生态学第5章生物种及其变异与进化

生态学-夏继刚§ 0绪论1.生态学：是研究生物及其周围环境相互关系的科学。

Haeckel 海克尔 1866提出2.生态学研究对象 4个组织层次个体：强调个体适应性种群：强调数量特征群落：强调群落的结构、演替、多样性、稳定性等生态系统第一部分有机体与环境第一章生物与环境1.生态因子：指环境要素中对生物起作用的因子，如光照水分氧气 CO2 事物和其他生物等按生态因子对动物种群数量变动的作用分为密度制约因子：如食物、天敌等生物因子，其对动物种群数量影响的强度随其种群密度而变化，从而调节了种群数量非密度制约因子：温度降水等气候因子，他们的影响强度不随种群密度而变化。

2.生态因子作用特征：综合作用（任何一个因子的变化都会不同程度的引起其他因子的变化），主导因子作用（众多因子并非等价其中年有一个是起决定性作用的），阶段性作用（在不同发育阶段生物需要不同的生态因子或不同强度），不可替代性和补偿性作用（虽然不等价但是都很重要不能由另外一个因子替代），直接作用和间接作用（生态因子对生物的行为生长繁殖分布的作用可以是直接也可以是间接）。

3.利比希最小因子定律：低于某种生物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。

4.限制因子定律：因子处于最小量时，可以成为生物的限制因子，但因子过量时，例如过高的温度，过强的光或过多的水，同样可以成为限制因子。

5.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，这个因素称为限制因子。

6.耐受性定律：美国Shelford1913：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程度的时会使该种生物衰退或不能生存。

7.生态幅：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。

在二者之间的范围称为生态幅。

8.内稳态：生物通过控制体内环境，使其保持相对稳定性。

第二章能量环境1.光质的生态作用及生物的适应光合有效辐射：光合作用系统只能利用太阳光谱的一个有限带，即380-710nm波长的辐射能。

绪论1．说明生态学的定义研究有机体及其周围环境相互关系的科学。

2．研究生态学采用的方法：野外的/实验的、理论的第一部分有机体与环境一．生物与环境1．概念与术语环境：指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。

生态因子：指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。

生态幅（生态价）：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。

在最低点和最高点之间的范围，称为生态幅。

大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境。

小环境：指对生物有直接影响的邻接环境，即指小范围内的特定栖息地。

大气候：大环境中的气候，是指离地面1.5m以上的气候，是由大范围因素所决定小气候：小环境中的气候，指近地面大气层中1.5m以内的气候。

生境：所有生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或群体的栖息地的生态环境。

密度制约因子：如食物、天敌等生物因子，其对动物种群数量影响的强度随其种群密度而变化，从而调节了种群数量。

非密度制约因子：指温度、降水等气候因子，它们的影响强度不随种群密度而变化。

限制因子：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，这个因素称为限制因子。

2.什么是最小因子定律？什么是耐受性定律？最小因子定律：低于某种生物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。

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，级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。

3.生态因子相互联系表现哪些方面？1)综合作用：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。

2)主导因子作用：对生物起作用的众多因子并非等价的，其中有一个是起决定作用的，它的改变会引起其他生态因子发生变化，使生物的生长发育发生变化，这个因子称主导因子。

名词解说绪论1.生态学：是研究有机体及其四周环境相互关系的科学。

2.种群：是栖息在同一地域中同种个体构成的复合体3.群落：是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物构成的复合体。

4.生态系统：是必定空间中生物群落和非生物环境的复合体。

5.生物圈：指地球上的所有生物和全部合适于生物栖息的场所，它包含岩石圈上层、所有水圈和大气圈的基层。

6.分子生态学：是应用分子生物学方法研究生态学问题所产生的新的分支学科。

7.尺度：是指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。

第一部分有机体与环境1、生物与环境1.环境：指某一特定生物体或生物集体四周全部的总和，包含空间及直接或间接影响该生物体或生物集体生计的各种因素。

2.大环境：是指地域环境、地球环境和宇宙环境。

3.大天气：大环境中的天气称为大天气，是指离地面 1.5 米以上的天气，是由大范围因素决定的，如大气环流、地理纬度、据海洋距离、大面积地形等。

4.小环境：是指对生物有直接影响的毗邻环境，即指小范围内的特定栖息地。

5.小天气：是指近地面大气层中 1.5 米之内的天气。

受局部地形、植被和土壤种类的调理。

6.生态因子：是指环境因素中对生物起作用的因子，如光温度、水、氧气、二氧化碳、食品和其余生物等。

7.生境：指所有生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或集体的栖息地的生态环境。

8.主导因子：对生物起作用的众多因子并不是等价的，此中一个是起决定性作用的，它的改变会引起其余生态因子发生变化，使生物的生长发育发生变化，这个因子称为主导因子。

9.作用：环境的非生物因子对生物的影响，一般称为作用。

10.反作用：生物对环境的影响，一般称为反作用。

11.利比希最小因子定律：低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生计和分布的根本因素。

也称短板理论。

12.限制因子：任何生态因子，当凑近或超出某种生物的耐受性极限而阻挡其生计、生长、生殖或扩散时，这个因子称为限制因子。

基础生态学-北京师范大学精品课程基础生态学理论课教学大纲[课程目标] 通过基础生态学的学习，使学生能够全面掌握生态学的基础理论和研究方法，了解生态学研究的发展动态与热点，激发学生热爱大自然的兴趣，以及勇于探求生物与环境之间相互关系的奥秘。

[学时安排] 总学时36，每周2学时。

[教学内容]绪论第一部分有机体与环境我们能够把自然界分为两大类：生物与非生物。

这两大类几乎总是可区别、可分开的，但它们又不能彼此孤立地存在。

生物依赖于环境，它们必需与环境连续地交换物质和能量，需适应于环境才能生存；生物又影响环境，改变了环境的条件，生物与环境在相互作用中形成统一的整体。

在这第一部分中，共分三章，主要阐述生物与环境间的相互作用规律和机理、温度和光因子的生态作用及生物对不同光制与极端温度的适应、水的特殊性质以及生物如何调节体内水和溶质的平衡、氧与二氧化碳的生态作用与生物适应、土壤理化性质及其对生物的影响、以及火的生态作用及管理。

第一章生物与环境生态学涉及生物与它们的环境，了解它们之间的关系是非常重要的。

环境的变化决定了生物的分布与多度，生物的生存又影响了环境，生物与环境是相互作用、相互依存的。

因此我们首先应该了解和掌握生物与环境的生态作用规律和机理。

第二章能量环境太阳表面以电磁波的形式不断释放的能量，即太阳辐射或太阳光。

太阳辐射为地球上所有生命系统提供了能量来源。

绿色植物将太阳能转化成化学能储存于植物体内, 这一过程是生物圈与太阳能发生联系的唯一环节，也是生物圈赖以生存的基础。

太阳辐射又温暖了地球表面，使生物能够生长、发育和繁衍，并对生物的分布起了重要的作用。

因此，光和温度组成了地球上的能量环境。

第三章物理环境水、大气、土壤是另一类生态因子，它们构成有机体生活的空间或栖息地，成为生物生存的必须条件。

同时，它们又为生物体的组成需要提供了常量元素（如碳、氢、氧、磷、硫、铁、钾、钠、钙等）与微量元素（如铬、钴、氟、铝、硒、锌、碘等）。

《第五章生物的进化》章末检测卷班级：姓名：总分：一、选择题(本大题共15小题,每小题2分,共30分。

每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)。

1.市场上常见的虾有河虾、对虾、龙虾、皮皮虾等。

2020年11月,我国科学家宣布发现了填补节肢动物进化空白的化石——章氏麒麟虾,它身体分节,有五只眼睛和坚硬的壳,与现在的虾相似。

下列叙述错误的是()A.化石的大量发现为生物进化论提供了充分证据B.如今世界上生活的各种虾是长期自然选择的结果C.淡水中的河虾和海水中的龙虾之间不存在生殖隔离D.在皮皮虾进化过程中,种群的基因频率发生定向改变2.下列有关种群和物种的叙述,错误的是()A.种群的范围大于物种,一个种群可包含几个不同的物种B.同一种群的个体间及同一物种的个体间均可以相互交配并产生后代C.新物种的形成不一定要经过地理隔离,但一定要形成生殖隔离D.一个物种的形成或绝灭,会影响到若干其他生物的进化3.生物的适应性是生物进化理论研究的核心问题之一,生物适应性的形成离不开生物的遗传和变异与环境的相互作用。

下列相关叙述错误的是()A.适应不仅是指生物对环境的适应,还包括生物的形态结构与功能的适应B.拉马克认为适应的形成是“用进废退”和“获得性遗传”的结果C.适应具有相对性的根本原因是遗传的稳定性与环境的不断变化相矛盾D.达尔文认为具有有利变异的个体都能成功地生存和繁殖后代4.下列关于遗传漂变和自然选择的叙述,正确的是()A.遗传漂变在大种群中更易发生B.遗传漂变能产生新的可遗传变异C.遗传漂变和自然选择不都是进化的因素D.遗传漂变和自然选择均可打破遗传平衡5.下列有关现代生物进化理论的叙述,正确的是()A.现代生物进化理论中突变是指基因突变B.地理隔离和生殖隔离是新物种形成的必要条件C.可遗传变异为生物进化提供了原材料,决定了生物进化的方向D.个体的表型在个体死亡后消失,种群通过繁殖保留基因库6.部分个体从原来的区域散播出去并成为一个新的种群的建立者,这些“先驱者”并不会携带它们原有种群的所有基因。

生态学张碧鹏2010212872第四章种群及其基本特征1.什么是种群，有哪些重要的群体特征？答：种群（population）是在同一时期内占有一定空间的同种生物体的集合，该定义表示种群是由同种个体组成，占有一定领域，是同种个体通过种内关系组成的一个系统。

自然种群有3个基本特征：①空间特征，即种群具有一定的分布区域②数量特征，每单位面积上的个体数量是变动着得③遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其他物种，但基因组成同样处于变动之中。

2.试说明我国计划生育政策的种群生态学基础。

答：我国人口现状的年龄锥体属于典型的金字塔锥体，基部宽顶部狭，表示人口数量中有大量幼体，而老年个体很少，种群出生率大于死亡率，代表增长型种群。

在庞大的人口基数的基础上，人的存活曲线为Ⅰ型曲线凸型幼儿存活率高，而老年个体死亡率低，在接近生命寿限前只有少数个体死亡，所以人口增长呈上升趋势，从r=ln R0/T来看，r随R0增大而增大，随T增大而变小，据此式，控制人口、计划生育有两条途径：①降低R0值，即使世代净增殖率降低，这要求限制每对夫妇的子女数；②增大T值，可通过推迟首次生殖时间或者晚婚来达到。

3.有关种群调节理论有哪些学派，各个学派所强调的种群调节机制是什么？答：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，该理论又分为非密度制约的气候学派和密度制约的生物学派。

气候学派多以昆虫为研究对象，认为生物种群主要是受对种群增长有利的气候的短暂所限制，因此种群从来就没有足够的时间增殖到环境容纳量所允许的数量水平，不会产生食物竞争。

作为对立面，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作用，此外还有一些学者强调食物因素对种群调节的作用，种群的调节取决于食物的量也取决于食物的质。

内源性自动调节理论的研究者将研究焦点放在动物种群内部，强调种内成员的异质性，特别是各个体之间的相互关系在行为、生理和遗传特性上的反映，他们认为种群自身的密度变化影响本种群的出生率、死亡率、生长、成熟、迁移等种群参数，种群调节是各物质所具有的适应性特征，能带来进化上的利益。

生态学：种群及其基本特征1、种群及其基本特征名词解释1、种群：是同一时期内一定空间中同种生物个体的集合，种群是物种存在的基本单位，是生物进化的基本单位，也是生物群落的基本组成单位。

2、种群生态学：研究种群的数量、分布以及种群与其栖息地环境中的非生物因素及其他生物群落之间的相互作用。

3、种群动态：研究种群数量在时间上和空间上的变动规律。

4、内分布型：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，一般有均匀分布、随机分布和成群分布。

5、最大出生率：是指理想条件下中群内后代个体的出生率。

实际出生率：是一段时间内种群每个雌体实际的成功繁殖量。

特定年龄出生率：特定年龄组内每个雌体在单位时间内产生的后代数量。

6、最低死亡率：种群在最适环境下由于生理寿命而死亡造成的死亡率。

生态死亡率：种群在特定环境下的实际死亡率。

7、年龄锥体：是以不同宽度的横柱从上到下配置而成的图，横柱从上到下表示不同的年龄组，宽度表示各年龄组的个体数或各年龄组在种群中所占数量的百分比。

种群年龄结构是指不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况。

8、生命表：用来呈现和分析种群死亡过程的表，分为动态生命表和静态生命表。

静态生命表：根据某一特定时间对种群做一年龄结构的调查资料而编制的，称为静态生命表。

综合生命表：加入了mx栏，即同生群平均每存活个体在该年龄期内所产后代数，这样的生命表称为综合生命表。

9、同生群：动态生命表总结的是一组大约同时出生的个体从出生到死亡的命运，这样一组个体称为同生群，这样的研究叫做同生群分析。

10、生命期望：是种群中某一特定年龄的个体在未来所能存活的平均天数。

11、净增殖率（R0）：存活率lx与生殖率mx相乘，并累加起来，即得净增殖率。

12、K-因子分析：根据连续观察几年的生命表系列，我们就能看出在哪一时期，死亡率对种群大小的影响最大，从而可判断哪一个关键因子对死亡率ktotal的影响最大，这一技术称为K-因子分析。

复习题绪论一、名词解释1．生物圈（Biosphere）2 .生态学（Ecology）二、问答题1．按照研究对象的组织层次划分，生态学应包括哪几个部分？第一章生物与环境一、名词解释1. Liebig最小因子定律2. 生态价（生态幅）(ecological amplitude or ecological valence)3. 谢尔福德耐受性定律（Shelford’s law of tolerance）4．环境7. 生态因子（ecological factors）8．限制因子（limiting factors）9. 生物学零度10.内稳态11. 贝格曼规律和阿伦规律12．土壤质地13．土壤结构二、问答题1．生态因子的作用有什么基本特征？2．生物对光照会产生哪些适应？3．生物对极端高温和极端低温会产生哪些适应？4．水生植物如何适应于水环境？5．陆生生物如何适应于干旱的环境？6.简述耐旱植物的特征第二章种群及其基本特征一、名词解释1. 种群（population）2. 年龄锥体（年龄金字塔）（age pyramid）3. 动态生命表（特定年龄生命表；同生群生命表；水平生命表）（dynamic life table ; age-specific life table; cohort life table; horizontal life table）4. 内分布型（internal distribution pattern）5. 静态生命表（特定时间生命表；垂直生命表）（static life table; time-specific life table; vertical life table）Δ6. 内禀增长率（innate rate of increase）7. 生态入侵（ecological invasion）8. 环境容纳量（environmental capacity）二、问答题1.种群的群体特征有哪些？2.种群的内分布型有哪几种？形成的原因如何？3.如何估计种群的密度？5.何谓年龄锥体？列出其基本类型.6.什么是生命表？有哪几种类型？7．如何建立一个生物种群的动态生命表？8．有关种群调节理论有哪些学派？各学派所强调的种群调节机制是什么？9.自然种群的数量变动有什么特点？10.记住三种种群增长模型的方程及各符号所代表的生态学意义。

绪论1•生态学：是研究有机体及其周围环境相互关系的科学。

2•生态学的研究对象很广，从个体的分子直到生物圈。

但是，生态学研究者对于其中4个组织层次特别感兴趣，即个体，种群，群落和生态系统•3•生态学上的“空间”划分了三个空间尺度，即局域尺度、集合种群尺度和地理尺度。

4•生物圈：地球上的全部生物和一切适合生物栖息的场所，包括岩圈的上层，所有水圈以及大气圈的下层•5•生态学的研究方法生态学的研究方法可以分为野外的、实验的和理论的三大类。

①野外的研究方法是首先的，并且是第一性的，是在自然中观察并收集资料②实验研究的优点是条件控制严格，可重复性强；缺点是实验室条件可能与野外自然状态下的有区别③理论研究常用数学模型进行模拟研究第一章生物与环境1•生态因子：是指环境中对生物起作用的因子，如阳光、温度、分、氧气、二氧化碳、食物和其他生物等2•生境：所有生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或群体的栖息地的生态环境称生境3•环境：指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括空间及直接或间接影响生物体或生物群体生存的各种因素4•生态环境：所有生态因子构成的，直接或间接影响该生物体或生物群体生存和发展的一切因素的总和。

5•生态因子的分类：①按其性质分为气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子5类。

②按有无生命的特征分为生物因子和非生物因子两大类。

③按生态因子对动物种群数量变动的作用，将其分为密度制约因子和非密度制约因子④按生态因子的稳定性及其作用特点，分稳定因子和变动因子两大类。

6•生态因子作用特征：生态因子与生物之间的相互作用是复杂的，只有掌握了生态因子的作用特征，才有利于解决生产实践中出现的问题。

①综合作用：环境中的每个生态因子不是孤立的，单独存在的，总是与其他因子相互影响，相互制约的，例：山脉阳坡和阴坡景观的差异，是光照，温度和风速综合作用的结果。

②主导因子作用：对生物起作用的众多因子并非等价的，其中有一个是起决定性作用的，他的改变会引起其他生态因子发生改变，使生物的生长发育发生变化，这个因子称主导因子。

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。

生物进化理论一、拉马克的进化学说1．主要观点(1)物种是可变的，所有现存的物种都是从其他物种演变而来的。

(2)生物本身存在由低级向高级连续发展的内在趋势。

(3)环境变化是物种变化的原因，“用进废退”和“获得性遗传”是其核心进化观点。

2．不足和地位：该学说中主观推测较多，但内容系统丰富，为达尔文进化学说的诞生奠定了基础。

二、达尔文的进化学说1．基本观点(1)物种是可变的：进化通过物种的演变进行。

(2)生存斗争和自然选择：①生存斗争：包含生物与生物之间的斗争和生物与无机环境之间的斗争。

②自然选择：在生存斗争中，适者生存，不适者淘汰的过程。

(3)适应是自然选择的结果：适应的第一步是变异的产生，第二步是通过生存斗争而选择。

2．局限对于遗传和变异的本质以及自然选择对可遗传的变异如何起作用等问题，不能做出科学的解释。

三、现代生物进化理论1．代表者：杜布赞斯基等。

3．生物进化的基本单位——种群(1)进化的实质：种群内基因频率的改变。

(2)种群：生活在同一地点的同种生物的全部个体。

种群不仅是生殖的基本单位，也是生物进化的基本单位。

(3)基因库：一个生物种群中全部个体所有基因的总和。

(4)基因频率：群体中某一等位基因在该位点上可能出现的比例。

(5)基因型频率：指某种基因型的个体在群体中所占的比例。

(6)影响基因频率的因素：基因突变、自然选择、迁移、遗传漂变等。

4．生物进化的原材料——突变和基因重组：主要由基因突变、基因重组和染色体变异提供。

5．生物进化的方向——自然选择：自然选择可以保留对个体生存和繁衍后代有利的变异，使生物向着适应环境的方向发展。

6．物种形成的必要条件——隔离：(1)物种：分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且在自然状态能够相互交配并能生殖出可育后代的一群生物个体。

(2)物种形成和生物进化的机制是突变、选择和隔离。

四、分子进化的中性学说1．提出者：日本学者木村资生。

2．内容：(1)生物进化的主导因素不是自然选择而是中性突变的随机固定。