期中复习提纲

第一章 绪论

1. 生态学：研究生物有机体与环境相互关系的科学。马世骏的定义是：研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学。
2. 核心内涵：环境决定生物，生物适应环境，生物改良环境。
3. 组织层次：分子、细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、景观、生物圈。
4. 涌现性原理：整体大于部分之和，高层次具有低层次不具备的特性。
5. 学科地位：2011 年生态学成为理学一级学科，代码为 0713。
6. 重要事件：
   • 1866 年，海克尔首次提出 ecology 一词。
   • 1895 年瓦尔明《植物分布学》和 1898 年辛柏尔《植物地理学》标志生态学独立。
   • 1979 年，中国生态学会成立。
7. 四大生态学派：
   • 北欧学派：群落分析。
   • 法瑞学派：植被分类。
   • 英美学派：演替顶极。
   • 苏联学派：建群种。
8. 现代生态学特点：定量研究、以生态系统为核心、多学科交融、向宏观和微观两极发展。
9. 三大研究方法：野外调查、实验研究、理论研究。

第二章 生物与环境

核心概念

• 环境：以生物为主体的外部条件总和。
• 生境：生物生活的具体地方的环境。
• 生态因子：对生物有直接或间接影响的环境因素。
• 密度制约因子：食物、天敌、疾病等，作用强度随种群密度变化。
• 非密度制约因子：温度、降水、灾害等，作用强度通常不随种群密度变化。

生态因子作用特征

生态因子作用有五个主要特征：

1. 综合性。
2. 非等价性，也就是存在主导因子。
3. 阶段性。
4. 不可替代性和补偿性。
5. 直接性和间接性。

三大基本定律

1. 利比希最小因子定律：植物生长取决于处在最小量状态的营养成分，主要适用于稳定条件。
2. 限制因子定律：生态因子过小或过大都会限制生物。
3. 谢尔福德耐受性定律：生物耐受范围上下限之间为生态幅。

生态幅与适应

• 生态幅：生物对生态因子的耐受范围。
• 广适性：生态幅较宽。
• 狭适性：生态幅较窄。
• 耐受限度调整：驯化、内稳态、休眠、迁徙。
• 趋异适应：种内不同环境中形成不同生态型，也称辐射适应。
• 趋同适应：亲缘关系远的类群在相似环境中形成相似生活型。

光因子

• 光的作用维度：光质、光强度、光周期。
• 叶绿素主要吸收红光（640-660 nm）和蓝紫光（430-450 nm）。
• 光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光强度。
• 光饱和点：光合速率达到最大值时的光强度。
• 阳生植物：光补偿点和光饱和点高。
• 阴生植物：光补偿点和光饱和点低。
• 光周期类型：长日照、短日照、中日照、日中性。

温度因子

• 范托夫定律（(Q_{10})）：温度每升高 10℃，生理速率通常加快 2-3 倍。
• 有效积温法则：

$$K=N(T-C)$$

其中，(K) 为有效积温，(N) 为发育天数，(T) 为平均温度，(C) 为生物学零度。

• 有效积温法则的应用：预测世代数、预测分布北界、安排农时。
• 内温动物：主要靠自身代谢产热维持体温。
• 外温动物：体温主要受外部环境影响。
• 异温动物：在某些时期可降低体温。
• 贝格曼规律：高纬度恒温动物个体更大。
• 阿伦规律：高纬度恒温动物身体突出部分更短。

水和土壤因子

• 陆生植物：湿生植物、中生植物、旱生植物。
• 水生植物：沉水植物、浮水植物、挺水植物。
• 淡水硬骨鱼：排稀尿、摄盐。
• 海洋硬骨鱼：吞水、排盐。
• 海洋软骨鱼：储尿素。
• 壤土较适宜农业，团粒结构最好，pH 6-7 时养分有效性较高。

第三章 种群生态学

种群基本特征

1. 种群：特定时间、一定空间中同种个体的集合，是物种存在、进化和群落组成的基本单位。
2. 单体生物：胚胎发育成熟后，各器官数量不再增加的生物。
3. 构件生物：由一个合子发育而成，基本构件单位可以反复形成的生物。
4. 种群密度：单位面积或空间内的个体数。
5. 密度类型：
   • 绝对密度和相对密度。
   • 粗密度和生态密度。

种群密度调查

• 样方法：适用于植物和活动性低的动物。
• 标志重捕法：

$$N=\frac{M\times n}{m}$$

其中，(N) 为估计总数，(M) 为标记数，(n) 为重捕数，(m) 为重捕个体中的标记数。

• 去除取样法：根据连续捕捉量回归，回归直线与 x 轴交点可估计种群大小。

种群参数

• 初级参数：出生率、死亡率、迁入率、迁出率。
• 种群数量变化：

$$N_{t+1}=N_t+B-D+I-E$$

其中，(B) 为出生数，(D) 为死亡数，(I) 为迁入数，(E) 为迁出数。

• 次级参数：
  • 性比：初级性比、次级性比、三级性比。
  • 年龄结构：增长型、稳定型、衰退型。

空间分布型

分布型	判定	形成条件或生态含义
随机分布	(I = 1)	资源均匀，个体间无明显相互作用
均匀分布	(I < 1)	常由种内竞争造成
集群分布	(I > 1)	最普遍，常由资源不均或个体吸引造成

分布型可用方差和平均数的比值判断：

$$I=\frac{S^2}{M}$$

遗传与生命表

• 基因库：种群中全部个体全部基因的总和。
• 哈迪-温伯格平衡：在理想条件下，种群基因型频率保持稳定。
• 遗传漂变：小种群中基因频率随机波动更明显。
• 适合度：(W = l \times m)，综合个体存活率和生殖能力。
• 物种形成过程：地理隔离、独立进化、生殖隔离。

生命表核心符号：

符号	含义
(x)	年龄
(n_x)	x 龄存活数
(l_x)	存活率，(l_x = n_x / n_0)
(d_x)	死亡数
(q_x)	死亡率
(e_x)	生命期望

生命表类型：

• 动态生命表：同生群生命表，适合短世代生物。
• 静态生命表：特定时间生命表，适合长世代生物。
• 综合生命表：在生命表中增加生殖率 (m_x)。

存活曲线：

类型	特点	例子
I 型	幼体存活率高，老年死亡率高	人类、大型兽类
II 型	各年龄死亡率相近	水螅、鸟类
III 型	幼体死亡率极高	鱼类、两栖类

种群增长

• 净增殖率：

$$R_0=\sum l_x{m}_x$$

(R_0 > 1) 表示种群增长，(R_0 = 1) 表示稳定，(R_0 < 1) 表示下降。

• 瞬时增长率：

$$r=\frac{\ln R_0}{T}$$

其中，(T) 为平均世代长度。

• 指数增长（J 型）：

$$\frac{dN}{dt}=rN$$$$N_t=N_0{e}^{rt}$$

• 逻辑斯蒂增长（S 型）：

$$\frac{dN}{dt}=r_{m}N(1-\frac{N}{K})$$

其中，(K) 为环境容纳量。

逻辑斯蒂曲线可分为开始期、加速期、转折期、减速期和饱和期。转折期 (N = K/2)，增长最快。

最大持续产量：

$$MSY=\frac{rK}{4}$$

种群调节

• 外源性调节：
  • 气候学派：强调非密度制约因素。
  • 生物学派：强调密度制约因素。
• 内源性调节：
  • 行为调节。
  • 内分泌调节。
  • 遗传调节。

植物种群调节：

• 最后产值恒定法则：(Y = W \cdot d = K_i)。
• 倒数产量法则：(1 / W = A d + B)。
• (-3/2) 自疏法则：(W = C d^{-3/2})。

r 选择与 K 选择

特征	r 选择	K 选择
环境	多变、不稳定	稳定、可预测
死亡	灾难性、非密度制约	规律性、密度制约
存活曲线	多为 III 型	多为 I 型或 II 型
种群大小	低于 K，波动大	接近 K，较稳定
选择倾向	发育快、早生育、体型小、单次生殖	发育慢、晚生育、体型大、多次生殖
寿命	通常小于 1 年	通常大于 1 年
例子	昆虫、一年生植物、鼠类	大型兽类、乔木、人类