第二章生物与环境思维导图

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2023-10-18

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水中藻类的分布

生态位

品种移植

生物与环境详解

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思维导图大纲

环境的概念与生态因子

环境的概念⭐️

生态学中概念：指生物的栖息地，以及直接或间接影响生物生存和发展的各种因素，包括生物生存空间内的各种条件⭐️

生境（habitat）栖息地：特定生物或群体所处的物理环境⭐️

大环境：生物所处大的地理区域。如地理纬度、大气环流、距海面距离。

小环境：对生物有直接影响的领接环境。如动物巢、窝的环境、植物根系、水质环境。生态学研究更重视小环境

环境科学中的概念：指围绕人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总体。

环境因子、生态因子、生存条件的区别

环境因子：指生物体外部的全部环境要素

生态因子：指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和发布有直接或间接的环境要素，如湿度、温度、食物、氧气、二氧化碳和其他生物等。⭐️（concept）

生存条件：所有生物的生存都离不开营养（养分）、水分、空气、温度、光照、空间

环境因子的分类（美国生态学家Daubenmire）将环境因子分为三类：包括七个并列的项目：土壤、水分、温度、光照、大气火、生物因子

气候类

土壤类

生物类

生态因子作用的一般特征⭐️⭐️⭐️⭐️（必考）

综合作用：环境中各种生态因子不是孤立存在的，而是彼此联系、相互促进、相互制约，任何一个单因子的变化，都必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用。

主导因子作用（非等价）：在诸多生态因子中，有一个生态因子对生物起决定性作用。主导因子变化会引起其他因子不同程度的变化

春化作用时（一般是指单子叶植物必须经历一定时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象）：温度为主导因子，湿气和通气条件是次要因子。

直接作用和间接作用：

直接作用：直接对生物发生影响的生态因子

间接作用：通过影响直接因子而对生物发生影响的生态因子，如地形中的地形因子

阶段性作用：由于生物生长发育不同阶段对生态因子的需求不通，因此，生态因子对生物的作用也具有阶段性，这种阶段性是由于生态环境的规律性变化所造成的。例如：光照长短在植物春化作用阶段并不起作用，但在光周期阶段则是十分重要；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去产产卵（鳗鲡则与之相反）

不可替代性和补偿作用：总体而言生态因子是不可替代的，但在局部是可以补偿的。

不可替代性：环境中生态因子对生物作用虽然不尽相同，但各具其重要性，特别是发挥主导作用的因子，如果缺少就会影响生物的正常生长发育。

补偿作用（只是在一定范围内起作用）指的是：在一定条件下，多生态因子综合作用过程中，由于某一因子在量上的不足，可以由其他因子来补偿，同样可获得相似的生态效应。经典例子：⭐️植物进行光合作用时，如果光照不足，可以增加二氧化碳的量来补足；软体动物在锶多多地方，能利用锶来补偿壳中钙的不同。

生态因子的限制性作用⭐️⭐️⭐️⭐️

Liebig最小因子定律：植物的生长取决于最低量的营养元素的量，这些处于最低量的营养元素称为最小因子。——该定律只能严格适用于稳定状态，即能量和物质的流入和流出是处于平衡状态下才适用。

限制因子定律（Blakman’s law of limiting factors）：在诸多生态因子中，其中必有一种或少数几种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子，这些关键性因子就是限制因子。注意到因子过量的影响，发展了利比希最小因子定律，称为限制因子定律。

例如：氧气对陆生生物来说，数量多，含量稳定，因此氧气不会成为限制因子；但是氧气在水中含量有限，而且经常发生波动，因此常常床位水生生物的限制因子。

Shelford耐性定律（Shelford’s law of tolerance）：该定律不仅估计了生态因子量的变化，还估计了生物本身的耐受限度，且允许生态因子间相互作用。

每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上的最低点和最高点，两者之间范围称为生态福或生态价。其中包括最适生存区；对于同一生态因子，不同种类的生物耐受范围是不相同的。

生物对非生物因子的生理耐受范围与其发布有何关系：生物耐受范围越广，则自然界分布越广，对于特定极端环境适应力越差。

生态福：每一个种对环境因子的适应范围的大小。常用：窄食性、广食性、广温性等来表示

生物对耐受限度的调整

驯化：

应用：品种移植、实验室研究（距生淮南则为橘，生于淮北则为枳——水土异也）；濒危物种常常是狭生态福生物

休眠

昼夜节律和其他季节性变化（生物耐受范围可随昼夜节律、季节呈现节律性变化）

内稳态

适应

趋同适应：⭐️⭐️⭐️不同种类对同一环境的适应而表现出的一致性。生态型如：乔木、草本

趋异适应：⭐️⭐️⭐️同一类群的生物对不同环境适应所表现出的差异性。如：阳生、水生植物

生态位

指示生物：生物在环境中相互作用、协同进化过程中，每个种都留下了深刻的环境烙印。因此常用生物作为指示者，反应环境某些特征

生态因子的作用及生物的适应

光因子的生态作用及生物的适应

光质的生态作用与生物的适应（光质指红橙黄绿青蓝紫）

不同光质对植物光合作用、色素形成、向光性、形态建成等影响是不同的。动物对不同波长的光，也有不同反应。

光质影响水中藻类的分布

光质影响植物的光合作用效率，不同色素有不同的光吸收高峰波段。

红光有利于糖的合成，蓝紫光有利于蛋白质合成

光照影响植物的形态建成、向光性与色素合成

光质对动物的影响（紫外线又是昆虫新陈代谢所依赖的；阳光影响动物的体色，比如鱼，背面深，腹面浅）

光强的……（光照强度变化：空间上高纬度，低强度；时间上夏季高强度，冬季低强度，静止的水体1·8m深度，50%缩减）

光照强度影响生物的生长发育与形态建成；黄化现象

植物对光照强度的适应性：植物叶子的日运动反映了光强度和光方向的日变化；温带树叶脱落是对光强度的年周期变化的反映；光强度影响植物的光合作用速率，不同种植物光合能力不同

子主题 1

子主题 2

光强对动物的影响

子主题 1

光照强度影响动物的视觉器官：夜行性动物眼大

光照长度对生物的影响以及生物对光周期的适应：日照长度——北半球，夏至最长，冬至最短。

光周期现象（photoperiodism）：地球的光转与自转，带来了地球上日照长短的周期性变化，长期生活在这种昼夜变化环境中的生物借助于自然选择和进化而形成水对日照长短规律性变化的反映方式

生物的昼夜节律：生物的生理活动具有昼夜周期性变化，称为昼夜节律。如动物的活动行为、体温变化；植物的光合作用、蒸腾作用······

动物的内源性似昼夜节律：生物的昼夜节律受两个周期的影响，即外源性周期（除光周期以外，还有温度、磁场等昼夜变化）和内源性周期（内部生物钟）。只有光周期使动植物似昼夜节律与外部环境等昼夜变化同步起来

植物的光周期现象

子主题 1

应用：

动物的光周期现象：繁殖（长日照动物、短日照动物）、昆虫滞育（短日照滞育型、长日照滞育型、中间型、无光周期反应型）、换毛和换羽、动物迁徙。——应用：人们可以利用光周期现象。在夜间进行人工光照以提高母鸡产量。

温度因子的生态作用及生物的适应

温度因子的生态作用

温度对生物生长的影响：1、生物正常的生命活动一般是在相对狭窄的范围内进行，大致在零下几度到50摄氏度左右之间。2、温度对生物的作用可分为最低温度、最适温度和最高温度之间，及生物的三基点温度⭐️。3、外温温度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。

温度对生物发育的影响及有效积温法则⭐️⭐️⭐️⭐️

春化作用：温度作为一种刺激起作用，诱导或促进植物的发育和开花这种经过低温诱发的发育或繁殖，称为春化作用。eg：冬小麦和甜菜

有效积温法则：⭐️⭐️⭐️（1）酶反应速度：变温动物及植物的代谢速率随温度变化而变化，用温度系数Q10来描述。Q10=T 摄氏度体温时代谢率处以（T-10）摄氏度体温时代谢率，即温度每提高10摄氏度，变温动物与植物代谢率的变化（2）⭐️⭐️⭐️发育阈值零度或生物学零度（biological zero）：生物开始生长发育的温度。

高温对生物的伤害：可能导致蛋白质变性、酶失活、失去水平衡。低温对生物伤害：1、冻害：冰点以下低温使生物体内结晶，蛋白质失活变形2、冷害：温度在冰点以上，但低于喜温生物对温度的耐受下限而使生物受害或死亡。——是喜温生物向北方引种和扩张分布区的主要障碍。

公式：

意义⭐️⭐️⭐️

温度对动物繁殖的影响（对昆虫虫卵、交配率、鱼类最小性成熟年龄繁殖期孵化率等）

极端温度对生物的影响⭐️⭐️⭐️（论述题，包括极端低温与极端高温）

极端低温⭐️⭐️对生物的影响：温度低于一定数值，生物便会受害，这个数值称为临界温度。在该数值以下，温度越低生物受害越重。低温对生物的伤害分为寒害与冻害。

生物对温度的适应：⭐️⭐️温度与动物类型。待插入：

生物对极端低温对适应：

植物低温适应：

植物的高温适应：

动物低温适应：

动物对极端低温对形态适应：

动物对极端低温对生理适应：1、增加产热：颤抖性产热（ST）：产生在骨骼肌中由肌原纤维非自主的有节律的收缩，由高级神经中枢控制。非颤抖性产热（NST）：不涉及肌肉活动而释放的化学能产热机制，NST主要发生在褐色脂肪组织中。（小孩子不怕冷的原因） 2、逆热流交换机制：肢体中动静脉血管几何排列，增加逆流热交换。 3、局部异温性：肢体末端温度比核心温度低，减少了体表热散失4、热中性区：在某一环境温度范围内，动物代谢率最低，耗氧量不随环境温度而改变，这个最低代谢区的环境温度称为热中性区。

动物的行为适应：迁徙、集群、穴居

动物高温适应：

极端高温对生物的影响：高温可导致动植物机体脱水，蛋白质凝固变性、酶失活或者代谢的组分不平衡，最终导致细胞死亡。

季节性变温与物候：

温度与物种分布：1、低温限制2、高温限制（高温限制生物向低纬度和低海拔地区分布）：如春化作用限制苹果、梨、🍑在热带地区栽等等

水因子的生态作用及生物的适应

生物对水分的适应：根据栖息地，通常吧植物划分为水生植物和陆生植物

水生植物；水生植物特点考选择题

水生植物的生态类型：

陆生植物：陆地环境特点为缺氧。可分为湿生植物、中生植物、旱生植物（对旱生环境的适应表现在根系发达、叶面积很小、发达的储水组织和高渗透压的原生质）——可分为少浆液植物、多浆液植物。

旱生植物对环境的适应途径：增加水分的提取——庞大的根系；减少水分丢失——叶的形态——肉质和刺化

土壤因子的生态作用及生物的适应（大概了解）