第2章 个体生态学-生物与环境(章节版)

三、地球自我调节理论——Gaia 假说
Gaia 假说的主要观点和贡献是：
① Gaia 假说强调，生命是全球尺度的现象。地球生态系统没有孤 立的生命。生活的生物有机体必须调节其生存的星球。否则，物 理和化学进化的力量将会使得它们变得不适于生物的生存。 ② Gaia 假说认为，不能将物种的进化与它们的环境分离开来，这 两个过程紧紧地耦合成一个不可分割的过程，调节成功与否依赖 于生物的进化和物质环境进化的不断耦合。这在一定意义上发展 了达尔文进化论的观点。
遗传 多样性
基因水平
分子 细胞 个体
物种 多样性
物种水平
不同层次
生态系统 多样性
景观 多样性
多样化和变异性
景观空间结构 功能机制 时间动态
生态系统水平
生物区系特点 生境的多样性 物种的濒危状况 生物群落的多样性 灭绝速率变动及机制 生态过程的多样性 保护物种和持续利用
二、生物多样性
（三） 影响生物多样性的因素
5.纬度、栖息地异质性和生产力
从区域范围考虑，物种数量随自然条件的适宜性、栖息地异质性、 与散布中心的隔离程度和初级生产力的变化而变化
6.生物地化循环
生物多样性水平与土壤营养物之间存在密切关系
7.系统稳定性
在一定程度上，生物多样性越高、越复杂，生态系统就会越稳定
不同的观点认为，稳定性应该有一个阈值，超过该数值后，多样 性非但不能增加系统的稳定性，甚至可能产生破坏性作用。
三、地球自我调节理论——Gaia 假说
（一）Gaia 假说的形成和发展
Lovelock J E在1969 年关于生命起源的国际会议上，第一次提出 了Gaia 假说。 1979 年，第一部著作《Gaia：对地球上生命的新认识》 1988年，第二部著作

1昆虫与植物间的协同进化2大型草食动物与植物的协同进化3互惠共生物种间的协同进化4协同适应系统二生物多样性一生物多样性的概念p35二生物多样性的四个水平遗传多样性物种多样性生态系统多样性景观多样性当二次电子数最少为一个时可代替初始电子的作用继续不断从阴极发出电子形成不依赖外界因素的初始电子从而产生自持放电
• 海洋植物— 光合作用色素对光谱变化具有明显的 适应性:
–海水表层植物色素吸收蓝、红光； –深水植物光合色素有效地利用绿光。
• 高山植物— 对紫外光作用的适应，发展了特殊的 莲座状叶丛。
• 动物— 不同动物发展不同的色觉。
不同光谱成分对植物的生态作用
1、红光的生态作用 （1）光合活性大； （2）促进叶绿素的合成； （3）有利于碳水化合物的合成； （4）促进发芽； （5）增加植物体温度。
假说认为，地球表面的温度和化学组成是受地球 表面的生命总体（生物圈）所主动调节的。
一、光因子的生态作用及生态适应
1. 太阳辐射及其变化规律 2. 光强度变化对生物的影响 3. 光质变化对生物的影响 4. 光周期现象
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２）影响地表太阳辐射的因素
a.大气圈的对太阳辐射的削弱作用 b.太阳高度角对太阳辐射强度的影响 (0°~90°) c. 日照长度的变化 d. 地形因素的影响：朝向、坡度、海拔高度 e. 不同的生境中的太阳辐射：
第一节 地球上的生物
一、生命的产生与进化 （重点） (一)、生命起源的几种学说：
1.神创论 2.从自然发生说到生源论
自然发生说的代表人物：古希腊的哲学家自然 科学家亚里士多德（Aristotle, 384—前322）， 他认为生物的繁殖有三种主要方式： ①自然发生，如通常产生蚤类、蚊虫和各种虱子。 ②无性生殖，像海星、蠕虫、贝类等。 ③有性生殖。

生物对非生物因子的耐受限度
“最小因子定律”(Liebig’s law of minimum) 最小因子定律” 最小因子定律 植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素， 植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营 最小因子（ 德国） 养元素称最小因子 养元素称最小因子（Justus von Liebig,1840,德国） 。 德国 耐受性定律” V.E.Shelford,1913， “耐受性定律”(Shelford’s law of tolerance)( ， 美国) 美国 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 耐受范围， 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 和一个生态学上的最高点 在最高点和最低点之间的范围就称为生 最高点， 点和一个生态学上的最高点，在最高点和最低点之间的范围就称为生 生态价(ecological valence)。 态幅 (ecological amplitude) 或生态价 。 限制因子(limiting factors) 限制因子 在众多生态因子中， 在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其 生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子 生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子 限制因子概念的意义 为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点； 为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点； 有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。 有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。
负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性） 负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性）
口渴反应
血液 太浓 接受器 下丘脑） （下丘脑） 血液 太稀 控制中心 下丘脑） （下丘脑） 失水 饮水 效应器 肾脏） （肾脏）

黄化现象(etiolation phenomenon)是光 与形态建成的各种关系中最极端的例子，黄化 是植物对黑暗环境的特殊适应。
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光可以影响植物的形态
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2. 光照强度与水生植物
光的穿透性限制着植物在海洋中的分布, 只 有在海洋表层的透光带(euphotic zone)内, 植物 的光合作用量才能大于呼吸量。在透光带的下部， 植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡 之处, 就是所谓的补偿点。如果海洋中的浮游藻类 沉降到补偿点以下或者被洋流携带到补偿点以下 而又不能很快回升表层时，这些藻类便会死亡。 在一些特别清澈的海水和湖水中(特别是在热带海 洋), 补偿点可以深达几百米，但这是很少见的。 在浮游植物密度很大的水体或含有大量泥沙颗粒 的水体中，透光带可能只限于水面下1 m处, 而在 一些受到污染的河流中，水面下几cm处就很难有 光线透入了。
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不可代替性和补偿作用
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 主导作用的因子，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 以从总体上说生态因子是不可代替的，但是 局部是能补偿的。如在一定条件下，多个生 态因子的综合作用过程中，由于某一因子在 量上的不足，可以由其他因子来补偿，同样 可以获得相似的生态效应 。以植物进行光合 作用来说，如果光照不足，可以增加二氧化 碳的量来补足。
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第二节 生态因子作用分析
1 生态因子作用的一般特征 2 生态因子的限制性作用
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一、生态因子作用的一般特征
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综
主导 直接
阶
不可
合
因子 作用
段
代替
作 用