生态学与动物行为学.ppt
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1、生态学与动物行为学,生态学与动物行为学,绍兴柯桥中学 叶建伟,生态学,主要范围:,一、生物与环境的相互关系:,二、种群生态学:,三、群落生态学:,四、生态系统:,五、环境问题:,动物行为学,一、动物行为的概述:,二、动物行为的分类:,一、生物与环境的相互关系:,一)、生态因子的概念,二)、生物与生态因子关系的基本规律,三)、主要生态因子及其生态作用,像温度等环境中对生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素就称为生态因子,除了温度以外还包括湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。生态因子中生物生存所不可缺少的环境条件,也称生物的生存条件,一)、生态因子的概念,例题:以下
2、关于动物对温度的适应的说法正确的是()。A在低温条件下,变温动物的寿命较长,随着温度的增高,其平均寿命缩短B温暖地区,变温动物完成发育的时间比在冷的地区长C恒温动物在低温下保持恒定的体温,而变温动物随环境温 度的提高而有相应变化D温度是动物分布的限制因子,最重要的是地区平均温度,二)、生物与生态因子关系的基本规律,1耐受性定律:各种生态因子对某一种生物都存在生物学的上限和下限,它们之间的幅度就是该种生物对某一生态因子的耐受范围。耐受性定律可用钟性曲线来表示。,最适点,最适区,适宜区,高死亡限,低死亡限,环境梯度,生长、生殖,0,2最小因子定律:任何特定因子的存在量低于某种生物的最小需要量,因而
3、成为决定该物种生存或分布的根本因素。,环境梯度,生长、生殖,广生态幅,狭生态幅,狭生态幅,根据生物对环境因子的适应范围的大小,3限制因子定律:任何一种生态因子,只要接近或超过生物的耐受范围,它就阻止其生长、繁殖、分布、生理机能或者生存的因素就是限制因子。,例题在下列情况下,测定了不同光照强度光合作用速率的影响(4种实验条件):0.10%CO2、30(1)0.10%CO2、20(2)0.03%CO2、30(3)0.03%CO2、20(4)从以上实验可以得知,对实验2、实验4和P点起到限制作用的因素分别是A光强度、0.03%CO2、温度B0.10%CO2、光强度、温度C温度、光强度、CO2浓度D温
4、度、0.03%CO2、光强度,D,4贝格曼定律(Bergmans rule)恒温动物(内温动物)在寒冷的气候条件下,体型趋向于大,在温暖的气候条件下,体型趋向于小。因为个体大的动物,其相对表面积小,单位体重散热量相对较少,这样有利于保持体温。5阿伦定律(Allens rule)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中有变小变短的趋势,在温暖地区有变长的趋势。这也是在寒冷地区减少散热和在温暖地区增加散热的一种形态适应。6乔丹定律(Jordans rule)栖息于冷水水域中的鱼类,比栖息于温暖水域中的同种鱼的脊椎骨数目多。解释:低温使鱼类的生长和发育速度变慢,因而延长了其性成熟时间,
5、从而产生更大的个体,其脊椎骨的数目也增多。,7葛洛格定律(Glogers rule)一般来说,在干燥而寒冷的地区,动物的体色较淡;而在潮湿而温暖的地区,其体色较深。解释:温热地区动物毛色较深的原因,可能与色素产生和酶活动有关,较高的湿度和温度能增强酶的活性,提高代谢速率,使皮肤中产生较多的黑色素,体色则较深。8阿利氏定律 动物有一个最适宜的种群密度,种群过密或过疏都可能对自身产生不利影响。随着种群密度过大,将对整个种群带来不利影响,如它将抑制种群的增长率,增大死亡率等。,三)、主要生态因子及其生态作用,(1)光对动物的影响影响动物的体色、生长发育、繁殖、行为、视觉。有很多的动物繁殖、行为都由日
6、照长度来决定。原因:光周期变化很有规律、很稳定,以它为信号一般不会“上当”。而其它因素如温度等稳定性不强。(一年中的同一天日照长短都是一致的,但是温度、湿度、食物等因素可能不一致),1光,(2)光对植物的影响,a与代谢的关系:对光照强度的要求不同植物分(阳生植物、阴生植物、耐阴植物)。阳生植物的光饱和点比阴生植物要高,当然通常光补偿点也会高一些(如右上图)b与生殖的关系(光周期现象):根据植物对日照长度的反应可分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物。(具体情况请看植物的生殖生理),b与生殖的关系(光周期现象):影响动物的体色、生长发育、繁殖、行为、视觉。有很多的动物繁殖、行为都由日
7、照长度来决定。原因:光周期变化很有规律、很稳定,以它为信号一般不会“上当”。而其它因素如温度等稳定性不强。(一年中的同一天日照长短都是一致的,但是温度、湿度、食物等因素可能不一致),2温度,最适点、最低点、最高点,在生态学上称为温度的三基点(1)植物和温度a昼夜温差与有机物积累:白天温度高有利于光合作用,夜间温度低降低呼吸作用。b季节变温与物候:c低温与高温的影响:1)春化:2)冷害和冻害:3)高温和低温(极端温度)对植物的致死,使植物的地理分布也受到温度的限制。植物水平分布的南界和北界,垂直分布的海拔高低。,4)植物对极端温度的适应:低温适应:a形态的适应。芽叶具有油脂类物质,芽具鳞片,植表
8、有蜡粉密毛,植株矮小。b生理的适应。减少细胞内的水,增加糖、脂、色素,以降低冰点,增加吸热。高温适应:a加强反光、滤光,形成不栓层(隔热),降低含水量增加糖、盐(减慢代谢速率、增强原生质抗凝结力)加强蒸腾,反射红外线。,(2)动物和温度a影响动物的繁殖:b温度与生物的发育:有效积温法则:指生物(植物和变温动物)的生长发育过程中,必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育。如:水稻在浙江只能种两季,而在海南岛可以种三季。有效积温法则的应用:预测生物发生的世代数;预测生物地理分布的北界;预测害虫来年发生程度;推算生物的年发生历;c温度影响动物的形态:贝格曼定律、阿伦法则。d影响动物的分布:有
9、效积温和极端温度;e极限温度对动物造成的影响:低温使动物致死,主要是由于细胞内形成冰晶的损伤所致。高温对动物的有害影响主要是破坏酶的活性,使蛋白质凝固变性,造成缺氧、排泄功能失调和神经系统麻痹等。f动物对极端温度的适应。,例题:以下关于动物对温度的适应的说法正确的是()。A在低温条件下,变温动物的寿命较长,随着温度的增高,其平均寿命缩短B温暖地区,变温动物完成发育的时间比在冷的地区长C恒温动物在低温下保持恒定的体温,而变温动物随环境温 度的提高而有相应变化D温度是动物分布的限制因子,最重要的是地区平均温度,AC,3水植物与水:水生植物(沉水植物、浮水植物、挺水植物)、陆生植物(湿生植物、中生植
10、物、旱生植物)各种生态类型的植物的形态、解剖学结构特点(具体参照植物形态、解剖学)动物与水:a影响动物的分布;b影响动物的体色;葛洛格定律(Glogers rule)c影响动物的繁殖;d影响动物的行为;e影响动物的生长发育,二、种群生态学:,一)、种群的概念:,二)、种群的基本特征,三)、种群的数量变动,种群是指在特定的时间内,由分布在同一区域的许多同种生物个体自然组成的生物系统。,例题:下列生物属于种群的是()A一水田内的全部水稻、稗草B一棉田中的幼蚜,无翅、有翅成熟蚜C某池塘中的所有鱼D一根朽木上的全部真菌,B,1种群密度:种群密度是反映种群大小的一个参数。种群的大小(总数)也可通过标志重
11、捕法来测定。标志重捕法的具体操作是:在调查样地上,捕获一部分个体进行标志,经一定期限进行重捕。根据重捕取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定,来估计样地中被调查动物的总数。即:N/M=n/m(其中M为标志数,n为再捕个体数,m为再捕中标记数。),2种群的空间分布格局:组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局,分为三类:均匀型、随机型、成群型(集群型)。集群型是最常见的一种分布方式。,注:随机型往往被错误地认为是最多见的(受到独立分配规律的影响,非等位基因之间随机组合),而事实上是最少见的,由于资源均匀分布、种群之间的个体间无吸引、无排拆的现象是不太可能出现的。,二)种群的基本特征,种
12、群密度、种群的空间分布格局、出生率与死亡率、迁入与迁出、性别比例、年龄组成,三)、种群的数量变动,1种群数量变动的基本参数,2种群的增长模型,种群在无限的环境中,即假定环境中空间、食物等资源是无限的,其增长率不随种群本身的密度而变化,种群呈指数增长格局,其增长曲线为“J”字形。,注意:指数增长的情况只有在实验室内,人为控制的环境条件下,才有可能发生,自然条件下一般是不会出现的,由于自然条件的环境都是有限的。,种群的指数增长,a种群的指数增长,数 量,b种群的阻滞增长(逻辑斯蒂增长),因为野外种群总是处于有限的环境当中,种群增长因此也是有限的。,逻辑斯蒂增长曲线的意义:,最大持续产量的模型(K/
13、2);防治有害生物(K):,种群的阻滞增长(逻辑斯蒂增长),K,K/2,K:环境容纳量,逻辑斯蒂增长曲线可划分为5个时期:开始期、加速期、转折期、减速期、饱和期(稳定期),3种群的数量波动调节,a种群的生态对策:r-对策;k-对策;两种生态对策的特点。大部分有害动物属于r-对策,大部分珍稀动物属于k-对策。,b种群数量的调节,密度制约:影响种群个体数量的因素中,其作用随种群密度而变化的,包括生物之间的相互作用即生物因素。生物种群的相对稳定和规则的波动与密度制约因素的作用有关。非密度制约:有些因素虽对种群数量起限制作用,但作用强度和种群密度无关,主要是指气候等非生物因素。种群数量的不规则变动往往
14、同非密度制约因素有关。,例题:下列哪一条线表示动物种群数量变动中的非密度制约。(),B,种群密度,A,B,C,D,不利效应,(死亡个体数),四)、种间关系(联赛教程P520),例题:曲线1和曲线2(图5-4)代表物种1和物种2的耐热范围,在什么温度情况下物种2 能竞争过物种1()A温度在t1t2范围内 B温度在t2t3范围内C温度在t1以下 D温度变化幅度很大时E温度在t3以上,B,B,例题:在一实验室中进行了两类细菌对食物竞争的实验。实验中,测定了第类细菌在第一代存活期间混合培养中所占总数的百分比(Zt),与第类细菌在第二代存活期间混合培养中所占总数的百分比(Zt+1)之间的对应关系。如右图
15、所示,实线表示观察到的Zt+1和Zt的关系,虚线表示Zt+1=Zt时的情况。在较长的时间里,第类细菌和第类细菌会发生什么情况?(),D,A第类细菌和第类细菌共存B第类细菌和第类细菌共同生长C第类细菌把第类细菌排除掉D第类细菌把第类细菌排除掉,思考:这条曲线如果改称凸形的,结果又会怎么样。,三、群落生态学:,一)、群落中物种的多样性和优势种,三)、群落结构,五)、群落演替,四)、陆地植物群落分布的地带性,二)、生态位,群 落 ABCD种 15092750种 2304525种 3100520种 4100520种 501520种 60155种 70100种 80100,例题:生态群落K到N包含以数字
16、1到8代表的物种,每个物种的密度不同,表55中给出了这些物种得密度(每平方米的个体数),当受到大规模害虫袭击(危害程度逐步增加)时,这些群落中的哪一个受到的影响最小?(),一)、群落中物种的多样性和优势种,D,1群落多样性的含义:,生物多样性一般有三个水平:遗传多样性;物种多样性;生态系统多样性。生态系统多样性中包含群落多样性,而群落多样性包含两方面的含义 种的数目或丰富度;种的均匀度,二)、生态位,1、生态位的概念,生态位是指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。,生态位重叠;基础生态位;实际生态位。,D,三)、群落结构,群落结构是指群落中各种生物在空间上的配置状况,包括垂直结构和水平结构
17、。垂直结构:指群落的分层现象,群落中植物的分层导致动物的分层。群落的分层结构是自然选择的结果,它显著提高了利用环境资源的能力。水平结构:群落内水平的二维空间中生态因子常常不均匀,或由于人类和动物活动的影响,使群落在外形上表现为斑块相间,我们称之为镶嵌性,每一斑块就是一个小群落。,四)、陆地植物群落分布的地带性,1经度地带性;2纬度地带性3垂直地带性,五)、群落演替,1概念 不同的群落在同一地方相继出现,即一种群落转变为另一种群落的过程,叫做群落演替。,3)按基质的性质划分,可分为:a水生演替:演替开始于水生环境中,但一般都发展到陆地群落。如淡水湖或池塘中水生群落向中生群落的转变过程。b旱生演替
18、:演替从干旱缺水的基质上开始。如裸露的岩石表面上生物群落的形成过程。4)按群落代谢特征来划分,可分为:a自养性演替:自养性演替中,光合作用所固定的生物量积累越来越多,例如由裸岩地衣苔藓草本灌木乔木的演替过程。b异养性演替:有机物质是随演替而减少的。如:出现有机污染的水体,由于细菌和真菌分解作用特别强,有机物质是随演替而减少。,5)按控制演替的主要因素划分,有:a 内因性演替:群落中生物生命活动的结果首先使它的生境得到改造,然后被改造了的生境又反作用于群落本身,如此相互促进,使演替不断向前发展。b 外因性演替:这种演替是由于外界环境因素的作用所引起的群落变化。其中包括气候发生演替、地貌发生演替、
19、土壤发生演替、火成演替和人为发生演替。注意:一切源于外因的演替最终都是通过内因生态演替来实现的,所以说,内因生态演替是群落演替的最基本和最普遍的形式。,3演替顶极 1)单元顶极论:无论是水生演替,还是旱生演替,最后都发展成为一个与当地气候相适应的相对稳定的中性群落气候顶极群落;2)多元顶极论:在一个气候区内,群落演替的最终结果不一定都形成一个相同的气候顶极群落。除了气候顶极外,还可有土壤顶极、地形顶极、火烧顶极等。3)顶极格局假说:实际是多元顶极的一个变型,认为随着环境梯度的变化,构成一个顶极群落连续变化的格局。,四、生态系统,二)、生态系统的营养结构,三)、生态系统的功能,一)、生态系统的概
20、述,1、概念:生态系统是指在一定的时间和空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动而相互作用、相互依存所形成的一个生态学功能单位。生态系统内部具有自我调节能力;能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。,二)、生态系统的营养结构,1食物链和食物网,碎屑食物链:以死生物或腐屑为起点的食物链。在大多数陆地生态系统和浅水生态系统中,生物量的大部分不是被取食,因此能流是以通过碎屑食物链为主。捕食食物链:又叫活食链,直接以生产者为基础。捕食食物链虽然是人们最容易看到的,但只在某些水域生态系统中才能成为能流的主要渠道。寄生食物链:是以寄生方式取食活有机体而构成的食物链,2营养级和生态金字塔,
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