7.生态型;主要包括气候生态类型,土壤生态型,生物生态型
8.生活型
9.生境与生态位
重要问题
1.农业生态系统生态因子的作用与特征
2.农业生态系统生物因子的生态作用与特征
3.环境因子与生物间的关系及遵循定律
4.生物生态适应性的表征
5.生态位理论在农业生态系统中的应用
思考题
1.什么是环境、生态环境、生态因子?生态因子有哪些类型?
环境 指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。
生态环境(Ecological Environment):所有生态因子构成生物的生态环境。 生态因子的数量众多,但依其性质可归纳为六类:
1.气候因子:如温度、水分、光、降水、风和雷电等2.土壤因子:包括土壤结构、土壤有机物和无机物成分的理化性质及土壤微生物等。3.地形因子:如地面的起伏、山脉的坡度和阴阳坡等。这些因子对植物的生长和分布有明显影响。4.生物因子:包括生物之间的各种联系,如捕食、寄生、竞争和互惠共生等。5.人为因子:把人为因子从生物因子中分离出来是为了强调人的作用的特殊性和重要性。人类的活动对自然界和其它生物的影响已越来越大和越来越带有全球性,分布在地球各地的生物都有直接或间接受到人类活动的巨大影响。6.火因子:影响动、植物的分布与更新。
2.简述生态因子的时空变化对生物分布的影响。 a、生态因子的时空变化:
生态因子在时间上的周期性变化与空间上的递变。 如:自然环境中的生态因子始终处于有规律的变化中。 b、影响生物分布的生态因子主要变化: 海陆分布;大气环流;太阳辐射量 (一)纬度递变与纬度地带性
太阳高度角及其季节变化因纬度而不同,太阳辐射量及与其相关的热量也因纬度而异。从赤道向两极,每移动一个纬度,气温平均降低0.5-0.6℃。
由于热量沿纬度的变化,出现生态系统类型有规律的更替,称作纬向地带性。
如从赤道向北极依次出现:热带雨林→常绿阔叶林→落叶阔叶林→北方针叶林与苔原。 ( 二)经向递变与经向地带性
在北美大陆和欧亚大陆,由于海陆分布格局与大气环流特点,水分梯度常沿经向变化,因此导致生态系统的经向分异,即由沿海湿润区的森林,经半干旱的草原到干旱区的荒漠。
有人把这种变化与纬度地带性并列,称为经度地带性。实际上,两者是不同的,前者是一种严格的自然地理规律,后者是在局部大陆上的一种自然地理现象。 (三)垂直递变与垂直地带性
海拔高度每升高100米,气温下降0.6℃左右,或每升高180米,气温下降1℃上下。
降水量最初随高度的增加而增加,达到一定界限后,降水量又开始降低。由于海拔高度的变化,常引起自然生态系统有规律的更替,有人称此现象为垂直地带性。
(四)过渡带变化
过渡带又称生态交错带或群落交错区(ecotone),指两个或多个生态地带(或群落之间)的过渡区域。“相邻生态系统之间的过渡带,其特征是由相邻生态系统之间相互作用的空间、时间及强度所决定的” 。 过渡带的特征:
是一个交叉地带或种群竞争的紧张地带,这里的环境条件比较复杂,能为不同的生态类型的植物定居,从而为不同的动物提供食物、营巢和隐蔽条件,群落中种的数目及一些种群密度比相邻群落大。
(五)时间性递变与周期性递变
生态环境具有明显的季节节律和昼夜节律,所以生物的分布也随时间而有明显的变化。
3.生态因子对生物具有哪些特征? 一、生态因子对生物作用一般特征 (一)综合作用
环境中的各种生态因子不是孤立存在的,而是彼此联系、互相促进、互相制约,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。
生态因子所发生的作用虽然有直接和间接作用、主要和次要作用、重要和不重要作用之分,但它们在一定条件下又可以互相转化。这是由于生物对某一个极限因子的耐受限度,会因其它因子的改变而改变,所以生态因子的作用不是单一的,而是综合的。
各种生态因子密切联系在一起构成了生物的生态环境,并综合作用于生活其间的生物,使生物的生长发育、形态结构、生理功能发生了相应的变化。 (二)生态因子的主导作用和辅助作用
在诸多环境因子中,常常有一、二个因子起着决定性的作用,称为主导因子。
对环境来说,主导因子的改变会使环境的全部生态关系发生改变,综合环境发生质的变化; 对生物来说,主导因子的存在与否和数量的变化会使生物的生长发育发生发生明显的改变。 除主导因子以外的其他因子称为辅助因子。
辅助因子的改变虽不表现质的变化,但同样会引起生物和环境性质在数量上的变化。
如果变化范围超过了生物的耐性范围,辅助因子也就变成主导因子。因此,主导与辅助是相对的。 不同的生物或相同生物的不同生育时期以及在不同的地区,其环境的主导因子都是可能不同的。 (三)生态因子的直接作用与间接作用
直接影响或参与生物新陈代谢的因子称为直接因子,如光、温、水、气和土壤养分等。
不直接影响生物,而是通过影响直接因子而影响生物的生态因子称为间接因子。如地势起伏、地质结构等是通过影响光、温、水气和土壤因子,然后作用于生物的。间接因子对生物的作用虽然是间接的,但往往是非常重要的,它一般支配着直接因子,而且作用范围广,作用强度大,有时甚至构成地区性影响及小气候环境的差异。 区分直接因子和间接因子的作用对认识生物的生长、发育、繁殖及分布都很重要;了解二者之间的关系,有利于通过间接因子的改造而影响直接因子,从而创造良好的生态环境。 (四)生态因子对生物具有同等重要性、不可替代性和互补性
作用于生物体的的生态因子,都具有各自的特殊功能与作用,每个因子对生物的作用是同等重要、缺一不可的。
虽然从总体上说生态因子是不可替代的,但是在局部是能补偿的。也就是说某一因子数量不足,有时可靠另一因子而得到补偿,即所谓的互补性。
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。 (五)生态因子的阶段性作用
由于生物生长发育不同阶段对生态因子的需求不同,因此,生态因子对生物的作用也具有阶段性。 如:水分对植物生长发育的影响。
4.什么是限制因子定律和耐受定律? (一)最小因子定律
1840年德国有机化学家Justus Von Liebig在所著的《有机化学及其在农业和生理学中的应用》一书中,分析
了土壤表层与植物生长的关系,指出作物的增产与减产是与作物从土壤中获得的矿物营养多少成正相关的,“植物的生长取决于处在最缺乏量状况的食物的量”,即可被植物所利用的量处于或接近临界最小量的物质为限制因子,它将限制其它处于良好状态因子的效率的发挥。
但限制生物生长与繁殖的因子并不限于环境中的化学物质,还应包括其它各种环境因子。 需要说明的是最小因子定律只能在稳定的状态下,即能量的流入和流出处于平衡状态时适用。
因为在波动情况下,许多因子可以不断的相互取代而成为限制因子,同时因子之间的相互作用的结果,可能改善最小因子的利用效率。 (二)耐性定律
1913年美国生态学家 V. S. Shelford 在最小定律的基础上又提出了耐性定律的概念,并试图用这个法则来解释生物的自然分布现象。他认为生物不仅受生态因子最低量的限制,也受生态因子最高量的限制,即:各种生态因子对具体的生物来说,都存在着一个生物学的上限和下限,它们之间幅度,就是该种生物的耐性限度(又称耐性范围)。后来许多生态学者对耐性定律做了补充,使其更加完备。这些补充可概述如下:
(1)对同一生态因子,不同种类的生物耐受性范围不同。如:对水体含氧量耐受范围,鲤鱼较宽,草鱼较窄; (2)同一种生物对不同生态因子的耐受性不同。如:水稻对土壤中P、K耐受范围较宽,对N耐受范围较窄; (3)同种生物不同生育阶段对生态因子的耐性范围不同。如:生殖生长期,耐受范围较窄;营养生长期较宽。 (三)限制因子的综合概念
这两个法则的结合便产生了限制因子的概念,这个概念的含义是:生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用,但其中必有一种和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所谓的限制因子。
任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围,它就会成为这种生物的限制因子。 总之,生物生存和繁殖受着2方面的控制:
(1)最缺乏量的物质数量处于临界状态的理化因子; (2)生物自身对这些因子和环境的耐性限制。
5.什么是生物的生态型、生活型?各具有哪些类型?
同种生物的不同个体群,长期生存在不同的生态环境和人工培育条件下,发生趋异适应,并经自然和人工选择而自然形成的生态、形态和生理特性不同的基因类群。是分类学上种以下的分类单位。 生态型的划分是根据形成生态型的主导因子进行的。就植物来说,其生态型包括:
1.气候生态型:是依据生物对光周期、气温和降水等气候因子的不同适应而形成的。不同气候生态型在形态、生理、生化上都表现出差异。
2.土壤生态型:在不同土壤水分、温度和土壤肥力等自然和栽培条件下,形成不同的生态型。 3.生物生态型:主要是在生物因子的作用下形成的。 生活型
不同种生物,由于长期生存在相同的自然生态和人为培育环境条件下,发生趋同适应,经自然选择和人工选择形成的具有类似形态、生理和生态特性的物种类群,称为生活型。 植物生活型分类
一般按布朗—布朗特( Braun-Blangwet )的分类系统把植物生活型分为10种类型:浮游植物、土壤微生物、内生植物、一年生植物、水生植物、地下芽植物、地面芽植物、地上芽植物、高位芽植物和树上的附生植物。
6.什么是生境、生态位、生态位重叠?生产中如何应用生态位理论?
某一生物种群或生物群落,由于生态环境的约束只能在某一特定区域中生存,则把该区域称为该生物种群或生物群落的生境。
生态位:生物物种在完成其正常生活周期时所表现出的对环境综合适应的特性,即一个物种在生物群落或生态系统中的功能和地位。
生态位重叠指的是生态位之间的重叠现象。它涉及三个方面内容: 对资源分享的数量;关系到两个物种的生态位可以相似到多大程度仍然允许共同生存; 相互竞争的物种能有多么相似才能稳定地共同生活在一起。
生态位重叠:一般来说,竞争种的数目增加时,最大容许生态位重叠降低。
生态位理论的应用
生态位与生物的生态适应相联系,与生物对资源的利用及生物群落中的种间竞争现象密切关联。生态位的理论阐明三个问题:
第一,在同一生境中,不存在两个生态位完全相同的物种;
第二,在一个稳定的群落中,没有任何两个物种是直接竞争者,相同或相似物种必须进行某种空间、时间、营养或年龄等生态位的分异和分离;
第三,群落是一个生态位分化了的系统,物种的生态位之间通常会发生不同程度的重叠现象,只有生态位上差异较大的物种,竞争才较缓和,物种之间趋向于相互补充,而不是直接竞争。
上述理论告诉我们:由多个物种组成的群落比单一物种的群落能更有效地利用环境资源,维持较高的生产力,并且有较高的稳定性。
在农业生产中,人类应从分布、形态、行为、年龄、营养、时间、空间等多方面对农业生物的物种组成进行合理的组配,以期获得高的生态位效能,提高整个农业生态系统的生产力。利用不同作物种间在形态上、生态习性上、生理特征上,时间上的差异性,通过间套复种组建合理的作物复合群体;
在水域进行立体养殖;利用林果冠层下的空间种植药材,培育食用菌等,都可大大提高生态位的利用率。 人类在努力去除农田中病原微生物、杂草以及水体中的有害生物等,以控制其对生态位的争夺,充分提高资源的利用率。
7.森林与农田生物具有哪些生态作用?
i. 森林的生态作用
1. 涵养水源,保持水土 2. 调节气候,增加雨量 3. 防风固沙,保护农田 4. 净化空气,防治污染 5. 降低噪音,美化大地 6. 提供燃料,增加肥源。
农田所有生物组成一个复杂的农田生态系统,对无机环境产生影响。
1) 对土壤肥力产生影响。 2) 对水土保持的影响 3) 对农田小气候的影响 4) 对净化环境的作用
土壤生物包括土壤微生物和土壤动物,是土壤中重要的分解者和消费者。
1. 促进了成土作用 2. 改善土壤的物理性能 3. 提高土壤质量
4. 改变土壤表层的物理性状
第六章
概念与术语
食物链:指生态系统中生物组分通过吃与被吃的关系彼此连接起来的一个序列,组成一个整体,就像一条链索一样,这种链索关系就被称为食物链。
食物网:在生态系统中,各种生物成员之间的取食与被取食关系,往往不是单一的,多数情况是交织在一起的,一种生物常常以多种食物为生,而同一食物又往往被多种消费者取食,于是就形成了生态系统内多条食物链相互交织,互相联结的“网络”,这种网络被称为“食物网”
人工辅助能:是指人类通过各种生产活动所投入到农业生态系统中的人力、畜力、燃料、电力、机械、化肥、农药、饲料等。它的投入可以大大强化和辅助生态系统中生物对太阳光能的固定、转化和流动。

