农业生态学第二章.ppt
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1、第二章第二章 农业生态系统的基本生物结构农业生态系统的基本生物结构2-1 生物与环境的关系生物与环境的关系 2-2 农业生态系统中的种群农业生态系统中的种群 2-32-3 农业生态系统中的群落农业生态系统中的群落 2-42-4 农业生态系统中的生物多样性农业生态系统中的生物多样性 第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系一、自然环境一、自然环境(Natural environment)二、人工环境二、人工环境 (Artificial environment)三、环境对生物的制约三、环境对生物的制约(Environmental restriction)四、生物对环境的适应四、生物对环境的适应
2、(Adaptation to environment)五、生物对环境的影响五、生物对环境的影响(Influence of organism on environment)第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系一、自然环境(一、自然环境(Natural environment)自然环境:是生态系统中作用于生物的外界自然环境:是生态系统中作用于生物的外界条件的总和。条件的总和。生生态态因因子子(ecological factor):自自然然环环境境中中对对生生物物发发生生影响的环境因子。影响的环境因子。如:太阳辐射、温度、湿度等。如:太阳辐射、温度、湿度等。第一节生物与环境的关系第一节生物与
3、环境的关系二、人工环境二、人工环境 (Artificial environment)人工影响的环境人工影响的环境如:人工经营的森林、草地、防风林等。如:人工经营的森林、草地、防风林等。人工建造的环境人工建造的环境无土栽培环境(Hydroponics)大棚温室环境(Shed Greenhouse)集约化养殖环境(Intensive poultry farm)第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系三、环境对生物的制约三、环境对生物的制约(Environmental restriction)(一一)最小因子定律最小因子定律(Law of minimum factor)植物生长去取决于含量最不足
4、的那种物质植物生长去取决于含量最不足的那种物质应用前提:应用前提:1.必须是在稳定条件下才能运用。必须是在稳定条件下才能运用。2.应考虑生态因子之间的补偿作用。应考虑生态因子之间的补偿作用。如:软体动物在钙缺乏时,用锶作补偿。如:软体动物在钙缺乏时,用锶作补偿。光、温的相互补偿。光、温的相互补偿。木桶原理木桶原理第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系三、环境对生物的制约三、环境对生物的制约(Environmental restriction)(二)二)耐性定律(耐性定律(Shelfordstolerancelaw)美国生态学家谢尔福德(美国生态学家谢尔福德(V.E.Shelford)19
5、13年提出。年提出。生生物物对对不不同同生生态态因因子子的的适适应应存存在在着着一一个个生生态态学学的的上上限限和和下下限限,生生物物只只有有在在其其范范围围内内才才能能正正常常生生长长发发育育,任任何何因因子子过过剩剩或或不不足足都都会会影影响响生生长长发发育育和和生存。生存。第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系三、环境对生物的制约三、环境对生物的制约(Environmental restriction)(三)三)生活型和生态型生活型和生态型生活型生活型(lifeformlifeform):不同种的趋同适应不同种的趋同适应生活型是种以上的分类单位。生活型是种以上的分类单位。如如松树和
6、杉树松树和杉树都属于乔木这一生活型。都属于乔木这一生活型。一定的生活型是植物长期对环境条件适应的一定的生活型是植物长期对环境条件适应的结结果。因而生活型反映了生物对环境条件的适应。果。因而生活型反映了生物对环境条件的适应。第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系三、环境对生物的制约三、环境对生物的制约(Environmental restriction)(三)三)生活型和生态型生活型和生态型生态型生态型(ecotypeecotype):种内适应性的分化种内适应性的分化定义:同一物种内适应性有差异的种群。定义:同一物种内适应性有差异的种群。如如黄种人,白种人,黑种人黄种人,白种人,黑种人生活
7、型是种以下的分类单位生活型是种以下的分类单位Ecotypeisaunitwithinaspecies(differentgenotypes)分布越广的物种生态型越多。分布越广的物种生态型越多。第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系三、环境对生物的制约三、环境对生物的制约(Environmental restriction)(四)四)生境生境与生态位与生态位生境生境(Habitat)Habitat):即有机体居住的地方,是具体的特定地段上即有机体居住的地方,是具体的特定地段上对生物起作用的环境因子的总和。对生物起作用的环境因子的总和。如:蚯蚓在有机质丰富的泥土中生存。如:蚯蚓在有机质丰富的
8、泥土中生存。仙人掌在沙漠中生存。仙人掌在沙漠中生存。第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系三、环境对生物的制约三、环境对生物的制约(Environmental restriction)(四)四)生境生境与生态位与生态位生态位生态位(小生境或生态龛):(小生境或生态龛):定义:生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的定义:生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。综合适应位置。或定义为:生物钟在生物群落中的位置和作用。或定义为:生物钟在生物群落中的位置和作用。第一节生物与环境的关系第一节生物与环境的关系三、环境对生物的制约三、环境对生物的制约(Environment
9、al restriction)生态位理论表明:生态位理论表明:同一生境中,不存在两个生态位完全相同的物种。同一生境中,不存在两个生态位完全相同的物种。同一生境中,不同或相似的物种必然进行某种时间、同一生境中,不同或相似的物种必然进行某种时间、空间、营养或年龄等生态位的分化分离。空间、营养或年龄等生态位的分化分离。同一生境中,生态位差异大的物种竞争才较为缓和,同一生境中,生态位差异大的物种竞争才较为缓和,因而由多个物种组成的群落更有利于有效利用资源,因而由多个物种组成的群落更有利于有效利用资源,维持较高的生产力,并且有更高的稳定性。维持较高的生产力,并且有更高的稳定性。第二节第二节 农业生态系统
10、中的种群农业生态系统中的种群一、种群的结构特征(一、种群的结构特征(Population structure)二、种群的动态(增长方式)二、种群的动态(增长方式)(Population dynamics)三、种群间的相互作用三、种群间的相互作用(Interspecific interaction)四、种群的生态对策四、种群的生态对策(Population ecological strategies)五、种群的调节五、种群的调节(Population control)第二节第二节 农业生态系统中的种群农业生态系统中的种群一、种群的基本特征一、种群的基本特征1.种群的大小(种群的大小(size)和
11、密度和密度(density)2.种群的年龄结构种群的年龄结构(age distribution)和性比(和性比(sex ratio)种群的年龄结构:种群的年龄结构:种群内各年龄组之间的种群内各年龄组之间的 数量比例。用龄级比和数量比例。用龄级比和年龄锥体年龄锥体(Agepyramid)Agepyramid)表示。表示。龄级比:龄级比:各年龄组个体数占种群数总数的比例称之龄级比。各年龄组个体数占种群数总数的比例称之龄级比。种群的年龄结构有三种:种群的年龄结构有三种:ababc c增长型增长型稳定型稳定型衰退型衰退型ExpandingStableExpandingStableContracting
12、Contracting第二节第二节 农业生态系统中的种群农业生态系统中的种群一、种群的基本特征一、种群的基本特征3.出生率(出生率(Natality)和死亡率和死亡率(Mortality)4.内禀增长率内禀增长率(IntrinsicgrowthrateIntrinsicgrowthrate)*在没有任何环境因素(包括食物、领地和其它生物)限制的在没有任何环境因素(包括食物、领地和其它生物)限制的条件下,由种群内在因素决定的稳定的最大增殖速率。又称条件下,由种群内在因素决定的稳定的最大增殖速率。又称生物潜能或生殖潜能。生物潜能或生殖潜能。环境阻力:是妨碍种群内禀增长率实现的环境限制因素的总环境阻
13、力:是妨碍种群内禀增长率实现的环境限制因素的总和和第二节第二节 农业生态系统中的种群农业生态系统中的种群一、种群的基本特征一、种群的基本特征5.环境容纳量环境容纳量(carryingcapacitycarryingcapacity)定义:某个种群在有限的环境中所能稳定达到的最大数量定义:某个种群在有限的环境中所能稳定达到的最大数量 (或最大密度)(或最大密度),称环境对该物种的环境容纳量。,称环境对该物种的环境容纳量。现实意义:现实意义:*一定区域,当环境条件下,资源对某种生物的承载力是一定的,如:某一定区域,当环境条件下,资源对某种生物的承载力是一定的,如:某地牧场对牲畜有一定的承载力,过度
14、放牧会造成牧场褪化。农田也应保地牧场对牲畜有一定的承载力,过度放牧会造成牧场褪化。农田也应保持适宜的种植密度。持适宜的种植密度。第二节第二节 农业生态系统中的种群农业生态系统中的种群二、种群的动态(增长方式)二、种群的动态(增长方式)(population growth form)1.1.指数增长(指数增长(J J型增长)型增长)*种群在无食物和生存空间限制的条件下呈指数式增长,种群个体的平均种群在无食物和生存空间限制的条件下呈指数式增长,种群个体的平均增长率不随时间变化。增长率不随时间变化。种群的增长的种群的增长的J J曲线曲线第二节第二节 农业生态系统中的种群农业生态系统中的种群二、种群的
15、动态(增长方式)二、种群的动态(增长方式)(population growth form)2.2.逻辑斯谛增长(逻辑斯谛增长(SS型增长)型增长)*在自然条件下,环境、资源条件总是有限的,当种群数量达到一定量时,在自然条件下,环境、资源条件总是有限的,当种群数量达到一定量时,增长速度开始下降,种群数量越多,竞争越剧烈,增长速度也越小,直增长速度开始下降,种群数量越多,竞争越剧烈,增长速度也越小,直到种群数量达到环境容纳量(到种群数量达到环境容纳量(K K)并维持下去。增长呈并维持下去。增长呈S S型。型。种群的增长的种群的增长的S S曲线曲线绵羊数量的绵羊数量的S S型增长型增长种群的数量增长
16、的指数曲种群的数量增长的指数曲线和逻辑斯谛曲线:(如线和逻辑斯谛曲线:(如图)图)多数生物的增殖,包括水多数生物的增殖,包括水稻和小麦分蘖的增长都接稻和小麦分蘖的增长都接近近S S型增长模式。型增长模式。J J型和型和S S型增长是种群型增长是种群增长的两个典型情况,在增长的两个典型情况,在自然界中,种群的增长实自然界中,种群的增长实际上还有许多的变形,情际上还有许多的变形,情况比较复杂:(如图况比较复杂:(如图)偏利commensalisms原始合作protocooperation互利共生mutualism正相互作用Positiveinteraction负相互作用Negativeintera
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