的肾发育完善，有发达的肾小球，滤过率高，一般没有膀胱或很小。丢失的溶质可从食物中得到，而鳃能
27、主动从周围稀浓度中摄取盐离子，保证了体内盐离子的平衡。在高浓度（海水）环境中，海洋硬骨鱼的调节机制为保水排盐，其渗透压与环境渗透压相比是低渗性的，它们的渗透调节需要排出多余的盐及补偿失去的水，通过吞进海水补充水分，同时减少排尿，进入体内的盐分则靠鳃排出。广盐性洄游鱼类: 洄游鱼类来往于海水与淡水之间，其渗透调节具有淡水硬骨鱼和海洋硬骨鱼的调节特征。.陆生动物适应干旱环境：在干旱环境中，水分是陆地动物面对的最严重的问题。陆生动物要维持生存，必须使失水与得水达到动态平衡，得水可通过直接饮水，从食物所含水分中得到水，表皮吸水以及体内代谢获水途径获得。动物减少失水的适应形式表现在多个方面，首先是减少蒸
28、发失水，然后大多数陆生动物呼吸水分的回收包含了逆流交换的机制，并且节肢动物体表有角质层和其上的蜡膜以及爬行动物的体表鳞片；在减少排泄失水中，哺乳动物肾的保水能力代表了另一种陆地适应性，并且在蛋白质代谢产物的排泄上表现出对干旱环境的适应；陆地动物还通过行为变化适应干旱，如昆虫的滞育。7、盐碱土对植物有哪些不利影响？盐土植物对环境的适应方式有哪些？、盐碱土对植物不利影响：主要表现在伤害了植物组织，特别是根系；过多盐积累引起植物代谢混乱；能引起植物生理干旱，植物易枯萎；影响植物的营养状况；使土壤的物理性质恶化，土壤结构受到破坏。、盐土植物对环境的适应方式：形态上，植株矮小、干硬，叶子不发达，蒸腾表面
29、缩小，气孔下陷，表皮具厚的外皮，常具灰白色绒毛。内部结构上，细胞间隙小，栅栏组织发达。有的具有肉质性叶，有特殊的贮水细胞，能使同化细胞不受高浓度盐分的伤害。生理上，盐土植物具一系列的抗盐特性。根据对过量盐类的适应特点，又可分为聚盐性植物、泌盐性植物和不透盐性植物。a 聚盐性植物 原生质抗盐性特别强，能忍受 6甚至更高浓度的 NaCl 溶液。他们的细胞液浓度特别高，根部细胞的渗透压一般为40atm，甚至可达 70100atm，所以能吸收高浓度土壤溶液中的水分，如盐角草、海莲子等。b 泌盐性植物 能把根吸入的多余盐，通过茎、叶表面密布的盐腺排出，再经风吹和雨露林洗掉，如红砂、滨海的各种红树植物等。c 不透盐性植物 根细胞对盐类的透过性非常小，他们几乎不吸收或很少吸收土壤中的盐类；这类植物细胞的渗透压也很高，是由于体内大量的可溶性有机物，如有机酸、糖类、氨基酸等产生的如蒿属、盐地紫菀、盐地凤毛菊等。
