【生物竞赛】生态行为提纲-基础生态学--个体生态学（一）
1. 基础生态学--个体生态学（一）
1. 生物与环境的关系
关于生态学的基本概念：
生态学：有机体与环境相互关系（Ernst Haeckel 1834-1919 Economy of Nature）
环境：生物体周围生物因素与非生物因素的总和。环境影响生物体（e.g.易形叶型 浮水叶 沉水叶 挺水叶）
大环境（Macro environment）：地区气候环境 e.g. 裸鼹 肯尼亚，埃塞俄比亚气候为其大环境。
微环境（Micro environment）：e.g.裸鼹：地下隧道（-50cm）环境。
内环境（Inner environment）：e.g.细胞外液。
生态因子：
按照性质分类：气候因子，土壤因子，地形因子，生物因子，人为因子。
按照密度的关系分类：非密度制约因子（e.g.气候） 密度制约因子（e.g.捕食压力 ：｜种群密度升高 导致 捕食者数量升高 ｜寄生风险 食物丰富度）
按照稳定性分类：稳定因子-不变参数（e.g.地形引力，太阳辐射）
变动因子
生态因子的作用规律
生态因子作用特点：1.综合性（生态因子相互作用）2.非等价性-存在主导因子（e.g.光照时间主导植物生殖生长）3.不可替代性
4. 补偿性（e.g. Sr补偿Ca 软体动物壳【Sr--SrCo3】补偿【Ca--CaCo3】、颗石藻细胞壁【Sr--SrCo3】补偿【Ca--CaCo3】）
5. 阶段性：不同生长发育阶段需要不同生态因子（蜻蜓➡稚虫【水生，腮呼吸】 成虫【陆生，气管呼吸】）
6. 限定性（不能过多过少）
7. 最小因子法则 （原始版本：植物生长取决于处于最少量状态的微量元素的水平）（更新版本：生物生长受制于处于最少量状态的生态因子的水平）【限定条件：1.仅适用于稳态 2.要考虑补偿因子】 e.g. 某植物施加氮肥200kg 钾肥150kg 磷肥300kg
最后实际产量为钾肥质量150kg
8. 耐受性法则：生物对于生态因子有其耐受的上限与下限
关于耐受性法则相关概念：
※上下限之间区间定义为生态因子耐受幅（生态幅or生态价）
根据其而分类为：广生态幅生物/狭生态幅生物
关键的影响生存，生长繁殖的生态因子--限制因子
不同生态因子的相互作用/生态因子对物种分布的影响
生态位（Ecological Niche）又译为生态龛 ：生物在环境的位置（对所有生态因子的耐受范围定义的“位置”）推论：生物在自然界的分布范围的推测
驯化作用：生态幅的缓慢在环境诱导下的变动 1.实验条件下快速生理补偿（Acclimation）2.自然条件下慢速生理补偿（Acclimatization）
休眠、行为适应（为躲避不良环境）
2. 温度的生态学作用
地球环境温度分布规律-影响因素
太阳辐射：1.正午太阳高度 2.太阳照射时间
环境介质比热容：空气/水
时间变化规律：
潮间带：夏季：10～30℃ 冬季：-25～10℃【温性生物】
水体/大气（较大）：一般较小【>15m时无变化】
昼夜变化-土壤：土壤深度↑昼夜温差↓（有时滞性）【>35～100cm时无昼夜温差】
季节变化：水体：赤道、两极年温差≦5℃ 温带海洋年温差10～15℃【深度>140m时，无年温差（0.5℃-4℃水平）】
土壤：深度↑季节温差↓时滞性↑【深度≧30m：无年温差】
空间变化规律：1纬度～1.5℃ 海拔100m～0.5-1℃ 水平方向
竖直方向-湖水水体温度：春、秋强环流现象：水温近4℃。无机盐供给，有机碎屑供给→光合产出↑ 夏季：对流微弱→光合产出↓。水温分层（上湖层，斜湖层，下湖层） 冬季：冰层≦0℃，深水层～4℃
温度的生态学效应
相关概念：温血动物vs冷血动物 恒温动物vs变温动物
内温动物vs外温动物 异温性vs异温动物
内温动物-自我氧化代谢产热 外温动物-依赖外部热源调节体温
异温性-恒温动物体温偏离身体自身温度正常范围外的现象（严重偏离为10℃～）
异温动物-异温动物仅限于恒温动物【有异温性→异温动物】
e.g.恒温冷血外温 深海鱼，部分蜥蜴 变温温血内温 鸭嘴兽
变温冷血内温 鲨鱼
外温vs变温 生理机制：影响酶活
生理学机制：
Q10定律：Q10= 每当温度升高10℃，r提高2～3倍
科罗拉多金花虫（Leptinotarsa decemlineata）O2的摄取遵循Q10定律
温度的生态学效应-对发育的影响
有效积温法则：K=N（T-T0）【T：发育平均温度，变量（度） T0:发育起始温度，常量（度）N：发育时间，变量（日）K：有效积温】推论：r=1/N=T-T0/K=T/K-T0/K 【r：发育速率】
发育速率正比于T-T0
适用范围：昆虫，爬行动物，两栖动物，鸟蛋，植物种子
模型应用：预测生物地理边界，预测病虫害严重程度，规划农业气候区。
温度的生态学效应-对繁殖的影响
1. 昆虫-交配频率，产卵数卵孵化率
2. 鱼类-性成熟时间，孵化时间
3. 恒温内温动物-内温，恒温，温血动物。【主导因素】光照时间
e.g.松鸡，6月上旬 长日照 T≦0℃ 无法繁殖
普通田鼠，冬季，短日照，局部温度较高，繁殖
温度的生态学效应-对生物分布的影响
e.g.花盖红点鲑（Salvelinus malma）白斑红点鲑（Salvelinus leucomaenis）T=6℃ 花盖红点鲑夺取栖息地重合区域 T=12℃ 白斑红点鲑夺取栖息地重合区域
小叶椴树 不同海拔/纬度植物分布模式 主受温度影响
温度的生态学效应-极端温度的影响
极端低温的危害：结晶撕裂原生质，破坏超微结构，渗透胁迫，细胞脱水，蛋白质构想改变，代谢紊乱
植物对极端低温的危害适应策略：1.产生渗透调节物质 2.增加不饱和脂肪酸比例
动物对极端低温的危害适应策略：1.降低散热面积【增大体型 Bergame’s Rules】2.缩小体表突出部分【耳、尾、四肢 Allen’s Rules】3.放缓发育【Jordan’s Rules 鱼在低温下，发育时间过长，脊椎骨数量↑，体积↑】4.增加隔热性【毛/羽 增加皮下脂肪厚度 固甘油，糖蛋白】5.提高渗透势/降低冰点（昆虫独有）【囤积甘油-昆虫体液可进入超冷状态，糖蛋白-深海鱼，维持体液状态】6.提高产热量（临时策略）7.局部异温性【1.防止低体温区吸收过多热量「逆流热交换机制（提前降、升温）」 2.维持低体温区神经元活性 】容许部分突出部分保持局部异温性。
e.g.江豚鳍状肢：入流动脉被回流静脉包裹入流动脉提前降温，回流静脉提前升温8.改变温度敏感性 e.g.银鸥 体核温度：38～41℃ 跗骨区温度：6～13℃ 9.躲避低温环境-休眠、迁徙
生物对极端高温的适应-植物
降低光吸收，生长大量绒毛、鳞片、革质叶、银白色叶，竖直排列，木栓层的加厚降低吸热
生物对极端高温的适应-动物
1. 放松恒温性 e.g.骆驼34～41℃（缺水）2.行为适应，种群层面适应、休眠e.g.夜行：多数沙漠啮齿类动物 洞穴降温：白尾黄鼠 肺鱼（Dipnomorpha）主要适应“缺水” 种群层面“适应” 黑尾兔：爆发性生殖平衡“高温死亡”
2. 局部异温性：提前降温，避免过热
e.g.牛科动物：颈动脉与鼻腔回流静脉交织为血管网（海绵窦）
3. 水的生态学作用
植物群落的分布-陆生植物
湿生植物（角质层更退化）、中生植物、旱生植物（角质层强大）
植物群落的分布-水生植物
沉水植物、挺水植物、浮水植物
根系泌氧
植物对水环境的适应-抗涝适应 ↓
气生呼吸根 通气组织 根系泌氧（洪涝→缺氧→厌氧菌活动→H2S↑→毒害）
植物对水环境的适应-抗旱适应-泌盐作用
水对动物的作用
1. 影响体色（Gloger’s rule）葛洛格规则：干旱地区体色浅，潮湿地区体色深【原因：黑色素合成酶系活性在高湿度环境下升高】
2. 影响动物分布（背景：不同水域含盐量不一 海水水域～3.5%
红海4.7% 内陆咸水湖0.005%～34.7% 内陆半咸水水域（河口）0.05%～1.6% 淡水水域0.002%～0.05%）
3. 影响生长发育繁殖、寿命：湿度影响性成熟频率、交配频率、产卵数。
动物对水环境的适应
行为适应：e.g.鼠妇-主动向高湿度环境移动 羚羊、角马大规模、远距离迁徙找水 肺鱼-休眠 昆虫-滞育
生理适应：1.代谢水囤积 2.降低水分流失：①节肢动物 角质层、蜡膜 主动控制气孔开闭 ②脊椎动物 爬行类：角质鳞 哺乳类：角质层,毛 鸟:羽毛 【有爪动物门无法控制气孔开闭】
4. 降低体表、呼吸道失水 4.降低排泄/排遗失水：③水分重吸收(1)昆虫 马氏管，直肠壁重吸收水分 (2)脊椎【爬行类以后】肾【浓缩尿液】
生理适应-水生动物的渗透适应机制：
1.大量吸水，肾小球退化，排尿少，鳃排盐 e.g.海产硬骨鱼，盲鳗
2.肾小球发达，大量排低渗尿，鳃吸盐 e.g.淡水硬骨鱼、淡水生有尾目动物（蝾螈类）洄游类鱼类 e.g.银花鲈：鳃有泌盐细胞/吸盐细胞 体表粘液较厚
3.体液堆积尿素 氧化三甲胺-盐度>3.5%->不失水，发而有水分渗入->靠肾排除多余水盐 e.g.海水软骨鱼、海水两栖类（海蛙、海蟹蛙）
4.膀胱重吸收水 盐腺排盐，发达髓旁肾单位浓缩尿 利用猎物体内低渗体液维持渗压e.g.淡水无尾目动物（皮肤吸盐吸水）海生羊膜动物（爬行类以后）
