基础生态学课后习题重点.pdf
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1、基础生态学课后习题和答案第一章绪论2.试举例说明生态学是研究什么问题的,采用什么样的方法。生态学的研究对象很广,从个体的分子到生物圈,但主要研究4个层次:个体、种群、群落和生态系统。在个体层次上,主要研究的问题是有机体对于环境的反应;在种群层次上,多度与其波动的决定因素是生态学家最感兴趣的问题,例如种群的出生率、死亡率、增长率、年龄结构和性比等等;在群落层次上,生态学家最感兴趣的是决定群落组成和结构的过程;生态系统是一定空间中生物群落和非生物环境的复合体,生态学家最感兴趣的是能量流动和物质循环过程。生态学研究方法可以分为野外的、实验的和理论的三大类。3.比较三类生态学研究方法的利弊。第一章有机
2、体与环境3.生态因子相互联系表现在那些方面?生态因子相互联系表现在如下方面:分类利弊野外的可获得大量全面、真实的资料。过程复杂,条件不能控制。实验的条件控制严格,对结果分析较可靠,重复性强,过程简单。获得的资料可靠性有别于现实。理论的直观,过程易实施,可通过修改参数使研究逼近现实。预测结果需通过现实来检验正确性。(1)综合作用:环境中的每个生态因子不是孤立的、单独的存在,总是与其他因子相互联系和影响。任何一个因子的变化,都会不同程度地引起其他因子的变化,导致生态因子的综合作用,例如生物能够生长发育,是依赖于气候、地形、土壤和生物等多种因素的综合作用。(2)主导因子作用:对生物起作用的众多因子并
3、非等价的,其中有一个是起决定性作用的,它的改变会引起其它生态因子发生改变,使生物的生长发育发生改变。(3)阶段性作用:由于生态因子规律性变化使生物生长发育出现阶段性,在不同发育阶段,生物需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。(4)不可替代性和补偿性作用:对生物起作用的诸多生态因子,一个都不能少,不能替代,但在一定条件下,当某一因子数量不足,可依靠相近生态因子的加强得以补偿。(5)直接作用和间接作用:生态因子对生物的行为、生长、生殖和分布的作用可以是直接的,也可以是间接的,有时需经历几个中间因子。第二章能量环境2.生物对光照会产生哪些适应?光照对生物的影响包括光质、光照强度、光照周期的影响。不
4、同光质对生物的作用不同,生物对光质也产生了选择性适应,光质不同影响着植物的光合强度,在红橙光卜光介速率最快,蓝紫光次之,绿光最差,不同植物的光合色素有一定差异,这些色素种类的差异,反映了不同植物对生境中光质的适应。植物对光照强度的适应表现为阴地植物和阳地植物两类,这种差异是由于叶子生理上的植物形态上的差异造成的;另外,单株植物叶冠内不同结构的“阳叶 和 阴叶的产生,是植物对自身存在的光环境的一种回应。光照强度不仅使动物在视觉器官形态上产生了遗传的适应性变化,而且与动物的活动行为密切相关,有些适应于白天强光下活动,成为昼行性动物,有些适应于黑夜或晨昏的弱光下活动,成为夜行性动物或晨昏性动物。光照
5、周期的变化对生物起了信号作用,导致生物出现日节律性的与年周期性的适应性变化,它使生物的生长发育与季节变化协调一致,对动植物适应所处环境具有重要意义。3.生物对极端的高温和低温会产生哪些适应?生物对极端高、低温的适应表现在形态、生理和行为等各个方面。生物对低温的适应:(1 )形态:植物的芽和叶片常仃油脂类物质保护,树下粗短,树皮窄厚状:内温动物出现贝格曼规律和阿伦规律的变化。(2)生理:植物减少细胞中水分,增加糖类脂肪和色素等物质以降低植物的冰点,增加抗寒防冻能力。小型内温动物主要增加体内产热量,通常是靠增加非颤抖性产热和基础代谢产热.内温动物还采用逆流热交换,异温性和适应性低体温迁徙和集群。生
6、物对高温的适应:(1)形态:有些植物有密绒毛和鳞片,能过滤一部分阳光;二植物体呈白色,银白色,叶片反光,可反射大部分阳光,减少植物热能的吸收;叶片垂直主轴排列,使叶缘向光;叶片对折,叶片吸收的辐射减少一半;树干和根崟仃二的木栓层,具仃绝热和保护作用。动物的皮毛在高温下起隔热作用,防止太阳的直接辐射,而夏季毛色变浅,具光泽,有利于反射阳光。(2)生理.:植降低细胞含水量,增加糖或盐的浓度,以及增加蒸腾作用避免植物体过热;动物则适当放松恒温性,将热量储存于体内,使体温升高,等夜间再通过对流,传导和辐射等方式将体内的热量释放出去。(3)行为:一些小内温动物常采用 夜出加穴居的适应方式”,夏眠或者滞育
7、,迁徙。5.简述火的生态作用。在生态系统中,火既是一种自然因素,又是人类增加的因素,火的燃烧破坏了生态平衡,同时也为土壤提供了新养分,促进了生物生长,因此火是一个重要的生态因子。火的生态作用分为有益和有害两个方面,有益作用是促使有机物转变为无机物,同时清除地面杂物,有利于植物吸收水分和养分;有害作用是破坏了生态平衡,降低了土壤吸水与保水的能力。6.简述风的生态作用。风对生物的影响是多方面的。强风常能降低植物生长高度,引起植物矮化,还影响动物的地理分布及体表形态特征。连续的单向风可形成旗形树。风是风媒植物的传粉工具,是某些无脊椎动物迁徙的运输工具,大风具有破坏力,防护林可以减轻风的危害。第三章物
8、质环境2.简述陆地上水的分布及其变化规律。陆地上的水分布不均匀,潮湿冷空气遇冷形成降雨,降雨是陆地上重要的降水,占绝大部分,而在高纬度地区,降雪是主要的水分来源之一。陆地上的降雨量随着纬度发生很大变化,在赤道南北两侧20。范围内,降雨量最大,向南北扩展,纬度为20。40。地带降雨量丰富,南北半球40。60。地带为中纬度湿润带,极地地区成为干燥地带。止 匕 外,陆地上降雨量多少还受到海陆位置、地形及季节的影响。3.水生植物如何适应于水环境?对于很多水生植物来说,要适应水环境,必须具备自动调节渗透压的能力,特别是要有一定的适应水环境盐度的机制,有的植物的细胞质中有高浓度的适宜物质,从而增加了渗透压
9、,除此之外,还可通过盐腺将盐分泌到叶子外表面;另一方面,水中氧浓度含量很低,水生植物为了适应缺氧环境,使根、茎、叶内形成一套相互连接的通气系统;水生植物长期适应于水中弱光及缺氧,使叶片细而薄,多数叶片表皮没有角质层和蜡质层,没有气孔和绒毛。4.水生动物如何适应于高盐度或低盐度的环境?在低盐度(淡水)环境中,淡水硬骨鱼血液渗透压高于水的渗透压,属高渗透性,鱼呼吸时,水通过鲤和口咽扩散到体内,同时体液中的盐离子通过鲤和尿可排出体外,进入体内的多余水分,由肾排出大量低浓度尿,保持体内水平衡。在高浓度(海水)环境中,海洋硬骨鱼渗透压与环境渗透压相比是低渗性的,它们的渗透调节需要排出多余的盐及补偿失去的
10、水,通过吞进海水补充水分,同时减少排尿,进入体内的盐分则靠鲤排出。5.陆生动物如何适应干旱环境?在干旱环境中,水分是陆地动物面对的最严重的问题。陆生动物要维持生存,必须使失水与得水达到动态平衡,得水途径可通过直接饮水,或从食物所含水分中得到水。动物减少失水的适应形式表现在多个方面,首先是减少蒸发失水,然后大多数陆生动物呼吸水分的回收包含了逆流交换的机制;在减少排泄失水中,哺乳动物肾的保水能力代表了另一种陆地适应性,陆地动物在蛋白质代谢产物的排泄上表现出对干旱环境的适应;陆地动物还通过行为变化适应干旱,昆虫的滞育也是对缺水环境的适应。6.简述大气中CO 2 与 0 2 浓度同生物的关系。大气中的
11、氧气与二氧化碳关系到生物生存,二氧化碳是植物光合作用的原料,不同植物利用二氧化碳的效率不同。氧气是动物生存的必需条件(厌氧动物除外),动物能量代谢要消耗氧。大气压氧分压随着海拔升高而下降,高海拔低氧是内温动物生存的限制因子,内温动物对高海拔低氧的适应表现在加大了呼吸深度,增加了肺泡气体弥散能力,增加了组织肌红蛋白数量,增加了红细胞数量及血红蛋白浓度,提高携氧能力。1、水生生物如何适应水环境?水体环境的特征是:弱光、缺氧、密度大、温度变化平缓以及不同水环境水势不同水生动物1.渗透压的调节a.海洋鱼类:低渗性,吞海水补充水分,排出低渗尿(Mg2+、S042-),鲤能主动向外排钠离子、氯离子。b.淡
12、水鱼类:高渗性,排出大量的低浓度尿,鲤能主动从溶液中摄取盐离子。C.广盐性涧游鱼类(中华鲍、大马哈鱼)具有淡水硬骨鱼与海水硬骨鱼的调节特征。2.对水密度大的适应:水的浮力大,使水生动物可以发展成庞大的体型及失去陆地动物的四肢,如蓝鲸。具有鱼膘:通过鱼鳗充气调节鱼体的密度。压力大、变化大:适应深海高压环境的鱼类,他们皮肤组织的通透性很大,骨骼和肌肉不发达,无鱼鳏,他们的肋骨无胸骨附着,有的甚至无肋骨。阻力大:呈流线型体态,游动。3.对低氧的适应:增加水中提取氧的能力;血液溶解氧增加I;依靠厌氧代谢提供能量;4 .对温度的适应5.通过迁徙等行为避开不良的水环境水生植物1.对不同环境水势不同的适应:
13、具备I T动调节渗透压的能力,例如生长在沿海沼泽地的红树林,能耐受高盐浓度。通过盐腺将盐分泌到叶子外表面。2.对缺氧环境的适应:使根茎叶内形成一套互相连接的通气系统,如荷花。另一类植物具有封闭式的通气组织系统,如金鱼藻。3.对密度大的适应:植物体内存在大量通气组织,使植物体重减轻,增加了漂浮能力。4.对水中弱光及缺氧的适应:使叶片细而薄,大多数叶片表皮没有角质层和蜡质层,没有气孔和绒毛,因而没有蒸腾作用。2、陆生生物如何适应陆生干旱环境的?陆生动物1 .减少水分丧失a.减少蒸腾失水:节肢动物体表角质层及其蜡膜,以及爬行动物体表的鳞片。b.减少排泄失水:哺乳动物肾的保水能力代表了一种陆地适应性,
14、陆地动物在蛋白质代谢产物的排泄上表现出对干旱环境的适应;c.减少呼吸失水:大多数陆生动物呼吸水分的回收包含了逆流交换的机制d.蓄水:2.行为调节:夜行,夏眠,昆虫的滞育。陆生植物减少水分丧失:叶子覆盖有蜡质的不透水的角质层,尽量缩小叶面积以减少蒸腾量;根与茎叶等吸水,储存水分,有的种子还可以通过休眠等途径度过干旱时期。第四章种群及其基本特征L什么是种群,有哪些重要的群体特征?种 群(p o p u l a t i o n )是在同一时期内占有一定空间的同种生物体的集合,该定义表示种群是由同种个体组成,占有一定领域,是同种个体通过种内关系组成的一个系统。自然种群有3个基本特征:空间特征,即种群具
15、有一定的分布区域;数量特征,每单位面积上的个体数量是变动着得;遗传特征,种群具有一定的基因组成,即系一个基因库,以区别于其他物种,但基因组成同样处于变动之中。2.试说明我国计划生育政策的种群生态学基础。从r=l n R O/T来看,r随R 0增大而增大,随T增大而变小,据此式,控制人口、计划生育有两条途径:降 低R 0值,即使世代净增殖率降低,这要求限制每对夫妇的子女数;增大T值,可通过推迟首次生殖时间或者晚婚来达到。3.有关种群调节理论有哪些学派,各个学派所强调的种群调节机制是什么?外源性种群调节理论强调外因,认为种群数量变动主要是外部因素的作用,该理论又分为非密度制约的气候学派和密度制约的
16、生物学派。气候学派多以昆虫为研究对象,认为生物种群主要是受对种群增长有利的气候的短暂所限制,因此,种群从来就没有足够的时间增殖到环境容纳量所允许的数量水平,不会产生食物竞争。作为对立面,生物学派主张捕食、寄生和竞争等生物过程对种群调节起决定作用,此外还有一些学者强调食物因素对种群调节的作用,种群的调节取决于食物的量也取决于食物的质。内源性自动调节理论的研究者将研究焦点放在动物种群内部,强调种内成员的异质性,特别是各个体之间的相互关系在行为、生理和遗传特性上的反映,他们认为种群自身的密度变化影响本种群的出生率、死亡率、生长、成熟、迁移等种群参数,种群调节是各物质所具有的适应性特征,能带来进化上的
17、利益。自动调节理论又分为行为调节学说、内分泌调节学说、遗传调节学说。社群行为是一种调节种群密度的机制,限制了种群增长,随着种群密度变化而变化调节其调节作用的强弱;种群增长由于某些生理反馈机制而得到停止或抑制,使得社群压力下降,这就是种群内分泌调节的主要机制;当种群密度增加,死亡率降低时,自然选择压力较松弛,结果种内变异性增加,许多遗传性较差个体存活下来,当条件回归正常时,这些低质个体因自然选择压力加大而被淘汰,便降低了种内变异性,这就是遗传调节的主要机制。3、什么是集合种群?(1 0分)满足一个集合种群的标准有哪些?集合种群指局域种群通过某种程度的个体迁移而连接在一起的区域种群。集合种群满足的
18、四个标准:1.适宜的生境以离散的斑块形式存在,这些斑块可被局域繁殖种群占据。2 .即使是最大的局域种群有灭绝风险。3 .生境斑块不可过于隔离而阻碍了重新侵占的发生。4.各个局域种群的动态不能完全同步。5、简述种群逻辑斯提曲线。增加了两点假设:1.有一个环境容纳量,通常以k表示。2.增长率随密度上升而降低的变化是按比例的。按此两点假设,密度制约导致r而随着密度增加而降低,这与r保持不变的非密度制约型的情况相反,种群增长不再是J型,而是s型。S曲线有两个特点,曲线渐近于k值即平衡密度,曲线上升是平滑的。产生s型曲线的最简单的数学模型可以解释并描述为上述指数增长方程乘上一个密度制约因子(1-N/K)
19、就得到生态学发展史上最著名的逻辑斯蒂方程。d N/d t=r N(l-N /K)积分式为 N _ t=K /(l+eA(a-n)逻辑斯谛曲线划分为五个时期:1.开始期,也称潜伏期,种群个体数很少,密度增长缓慢。2.加速器,随个体数增加密度增长逐渐加快。3.转折期,当个体数达到饱和密度一半即k/2时,密度增长最快。4.减速期,个体数超过k/2以后密度增长逐渐变慢。5.饱和期,种群个体数达到k值饱和。第五章生物中极其变异与进化1.怎么理解生物种的概念?生物种概念认为种是一组具有相似形态和遗传特性的可以相互交配的自然种群,它们与其他种群之间具有繁殖隔离。生物种有如下特点:生物种不是按任意给定的特征划
20、分的逻辑的类,而是由内聚因素联系起来的个体的集合;物种是一个可以随时间进化改变的个体的集合;物种是生态系统中的功能单位。4.经历过遗传瓶颈的种群有哪些特点?如果一个种群在某一时期由于环境灾难或过捕等原因导致数量急剧下降,就称其经历过瓶颈。经过瓶颈后,若种群一直很小,则由于遗传漂变作用,其遗传变异会迅速降低,最后可能致使种群灭绝,另一方面,种群数量在经过瓶颈后也可能逐步恢复。第六章生活史对策1、什么是生活史?(5分)主要的关键组分有哪些?(5分)r-和K-选择各有那些特点?(1 0分)答:0 生活史是生物从出生到死亡所经历的全部过程。关键组分有:身体大小、生长率、繁殖、寿命A:r选择:不受密度制
21、约,在不稳定环境中进化,种群增长率最大,具有所有使种群增长率最大化特征。快速发育,小型成体,数量多而个体小的后代,高的繁殖能量分配和短的世代周期,B.k选择:受密度制约,种群竞争能力最大,具有所有使种群竞争能力最大的特征。慢速发育、大型成体、数量少但体型大的后代,低繁殖能量分配和长的世代周期。3.什么是两面下注理论?两面下注是根据对生活史不同分组,包括出生率、幼体死亡率、成体死亡率等的影响来比较不同生境。如果成体死亡率与幼体死亡率相比相对稳定,可预期成体会“保卫其赌注,在很长一段时间内产生后代(即多次生殖),而幼体死亡率低于成体,则其余分配给繁殖的能量就应该高,后一代一次全部产出(单次生殖),
22、即考虑生境对生物不同生产期死亡率和繁殖力相关变化的影响,来预测最佳生活史对策。第七章 种内与种间关系1.种内与种间关系有哪些基本类型?主要的种内相互作用是竞争、自相残杀、性别关系、领域性、社会等级等;主要的种间相互关系竞争、捕食、寄生和互利共生。2、种群内的密度效应有哪些?请仔细阐述。(2 0分)答:种群内的密度效应有:最后产量恒值法则与自疏法则。最后产量恒值法则定义:最后产量恒值法则是在一定范围内,当条件相同时,不管一个种群的初始播种密度如何,植物的最后产量差不多是一致的。公式:Y=Wad=Ki,Y-单位面积产量,W a-植物个体平均重量,d-密度,K i-常数产生原因:一定环境资源承载力是
23、一定的,密度增加时,竞争加强,生长率下降,个体变小。:自疏法则有多种观点对于斜率的认定,作业中讲-3/2。随着播种密度的增加,在同样的年龄相等的固着性动物或植物中,竞争个体不能逃避,竞争结果使较少量的较大个体存活下来,这个过程使密度与生物个体大小之间的关系在双对数图上具有典型的-3/2斜率。公式:W=C*d-3/2 或 lgW=lgC-3/21gdW 植物个体平均质量,d-密度,C 常数。3.什么是红皇后效应?生物进行有性繁殖有什么好处?一个物种的性状作为另一种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。进化生物学家Van Vallen将捕食者与猎物之间
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