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生态学的10个规律

生态学的10个规律
生态学的10个规律

高中生物竞赛辅导

《生态学与动物行为学》

日照实验高中崔宝刚

一、生态学的十个规律

1.生态学是科学:生态学是关于动、植物投资的一门科学。生物的行为都是一种投资行为,与经济学密切相关。

生态农业、生态旅游、生态党和生态平衡等

A.大面积森林砍伐、滥施开垦干草原、破坏沼泽、围湖造田、环境污染---生态不平衡;

B.生态平衡像“收支平衡”一样,是指生态系统的物质和能量的输入和输出相平衡,从而形成相对稳定的状态;这种平衡是好还是坏?

C.生态平衡不存在(发展观),常用生态系统稳定性描述。

生态学的研究成果并不直接产生或指挥伦理和政治的运动。

2.生态学只有按照进化论才能被理解

(1)离开了进化论,生物学就没有了意义。

(2)形态学、生理学和行为学等的巨大多样性都是亿万年进化的结果。

例:为什么鸸鹋(澳洲鸵鸟)、几维鸟(新西兰唯一保存下来的无翼鸟; 新西兰人把从我们中国引种去的猕猴桃,称为几维果)和美洲鸵鸟等都是无翼的?——进化的结果。

(3)从更广的水平而言,进化的趋势是使有机体的适合度(fitness)最优

(4)由于环境是对于有机体的基本约束,所以生态学在一定程度上可以忽视进化和遗传?---错

3.“对物种有利”现象并不存在

自然选择将有利于那些传给大多数后裔的基因

假如兵蚁或工蜂在防御性攻击后自取灭亡(工蜂遇敌时,不得已而使用螫针,螫针会连同一部分内脏拉出,这是一种自杀性的行为,但它保卫了蜂巢内同胞的安全)或雌章鱼在生产后就即可死去只是对物种其它个体有好处,但是对携带基因的个体是不利的,那么进化将有利于别的基因取代它,这种死亡的意义并不在于利它。

由于同样的理由,认为种群大小通过出生率降低而受到限制是“为了对物种有好处”的论点同样是不可靠的。基因是自私的,只对自己有利。自然界中并不存在某种个体含有利它基因现象。

无论是利他行为还是种群调解,用进化作用于个体的观点都是很容易被理解的。

4.基因和环境都很重要

先天定型行为与学习行为

动物的行为也像消化道内的酶一样,同样是被基因控制的。目前有许多基因控制行为特征的实例。

学习行为也是重要的,很多鸟类出生时就和同种鸟类分开,成体后并不会本种鸟叫。

正确评价这两方面因素的基本性质及其相互作用的事实,对于正确理解生态学是很重要的。

5、理解复杂性需要模型

首先要确定小的特定问题:如“雄性乌鸫为什么形成领域?”

然后要“提出特定假设”:有领域的乌鸫能得到更多的交配机会。

再次要检验特定的假说

要检验的模型有时候是比较复杂的,此时需要构建数学模型

实例:椋鸟采集食物,椋鸟需要估计两件事:离开窝有多远和采到一嘴蠕虫有多大困难。鸟要自己估计,并建立自己的数学模型。

6、“讲故事”是危险的(易犯科学性错误)

北极熊为什么是白色的?故事:是因为他们隐蔽在雪地里避免被捕食---错误

正确的作法应是有层次的解释。

7、要有分层次的解释

流程:直接的原因(原始解释);进一步的问题;进一步的解释;深层研究。

实例:在隔离小种群中,发现用无线电标记的鼹鼠停留三天了,为什么?

直接原因(原始解释):死了。

进一步的问题:肠道内有寄生虫。

进一步的解释:由于感染了寄生虫死亡。

深层研究:该物种是否易感染寄生虫?

这一例子中使用了标记动物的研究方法。这种方法可以研究隔离小种群的动物行为,这种小种群也要有一定的种群密度。任何生物都有一定的生境,将连续种群隔离开来,开成隔离小种群(或称抑制种群),称为生境破碎化。

8、有机体具有很多的约束:物理约束;进化约束

实例1——物理约束:敏捷与大小之间的权衡。个体大,不敏捷;个体小,敏捷但抵抗力弱。细菌个体大,物质就很难运输到中心。

实例2——进化约束:脊椎动物眼中的盲斑。盲斑是设计上(遗传上)的缺陷,并不是进化的产物,它的存在约束了这类生物的进化。

9、机会是重要的

谁先来谁获胜。风暴后林冠中出现林窗对于林地的动植物区系的生态学将有重要影响,但出现的时间和地点都是不可预测的。同样,沙丘的动态以及海岸的生物种是被沙丘随即破坏和新、裸的可移植表面的产生所控制的。

脊椎动物眼中的盲斑等;北美旅鸽的灭绝

10.生态学家心目中的生态学边界

数学、物理、化学和其他学科,可作为理解生态学的基本工具。

生态学中的两个重要思想

投资和权衡 Trade-off —“达尔文魔鬼” 不存在:存活和繁殖的权衡,散居与集群的权衡等等。

一雄多雌和一雌多雄的权衡:前者虽然繁殖机会比较多,但在繁殖季节不得不消耗时间和精力去驱赶其他雄鸟,而后者的雄鸟则无须消耗精力于此,可以专心养育雏鸟;对雌鸟而言,前者得到雄鸟对它们幼雏的双亲行为少于后者,但前者的栖息地质量优于后者。

连续谱系 Continuum 的思想

r- 选择,K-选择;热带雨林、极地;定型行为、学习行为;隐蔽和警戒

自然选择使不同的行为对策达到一个平衡

主要内容 附

合量

行为生态学概论;定型行为和学习行为;觅食行为与栖息地选择;社群行为;动物的通讯

行为生态学概况行为生态学的发展

20世纪60年代的4个学派

1、比较法J.H.Crook (英国)等人把鸟类和灵长类的社会组织同各种生态因素联系起来加以研究,提出了比较法。

2、W.D.Hamilton(1964) (英国)和J.Maynard Smith (1964)最早提出了亲缘选择和广义适合度的概念。这两个概念从基因层次上解释了各种利他行为。

3、N.Tinbergen (英国)等人用简单的野外试验和观察法确定了测定存活值的方法。

4、R.H. MacArthur及其同事牢固地确立了这样的信念,即生态学中关于进化的各种假说,可以用精确的数学方法表达。Mac Arthur等人提出了最优化理论和进化稳定对策(ESS)这两个概念。

1973年,廷伯根(Tinbergen,N.)、劳伦兹(Lorenz,K.Z.)和符瑞西(Frish,K.V.)三位行为学研究学者共同获得诺贝尔(生理医学)奖,行为学研究受到了广泛重视,获得了蓬勃的发展。

动物行为学已经成为生物学的一个活跃的分支学科,正在为解决一些生物学的疑难问题作出积极的贡献。

动物行为的多样性

蝴蝶破蛹,翩翩起舞;“新婚之夜”,螳螂吃“夫”;虽有“舐犊情深”,也有“杀婴杀亲”……动物的世界神秘莫测,动物的行为复杂难解

对配偶的需求, 领域行为,集群,亲代关怀,利他行为等等

灰雁向人求偶?--印记行为;老鼠与猫打架?雄性花羽翠鸟帮组无亲缘关系的“已婚夫妇”?--要求回报

是否有规律?--从进化论和生态学的角度进行分析:动物行为实际上是动物个体和动物社群适应内外环境变化所作的反应,是对周围的生物和非生物环境所作的动态适应。

动物行为与自然选择

什么是行为生态学?--N.Tinbergen的观点

动物行为学是研究动物行为的发生原因(causation)、发育(development)、进化(evolution) 和功能(function) 的一门科学

行为发生的原因和功能是行为生态学研究的重点

行为功能是以行为的存活值和适合度来衡量的

自然界只有利他行为,而不会有利他基因。

在进化期间,生态条件将决定什么行为对动物的生存和生殖最有利。

动物行为的基本概念

动物行为(anima1 behavior)是指动物对环境条件(包括内、外环境)刺激所表现出的有利于自身生存和繁殖的可见动作或反应。

行为是一种生物学性状。因此,行为受遗传和环境所影响,有其特定的生理基础、系统发生以及个体发育的过程;而且,每种行为具有一定的变异,但是,不同动物种类的行为绝不会完全相似。

信号刺激(signal stimulus):在各种各样的刺激当中,如声音、颜色、适当的构造、气味或动作等,能够引起动物产生某种行为反应的个别刺激就称为“信号刺激”,或称为“释放者”(releaser)。

行为生态学的研究内容

行为发生的原因和功能是行为生态学研究的重点

以非洲狮子的繁殖行为为例:1、雌狮同步化动情(化学信号)2、杀婴行为(新入群的雄狮杀死或驱赶幼狮)

原因性解释、功能性解释

动物的杀婴行为--- “虎毒不食子”-错

嗅味不相投导致动物杀婴。有实验证明,非亲生的幼兽由于身上的气味与母兽气味不相投,不仅得不到母兽照顾,反而会遭到攻击。若用母兽的尿涂沫在非亲生甚至不同种的幼仔身上,母兽则会把它们当作自己亲生孩子般地照料,因为其身上的特殊气味与母兽气味相投了。实际上,动物园里就常用这种办法让哺乳期的雌狗给刚生下的小老虎、小狮子喂奶。相反,如果母兽自己的亲生孩子身上带有特殊气味,这气味与母兽气味不相投,则会导致母兽不认自己亲生孩子的现象。例如某些啮齿类的幼鼠如果被人用手摸过,母鼠不久就会将带有异味的幼鼠咬死,甚至吃掉。

恶劣的环境导致动物杀婴。某些家养动物,如兔、猫等,在雌性个体老化时往往出现杀婴现象。这类动物由于精力和能量代谢的不济,已无法承受抚育后代的重任,因而出现本能性的杀婴现象。因此,如果在饲养动物时出现这种现象,应适时地将老化个体淘汰掉。

为传递自身的遗传基因而杀婴。这多发生于一雄多雌的兽群中,例如在狮子群和印度疣猴群体较为普遍。

动物的杀婴行为是动物在特殊情况下出现的种内竞争行为,是动物在长期进化过程中经过自然选择作用形成的本能行为。认识这一规律将有助于我们更好地进行动物的人工饲养和保护野生动物,尤其是做好野生动物的繁殖工作。

行为生态学的研究方法

四个步骤:仔细观察、提出假设、检验假设和预测未来的行为并对预测进行检验

建造最适模型以应用于动物的觅食行为、领域行为、生殖行为、双亲行为等

物种间的比较法,以织布鸟为例;以非洲有蹄类的社会组织为例。

比较研究是对近缘物种的行为和社会组织进行比较分析,找出这些物种的行为和社会结构差异与它们生态学差异之间的关系。从这些相关分析中就可以推断出行为特征的适应意义。

博弈论在动物行为中的应用

Maynard Smith (1982)的工作使得博弈论成为分析动物行为的极有用的理论工具,因为一个动物所采用的最好的斗争策略往往取决于种群中其他个体的行为表现。进化过程将会导一个种群产生一个进化稳定对策。

具有竞争或对抗性质的行为称为对策行为。在这类行为中,参加斗争或竞争的各方各自具有不同的目标或利益。为了达到各自的目标和利益,各方必须考虑对手的各种可能的行动方案,并力图选取对自己最为有利或最为合理的方案。比如日常生活中的下棋,打牌等。对策论就是研究对策行为中斗争各方是否存在着最合理的行为方案,以及如何找到这个合理的行为方案的数学理论和方法。

生物学家使用博弈理论来理解和预测进化(论)的某些结果。例如,John Maynard Smith 和George R. Price 在1973年发表于Nature上的论文中提出的“evolutionarily stable strategy”的这个概念就是使用了博弈理论。还可以参见进化博弈理论(evolutionary game theory)和行为生态学(behavioral ecology)。

行为生态学的分支

根据行为所获得的途径,可分为定型行为与学习行为

从行为的功能上来看,行为生态学可细分为以下几个分支:觅食行为、栖息地选择、社群组织和集群行为、婚配制度、种内竞争、利他行为等。

行为生态学思想

行为学与进化论的关系

自然选择理论在一定程度上解释了动物行为的进化和功能。

“自然选择”理论与动物行为的进化和功能

所选择的是那些最能找到食物、配偶和躲避天敌的遗传特征的个体,所以,自然选择的结果使有机体更加适应其环境。

“自然选择”理论的基因表达方式

生物进化中的自然选择可以说是体现在一对等位基因的生存差异上,最成功的基因是那些最能有效的使有机体生存和繁殖后代的基因,而个体只是基因的临时运载工具,即小鸡是一个鸡蛋制造另一个鸡蛋的工具。

自然选择的单位

个体选择

配子选择(gamete selection) :选择对基因频率的影响可发生在配子上。育种技术。

亲缘选择(kin selection) :如果个体的行为有利于其亲属的存活能力和生育能力的提高,并且亲属个体具有某些同样的基因,则可出现亲缘选择。

群体选择(group selection):一个物种种群如果可以分割为彼此多少不相连续的小群,自然选择则可在小群间发生,称为群体选择。

性选择(sexual selection):是自然选择的一个特殊情况。自然选择是指获得交配机会多的生物具有较高的适合度。

适合度的两个方面:存活和繁殖,两者的权衡。

个体选择与群体选择之争

群体选择:动物的行为是有利于群体或物种的

实例1:群体选择学说认为,许多鸟类的产卵数低于最大值;

个体选择学说认为,事实上鸟的繁殖率已达到最大值,因为繁殖的成功不应该只看产卵数,而应重视最终成活的后代数目,即能出飞的窝仔数。因此,自然界中鸟的窝卵数应该是能让最多幼鸟存活的数目,这是自然选择的结果。

实例2:鸟类最适窝卵数分析,长达40年的研究表明,动物个体并不为了群体的利益而限制其出生率,而是尽可能多地繁殖后代。

性选择

性选择是一种特殊的自然选择,是仅仅针对增加雄性或雌性的繁殖成功所进行的选择。

性选择的特点?

“热心”的雄性:由于精子极多、极小,因此雄性个体可以靠与多个雌性个体交配而增加其繁殖成功率。这样就使雌性个体成了雄性个体相互争夺的稀缺资源。

“不情愿”的雌性:通常,雌性个体不急于选定配偶,为的是最终能选择一个具有优质基因和占有高质量资源的异性个体做配偶。

双亲投资理论

发生性行为的异性双方,对后代的投资(能量和物质)较大的一方,处于选择的地位,另一方则处于被选择的地位,后者在性行为当中相对比较积极、主动,个体较大且羽色等性特征最大限度地展示(如鲜艳)。对于大部分的鸟类和哺乳类,往往是雌性个体选择雄性个体。因为卵子的能量和物质投资比精子大得多,而且在随后的育幼过程中,绝大多数雄性都先行离去,养育后代只成为雌性的天职。

动物的择偶标准

体格健壮,如雄鸟羽色鲜艳、冠和肉垂大而鲜艳是健壮的主要标志;

育幼能力,如拥有牢固的领域地,具有较好的觅食、筑巢和御敌能力。

如: 雄孔雀(Pavo cristatus)总是在雌鸟面前最大限度地展示自己鲜艳羽衣的姿态。有

些动物的雄性个体则在求偶时向雌性个体展示食物(如家鸡)或展示巢材,显示雄性具有抚育后代的能力。

性选择理论

Darwin指出,在生殖竞争中,同性选择导致身体的强壮和武器(如动物的角、牙齿等)的复杂化,而异性选择则使对方产生鲜艳的外部装饰和有利于吸引配偶的行为。Fisher进一步补充到,异性选择促进吸引异性性状的定向进化,但这种定向作用是有限度的,这种限度就是这些性状所付出的代价(能量消耗、被捕食的危险等)大于吸引异性的繁殖利益。

行为生态学思想

自私基因:是指基因在生物进化过程中的绝对自私性,是对动物行为功能的基本解释。自然界只会有利他行为,而不会有利他基因。在基因的层次上很容易理解利他行为。

“自私”以行为的结果来定义——只要行为的结果对基因或个体有利,就称这一行为是自私的,而不是指通常意义上的有意识的自私行为。

这里的“基因”指的不是分子生物学意义上的基因,而是能够作为自然选择单位连续存在若干代的任何一段、甚至是互不相连的DNA。

“我们都是基因制造的生存机器,我们生存的意义就是保存和传递基因”

适合度和广义适合度

生存能力、繁殖能力和子代存活能力这三种能力统称适合度。

自然选择所选择的是适合度高的个体,某一生物的适合度是它在某一特定的环境中的存活和繁殖趋势。

广义适合度指的是一个个体在后代中传播自身基因的能力,但不一定是通过自身繁殖的形式而实现的,当遗传上与某一生物有亲属关系的个体存活下来进行繁殖时,该生物便会得到繁殖上的成功。

某一个体通过它自身繁殖结果和它对其亲族繁殖结果的影响,在种群中留下与它自身相同基因多少的一个测度。

适合度的概念,特别是广义适合度是研究动物行为对环境适应的重要思考方法。

经济学思想在行为学中的应用

最大净收益=收益-投资

衡量净收益的最终标准是测定基因对未来世代贡献的大小,而这种贡献又决定与动物近期的行为表现,如觅食行为、生殖成功率和反捕食行为的有效性等

建造最适模型以应用于动物的觅食行为、领域行为、生殖行为、双亲行为等

进化稳定对策(ESS)

动物行为在千万年的进化过程中处于最适宜的程度,这种适应过程是通过长期自然选择的途径实现的

动物行为怎样才能达到最适宜的程度?

凡是种群中大部分成员所采用的,与其他策略相比是某种最佳的策略就是进化上的稳定策略。

以粪蝇问题为例---雄粪蝇问:我等你多久啊?ESS答:随便。

ESS概念的意义

本能和学习

本能和学习是动物行为适应环境的两种基本方式

在行为学中,由遗传性所决定的称为定型行为;而通过学习而得来的称为学习行为。无论行为的来源,都是在长期进化中逐步形成的。

先说本能,达尔文是第一个科学地给本能行为下定义的人,他把本能看成是可遗传的复杂反射,是同动物的其他特征一起通过自然选择进化而来的。如蜘蛛结网、蜜蜂造巢、鸟类

营巢孵卵、哺乳类幼仔的吮吸乳汁等都是遗传的,生来就会,不需要学习的,个体之间没有差异。

本能对那些寿命短和缺乏亲代抚育的动物来讲,可能更重要,更具有明显的适应意义。

本能的实例

因为它们没有亲代可作为学习的榜样,因此也更能说明什么是本能。例如沙蜂(Ammophila campestris),春天里,当一只雌性沙蜂从地下羽化出来的时候,它的双亲早在前一年的夏天就死去了。它必须同一只雄性沙蜂交尾,然后开始在地下挖洞,建筑巢室,外出狩猎,把猎物(蛾类的幼虫)麻醉并带回巢室,产卵和封堵洞口等等。所有这些工作都必须在短短的几周内完成,然后它便死去。其实不仅是沙蜂,许多昆虫都不可能从双亲处学到什么,只能依本能行事,当然由于生活的经历,动物也还会学到一些东西。

再如鸟类的孵卵,如母鸡,产蛋之后,“抱窝”(孵蛋)的本能就“发作”了。体温升高,不爱进食,趴在窝里不肯出来,即使身子下没有蛋,也照孵不误。这时就不产蛋了,要弄“醒”它非常困难。竹竿轰之,凉水泼之,依然如醉如痴,非孵不可。最令人奇怪的是动物园中的候鸟,虽无法迁徙,但到了迁徙季节,却也在笼中噪动不安,这都是本能行为。有一首描写燕子秋日南飞越冬的诗句:“秋风一夜惊桐叶,不恋雕梁万里归”,强调了本能行为的牢固。

再有,如果给婴儿一木棍,婴儿会自然地用手抓住,而且能握得牢牢的,即便将木棍提起,婴儿也会紧握不放。原来,人类的远祖是树栖的猿类,这是猿类的本能在婴儿身上的表现。

定型行为(先天行为、本能行为)

以斑蝶(Danaus gilippus) 的求偶行为为例

斑蝶的求偶行为的系列动作都是对于刺激的自动反应,并且都是该种动物所特有的行为特征。凡是该种的个体都会有这种行为。

定型行为的组成

定型行为的成分:具有固定动作模式的复杂行为(即定型行为)通常可以分成具有明显区别的两部分,即欲求行为(appetitive behavior)和完成(完了,完善)行为(consummatory behavior)。

1. 欲求行为:也称为寻找行为(searching behavior),是定型行为的前导部分,能够导致完成行为的产生。欲求行为是一种较长且多变化的运动系列。该行为是对内部刺激的反应,有利于满足机体的需要。

2.完成行为:是构成定型行为终止阶段的行为活动。完成行为相对比较简单,但又是非常定型的行为序列。

实例

动物饥饿时,机体内部的生理条件发生变化,内部刺激就会引发动物产生觅食行为(欲求行为),觅食行为所持续的时间较长,以寻找食物或捕获动物;一旦找到食物,觅食这种欲求行为就会导致完成行为的产生,即进食;当动物吃饱以后,机体的需要得到满足,整个定型行为,包括觅食与进食,也就终止了。

即:摄食行为(定型行为)=觅食行为(欲求行为)+ (→)进食(完成行为)。

刺激和反应

动物只有在接受了外界合适的刺激的时候,才能展现出这种定型行为。

信号刺激和释放器,例,牛津大学的Tinbergen对刺鱼的研究。红色的腹部是引起刺鱼的这种定型行为的信号刺激(释放器)

信号刺激

雄刺鱼的腹部都是红色的,它们不仅恫吓其他雄性,甚至也恫吓有“红肚子”的相似的东西。曾获诺贝尔奖的行为学家(Niko Tinbergen) 曾讲过一个有名的故事。一辆红色邮车

从他的实验室窗外驶过,鱼缸中的红刺鱼都冲向窗户那一侧,起劲地“恫吓”红色邮车。

成熟的雌刺鱼腹内充满鱼卵,鼓胀的大肚子非常显眼。廷博根发现,一个极其粗糙的、略现细长的银白色模型,尽管以我们的眼光看,一点不像刺鱼,但由于它有个鼓鼓的圆“肚子”,所以引得雄刺鱼对它作出全部交配动作。在廷博根创建的研究院里,最近用所谓的“性炸弹”做过一些实验。“性炸弹”是个梨形物体,圆圆的、鼓鼓的,但并不长。无论怎么看,没有人会把它想象成鱼的样子。然而,它却能更有效地激起雄鱼的性欲。刺鱼“性炸弹”是超级刺激因子——比实物(雌鱼)更有效的刺激因子——的一个典型例子。

定型行为的特点

[1] 遗传性;[2] 内源性;[3] 定向性和可预测性;[4] 相对稳定性。

非条件反射

动物生来就有、在系统发育过程中所形成而遗传下来的、具有固定神经联系的最简单的定型行为。例如,食物直接刺激口腔,引起唾液分泌为非条件反射。

趋性

是动物趋近或避开刺激源的一种定向反应。这是一种简单的定型行为。特点:趋性是整个动物身体的定向运动,即朝向或背离刺激源的运动。如果定向反应朝向刺激的来源,称为正趋性;如果背离刺激来源,则称为负趋性。例如,眼虫趋向光源的定向反应称为正趋光性。

没有神经系统的原始种类也具有趋性,所以趋性是一种简单的反应。在高等动物,趋性是十分少见的。

动机行为

是指动物为了满足身体内部的某种生理需要,所表现出的定型行为。如:摄食、饮水、睡眠、呼吸、温度调节等。

特点:动机行为的产生由身体内部刺激所决定,外界刺激的作用甚小。当生理需要得到满足时,“内部推动力”即消失,行为亦停止。

学习行为

动物单靠本能来生活,不足以适应变化着的外界环境条件,因此要学习。

学习是动物由经验得来、发生适应性改变的行为。

特点:

[1] 学习前、后,对相同刺激产生不同的行为反应;

[2] 行为改变可以是部分改变,也可以是完全改变,如重新建立起刺激——反应联系,或相反,原来对某一刺激有反应,学习后不再表现出反应。

学习行为的特点

学习最敏感期,通常是发生在动物发育的早期,即出生后几天或几周之内。这是因为动物幼年时期是与双亲、“家庭”和同种其他成员密切生活在一起的时期,更容易学到本领和经验。最早的如鸟类,雏鸟在卵壳内时,就能与亲鸟互通信息。例如海雀是一种在陡峭的岩壁上营巢的鸟类,鸟巢总是密集地挤在一起,孵出的小海雀,首先要识别自己的亲鸟。成鸟对来自卵内雏鸟的叫声能作出应答,所以雏鸟在出壳前就能识别双亲的叫声,并能把这种叫声与邻鸟的叫声区分开来。这样,小海雀一出壳就与自己的双亲建立了联系,有利于在集群的生活中,追随亲鸟。

习惯化和强化

习惯化(habituation):动物反复接收某种刺激而不伴随着“强化”,导致特定行为反应的削弱或消失。

强化(reinforcement):是指某种刺激与反应之间相互联系的增强,如食物奖赏或解除痛苦是正强化,惩罚为负强化。

习惯化行为

最简单的学习行为

当动物反复多次暴露于既没有惩罚、也没有奖赏的刺激下以后,它就逐渐学会忽视这种刺激,即不再对这种毫无生存意义的刺激做出反应,这就叫习惯化。举例?

从实质上讲,习惯化是丢失某种旧的反应,而不是获得新的反应。

雏鸡、小火鸡、幼鸭初次看到头上有物体移动时,不管这个物体对自己有无害处,比如说掉下一片树叶,它们都会做出蹲下或者其他惊恐状。可是当它们经过几次像掉落叶的情况后,他们的蹲伏现象便会慢慢减弱,对日常飞过的飞鸟或别的物体的恐惧也日趋消失。当然,如果出现陌生的飞过物体,如老鹰,他们仍会表现出惊恐的举动。

习惯化学习的实例与适应意义

例如偷食田中谷类的雀类,起初会被安放在田间的稻草人吓跑,但久而久之,它就习惯了,不再害怕了,甚至在饱餐之后歇在稻草人的身上梳理它们的羽毛,或跳跳蹦蹦,唱起歌来,招引别的鸟来一起饱餐。

习惯化的适应意义是很显然的,因为,如果对无害的刺激总是重复地作出反应,那么就会浪费许多时间和能量。但是动物总是习惯于与自己无害的动物相处,不会习惯于与有害于自己的凶猛动物相处,因为那是有害的刺激,不会习惯化,不会学会。

经典条件反射

经典条件反射(classical conditioned reflex)也称为巴甫洛夫条件反射,是指原本不能引起某一反应的中性刺激(或称为条件刺激),经过一个“学习”过程,变为能够引起反应。这个“学习”过程,就是把条件刺激与另一个原来就能引起反应的刺激(非条件刺激)同时给予,使它们彼此建立起联系。例如,每次给狗喂食时给以铃声,同时给以食物。多次结合后,当铃声一出现,狗的唾液腺就开始分泌,即铃声成为食物的信号。

经典的条件反射的形成过程也是一种学习过程。

在条件反射的形成过程中,一个无条件的刺激(如食物刺激引起唾液分泌的反应),与一个新的中性刺激(如灯光或铃声)多次地结合,就会形成条件反射。大多数动物的觅食及躲避行为都是一种条件反射。

动物的这种学习过程的本质是:在非条件反射的基础上,建立起一种新的条件反射。

同时,在已形成的条件反射的基础上,还能建新的、更为复杂的条件反射。

动物的许多学习行为就是由长而复杂的反射链所形成的。

大量的条件反射都是与获取食物和防御敌害相联系的。例如取食,不仅是食物的味道引起有关取食的反射,和这食物相联系的食物的颜色、形态、存在地方的场景等等都可成为食物的信号,引起取食的有关反射。动物依据这些就学会了更多的取食本领。同样,天敌伤害本身或同伴时,敌害的形态、气味、叫声、步行声、折断树枝声等等,也会成为敌害伤害性刺激的信号,而引起避敌的反射或准备战斗的反射。这也使御敌的本领扩大,深化了。

操作条件反射(试错学习)

操作条件反射:动物自发、随机地作出各种行为反应(先天具有的非条件反应),其中的一种行为反应与某种刺激的联系被行为反应的结果所强化,结果这种反应就与某种刺激形成特殊的条件反射,其余的行为反应则由于没有得到强化而被放弃。操作条件反射又称为试错学习(trial-and-error learning),或称为工具性条件反射(instrumental conditioned reflex)。

试错学习实际上是一种条件反射的变型。

在试错学习中,动物是通过受益或受惩罚来强化对内外刺激的特定反应的。

与条件反射不同,在试错学习中,并不以无条件刺激引起无条件反射为基础。

通过试错学习,也能通过负强化而学会拒绝或忽视不可吃的食物。因此,试错学习对于幼年动物学会各种新的活动技巧是很重要的。

操作条件反射的实例

例如:将鸡放在实验箱内,当它在走动中偶然地用喙啄在预先设置好的杠杆上时,就喂它食物,以强化(鼓励)这一动作,如此重复多次,鸡就会自动啄杠杆而取得食物。还可以再复杂化,例如亮灯后、啄杠杆、才喂食,不亮灯时,啄杠杆不喂食,就最终会形成了亮灯──啄杠杆──吃食的条件反射。由于鸡要学会操作,所以称操作性条件反射。马戏团里许多的动物表演都是用类似方法训练成的。

再如秃鹫(Nephron percnopterus)能用石块把厚壳的鸵鸟蛋砸碎而取食;加拉帕戈斯群岛的啄木地雀(Chmarhyuchus-pallidus)能使用仙人掌的刺或小棍把藏在树皮下或树洞里的昆虫取出来食用;缝叶莺(Orthotomus和Phillergates)用植物纤维缝叶为巢;射水鱼(Taxotes jaculator)能吞水后,瞄准水面植物上的昆虫,喷射强劲的水流击落昆虫而吞食。海獭仰卧水中、以石块砸碎软体动物的贝壳而食其肉。黑猩猩更是著名的能使用工具的动物,能用木棍挖食植物的可食的根,或捅白蚁窝,吃白蚁、拿棍棒去钩取食物,甚至把箱子摞起来,爬上去,摘取天花板上挂着的食物等等。

印记(印痕)行为

印记(印痕)行为:动物在早期发育过程中所建立起来的一种对某一对象在“直觉上的是好”的行为。它是一种迅速建立起来的并具有长期效果的一种学习。

印记行为的形成有一个关键时期,在发育早期,且一般时间极短,如灰雁的幼雏在出世后仅有几小时,以后即逐渐减弱。

印痕行为具有重要的存活价值,为什么?

印记学习实例

奥地利动物学家康纳德.洛伦兹曾做过这样的实验:他把灰雁的蛋分两组孵化,一组由母雁孵化,一组由孵化箱孵化,幼雏出壳后,首先看到的是劳伦兹,而不是母灰雁。结果是后者把洛伦兹当成了妈妈。因此,劳伦兹走到哪里,灰雁的幼雏即尾随到哪里。以后,即使有母灰雁在旁,幼雏也尾随劳伦兹。据实验,很多一出生就能四处活动的动物都能够产生印痕学习。印痕是新生动物学习的一种重要形式,它可以使那些没有自卫能力的小动物紧紧依附在它们父母的身边,从而使食物供应和庇护更有保障。

印记学习

印记学习是一种高度特化、但有局限性的学习方式。这种学习能力的高峰,一般时间极短,如灰雁的幼雏在出世后仅有几小时,以后即逐渐减弱。许多印记仅在动物一生中的特定时期才能学习。如将孵出的幼雏关在笼内几天,不让它看到母灰雁或是其他的“代替物”,幼雏便会丧失“承教”能力。这是由于动物的神经系统在早期能够接受这类刺激,在发育过程中,神经系统就不能再进行印记学习了。动物的印记学习行为虽发生在早期,但对晚期行为也具有一定影响。如灰雁幼雏对人形成印记,它会与人长期结伴,甚至在发育成熟期会在人的面前表现出求偶行为。

模仿(观察)学习

动物在幼年时会模仿抚育者或其他成年动物的行为,来学习一些基本的技能。幼小的黑猩猩会学习年长者如何取食白蚁。小鸡模仿母鸡啄食。20世纪30年代的山雀“偷奶” 现象,(奶瓶的薄吕盖被戳破)一些鸣禽的学唱,也是模仿学习。正因为此,生活在金丝雀中的普通灰雀也能发出美妙的歌声。

有人分析琴鸟的鸣声中有多达80%是模仿来的,其中有多种动物的叫声、乐器声和噪声。不同地域的同种鸟群之间,甚至还有自己种群的方言、土语,显然也是互相学习来的。把狗和猫从小养在一起,狗也会像猫那样用爪子洗脸,而且“狗拿耗子,多管闲事”,狗也居然会捉老鼠了。狗和人生活关系密切,会学会人的不少举动,甚至“善解人意”。至于猕猴,简直就是模仿的专家,其例子举不胜举

模仿是动物通过观察模仿同类动物的行为,它不具备特定的敏感期。

玩耍行为

玩耍──动物的玩耍也是一种学习行为,甚至不仅仅是学习行为,还有助于发展群体的凝聚力和确立个体在群体中的地位。很多肉食动物的优势等级就是在幼兽的战斗玩耍中确立的。之所以叫玩耍,是因为这种活动没有明显的生物学功能,如既没有障碍需要克服,又没有天敌需要躲避,也没有猎物需要猎取的情况下,跑跳撒欢、友好打斗。其中大体上是对成年动物行为的模仿,但又不限于模仿,自由度大,夸张、重复、次序随意等等,这在哺乳动物的幼兽中特别明显。猫狗狮虎、牛马羊鹿、猴猿狒狒都普遍如此。人类的孩童时期,似乎也仍带着动物的这种学习行为──玩耍的天性,在玩耍中还会出现“孩于王”──领头的。

推理学习

也称为悟性学习,是指动物通过观察、理解如何达到目的的问题所在,第一次就能直接找出解决问题的办法。推理学习是学习行为的最高级形式,推理能力只存在于少数几种高等动物。

遗传和学习在决定行为中的相对作用

动物的许多行为都是先天的本能行为加上后天的学习行为共同作用的结果。本能是通过遗传固定下来的,学习行为也与遗传有关。如犬就有兴奋型和抑制型两种先天性神经表型,前者适合训练成追踪型警犬,后者适合训练成守卫型保安犬。

实例:小鸟歌唱的例子

动物原本就有许多神经通路或有改变联系的途径,学习更易使之进行选择或发生变化,从而能对不同生物学意义的环境做出相应的反应。在进化过程中,当环境变得更加复杂时,具有较高学习能力的动物被保留下来的机会就多,从而有利于本种族的进化与生存。

节律行为

动物的活动和行为表现出的周期性现象,称为节律性行为,或叫生物节律。例如很多脊椎动物的取食行为和睡眠行为在一天之内很有规律地发生;温带地区的动物大都每年在一定的季节繁殖一次,甚至在原生动物中的一些种类,它们的游动,或从水域上层到下层也表现出某种节律性。因此节律性行为是普遍存在的,是动物适应环境节律的结果。

根据节律的周期性,生物节律可分为:

1、潮汐节律──涨潮落潮,是由月球的引力作用于地球的海洋所引起的。这样生活在潮间带(就是涨潮时为海水淹没,潮落时又露出的海滩)的许多动物的活动,也跟着产生节律性的变化。例如涨潮时,潮水带来了许多食物,牡蛎将壳打开,进行取食活动。退潮时将壳紧闭。许多蟹类,在涨潮时,躲进洞穴或岩缝,因为它不像牡蛎那样固着在礁石上,就有冲走的危险,落潮后,即出来在沙滩上积极觅食。

2、月节律──节律周期为28天,以月亮的运行为定时因素,因此和潮汐节律紧密相关。例如银汉鱼的产卵,总是在大潮时到沙滩产卵,大潮应是月圆之夜。

3、日节律──节律周期为24小时,其行为和白昼黑夜的交替相关。有些动物白昼活动,称为昼行性;有些动物夜间活动,称为夜行性;还有些在早晨、黄昏活动,称为晓暮行性。但由于昼夜24小时又受季节的变化而有昼夜平分之时(春分、秋分季节),昼长夜短或夜长昼短之时,而且不同纬度情况不一样,因此,这种习性,也是变化的。在春末和整个夏季,许多鸟类喜晨昏活动,“春眠不觉晓,处处闻啼鸟”,但到了冬日却变成昼行性了,因为晨昏温度太低的缘故。

4、日节律──节律周期为24小时,其行为和白昼黑夜的交替相关。有些动物白昼活动,称为昼行性;有些动物夜间活动,称为夜行性;还有些在早晨、黄昏活动,称为晓暮行性。但由于昼夜24小时又受季节的变化而有昼夜平分之时(春分、秋分季节),昼长夜短或夜长昼短之时,而且不同纬度情况不一样,因此,这种习性,也是变化的。在春末和整个夏季,许多鸟类喜晨昏活动,“春眠不觉晓,处处闻啼鸟”,但到了冬日却变成昼行性了,因为晨昏

温度太低的缘故。

生物钟

由于这些节律行为,使人们想起动物体内是否有个生物钟?生物钟是确实存在的,但不是墙上挂的钟也不是手上戴的表,而是决定生物时间节律的生物化学机制。是由生物世世代代进化过程中,形成的有利于个体和种群生存发展的内部调节活动。例如激素的有规律的分泌活动,以及世代形成的条件反射,变成了本能传递了下来,才表现出节律性活动。例如,周期性的繁殖活动,通常都和光照强度,日照长短、食物状况、异性个体的吸引等因素引起的性激素分泌水平相联系。冬眠显然和食物的匮乏,温度的过低引起的生理活动水平的减低有关,进而又作为本能遗传下来。鸟类的迁徙,更为复杂,日照长短、食物状况,可能是直接的动因,引起激素活动的变化,而作为一种本能,它还和历史上冰河期,冰河的南侵,而后又缓缓退去,鸟类随着躲避而又一步步回归的历史过程联系在一起。多少世代过去了,还在重复着祖先经历过的旅程。当然也不是不可改变,由于地表环境的变迁,迁飞的路线、停留地点也会有所改变。天鹅、野鸭等水禽,在南飞越冬或北返繁殖的途中,如遇适宜的水面,食物丰富,也会中途留下,不“思”归去。例如北京近年来常见到天鹅野鸭驻留,令人高兴。这说明我们的环境质量在提高。

觅食行为与栖息地选择

最佳食谱的选择动物摄食的净收入,以海滨蟹对贻贝的选择为例,觅食时间包括搜索和进食两部分

20世纪60年代的最佳食谱模型

营养对动物觅食的制约,以北美驼鹿的摄食为例;有毒物质的限制

食物运输中的“经济学”

动物觅食猎物的方式

积极的狩猎

利齿锐爪,感觉敏锐,体魄矫健是其特征,如猛禽、猛兽。它们或扑杀,或穷追,或相互合作。如狼群

等待和伏击

一种生活于地下洞穴中的蜘蛛,总是静伏在洞底,当有猎物经过洞口时,突然出击,抓住猎物。海底鱼类,有发光的触须,引诱小鱼,然后,突然张开大口而吞食乞食

这主要指的幼小动物向双亲要求提供食物的姿态、动作和发声。如雀形小鸟中许多种类,只要感受到巢的震动,就会伸长脖颈张大嘴而乞食。银鸥的雏鸟完全依赖双亲吐出嗉囊中的食物来喂养,它饥饿时,用喙去啄亲鸟喙上的一个红色斑点,这时亲鸟就吐给它吃,吃饱了,这个乞食行为就消失了。乞食行为,有时也发生在成年的动物中,通过乞食来求偶。

贮食

它们在食物丰富的时候,把食物贮藏起来,以供短缺时食用。金仓鼠是贮存粮食的能手,冬日找到在田野里它的洞穴,可挖出多达数公斤的粮食。在自然条件下,它有强烈的贮食倾向,尽管有时贮存量足够过冬了,但它还无休止地存。松鼠在夏日会把鲜蘑菇挂在树枝上晾晒,以备冬日之需。渡鸦在掠食后,常常把瘦肉吃掉,把肥肉贮存起来,因为脂肪含热量多,还较易贮存。甚至狮、虎也有贮存的习惯。大约在食物数量变动很大的地区,动物的贮食行为更常见。非饥荒年也要本能地贮存,因为很可能丰收年之后就是欠收年。

反捕食对策

捕食者和猎物的协同进化

捕食者的活动:搜寻猎物、识别猎物、捕获猎物和处理猎物

捕食者的适应和猎物的反适应

防御行为

防御行为──一切属于能减少来自其他动物伤害的行为,都是防御行为。防御行为又可划分为两大类:一类是减少和捕食动物相遇的可能性,不论捕食动物是否出现,都在起着作用:如穴居、隐蔽、警戒色、保护色、拟态等;另一类防御行为是在捕食动物出现之后才起作用,以增加脱逃的机会:如回避、逃跑、威吓、假死和转移被攻击的部位等。

集群以抵御天敌

不容易被捕食者发现

及时发现捕食者:增强警惕性,众多的眼睛比一个个体的一对眼睛能更有效地、及早地发现天敌。自然会降低天敌捕食成功的几率,如苍鹰对斑尾林鸽进攻的成功率,在鸽群较大时会变得很低,而斑尾林鸽对天敌的反应距离随鸽群的增大而加长。

问题:会不会出现只低头觅食而不巡视的“骗子”个体在进化中出现呢?

靠集群的力量对付捕食者

减轻捕食压力:稀释效应,即随着群体的增大,每一个被捕食的概率就会减少,如沙脑鱼对水生昆虫的捕食

位于集群中央的个体比群体边缘的个体更安全---所以当天敌接近时欧椋鸟群会变得紧密

报警信号和报警鸣叫

报警信号可以是视觉信号、也可以是听觉和嗅觉信号。如许多鸣鸟对飞行的袭击者的反应是发出报警鸣叫以表明危险;对静止的袭击者,被捕食的鸟或鼠发出聚众呼叫。

侦察声源是困难的

如何解释对于亲属同伴的报警鸣叫?---以广义适合度和亲缘选择学说为基础

如何解释对于非亲属同伴的报警鸣叫?--以自私基因学说为基础

猎物通过警告信号可能使捕食者放弃对自己的进攻,例对坦桑尼亚国家公园猎豹和瞪羚的研究:猎豹常常放弃追逐蹦跳的瞪羚,而追杀不蹦跳的瞪羚。

穴居

穴居动物在地下营造巢穴,有些终生都是穴居,像蚯蚓、鼹鼠就是这样。鼹鼠有善于掘土的前肢,视力退化,毛极绒密,不易沾上土粒,在地下构筑非常复杂的巢和通道。有些白天隐藏在洞中的时间居多,晨昏和夜晚出来觅食,如野兔。河狸则是伐木作坝,保持一定高度的水位,以遮蔽它的洞口。

隐蔽

什么是隐蔽?

通过颜色和斑点,即保护色来隐蔽,例澳大利亚的两种蜥蜴的保护色。

通过行为来隐蔽通过对环境的修饰,动物也可以达到隐蔽自己的目的

隐蔽得多态性如果种内或种间存在多态现象,捕食者就可能按照搜索影像捕食一类猎物,而很容易放过其他类型的猎物

警戒色

与隐蔽相反,有些猎物的体色相当鲜艳明显,如许多的昆虫,这可能也是一种避免被捕食的策略。

小鸡吃食的实验

警戒色是如何进化来的?先进化出明显的色彩还是不好的口味?

与具有保护色的隐蔽的昆虫相比,具有警戒色的昆虫更多地采用集群的方式生活

拟态

拟态是指一个味道很好、可食物种在进化过程中,采纳有毒或有伤害性物种的特征,以防止天敌捕食和保护自身。这是动物朝着在自然选择上有利的特性发展的结果。

拟态主要是形态的,还有嗅觉和味觉的

拟态这种特殊的生存策略是由英国博物学家Henrry W.Bates在1862年首先描述的。他观察到南美蝴蝶中某些具鲜艳色彩的种类从外形上看几乎完全相同,但有些是有毒的,而另外一些却是完全无毒的,他由此推测这些无毒的生物伪装成有毒的,以便逃避被捕食的厄运。他称这种现象为拟态,这就是著名的贝氏拟态。

植物也存在拟态。某些植物特别是兰科植物的某些种类自己不能分泌花蜜,但它们能模拟生活在同一环境中的可以产生花蜜的植物的形态。直到最近,随着植物学家对植物与其它生物间关系研究的深入,特别是对热带生态系统研究,人们才认识到植物拟态比预想的要广泛得多。

拟态的组成

不论是动物中的拟态还是植物中的拟态都是一个由三部分组成的系统。一是模型,是被模拟动物、植物或其它生物或非生物;二是拟态生物;三是信号接受者或被欺骗者拟态生物模拟的内容包括形态结构、颜色花纹、行为方式或其它使拟态生物与模型相似的属性

这里模型可以是与拟态生物无任何联系的其它生物或非生物,如某生物长期生活背景的衬托物等。枯叶蝶与枯叶异常相似,在这一拟态系统中,枯叶为模型,枯叶蝶为拟态生物,某些食虫鸟则为信号接受者或被欺骗者。

信号的接收者为什么会被欺骗?---与其眼睛及接受拟态生物所反射来的光有密切关系为什么看上去与钟形花不同也不分泌花蜜的兰花却能吸引独居蜂为其传粉呢?Nilsson 利用光谱仪解决了这个问题,他发现虽然在人眼里兰花与钟形花颜色不同,但两种花反射的光曲线轮廊在独居蜂视觉范围内却是完全相同的,它们对紫外线末端最敏感,象许多昆虫一样,它们不能区别多种不同的红色。因此对独居蜂来说,兰花和钟形花是完全相同的,兰花在此实际上是拟态生物,钟形花充当了模型的角色,独居蜂则

拟态的类型

生物的拟态可以分为两种类型,一是贝氏拟态。即由模型、拟态生物和信号接受者三部分组成的系统。例如尺蠖的幼虫在树皮上斜伸不动,和小树枝一样。这种拟态的特点是一种生物由于模拟另一种生物而获得了生存优势;

贝氏拟态(Batesian mimicry)

其特点是被“模拟”者不是捕食动物的食物,而拟态者则是捕食动物的食物。例如大斑蝶的幼虫,因取食萝靡草而使其成虫血液中具有萝靡草中的一种有毒的糖苷,能使取食它的鸟类呕吐;而"模拟"大斑蝶的红蛱蝶则是无毒的,如果鸟类曾先吃过红蛱蝶,那么以后大斑蝶也会被捕食,但因吃了大斑蝶使鸟类中毒呕吐,则鸟类将不敢再捕食这两种蝶类。

缪勒拟态

另外一种拟态,是著名的缪勒拟态是1878年德国动物学家Fritz Mller命名的,他首先描述了这种现象。在这种拟态类型中,许多没有联系的生物在形态和行为上彼此相似,形成看上去是一群的效果,从而得到好处。由于在这一拟态系统中没有欺骗,模型与拟态生物没有明显区别,无所谓谁模拟谁的问题,所有参与者贡献相同,共同获益,这些与贝氏拟态显然不同。因此许多生物学家认为这不是真正的拟态,只是生活在相同环境中的生物以相似的方式进化的结果(即趋同进化,典型的例子是沙漠中肉质植物的进化)。

两种具有警戒色的不可食物种互相模拟的拟态现象。如,几种均不能吃的蝴蝶,彼此之间外形相似。米勒解释说,因鸟类必须通过亲身尝试才能得知某种昆虫不适口,几种均不适口的蝴蝶形色相似,这样便可减少因被尝试而牺牲部分个体的机会。

米勒氏拟态常见于一组无亲缘关系且均有毒、不能吃并具同样鲜明的警戒色的物种之

间。这样的组称为拟态环,常伴有贝茨氏拟态现象。当环中所有成员均采用同一信号时,所获得的保护最多,这便是信号标准化原则。米勒氏拟态所涉及的所有物种都具有警戒色或其他保护方法。各个物种都是广布种,数量差异不会太大。具有米勒氏拟态的物种很少是多态的。物种间的相互模拟不必象贝茨氏拟态那样精确,因为模拟的目的不是要骗过捕食者,只是为增强警戒作用。因此也有人认为,这并非真正的拟态,因为无受骗者,更无所谓哪一方是模仿者。

保护色、拟态和警戒色的区别

保护色和拟态现象都表现为与环境色彩相似,不易被识别,而警戒色则表现得与环境不同,容易被发现,且具警戒色的动物一般都具有潜在的伤害性,据此可把警戒色与其他两者区分开。保护色表现为与环境色彩相似,这里的“环境色彩”应是环境中主要的占优势的色彩,如春夏的草坪是绿色,冬天的雪地是白色;拟态是与环境中某种生物或非生物相似,而这种生物或非生物的颜色等特征并不一定在环境中占优势,并非主要色彩。而且拟态现象往往与生物所处的运动状态有关,一般是处于相对静止状态时才相似,一旦运动起来则就不相似了;而保护色则与运动状态基本无关,如枯叶蝶停息在树枝上的模样像枯叶,“停息”状态才像枯叶,一旦飞舞起来就不像了。

第二大类防御行为

回避。有壳、有甲的动物把身子缩进去;刺猬把身子缩成一团,刺都露在外面;更多的是钻进洞中;“狡兔三窟”,则更胜一筹。

逃跑。动物跑、跳、游、飞,各有绝招。乌贼逃跑时还释放墨汁,成为烟幕;黄鼬逃跑时放出臭气,以阻挡敌害;夜蛾逃避蝙蝠超声波的搜索,而采取飘逸不定的不定向飞行等等。

威吓。来不及逃跑或已被捉住的动物,往往采用威吓的手段进行防御。螃蟹高举大鳌示威;蟾蜍吞入空气而使身体膨胀起来;蛇抬起前身,伸缩舌头,还发出嘶嘶之声等等。

假死。当遭到攻击时,突然以假死来逃避,多种甲虫都有这个办法,卷缩其足,掉到地上,蜘蛛也类似。哺乳动物中的负鼠也以此迷惑敌人,然后又突然逃走。

转移攻击的部位,是动物避害的另一种方式。它能诱使捕食动物攻击自己身体的非要害部分而逃生。眼蝶的翅上有一个小眼斑,非常明显,吸引捕食动物的攻击,而使身体的头等要害部分躲开了攻击。蜥蜴尾巴的自割,断尾还在跳动,引诱动物去捕捉,而自己逃之夭夭,然后再生出一个尾巴。

反击,当受害动物使尽一切招数都不能抵御时,最后就得反击了。此时动物要用一切可用的武器:牙爪、角、蹄等等进行反击,伺机最后逃生。

栖息地的选择

栖息地的选择属于哪一种行为类型?印记行为?遗传性行为?拉布拉多白足鼠的两个亚种对栖息地的选择的实验。山雀科的煤山雀和灰蓝山雀对栖息地的选择

对栖息地选择的可塑性

迁移和扩散

三种类型的扩散:迁出、迁入、迁移(洄游或迁徙)

扩散与种群数量变动的关系:4种情况

1、种群的数量相当稳定,并接近于环境容纳量,那么扩散过程对种群的动态影响就不大,但可能对种群的年龄结构略有影响

2、种群的密度很高,食物资源又十分短缺,扩散就能降低种群的数量,并对种群的年龄结构产生重大影响

3、种群密度较低而处于迅速增长时期,迁入就会促进种群的增长

4、种群密度本来就很稀散,迁入会使衰退的种群得以恢复

外因性迁移和内因性迁移

外因性迁移分为周期性迁移和非周期性迁移;内因性迁移往往是周期性的

迁移的生物学意义

1、种群间的个体得以交换,防止长期近亲繁殖

2、适应季节性不宜气候条件的地区

3、维持在正常分布区以外的暂时性分布区域的种群

4、扩大种群的分布区

5、通过迁移,保持种群的稳定性

社群行为

一、婚配制度和双亲行为

(一)雌雄繁殖策略

问题:为什么大多数动物都营有性生活?

有性繁殖比无性繁殖所多偿付的代价:减数分裂价,基因重组价和交配价。只有当有性繁殖所获得的好处超过上述三中所偿付的代价是,有性繁殖在进化上才是有利的。

婚配制度

婚配制度是指种群内婚配的各种类型,婚配包括配偶如何被获得,配偶的数目,配对联系的特征,配偶的持续时间,以及每一性别对后代的抚育等,它是同性异性个体通过竞争以期达到最大繁殖成功的结果。

决定动物婚配制度特征和进化的主要生态因素可能是资源的分布,主要是食物、营巢地在空间和时间上的分布情况。

动物的婚配制度从单配到多配,中间还有许多过渡类型。

甚至同种动物在不同年份、不同季节、不同地理位置,其婚配制度可能会有变化。

一个物种的婚配制度是以一个个体在一个繁殖季节里和其交配的配偶数来定义的。

单配偶制

单配制出现在一雄与一雌结成配偶对,或者只在生殖季节,或者保持到有一个死亡单配制在鸟类中很常见,如天鹅、丹顶鹤等,有90%的种是单配制的。但哺乳类中单配制的不多,狐、鼬与河狸属此类。

单配偶制主要出现在那些雌雄双亲都有养育幼体的职责,才能使繁殖变得有成效的种类。单配偶制也出现在资源分布均匀,使每一个个体很少有可能独占资源的情况下。

一雄多雌制

保卫资源型一雄多雌制如蜂鸟

保卫雌性型一雄多雌制如海豹、野马和马鹿等

雄性优势型一雄多雌制如草原榛鸡、艾草榛鸡和黑琴鸡等

高速多窝型一雄多雌制如一些鹬类和鸡类

一雌多雄制

保卫资源型的一雌多雄制;雌性控制型的一雌多雄制

混交制

无论雌雄都可以与一个或更多的异性交配,而不形成相对固定的婚配关系。

动物的婚配制度变异很大,甚至同一类物种的婚配制度也不尽相同。如雄性黑斑羚为一夫多妻、犬羚为一夫一妻,而野牛则为混交。

(二)婚配制度和交配行为的关系

Coolidge效应:新的雌鼠能引发性满足的一夫多妻制的山地田鼠雄鼠恢复交配能力,而单配偶制的草原田鼠缺乏此效应。

(三)婚配制度的测定方法

主要是无线电遥测和多次标志重捕

DNA指纹图谱法在婚配制度的鉴定和集群生活的野生动物的亲缘关系鉴定上的应用由于婚配制度和双亲行为存在着密切的关系,因此用双亲行为反推婚配制度是可行的

二、决定婚配制度类型的环境因素

决定动物婚配制度的主要生态因素可能是资源的分布,主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布情况。举例说,如果有一种食虫鸟,占据一片具有高质食物(如昆虫)资源并分布均匀的栖息地,雄鸟在栖息地中各有其良好领域,那么雌鸟寻找没有配偶的雄鸟结成伴侣显然将比找已有配偶的雄鸟有利。这就是说,选择有利于形成一雄一雌制。不仅如此,如果雄鸟也参加抚育雏鸟,单配偶制也将比一雄多雌制有利。因为在一雄多雌制中,雄性要抚育多个雌鸟所产雏鸟,这几乎是不可能的。再者,在一个领域中巢窝数越少、个体密度越低,也将给雏鸟提供更多食物,降低受捕食者攻击的机率。由此可见,高质而分布均匀的资源有利于产生一雄一雌的单配偶制。

相反,如果高质资源是呈斑点状分布的,社群等级中处于高地位的雄鸟将选择并保卫资源最丰富的地方作为领域。在这种情况下,一旦占有资源丰富领域的雄鸟有了配偶以后,未有配偶的孤雌鸟选择配偶的困难增加,占据较多资源的雄性就可能占有较多雌性。在极其严酷的环境下,可能抚育后代的要求比双亲所能给予的更多,在此情况下,一雌多雄制可能是最有效的对策。

最适婚配

近亲繁殖的弊端

远亲繁殖的弊端

最适婚配意味着与亲属婚配,但又不是近亲

自然界最适婚配的例子很缺乏。问题:如何确定最适水平?

双亲行为

双亲行为是为了增加后代的生存和繁殖能力,并减少双亲对未来后代的投资

双亲行为不但在种间有差别,在不同环境下也有种内差别

一般来说,出生率越低的种类,其双亲对后代的照顾越周到

与受精卵关系最密切的亲体往往承担双亲行为

动物的婚配制度和双亲行为常常在遗传上是不固定的

竞争行为

种内和种间竞争

竞争行为可能带来的两个有利方面:形成领域,合理利用和保卫其资源;形成社会等级,最强壮、最有生活经验的个体充当领袖,保卫配偶及其后代。

竞争会也对个体和种族带来不利。动物竞争中所表现的屈服、逃避、仪式化攻击等行为可以缓解竞争带来的不利影响。

保护资源的最有效、最省力的方法是警告入侵者:这个领域已被占领。如许多哺乳动物进行气味标记,鸟类、青蛙和昆虫发出具有识别作用的鸣叫,来表示它们领域的存在。

如果入侵者无视这些信号,占有者则:威胁,不得以则采用攻击方式(咬、厮打、追逐)一个动物对资源的占有不仅取决于资源的价值,还有力量的较量。两头野牛在相互顶撞中,双方会“估计”对手的攻击力。

大蟾蜍会通过鸣叫高低来判断对方身体的大小,即竞争能力的大小。

竞争行为的分类

直接的竞争行为,包括常见的仪式化攻击、罕见的伤害性或致死性、威胁、屈服、逃避;

间接的竞争行为,包括鸟类的鸣叫,哺乳动物在其领域边界的气味标记等。

威胁行为是一种矛盾行为,介于攻击和逃避行为之间。如银鸥在争夺领域时采取的姿势是一种典型的威胁姿势。这种姿势既包括攻击成分,也含有逃避成分。

一个个体供给入侵者,并追逐到对方领域时,自己变成了入侵者,攻击行为就会向逃避行为转化。

在陌生个体之间,伤害性的啃咬行为较无伤害性的威胁行为要多。

领域行为

领域形成的意义:一旦通过争斗确定,便能减少同一社群内部成员间的争斗,相邻社群间的争斗,从而有利于维护社群的稳定。

保证社群成员有一定的食物资源和隐蔽、繁殖的空间

领域的分类

领域大小的规律

领域大小因功能、动物身体大小、食性集种群密度的不同而异

领域面积往往随生活史,尤其是繁殖节律而变化,如鸟类一般在营巢期中领域行为最为强烈,领域面积也最大

领域面积随着占有者的体重增大而扩大

食物品质的影响食肉动物的领域面积较同样体重的食草动物的大

当种群面积大时,领域面积会变得小

鸟类领域和兽类领域的研究

问题:哪个研究的更多?为什么?

研究方法?

领域行为

领域占有者在领域的边界处通过各种不同形式的行为方式向入侵者显示其领域范围

1、通过动物的视觉来传递领域被占有的信息,如三刺鱼红色的腹部;禽兽的威胁的姿势

2、通过听觉传递的信息

3、通过嗅觉传递信息,如犬科、猫科和啮齿动物把含有特殊气味或外激素的粪尿,或身体的其他分泌物涂洒在比较暴露的地方,如树干、石头和草丛上

4、威胁或直接进攻驱赶入侵者

资源拥有者(如领域的占有者)V.S. 同类入侵者

谁获胜?---前者

为什么?三个家说:1、占有者比入侵者竞争能力强2、占有者比入侵者通过竞争获取的利益要多,所以竞争更加努力3、占有者只因为占有领域而取胜

检验假说?大山雀的试验

社会等级

通过竞争(包括攻击行为),某些个体成为群中的优势者,其他成为丛属者

社会等级形成的基础是支配行为,或称支配-从属关系。

社会等级的优越性

优势者和从属者的差异除了行为学方面外,其身体内部也存在某些差异

什么因素决定某个个体在社群中成为优势者呢?遗传?个体发育的社会环境?以灵长类为例。

赫里氏带巫的胸羽的颜色在社群内能起到识别优势者的作用,因而减少了群体内不必要的竞争行为,这在进化上对带巫的社群稳定是有利的。

社群等级

从属者的生存意义?社群等级的动态性。例:黑琴鸡。

社群等级的稳定性是怎样维持的呢?底物气味和亲缘关系在维持小家鼠社会等级中起重要作用。仪式化攻击行为在维持已建立的社会等级中也起着重要作用。例四川梅花鹿的仪

式化攻击行为约占竞争行为的72%

社会等级

社会性动物所面临的两种策略:具备和不具备社会等级

动物竞争行为中的ESS。Tinbergen (1965)的刺鱼试验---凡是留驻者进攻,凡是入侵者退却

利他行为

实例:双亲行为;在蜂群里,每个工蜂避免自己的繁殖活动而辛勤地劳动一生;夜鹰、麝牛等不同种类的动物在遇到天敌时,发出警报或作出将天敌“引开”的举动,故意暴露自己拯救其他类动物而“牺牲”自己。

利他行为:一个个体以牺牲自己的适应来增加、促进和提高另一个个体的适应。利他行为的主要结果是损失了基因的适应能力---缩短了生命周期,或留下了更少的后代。

利他行为的研究历史

W.D.Hamilton (1964)认识到亲缘关系指数与利他行为的重要联系,同年,Maynard Smith 提出了亲缘选择的概念。、

70年代,哈佛大学的E.O.Wilson (1975)著书:社会生物学:新的综合

牛津大学R.Dawkins (1976)著书:自私基因

直接适合度、间接适合度

广义适合度=直接适合度+间接适合度

直接适合度:通过自身繁殖而得到的适合度

间接适合度:帮助非直系亲属(如兄弟姐妹)的存活而得到的适合度

有利于近亲(包括子代和非直系亲属)存活的特征自然会受到自然选择的青睐

亲缘选择理论的核心

选择广义适合度大的个体,而不管这个个体的行为对自身的存活和繁殖成功是否有利。个体之间的亲缘关系越近,所含的相同基因就越多,即使利他行为会给利他主义者带来危险,但利他主义者仍然会帮助自己的亲属,因为这样做能增加与利他主义者相同的基因遗传给后代的可能性

动物个体喜爱帮助近亲,或与之合作,而不乐于帮助远亲,或无亲缘关系的个体

利他行为在表面上(表现型上)看是利他的,但在本质上(基因型上)仍是自私的

亲缘选择学说是对达尔文自然选择学说的扩展

亲缘识别

亲缘识别:亲缘辨别的神经过程及其机制,是亲缘辨别的基础,是一种不可见的神经过程。

亲缘辨别的机制1、基于空间位置和分布的辨别2、基于熟悉和先前联系的辨别如Lorenz定义的印记行为3、基于表现型匹配的辨别4、基于识别基因的辨别5、基于“绿胡须效应”的辨别

以上机制可以单独起作用,也可以相互共同起作用

互惠

问题:亲属间的利他行为可以用亲缘选择来解释,但没有亲属关系的个体间的合作行为是如何进化来的?

动物彼此相互合作,获得生存或繁殖的净受益,是互惠假说的主要论点

亲缘选择和互惠有时是相关的,雌狮捕食斑马的例子

互利共生

偏利共生

蒙混

给予者被接受者所欺骗,而表现出利他行为,如杜鹃鸟的巢寄生。

蒙混也可以发生在同一个物种内

回报

回报与互惠的区别;吸血蝙蝠彼此间血液分享的例子;灵长类的同盟和修饰;社会组织和集群生活;社会组织是直同种动物个体共同生活在一起,通过相互作用形成的群体组织;动物的集群本身并不构成社群;社会组织维持的机制是社会等级、领域行为和社会分工。分工是真社会性动物的一个重要特征;真正的动物社会组织可分为开放型和封闭型两类。

开放性的社群

它们是由于某种原因,例如徙移、繁殖而聚成群,过一段的社群生活。例如,迁徙中的鸟类,一起飞行,一起栖息,一起觅食。一群大雁中还有头雁带领。例如鹿科动物在繁殖期的集群,甚至还在争夺配偶时,形成配偶场,雄性动物之间,在此一决雌雄,争夺配偶,胜利者带着大批雌鹿去交配繁殖了。因此,开放式社群仍表现出某种临时性,社群成员可以交换、变动。

封闭型社群

起源于家庭,由同种动物的双亲和后裔,大的社群还包括叔伯、姨姑、堂亲、表亲了,长期聚合而形成。大多数情况下社群成员不能交换,具有识别本社群成员和外来者的机制。最简单的是分泌特殊的气味,如鼠类,如蜜蜂。每个蜂巢都有每一群的特殊气味,蜜蜂归巢时,不会找错了蜂箱,如果错了,另一箱的守卫蜂也要把它赶出去的。复杂的如猴群,大猩猩、黑猩猩群,还有其他的通讯识别,甚至是“语言”的不同特征。

在封闭型社群中存在着不同程度的分工,在哺乳动物及一些鸟类中,雄性个体或雄性首领常起着领头的作用,保护雌性个体、幼仔的作用。雌性个体常主要负担着哺育幼仔的工作,而且在一些动物中,幼仔不仅受母亲的哺育,还有其他雌性个体的哺育。分工最为深入的当属多种蜂和蚁。蜜蜂中的蜂王、雄蜂、工蜂,蚁群中的蚁后、雄蚁、工蚁、兵蚁、山于分工而发生形态构造、生理机能、行为的变化。它们各司其职,减少了社群成员间的竞争,提高了群体对环境的适应能力。

在封闭型社群中存在着不同程度的分工,在哺乳动物及一些鸟类中,雄性个体或雄性首领常起着领头的作用,保护雌性个体、幼仔的作用。雌性个体常主要负担着哺育幼仔的工作,而且在一些动物中,幼仔不仅受母亲的哺育,还有其他雌性个体的哺育。分工最为深入的当属多种蜂和蚁。蜜蜂中的蜂王、雄蜂、工蜂,蚁群中的蚁后、雄蚁、工蚁、兵蚁、由于分工而发生形态构造、生理机能、行为的变化。它们各司其职,减少了社群成员间的竞争,提高了群体对环境的适应能力。

社群中的动物个体之间,在资源和配偶优先占有方面,存在着竞争,也就有差异和排位,称为优势等级。如果一个个体能控制其他个体的行为,它就是优势个体,也可能出现A优于B,B优于C,C优于D这样一种等级顺序。这种等级经常是通过成员之间力量的较量而成立起来的。这样优势等级的个体能得到较好的营养和交配的机会,把优质的基因传递给后代,而且在社群中它保护了较年轻的和较弱小的个体的生长发育,所以对种群是有利的。而等级较低的个体总是伺机向更高级的个体提出挑战,来提高自己的排位。

不同动物类群的社会组织;低等的无脊椎动物;昆虫社会;鱼类;两栖动物;爬行动物;鸟类;非灵长类哺乳动物;灵长类的社会组织;真社会性;昆虫单倍二倍性;

裸鼢鼠在繁殖行为上的协同合作是基于生态环境等方面的多种因素

集群生活

单体或家族的生活方式的存活价值1、保证了食物的需要;2、保证了由营巢地和隐蔽所;3、调解了种群的密度

集群生活的利与弊对动物集群影响最大的两个因素:食物和天敌

植物生态学

1.与植物密切相关的生态条件(生态因子)包括水条件__温度条件__主条啤__空气和风__土壤条件___地形条件__生物条件_和_人类影响___等八类。 2.以水为主导因子的植物生态类型有___旱生植物__中生植物_____湿生植物___和___水生植物 3.水生植物因其生长和水层深浅不同,可分为汽水植物____浮水植物____、和__挺水植物___ 4.植物生长发育过程中,对温度条件的要求有_最适点__最低点__和_最高点_称为温度三基点。 5.由于不同植物对土壤酸碱度的反应和要求不同,植物可分为___酸性土植物____中性土植物__和___碱性土植髓__三大生态类型。 6.对某一特殊的生态环境有指示作用的植物称为___三指示植物___ 7.温热多雨地区的森林,常常包括____乔木层_灌木层_____草本层_和____地被层_等层次。 8.同一生活型不同种的组合称为____层片 9.植物在一定环境条件下,生活周期性变化的起止日期称为___物侯期__________________。 10.群落在不同季节的外貌,称为______季相 11.植物种间关系的形式有_____竞争、寄主、共主、附生、种间结合_ 12.中国植被可分为如下八个区域:寒温带针叶林区域、温带针叶阔叶混交林区域、暖温带落叶阔叶林区域、亚热夸常绿阔叶林区域、热带季雨林和雨林区域、温带草原区域、温带荒漠区域、青藏高原植被区域 13.群落最上层的优势种对群落的外貌、结构具决定意义,特称__建群种 1.何谓植物生态学?植物生态学的任务是什么? 2.何谓生态条件? 3.某植物从播种到出苗期间的平均温度为18"C,经历7天,该作物从播种到出苗的有效 积温是多少? 4.植物从播种到出苗,当月均温度为15℃时,需15天才能出苗,问此阶段棉花的活动积 温为多少? 5.樟不过长江,云杉不能在华北平原上生长的原因是什么? 6.为什么西藏高原的白菜,萝卜比其它地区的要7.简述光对植物的生态作用? 8.为了合理利用光,生产上采用了哪些措施? 9.禾谷类作物由南方向北方引种,会出现什么现象?为什么? 10.简述土壤对植物的生态作用? 11.以稻为例说明稻的不同生态型。 12.植物群落学研究的基本内容是什么? 13.决定植物群落外貌的主要因素有哪些? 14.何谓群落结构?植物群落有哪些结构特征? 15.何谓植物群落的演替?群落演替的类型有哪些 16.植物群落旱生演替有哪几个阶段? 17.举例简述水生植物群落演替过程? 18.在桦林中,若出现较多的云杉幼苗,桦林植物群落可能出现什么变化?为什么? 19.地球上常见的植物群落有哪些? 20.我国的植被分为哪几个植被区域?湖北省、湖南省属什么植被区域? 21.植被区域命名的原则是怎样的? 22.举例说明我国植被群落的分类单位。 23.群丛命名的根据是什么? 1.答;植物生态学是研究植物与环境之间相互关系的学科。植物生态学的使命是利用植物生态学的原理,揭示植物和环境之间正常的或失常的关系.掌握自然规律,以便人类合理开发、利用资源,治理和保护环境,使人们在进行生产活动时达到最好的生态效益和经济效益。 2.答:在植物的周围环境中存在着各种各样的环境因素。只有那些在植物生长的不同时间或地点,对植物的代谢直接或间接地发生密切联系的条件,如对植物特征、特性的产生,类型的形成,分布的限制,具有深刻影响作用的环境条件,才能称为生态条件。如水份、光照、温度、空气、风、土壤、地形、生物等生态条3.答:根据有效积温的公式计算:K=(18一10)×7=56(℃) 4.答:根据活动积温的公式计算:K(15—0)×15=225(℃) 5答:樟不过长江、云杉不能栽种在华北平原的主要原因是受到温度的限制。樟不 越长江,是受到长江以北低温的限制,云杉不能在华北平原上生长是受到华北平 原的高温限制。这表明温度条件是限制植物南北分布的主要因素。 6.答:植物生长的呋慢幸要求有一定的温度条件外,还要求有一定的昼夜温差。 昼夜温差比较显著的地巨千毛芝的生长和产品芒更量有良好的影响。西藏高原地 区的昼夜温差大。白天的高温有利于植物的光合作用.夜间的低温使植物的呼吸 作用减弱,因此白天产生的光合产物积累得较多。因此植物生长快而大,品质好。 7.答:太阳光在绿色植物芝兰弓中起着重要的作用。首先在植物的生活中需要利 用光能进行物质生产,把二氧化碳和水加工成糖和淀争。三植物生长和发育的需 要。植物的一切产量都是依靠这种作用而取得的。此外.尤其是影响植物生长和 发育厂一个重要生态条件。因为光的强弱和光的波长官目影响植物的生长和器官 的分化。在某种程度上决定着植Q:器言芝形态和组织结构。而且,日照时间的 长短,还限制着很多植物的发育。由此看来,光对植物具有重要的生态作用。因 此,在生产活动中如何提高植物对阳光的利用率,使植物生产更多的有机物质, 这是提高植物产量的重要途径。 8.答:生产上为了协调植物与光芒关系.满毛植物对光的需要,合理利用光能,充 分发挥植物的生产潜力,采用了合理密植、间套复种这些提高作物对日光能利用 的有效措施。 9答:禾谷类作物由南方向北方引种。往往会出现生育期延长,发育推迟的现象。 因为南方为短日照、高温条件,到北方后变为长日照、低湿条件。使禾谷类作物 出现生育期延长,发育推迟的现象。因此应先选引早熟类型或对光、温反应迟钝 的品种,以免发生以上现象。 10答:土壤是植物生长发育的基地。土壤能经常不断地为植物提供一定数量的水 分,养料、温度和空气。植物要在土壤里扎根和进行呼吸作用,因此肥沃土壤是 植物丰产的基础。改善土壤条件,提高土壤肥力,是作物增产的重要保证。 11答:根据稻对温度、光照、土壤水分条件长期适应的结果而分别形成对这些条 件的特殊要求.从而声生了不同类型的生态型。如籼稻和粳稻是不同类型的温度 生态型。早稻、中稻、晚稻是不同类型的光照生态型:陆稻、水稻是不同类型的 土壤生态型。 12.答:植物群落学研究的基本内容是有关群落的外貌与结构,群落的生态与动 态,群落的分类与打芒等有关基本内容。 13.答;群落外貌是指群落的外表形态和相貌,它是群落和外界环境条件长期适 应的结果。而群落外蓑三要取决于植物种类的形态习性或长相,生活型或生长型, (特别是优势种的生活型)叶形以及周期性等几方面.因此群落的外貌特征主要反映 在群落的高度、种类组成、季相变化、成层现象、树冠类型、颜色、树皮特征、 芽的位置、类型、叶子形态、生活能力、以及变态根等因素有关。 14.答:销构是指群落所有种类及其个体在空间中的配置状态。结构是群落的一 个重要特征,它反映了群落对环境的适应、动态和机能。群落的结构特征包括群 落的垂直结构、水平结构、时间结构和同生群。垂直结构是群落中各植物间及植 物与环境相互关系的一种特殊形式。垂直结构主要包括群落的地上成层现象,地 下成层现象与阶的特点。群落的水平结构,反映出不同群落在空间水平分化或镶 嵌现象的情况。时间结构反映出不同群落因组成成员不尽相同,群落在时间上的 周期变化或更替情况不一样。同生群能反映出群落的重要生态结构特征。 15.答;植物群落演替是指植物群落发展变化过程中,由低级到高级,由简单到 复杂,一个阶段接着一个阶段,一个群落代替另一个群落的自然演替现象.植物 群落演替有原生演替和次生演替两个类型。原生演替即植物群落的演替是从操迪 上‘芒芦簧譬:生演替即植物群落是从被破坏的群落中开始的演替。 16.答:群落旱生演替有四个阶段:第一阶段,即首先在岩石上出现的是地衣檀 QF举摹;纂二簧孟.田蓍募植物阶段;第三阶段,即草本植物群落阶段;第四阶 段,即木本植物群落阶段, 17.答:水生植物群落演替共有六个阶段,其简单过程为冲口低等藻、菖植物巧 弓三浮爵植物阶段一如轮藻等沉水植物阶段一如睡莲、莲、芡实等浮叶根生植物 阶段一如芦苇、香薄,予百等羹荩植物阶段一如莎草、禾本科等湿生草本植物阶 段+木本植物阶段。 18.答:在桦林群落中,若出现较多的云杉幼苗,今后以择卞为建群种缩植物群 落,将可能变为以云杉为建群种的植物群落所代替。因为云杉比桦树耐阴.当云 杉处在苗期耐对棒树影响不大,当云杉生长超过桦树时,由于桦树不如云杉耐阴, 所以很快衰弱下去,而云杉生长得更好.成为以云杉为建群种的群落了。这说明 植物群落形成后,是不断发展变化的,人们应运用植物群落的知识把握群落变化 的方向和速度,以获得最好的经济效益。 19.答:地球上常见的植物群落有热带雨林群落,红树林群落,雨绿木本群落, 硬叶木本群落.夏绿木木群落,针叶木本群落,雨绿干燥草本群落,夏绿干燥草 本群落,中生草本群落,湿生草本群落,水生草本崔落.冻荒漠群落等。 20.答:《中国植被》将我国植被区域划分为八个植被区域。即:寒温带针叶林区 域,温带针叶筒卜逞交林区域,暖湿带落叶阔叶林区域,亚热带常绿阔叶林区域, 热带季雨林区域,温带草原区域,温带荒羹巨壤.青藏高原高寒植被区域。湖北、 湖南两省均属于亚热带常绿阔叶林区域。 21.答:植被区域的划分是按照热量带加上占优势的地带性植被型或其组合.再 加上区域QF食名万式命名,如暖温带落叶阔叶林区域。 22.我国植物科学工作者,将植物群落分为三个“级”,即植被型(为高级单位), 群系(为中级单位)和群丛(为基本单位)。在每个“级”之上设辅助单位“组”, 级以上设"亚型"为分类单位的补充。例如: 植被型组如针叶林,阔叶林等植较茎如寒温带针叶林,常绿阔叶林等 植被亚型如山地杨桦林,河岸落叶阔叶林群系组如温带松林,石栎林等 群系如大针茅草原,芨芨草草甸等亚群系如羊草十中生杂草类 群丛组如杜鹃、落叶松林群丛如羊草十大针茅十寸草苔草原 23.答:群丛命名一般以优势种为根据,通常依照群落的层次由上而下地依次写 出各层的优势种。如狗尾草十马唐群落。 错误!未指定书签。第 1 页共1 页

生态学知识点总结

包括非生环境和生物环境。 (3)相互关系一相互作用:①有机体与非生物环境之间的相互作用;②有机 体之间的相互作用:同种生物之间的相互作用,种内竞争:异种生物之间的相互作用 ,种间竞争、捕 食、寄生、共生。 2.环境: 环境是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。 3.环境的分类:①按性质分: 自然环境、非自然环境、社会 环境 ②按范围分: 宇宙环境(空间环境)、地球环境(地理环境)、区域环境、微环境、内环境 ③按 主体分: 人类环境、 (生物) 环境 ④按影响分: 原生环境、次生环境 4.环境因子 :生物有机体以外的 一切环境要素称为环境因子。环境因子分类:①按环境因子特点:气候类、土壤类、生物类 ②按对环 境的反应:第一性周期因子、次生性周期因子、非周期性因子。 5.生态因子 :环境中对生物的生长、发 育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。 6.区别: 生态因子是环境中对生物起作用的因 子;而环境因子则是指生物体外部的全部要素。 7生态因子的分类:①按生命特征:生物因子、非生物 因子;②按性质:气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子;③对生物种群数量变动的作 用:密度制约因子、非密度制约因子;④按利用方式: 条件、资源;⑤ 稳定性及其作用特点:稳定因 子、变动因子、周期性变动因子、非周期性变动因子。 8.限制因子: 限制因子是对生物的生存、生长、 繁殖或扩散等起限制作用的因子;当生态因子接近或超过生物的耐受性极限,这个因子成为该生物限制 因子。 9.最小因子定律: 植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素,这些处于最低量的营养元 素称最小因。 10.耐受性定律: 任何一个生态因子在数量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。 两定律异同: 都是对生态因子数量的法则,但是前 者是决定植物的生长,最小因子增加有利于其生长,而后者生态因子的增加会使生物衰退或不能生存。 11.限制因子定律 生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高于生物正常生长所需的最大量时, 都对生物具有限制性影响。。 12.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。在最低点和最高点 (或耐受性的上限和下限 )之间的范围称生态幅或生态价。 13.适应方式 :形态适应、行为适应、生理适应、营养适应。 性和1.生态学 :是研究有机体与环境间相互关系的学科。 1)有机体:包括生命的各组织层次 2)环境: 14. 适应: 生物适合环境条件而形成一定特

2018年暨南大学714基础生态学考研真题(A卷)【圣才出品】

2018年暨南大学714基础生态学考研真题(A卷) 学科、专业名称:生态学 考试科目名称:714基础生态学(A卷) 一、名词解释(12小题×3分/小题,共36分) 1.水华 2.生态平衡 3.顶级群落 4.竞争排斥原理 5.生物富集作用 6.群落交错区 7.生态入侵 8.耐受性法则

9.次级生产 10.光补偿强度 11.种群 12.植物区系 二、填空题(10小题×2分/小题,每空1分,共20分) 1.根据水生植物的生活方式,可以将水生植物分为:______、______以及浮叶植物和漂浮植物。 2.生物在生存斗争中获得的生存对策,称为生态决策,生物在进化过程中形成了多种生活史对策,如______、______以及迁移对策等。 3.根据种群的年龄结构绘制成年龄椎体,按照年龄椎体形状将种群的年龄结构分为三种类型:即增长型种群、______种群以及______种群。 4.生物多样性可分为物种多样性、______以及______三个层次。 5.生态系统主要包括4种主要组成成分,即生产者、消费者以及______和______。

6.初级生产力的测定方法主要包括______、______、二氧化碳测定法以及放射性标记物测定法和叶绿素测定法。 7.同一群落中不同种类之间的关系称为种间关系,种间关系主要包括______、______以及寄生和共生等。 8.原生演替系列一般包括从岩石表面开始的旱生演替和从湖底开始的水生演替,其中水生演替系列主要包括以下演替阶段:______阶段、沉水植物阶段、______阶段以及直立水生阶段、湿生草本植物阶段和木本植物阶段。 9.一个地区所覆盖的植物群落总和称为植被,一个地区的植被类型主要由______和______条件决定。 10.日益加剧的人类活动正改变着地球的功能,导致全球环境的变化,其中最为引人注目的变化包括______、______以及臭氧层的破坏和生态系统结构和功能的改变。 三、简答题(6小题×9分/小题,共54分) 1.简述K-选择和r-选择的主要特征。 2.简述生物量和生产力的区别是什么?

2013李博生态学导论考题

简答 1.试述生态学的定义、研究对象与范围。 1)定义:生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。 2)研究对象:从分子到生物圈都是生态学研究的对象。 3)范围:从无机环境(岩石圈,大气圈,水圈)、生物环境(植物、动物、微 生物)到人与人类社会,以及由人类活动所导致的环境问题。 2. 现代生态学的发展趋势及特点是什么? 1)全球性、国际性是其发展趋势。 2)特点是:研究对象的层次性更加明显,向宏观与微观两极发展;研究手段的更新;研究范围的扩展; 3.什么是环境?地球环境由哪几部分组成? 1).环境是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。 2)地球环境是指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈,又称为全球(地理)环境。 15.目前测定初级生产量的方法有哪些? ①收获量测定法;②氧气测定法;③CO2测定法;④放射性标记测定法;⑤叶绿素测定法。 【(1)收获量测定法 定期收割植被,烘干至恒重;此法适宜估计农作物和牧场的初级生产力;多次取样比较准确。 (2)黑白瓶法(氧气测定法):多用于水生生态系统。基本原理:测定水中含氧量的变化,利用光合作用方程计算出总初级生产量。 (3)CO2测定法原理同黑白瓶法,适宜于陆生生态系统。 (4)放射性标记物测定法:适宜水生生态系统。 (5)叶绿素测定法原理:植物叶绿素含量与光合作用量和光合作用率之间的密切产量关系。】 16.与一般营养物质相比较,有毒物质在生态系统中循环有哪些特点? 1)在生物体代谢过程中不能被排泄而被生物体同化,长期停留于生物体内,造成有机体中毒、死亡。 2)在食物链营养级上进行循环流动并逐级浓缩富集,呈倒金字塔型。 3)循环复杂,有些有毒有害物质不能分解而相反经生态系统循环后使毒性增加。4)数量少,对各营养级影大,危害严重。 因此,有毒物质的生态系统循环与人类的关系最为密切,但也最为复杂。 17全球变暖的原因及减缓途径? 根本原因:大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升。

高级植物生态学试题

《高级植物(生理)生态学》课程考试试题 生命科学学院周晓丽学号:G2004477 一、名词解释(30分) 1.光补偿点和光饱和点 光补偿点:光合作用吸收的二氧化碳与呼吸作用放出的二氧化碳数量相等时的光强。阴生植物的光补偿点低于阳生植物,C3植物低于C4植物。 光饱和点:在一定的光强范围内,植物的光合强度随光照度的上升而增加,当光照度上升到某一数值之后,光合强度不再继续提高时的光照度值。 2.CO2饱和点和CO2补偿点 CO2饱和点:CO2浓度增加到一定程度时光合速率不再增加,此时环境中CO2的浓度称二氧化碳饱和点。 CO2补偿点:光合作用释放的氧气与呼吸作用消耗的氧气相等时外界环境中的CO2浓度,就是光合作用的CO2补偿点。 3.量子产率与羧化效率 量子产率:体系吸收每一个光子所引发的某种事件的数目。符号为ψ,Y。积分量子产率为Ф=事件数/吸收光子数。对于光化学反应,ψ=反应物消耗(或产物产生)的数量/吸收光子数量。微分量子产率为φ=(d[x]/dt)/n。式中d[x]/dt为某可测量量的变率,n为单位时间内所吸收的光子数(摩尔或爱因斯坦)。ψ可用于光物理过程或光化学反应。 羧化效率:在低CO2浓度条件下,CO2浓度是光合作用的限制因子,直线的斜率(CE)受羧化酶活性和量的限制。因而,CE被称为羧化效率。CE值大,则表示Rubisco的羧化效率较高。 4.叶面积指数:单位土地面积上植物植株绿叶面积与土地面积的比值。是反映作物群体大小的较好的动态指标。 5.植物的碳同位素区异:主要指C3、C4在植物体内的不同含量。

二、简答题(40分) 1、画图示意光合速率的光响应曲线,并标示出暗呼吸、光补偿点和光饱和 点。 光和响应曲线 2、如何理解叶绿素荧光动力学中的F V/F m和NPQ,它们在分析植物光合生 理分析有何意义? 调制叶绿素荧光全称脉冲-振幅-调制(Pulse-Amplitude-Modulation,PAM)叶绿素荧光,我们国内一般简称调制叶绿素荧光,测量调制叶绿素荧光的仪器叫调制荧光仪,或叫PAM。 调制叶绿素荧光(PAM)是研究光合作用的强大工具,与光合放氧、气体交换并称为光合作用测量的三大技术。由于其测量快速、简单、可靠、且测量过程对样品生长基本无影响,目前已成为光合作用领域发表文献最多的技术。 调制叶绿素荧光仪的工作原理 1983年,WALZ公司首席科学家,德国乌兹堡大学教授Ulrich Schreiber 博士利用调制技术和饱和脉冲技术,设计制造了全世界第一台脉冲振幅调制(Pulse-Amplitude-Modulation,PAM)荧光仪——PAM-101/102/103。 所谓调制技术,就是说用于激发荧光的测量光具有一定的调制(开/关)频

基础生态学重点总结材料

生态学:是研究有机体及其周围环境相互关系的学科。 环境:非生物环境——温度,可利用水,风; 生物环境——同种或异种其他有机体。 1 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。 生境:特定生物体或群体的栖息地的所有生态因子构成的生态环境。 生态因子作用特征:(1)综合作用。 (2)主导因子作用。 (3)阶段性作用。 (4)不可替代性和补偿性作用。 (5)直接作用和间接作用。 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。 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生物衰退或不能生存。 2 光合有效辐射:光合作用系统只能利用太谱的一个有限带即380-710nm波长的辐射能。 黄化现象:光是叶绿素形成的主要因素。一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,但能形成胡萝卜素,导致叶子发黄。 光合能力:当传入的辐射能是饱和的,温度适宜,相对湿度高,大气中的CO2和O2的浓度正常时的光合作用速率。 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。 温动物:通过自己体氧化代产热来调节体温,如鸟兽。 外温动物:依赖外部的热源来调节体温,如鱼类,两栖类,爬行类。 发育阈温度:发育生长是在一定的温度围上才开始,低于这个温度,生物不发育,这个温度称为发育阈温度。 春化:很多植物在发芽之前都需要一个寒冷期或冰冻期,这种由低温诱导的开花称为春化。驯化:温动物经过低温的锻炼后,其代产热水平会比在温暖环境中高,这些变化是由实验诱导的称为驯化。 贝格曼规律:来自寒冷气候的温动物,往往比来自温暖气候的温动物个体更大,导致相对体表面积变小,使单位体重的热散失减少,有利于抗寒。 阿伦规律:冷地区温动物身体的突出部分,如四肢,尾巴和外耳却有变小变短的趋势。 生物对低温的适应:(1)形态:植物的芽和叶片常有油脂类物质保护,树干粗短,树皮坚厚 状;温动物出现贝格曼规律和阿伦规律的变化。

基础生态学试题

基础生态学 一、名词解释 生态学(ecology):研究有机体及其周围环境相互关系得科学。 生物圈:地球上得全部生物与一切适合于生物栖息得场所,它包括岩石圈得上层、全部得水圈、大气圈得下层。 环境:就是生物赖以生存得外界条件得总与。它包括一定得空间以及其中可以直接或间接影响生物生活与发展得各种因素。 生境:所有生态因子构成生物得生态环境,特定生物体或群体栖息地得生态环境。 尺度:就是指某一现象或过程在空间与时间上所涉及得范围与发生得频率。有空间尺度、时间尺度与组织尺度。 频度:群落中某种植物出现得样方占整个样方得百分比,表示物种得个体在群落地段分布得均匀状况。 多度:植物群落中物种个体数目多少得一种估测指标。 盖度:植物体地上部分得垂直投影面积占样地面积得百分比。 适合度:一种生物对生境得适合程度,以平均每个个体生育得存活后代得数量作为衡量适合度得指标。 进化:生物种群基因频率变化。 物种丰富度:指一个群落或生境中物种数目得多少。 物种得均匀度:指一个群落或生境中全部物种个体数目得分配状况,它反映得就是各物种个体数目分配得均匀程度。 內禀增长率:在特定条件下,具有稳定年龄组配得生物种群不受其她因子限制时得最大瞬时增长速率. 食物链:各种生物通过一系列吃与被吃得关系,把这种生物与那种生物紧密地联系起来,这种生物之间以食物营养关系彼此联系起来得序列,在生态学上被称为食物链。 协同进化:两个相互作用得物种在进化过程中,相互适应、共同进化得现象。 排序:把一个地区内所调查得群落样地,按照相似度来排定各样地得位序,从而分析各样地之间及其与生境之间得相互关系得数量分许法. 领域:动物个体或群体所占据得排斥同种其它个体或群体得空间.

植被生态学

植被生态学 一、前言 1 研究覆盖在地球表面的植物群体,研究购车个植被的植物群落的组成结构、功能适应、 动态发展、分类分步以及管理和应用。 2 植被是一种生物现象,也是一种地理现象,有很强地域性。 第一章绪论 1.1植被生态学的概念 植被生态学(vegeration ecology),d.mueller-dombois 和h.ellenberg在1974年首先提出。 对一个地区的植物群落做出鉴定,并要确定他们之间的互相联系,以及他们和环境之间的相互关系。 植物区系:一定地区内出现的所有植物种或植物分类单位,而不涉及他们的数量多少或重要性。植物区系的研究任务就是坚定一个地区的各级分类单位,研究他们的发源、发展和地理分布。 1.2植被生态学的研究内容 研究主要内容包括 A 群落形态学(symmorphology):研究群落的组成和结构。包括肉眼看上去比较显著的 大型植物(种子植物,蕨类植物,苔藓和地衣),还包括小型的不太明显的真菌、藻类以及微生物。 B 群落生态学(synecology):着重研究植物群落以及其与环境之间的相互关系,研究环 境条件对群落形成过程、结构特征、地理分布的影响,以及群落对环境的改造作用。 c 群落生理学(symphysiology):着重研究群落内各类有机体的作用和相互关系以及他 们的生产力,又可成为i“机能植被生态学”。 D 群落动态学(sundunamics):主要研究群落的发生、演替和演化等。群落的动态是群 落的根本属性。 E 群落分类学(syntaxonomy):主要研究群落类型的确定并建立一定的系统,又称“系 统植被生态学”。 F 群落分布学(synchonology):主要研究群落在地球表面的分布规律、植被区系历史等。 1.3植被生态学发展历史回顾 1.4植被生态学在中国的发展 1.5当前植被生态学研究的热点和动向 第二章植物群落的学说 植物群落既是植被的组成单位,也是植被生态学基本研究对象。

生态学重要知识点归纳总结

生态学重要知识点归纳总 结 Revised by Hanlin on 10 January 2021

环境:指某一特定生物体或生物群体周围一切的综合,包括空间及直接或间接影响该生物群体生存的各种因素。 生物环境:A大环境:地区环境(地球环境,宇宙环境)/a大气候:离地面以上的气候,由大范围因素决定。B小环境:对生物有直接影响的领接环境/b小气候:生物所处的局域地区的气候 大环境直接影响小环境影响生物,生物反作用环境。 生态因子:指环境要素中对生物起作用的因子(CO2 、H2O 、食、天敌……)分类:A性质:1气候因子 2土壤因子 3地形因子 4生物因子 5人为因子B有无生命特征:1生物因子 2非生物因子C生态因子对动物种群数量的变动作用:1密度制约因子(食物,天地) 2非密度制约因子(气候,降水)D生态因子的稳定性及作用特点:1稳定因子(引力,光强)2变动因子{周期性变动因子(四季,潮汐)非周期性变动因子} 生态因子的作用特征:1综合作用 2主导因子作用 3阶段性作用 4不可代替性和补偿性作用 5直接或间接作用 生境:特定生物体或群体的栖息地的生态环境(所有生态因子构成生态环境) 利比希最小因子定律:地域某种生物余姚的最小量的任何特定因子,是决定该生物生存和分布的根本因素 限制因子:任何生态因子,当接近或超过某生物的耐受性极限而阻碍其生存,生长,繁殖或扩散时之歌因素称为限制因子 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,即当接近或达到某种生物的耐受限度时会使该生物衰退或不能生存

生态幅:每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围,即一个生态上的最高点和最低点,在最高点和最低的之间的范围称为生态幅 光质的生态作用:尽管生物生活在日光全光谱下,但不同的光质对生物的作用是不同的,生物对光质也产生了选择性适应 光合有效辐射:光合作用系统只能够利用太阳光谱的一个有限带,即380-710nm 波长的辐能,这个带对应于辐射能流的最大节 黄化现象:一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,但能形成胡萝卜素,导致叶子发黄 植物物种间对光照强度表现出的适应性差异,是已进化的两类值物间的差异:1阳地植物 2阴地植物 动物对光照强度的适应:1昼行动物 2夜行动物自然条件下,动物每天开始活动的时间常常是由光照强度决定的,当光照强度达到某一水平时,动物才开始活动,因此不同季节随着日出日落的时间差异,动物活动时间也有变化 生物光周期现象:植物的开花结果,落叶及休眠,动物的繁殖,冬眠,迁徙和换毛换羽毛等,是对日照长短的规律性变化的反应。 植物的光周期现象:1 长日照植物:日照超过某一数值或黑夜小于某一数值时才能开花的植物 2 短日照植物:日照小于某一数值或黑夜长于某一数值时才能开花的植物 3 中日照植物:昼夜长度接近相等才能开花的植物 4 日中性植物:开花不受日照长度影响的植物 动物的光周期现象:A繁殖的光周期1 长日照动物 2 短日照动物 B昆虫滞育的光周期现象 C换卖鱼换羽毛的光周期现象 D动物迁徙的光周期现象

(完整word版)基础生态学试题A卷答案

西北农林科技大学本科课程考试试题(卷)2011—2012学年第1学期《基础生态学》课程 A 卷专业班级:命题教师:张晓鹏李刚审题教师: 标准答案 一.名词解释(每小题2分,共20分)得分:分 1.趋异适应:指亲缘关系相近的同种生物的个体或群体,长期生在不同自然生态环境条件下,表现出性状不相似的现象。 2.顶级群落:生物群落由先锋阶段开始,经过一系列演替,到达中生状态的最终演替阶段(或群落演替的最终阶段,主要种群的出生率和死亡率达到平衡,能量的输入与输出以及产生量和消耗量也都达到平衡)。 3.生物的生活史对策:指种群在其生活史各个阶段中,为适应其生存环境而表现出来的生态学特征。 4.特征替代:重叠区内长期共存的物种,因其生态要求发生分化而导致形态分化,使它们在形态上又略有不同。但形态上的种间差异只在两个物种的重叠分布区内才存在,而在各自独占的分布区内则消失,这种现象就叫特征替代。 5.协同进化:一个物种的性状作为对另一物种性状的反应而进化,而后一物种的这一性状本身又是作为对前一物种性状的反应而进化的现象。 6.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。在最低点和最高点(或称耐受性的上限和下限)之间的范围,称为生态幅。 第 1 页共10 页

7.生态入侵:指某种生物从原来的分布区域扩展到一个新的地区,其后代在新的 区域内繁殖、扩散并维持下去的过程。 8.生态阈值:生态系统忍受一定程度外界压力维持其相对稳定的这个限度。 9.边际效应:群落交错区种的数目及一些种的密度比相邻群落有增大趋势的现象。 10.生态平衡:指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态,它包括生态系统内部各部分的结构、功能和能量输入和输出的稳定。 二.填空题(每空1,共20)得分:分1.中国植物群落分类系统的基本单位是群丛。 2.目前被大多数学者所接受的物种形成学说是地理物种形成学说。3.五种北美莺同以云杉为生,分处不同的位置,达到避开竞争的效果,这是由于形成了生态位分异(分化)的结果。 4.构成陆地生态系统初级生产量的限制因素中,最易成为限制因子是水。 5.生态系统的分解作用特点和速率主要取决于分解者种类和 资源质量、环境条件三个方面。 6.驱动生态系统物质循环的能量主要来自于太阳能(阳光)。7.动物种群的生殖适应对策中,高纬度地区的哺乳动物每胎产仔数比低纬度地区多。 8.阳地植物的光补偿点比阴地植物高;飞鼠每天开始活动以温度 为信号;鹿秋天进入生殖期以日照长短为信号。 第 2 页共10 页

最新生态学笔记李博(完整版)资料

生态学 一、名词解释 生态学:生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。 环境:是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。 生态因子:是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。生存因子:在生态因子中凡是有机体生活和发育所不可缺少的外界环境因素。 生态环境:研究的生物体或生物群体以外的空间中,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。 生境:具有特定的生态特性的生态体或生态群体总是在某一特定的环境中生存和发展,这一特定环境叫生境。 种群:在一定时间内和一定空间内,同种有机体的结合。 群落:在一定时间内和一定空间内,不同种群的集合。 系统:由两个或两个以上相互作用的因素的集合。 利比希最小因子定律:植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分。 耐受性定律:任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多都将使该种生物衰退或不能生存。 限制因子原理:一个生物或一群生物的生存和繁荣取决于综合的环境条件状况,任何接近或超过耐性限制的状况都可说是限制状况或限制因子。 似昼夜节律:动物在自然界所表现出来的昼夜节律除了由外界因素的昼夜周期所决定的以外,在内部也有自发性和自运性的内源决定,因为这种离开外部世界的内源节律不是24小时,而是接近24小时,这种变化规律叫似昼夜节律。 阿朔夫规律:对于夜出性动物处于恒黑的条件下,它们的昼夜周期缩短,对于夜出性动物处于恒光的条件下,它们的昼夜周期延长,并且这种延长的增强,这种延长越明显。对于日出性动物处于恒黑的条件下,它们的昼夜周期延长,对于日出性动物处于恒光的条件下,它们的昼夜周期缩短,并且这种缩短随着光强的增强,这种缩短越明显。 生物钟:是动物自身具有的定时机制。 临界温度:生物低于或高于一定的温度时便会受到伤害,这一温度称为临界温度。 冷害:喜温生物在0℃以上的温度条件下受到的伤害。 冻害:生物在冰点以下受到的伤害叫冻害。 霜害:在0℃受到的伤害叫霜害。 超冷:纯水在零下40℃以后开始结冰,这种现象叫超冷。 适应性低体温:它是一种受调节的低体温现象,此时体温被调节很低,接近于环境温度的水平,心律代谢率及其它生理功能均相应的降低,在任何时候都可自发的或通过人工诱导,恢复到原来的正常状态。 贝格曼规律:内温动物,在比较冷的气候区,身体体积比较大,在比较暖的气候区,身体体积比较小。 阿伦规律:内温动物身体的凸出部分在寒冷的地区有变小的趋势。 乔丹规律:鱼类的脊椎数目在低温水域中比在温暖水域中多。

植物生态学实验

实验一 种群空间分布格局测定 1. 实验目的 通过各检验方法的实际训练,使学生认识群落中不同种群个体空间分布表现出的不同类型(随机分布、集聚分布、均匀分布),掌握检验植物种群空间分布类型的方法。 2. 实验内容、原理 分布系数法(扩散系数法):根据Poisson 分布具有方差与均值相等的性质,统计和检验野外调查数据。分布系数C x 的统计量为: x s C 2 式中:x —均值 S 2 —方差 若C x ﹤1,种群属于均匀分布; C x =1,属于随机分布);C x >1属于集群分布。采用 T 检验来确定C x 的实测值与理论值差异的显著程度。 查表比较,若T ﹥t n-1,0.05 则认为C x 对1的偏离具有显著性。差异不显著时,可认为符合泊松分布(随机分布)。 3. 实验主要仪器设备和材料 皮尺、样方框、铅笔、野外记录表格、计算器。 4. 实验步骤 1. 选择所需研究的植物群落,根据最小面积法确定样地面积,一般草本植物可用10m×10m ,在所选样地再划分样方,草本可用1m×1m 。 2. 计数:将每一样方中待测植物的株数,记录在野外记录表格中,整理调查数据,并计算有关统计特征数。 3. 计算C x 值。 4. 说明 T 检验的结果,指出所测定种群的分布类型。 表1-1 样方植物统计表

实验二群落基本特征分析 1. 目的要求 掌握群落数量特征和基本特征的测定方法,加深对群落基本特征的了解,熟悉分析群落空间、时间结构的方法,并通过对数据的整理达到识别群落的目的。

图2-1 群落特征分析的步骤 2.实验内容 (1)样地选择与实地调查; (2)群落数量特征分析。 3.主要实验仪器设备 样方框、测绳(或皮卷尺)、钢卷尺、方格纸、计算器、铅笔、橡皮、细铁针、记录表格、野外调查表格、剪刀、塑料、信封、标签、铁锹、铲刀、白布口袋、多种孔径的土壤筛、镊子、坡度仪或水平仪、电子天平、电热烘干箱、计算器。 4. 方法与步骤 4.1样地调查 (1)样地代表群落最小面积,样地应选择群落的典型地段,尽量排除人为影响,使其充分反映群落真实情况,代表群落的完整特征。 (2)草本群落样地面积应为100m2~300m2,灌丛样地面积一般为300 m2~500m2,森林样地面积则更大。样地轮廓以正方形、长方形为主。 (4)样地内随机设置3~5个样方,草本群落的样方通常为1m2,随机取样是在群落中随机确定每一个样方。可在群落中系统地设置一些点,编上1,2,3,……100等数字,然后随机抽取其中的数字,以确定样方位置。 表2-1 群落样地调查表 样方号样地面积海拔高度 群落类型群落名称 地理位置省市县镇(村);经度:纬度: 地形:坡向坡度 母岩与地质 土壤名称和性质(基岩、土层厚度、质地、A层厚度、颜色、pH反应) 群落特点(外貌、动态、结构等) 周围环境及群落小环境状况 4.2草地群落数量特征的测量 种类组成:仔细编制群落植物名录,应列入群落中所有种,植物种名按生活型排列。 群落空间与时间结构分析 a. 群落层片分析:群落层片就是群落生活型组成,计算各类生活型的百分率。 b. 群落垂直结构:按乔、灌、草、地衣绘制群落垂直结构图。

厦门大学海洋生态学老师所划重点题目整理汇编

海洋生态学复习思考题2014 第一章绪论 1.海洋生态学的十大主要研究内容是什么?请具体说明。 –海洋初级生产力总量的研究 –微型和超微型浮游生物研究 –海洋新生产力研究 –海洋生态系统食物链、食物网的研究 –海洋微型生物食物环研究 –大海洋生态系统的研究 –全球海洋生态系统动力学研究 –生物泵及海洋对大气二氧化碳含量的调节作用研究 –热液喷口和冷渗口特殊生物群落的研究 –保护海洋生物多样性的研究 (具体说明看课件) 2.什么是海洋生态学研究的重要任务? 答:探讨人与环境的协调关系和对策,以达到可持续的生物圈的目的。(这是现代生态学发展的明显趋势。也是海洋生态学的研究的重要任务。) 3.哪三个研究领域为生态学优先发展的领域和当前急需解决的问题? 答:①全球变化(global change),包括气候、大气、陆地和水域变化的生态学原因和后果; ②生物多样性(biodiversity),决定生物多样性的生态因子和生态学意义,全球性和区域性 变化对生物多样性的影响; ③可持续的生态系统(sustainable ecosystern),探讨可持续生态系统的生态学原理和策略以 及受损生态系统的恢复与重建的原理和技术。以上三个优先研究领域实际上阐明了生态学优先发展的领域和当前急需解决的问题。 4.厄尔尼洛现象和南方涛动如何影响海洋环境和全球气候,举例说明。(看文献,写作业,ppt) (作业,自整理) 第二章海洋与海洋生物间的相互关系 1. 基本名词: 温跃层——是位于海面以下100—500m之间、温度和密度有巨大变化的薄薄一层,是上层的薄暖水层与下层的厚冷水层间出现水温急剧下降的层。 热常数——指有效温度(即高于生态学零度以上的温度)和发育持续时间的乘积。 K=N(T-T0) K为该生物所需的有效积温,N为天数,T为当地该时期的平均温度,T0为该生物生长活动所需的最低临界温度(生物零度) 海洋生物的垂直移动——海洋动物在夜晚升到表层,随着黎明的来临又重新下降。光是影响动物昼夜垂直移动的最重要的生态因子。 生态位——指一个种群在生态系统中,在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。 补偿深度——:在某一深度层,植物24小时中光合作用所产生的有机物质全部为维持其生命代谢消耗所平衡了,没有净生产量,这样的深度为补偿深度 临界深度(the critical depth):在这个深度上方整个水柱浮游植物的光合作用总量等于其呼吸消耗的总量。临界深度通常大于补偿深度。 利比希最小因子定律——一“植物的生长取决于处在最小量状况的必需物质”。当环境中某物质的

基础生态学试题A卷

基础生态学试题A卷 西北农林科技大学本科课程考试试题(卷) 2011—2012学年第1学期《基础生态学》课程 A 卷 专业班级: 命题教师: 张晓鹏李刚审题教师: 学生姓名: 学号: 考试成绩: 一.名词解释,每小题2分~共20分, 得分: 分 1.趋异适应 2.顶级群落 3.生物的生活史对策 4.特征替代 5.协同进化 6.生态幅 7.生态入侵 第 1 页共 8 页 8.生态阈值 9.边际效应 10.生态平衡 二.填空题,每空1~共20, 得分: 分 1(中国植物群落分类系统的基本单位是。 2(目前被大多数学者所接受的物种形成学说是。 3(五种北美莺同以云杉为生~分处不同的位置~达到避开竞争的效果~这是由于形成了的结果。 4(构成陆地生态系统初级生产量的限制因素中~最易成为限制因子是。 5(生态系统的分解作用特点和速率主要取决于和

、三个方面。 6(驱动生态系统物质循环的能量主要来自于。 7(动物种群的生殖适应对策中~高纬度地区的哺乳动物每胎产仔数比低纬度地区。 8(阳地植物的光补偿点比阴地植物 ,飞鼠每天开始活动以为信号,鹿秋天进入生殖期以为信号。 9(物种在自然界中存在的基本单位是。 10(种群数量的调节实际上是通过种群本身内在和两个反向力间的平衡而实现的。 11(按照演替发生的起始条件不同可以将群落演替划分为和 两类。 第 2 页共 8 页 12.能够准确反映生态系统各营养级之间关系的生态金字塔是。 13. 单元顶级学说中的“顶级”是指顶级。 14. 在生态系统氮的循环中~一方面通过固氮作用进入生物群落~另一方面又通过重新返回大气。 三.选择题,每小题 1分~共15分, 得分: 分 1. 如果某种群个体间竞争强烈~排斥性强~则其内分布型最可能是以下哪种 ( ) A. 随机分布 B. 均匀分布 C. 成丛分布 D. 群集分布 2(群落交错区的特征是, , 。 A(比相邻群落环境更加严酷 B(种类多样性高于相邻群落 C(由于是多个群落边缘地带~相邻群落生物均不适应在此生存 D(在群落交错区各物种密度均大于相邻群落 3(Deevey将种群存活曲线分为三个类型~其中表示接近生理寿命前只有少数个体死亡的曲线为, ,。 A(凸型曲线 B(凹型曲线 C(对角线型曲线 D(S型曲线 4(下列关于生态位的概念~错误的是, , 。 A(任何物种的生态位都是一个n维的超体积 ;

李博生态学课后习题答案

1.如何理解生物与地球环境的协同进化?生物依赖于环境,只有适应了环境生物才能生存并进化;同时,环境又靠生物来维持与调控;生物与环境是相互依存的。 2.试述生态学的定义、研究对象与围。生态学的定义:生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。研究对象与围:从分子到生物圈都是生态学研究的对象。 3.现代生态学的民展趋势及特点是什么?研究对象的层次性更加明显,向宏观与微观两极发展;研究手段的更新;研究围的扩展;国际性是其民展趋势。 4.简述经典生态学的几个学派及其特点法瑞学派:重视群落研究的方法,用特征种和区别种划分群落的类型,建立了严密的植被等级分类系统。北欧学派:重视群落分析、森林群落与土壤pH值关系。英美学派:重视群落的动态,从植物群落演替观点提出演替系列、演替阶段群落分类方法,并提出了演替顶极的概念。联学派:注重建群种与优势种,建立了一个植被等级分类系统,并重视植被生态、植被地理与植被制图工作。 5.简述生态因子的概念及生态因子作用的一般特征。生态因子:指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。生态因子作用的一般特征:综合作用;直接和间接作用;主导因子作用(非等价性);不可替代作用和补偿作用;阶段性作用。6.关于生态因子的限制性作用有哪些定律?限制因子:限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子。主要有以下两个定律:A.Leibig最小因子定律:生物的生长取决于处在最小量食物的量;不少学者对此作了两补充:这一定律只适用于稳定状态;要考虑各生态因子之间的相互作用。B.Shelford耐性定律:生物的生存与繁殖要依赖于某种综合环境因子的存在,只要其中一项因子的量(或质)不足或过多,超出了某种生物的耐性限度,则使该物种不能生存,甚至灭绝。应作几点补充:生物能够对一个因子耐受围很广,而对另一个因子耐受围很窄;对所有因子耐受围很宽的生物一般分布较广;在一个因子处于不适状态时,对另一个因子耐受性会受影响;生物不同生长阶段对生态因子的耐受围不同,繁殖往往是敏感期;生物实际并不是在某一特定环境因子最适围生活,可能有其它更重要的因子在起作用。7.生物稳态保持机制,有何生态意义?生物稳态:生物控制体环境使其保持相对稳定的机制。机制:恒温动物通过体产热过程以调节体温(生理过程);变温动物靠减少散热或利用环境热源使身体增温。生态意义:使生物对环境因子的耐受围扩大。 8.贝格曼规律与阿伦规律。Bergman 规律:生活在高纬度地区的恒温动物,其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。因为个体大的动物,单体面积的散热相对较少。Allen 规律:恒温动物身体的突出部分,如耳、尾、四肢等在低温环境下有变小变短的趋势。9.土壤的生态作用,三种耐碱植物类型各有哪些特征?生态作用:a 是许多生物的栖息场所;b 是生物进化的过渡环境;c 是植物生长的基质和营养库;d 是污染物转化的重要场地。聚盐性植物特征:这类植物能适应在强盐渍化土壤生长,能从土壤里吸收大量的可溶性盐类,并把这些盐类积聚在体而不受伤害。该类植物原生质对盐的抗性强,极高的渗透压。泌盐性植物特征:这类植物的根细胞对于盐类的透过性与聚盐性植物一样是很大,但是他们吸进体的盐分不积累在体,而是通过茎、叶表面上密布的分泌腺,把所吸收的过多盐分排出体外,这种作用称为泌盐作用。不透盐性植物:这类植物的根细胞对盐类的透过性非常小,所以他们虽然生长在盐碱土上,但在一定盐分浓度的土壤溶液中,几乎不吸收或很少吸收土壤中的盐类。 10.什么是种群?与个体特征相比较,种群有哪些重要的群体特征?种群:一定空间中同种个体的组合。群体特征:a 空间特征具有一定的分布区域及分布方式;b 数量特征密度随时间而发生变化;c 遗传特征具有一定的基因组成,以区别与其它物种。 11.禀增长率及其在控制人口方面的意义。禀增长率是指当环境不受限制时稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率。计算公式rm=lnR/T 控制人口途径:降低Ro值:降低世代增值率,限制每对夫妇的子女数;T值增大:推迟首次生殖时间或晚婚来达到。

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