基础生态学课后习题答案.pdf
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1、绪论:思考题:说明生态学的定义。(研究生物及环境间相互关系的科学)举例说明生态学是研究什么问题,采用什么样的方法。(尺度:组织、空间、时间;方法:野外、实践、理论)比较3 类生态学研究方法的利弊。(野外:Y-直接观察,获得自然状态下的资料。X-不易重复;实验:Y-条件控制严格,对结果的分析比较可靠,重复性强,是分析因果关系的一种有用的补充手段。X-实验条件与野外自然状态下的有区别;理论:Y-高度抽象,可研究真实情况下不能解决的问题。X-与客观实际距离甚远,若应用不当,易产生错误)3 s 技术:GPS/遥感/地理第二章主要概念:环 境(指某一特定生物体或生物群体周围切的总和,包括空间及直接或间接
2、影响该生物体或生物群体生存的各种因素)大 环 境(地区环境、地球环境、宇宙环境;如西双版纳的环境,重庆缙云山的环境等。)小 环 境(直接影响生物生命活动的近邻环境。如洞穴环境,树荫下环境等。)生 境(特定生物个体或群体的栖息地的生态环境。)生态环境(一定区域所有生态因子的总和。)生态因子(环境要素中对生物起作用的因子。)密度制约因子(环境因子中,对生物作用的强度随生物的密度而变化的因子。)非密度制约因子(环境因子中,对生物作用的强度与生物密度变化无关的因子)生物因子(有生命特征的生态因子)非生物因子(无生命特征的生态因子)最小因子(低于某种生物需要的最小量的任何特定因子。)限制因子(当生态因子
3、接近或超过生物的耐受性极限而影响其生存、生长、繁殖或扩散时,这个因子称为该生物限制因子)耐受性(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)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)内稳态(生物通过控制体内环境(体温、糖、氧浓度、体液等),使其保持相对稳定性)思考题:如何根据工作的需要对生态因子进行分类?(性质-气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子;有无生命特征:生物因子和非生物因子;对生物种群数量变动的作用:密度制约因
4、子、非密度制约因子;稳定性及其作用特点:稳定因子、变动因子)生物与环境的关系包括哪些方面?(环境对生物的作用-决定和塑造:对生物存活的影响对生物生长、发育的影响、对生殖、繁衍的影响、对生物数量和分布的影响、对生物的种内、种间关系的影响;生物对环境的反作用-适应和对环境因子的改变:形态的适应、生理的适应、行为的适应、物种间的相互作用和协同作用,森林吸收太阳辐射、降低风速、保持水分、防治土壤冻结、土壤微生物和土壤动物改变土壤的结构和性质、过度放牧导致草场退化、人类活动导致全球环境变化)如何分析生态因子作用的规律?(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
5、因素,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,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)什么是最小因子定律?什么是耐受性定律?(参上)第三章G:春 化(植物在发芽前需要一个寒冷期,由低温诱导开花。)气候驯化(在自然环境下生物机体使自身变化去适合于环境的变化,以争取生存的生态效应)冻 害(当温度低于“时,很多物种由于其细胞内冰晶形成的损伤效应,使原生质膜破裂,蛋白质失活或变性而被冻死)冷 害(喜温动物在0 以上的温度条件下通过降低生物的生理活动及破
6、坏平衡造成的受害或死亡)阴地植物(生长在遮阴栖息地为特征的阴地种)阳地植物(生长在阳光充足、开阔栖息地为特征的阳地种)光合作用(是绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌(如带紫膜的嗜盐古菌)利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。)温度三基点(作物生命活动过程的最适温度,最低温度和最高温度的总称。在最适温度下,作物生长发育迅速而良好;在最高和最低温度下,作物停止生长发育,但仍能维持生命。如果继续升高或降低,就会对作物产生不同程度的危害,直至死亡。)发育阈温度(发育生长是在一定温度范围上才开始,低于这个温度,生物不
7、发育,亦称生物学零度)有效积温(植物和变温动物在生长发育过程中必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一-阶段的发育,这个发育阶段所需要的热量是个常数,称为有效积温。K=N(T-C),即有效积温法则。)贝格曼规律(高纬度的恒温动物比低纬度的相似种类个体要大,导致相对表面积变小,使得单位体重的热散失减少,有利于抗寒)阿仑规律(高纬度地区(在寒冷地区)生活的哺乳动物的四肢、耳、鼻、尾均有明显缩短的趋势。)S:光在时空上的分配对植物和动物产生哪些影响?(影响动物的生长发育、影响动物的体色、影响植物叶绿素的形成、影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化、影响植物花果的数量和质量)它们又是如何适应这些
8、变化的?(光照对生物的影响包括光质、光照强度、光照周期的影响。不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,在红橙光下光合速率最快,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,
9、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。)低温和高温对生物会产生哪些影响?(高温对植物的影响与对动物的影响有不同的表现。高温对植物的影响主要有:减弱光合作用,增强呼吸作用,使植物有机物的合成和利用失调。破坏植物的水份平衡。加速生长发育,减少物质和能量的积累。促使蛋白质凝固和导致有害代谢产物在体内积累。植物对高温的适应主要表现在形态、生理和行为方面。形态适应:体表有蜜绒毛和鳞片滤光;植物体表呈浅色,叶片革质发亮反光:叶缘向上
10、或暂时折叠,减少辐射伤害;树干和根有厚的木栓层,绝热。生理适应:降低细胞含水量,增加盐或糖的含量,减缓代谢率;蒸腾作用旺盛,降低体温;反射红外光。行为适应:关闭气孔。高温对动物的影响主要是:破坏酶的活性,使蛋白质凝固变性。造成缺氧。排泄功能失调。神经系统麻痹。动物对高温的适应主要表现在生理、形态和行为三方面。生理适应:适当放松恒温性(体温过热),贮存热量,减少内外温差。形态适应:体形变小,外露部分增大,腿长将身体抬离地面,背部具厚的脂肪隔热层。行为适应:休眠,穴居,昼伏夜出等。)为什么温度能够限制生物的分布?(年均温、最冷月、最热月平均温值是影响生物分布的重要因子。地球上主要生物群系的分布成为
11、主要温度带的反映,垂直分布的变化也反映了温度的变化。极端温度也是限制生物分布的最重要条件。高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡,其次是植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段(春化作用)。低温对生物分布的限制作用更为明显,低温能够成为致死温度,对植物和外温动物来说,决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低温。温度对内温动物分布的直接限制较小,常常是通过其他生态因子(如食物)而间接影响其分布。)生物是如何适应极端温度条件的?(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。低温的形态适应:植物的芽和叶片常有油脂类物质保护,树干粗短,树皮坚厚;内温
12、动物出现贝格曼规律和阿伦规律的变化。在生理方面,植物减少细胞中的水分,增加糖类、脂肪和色素等物质以降低植物冰点,增强抗旱能力;内温动物主要增加体内产热,此外还采用逆流热交换、局部异温性和适应性低体温等适应寒冷环境。行为上的适应照顾要是迁徙和集群。生物对高温的适应也表现在上述三个方面。生理上,植物主要降低细胞含水量,增加糖和盐的浓度,以及增加蒸腾作用以散热;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、辐射等方式将体内的热量释放出去,一些小的内温动物以夜行加穴居的方式,避开沙漠炎热干燥的气候,夏眠或者夏季滞育、迁徙,也是动物度过敢惹季节的一种适应。)第四章:G:相对
13、湿度(R.H=e/E(%)单位容积空气中实际水汽含量(e)占饱和水汽(E)含量百分比,反映了大气中气态水含量。)湿生植物:通常是指一类生长于隐蔽潮湿环境中,抗旱能力弱的植物,这类植物不能长时间忍受缺水,通气组织发达,以保证供氧。中生植物指一类具有一套保持水分平衡的结构与功能的植物,这类植物根系与疏导组织比湿生植物发达,叶面有角质层。旱生植物是指一类生长在干热草原和荒漠地带,抗旱能力极强的植物,叶片极度退化为针刺状,具有发达的储水组织。腐殖质是土壤微生物分解有机物时,重新合成的具有相对稳定性的多聚化合物,是植物营养的重要碳源和氮源。不同大小颗粒组合的百分比,称为土壤质地。土壤颗粒排列形式、孔隙度
14、及团聚体大小和数量称为土壤结构。盐碱土植物是指一类能够生长在盐土和碱土及各种盐化、碱化土上的植物。S:水生植物如何适应水环境?(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,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。)水生动物如何适应高盐度或低盐度的环境?(在低盐度(淡水)环境中,淡水硬骨
15、鱼血液渗透压高于水的渗透压,属高渗透性,鱼呼吸时.,水通过蛆和口咽扩散到体内,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)陆生植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
16、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。)土壤的性质对生物的影响主要包括哪些方面?(土壤是由于固体、空气、水分组成的三相复合系统,它主要从以下4个方面影响生物:质地与结构,这关系到通气性、蓄水性合保肥性,对植物的生长发育、土壤动物生存以及土壤微生物活动具有重要意义;水分,可直接被植物根系吸收利用,同时影响土壤动物的生存和分布;空气呈现高二氧化碳低氧气,影响土壤微生物种类、数量和活动,进而影响植物营养状况;温度对植物
17、生长发育密切相关,导致土壤动物产生行为适应变化。土壤酸度影响矿质盐分的溶解度,从而影响植物养分的有效性,此外土壤酸度还通过影响微生物的活动而影响养分有效性和植物生长,土壤酸度还影响了土壤动物区系及其分布;有机质是土壤肥力的一个重要标志,其中很多成分可促进种子发芽、根系生长,增强植物代谢活动,土壤腐殖质还是异养微生物的重要养料和能源,可活化土壤微生物,土壤有机质对土壤团粒结构的形成、保水、供水、通气、稳温有重要作用,从而影响植物的生长。)生物是如何适应的?(土壤中栖息着一类地下兽,它们终生在地下而不上到地面,对土壤中低02和高C02浓度产生很好的适应性。地下兽对低氧的适应表现在血红蛋白的浓度增加
18、,血红蛋白的携氧能力增加,同时降低能量代谢,降低体温,以减少对氧气的需求。地下兽的脑中枢对C02敏感性降低,随着吸入二氧化碳气体浓度升高,呼吸通气量增加缓慢,大量C02在体内会造成高碳酸症,地下兽通过肾调整盐离子排泄速度,以及提高血液缓冲能力,对高C02环境产生代偿性适应o)第五章:G:种 群(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。)构件生物(受精卵首先发育成一结构单位,或构件,然后发育成更多的构件,形成分支结构。发育的形式和时间是不可预测的。大多数植物、海绵、水蛆和珊瑚是构件生物。)单体生物(每一个体
19、都是由一个受精卵直接发育而来,个体的形态和发育都可以预测)无性系分株(构件生物各部分之间的连接可能会死亡和腐烂,这样就形成了许多分离的个体,这些个体来自于同一个受精卵并且基因型相同,这样的个体被称为无性系分株。)年龄结构(种群内年龄群(龄期)对整个种群的比率。)性 比(指种群中雌雄个体的比例。&:罕)生态入侵(由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜栖息和繁衍的地区,种群不断扩大,分布区逐步稳定地扩展,这种过程称为生态入侵)集合种群(是生境斑块中局域种群的集合,这些局域种群在空间上存在隔离,彼此间通过个体扩散而相互联系。)局域种群(同一个种的,并且以很高的概率相互作用的个体的集合)内禀增长率
20、(是具有稳定年龄结构的种群,在食物不受限制、同种其他个体的密度维持在最适水平,环境中没有天敌,并在某一特定的温度、湿度、光照和食物等的环境条件组配下,种群的最大舜时增长率。)S:为什么说种群是物种存在的基本单位和进化单位?(进化生物学认为,变异位于生命科学研究的心脏地位,因为变异既是进化的产物,又是进化的根据,种群内的变异包括遗传物质的变异、基因表达的蛋白质的变异和表型的数量性状的变异,遗传物质的变异主要来自基因突变和染色体突变。同一种群内个体共有一个基因库,物种的进化过程表现为种群世代间基因频率的变化,由于突变、迁入、选择、漂变等原因,使大部分种群内存在相当多的遗传变异。综上所述,因此可以认
21、为种群是进化的基本单位。)种群的密度和分布有什么区别和联系?种群的不同分布形式对种群的发展各有哪些影响?(种群的密度是单位面积、单位体积或单位生境中个体的数目;组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局,称为种群的内分布型或简称分布。均匀分布、随机分布、成群分布)具有什么特点的生物容易出现种群的爆发?(具有不规则或周期性波动的生物)根据最大可持续产量理论分析生物资源的合理利用与保护对策。(最大净增加量发生在中等密度、种群存在许多繁殖个体、而种内竞争又相对较低的情况下。这一最大净增加量代表人们可长期从种群中收获的最大数量一MSY。)什么是集合种群,并阐述该理论在生物保护中的作用。(集合种群所描
22、述的是斑块生境中局域种群的集合,这些局域种群在空间上存在隔离,彼此间通过个体扩散而相互联系。通常所说的种群是指在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。集合种群是种群的概念在一个更高层次上的抽象和概括,也就是说多个局域种群集合而组成的系统,因此有人将集合种群称为一个种群的种群。)第六章:G:物 种(由许多群体组成的生殖单元(与其他单元生殖上隔离),它在自然界中占有一定的生境位置。)基 因(是带有可产生特定蛋白的遗传密码的DNA片段。基因是成对结构,由两个等位基因构成。)基 因 库(种群内所有个体基因的总和。)遗传漂变(基因频率在小的种群里随机增减的现象。)瓶颈效应(由于小样本效应而引起的基
23、因频率变化同样会在种群大小经历一次锐减后再恢复时出现,这种现象称为遗传瓶颈。)建立者效应(由于取样误差,新隔离的移植种群的基因库不久便会和母种群相分歧,而且由于两者所处地域不同,各有不同的选择压力,使建立者种群与母种群的差异越来越大,这种现象称为建立者效应。)配子选择(选择对基因频率的影响发生在配子上,称为配子选择。)亲属选择(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,并且亲属个体具有同样的基因,则可出现亲属选择。亲属选择对种群的社会结构有重要影响。)群体选择(一个物种种群如果可以分割为彼此多少不相连续的小群,自然选择可在小群间发生,称为群体选择。)性选择(动物在繁殖期经常为获得交
24、配权而通过某些表型性状或行为进行竞争,如雄鸟、雄鱼具有美丽的色彩,雄鹿有发达的角等。)渐 变 群(选择压力地理空间上的连续变化导致基因频率或表现型的渐变,形成一变异梯度,称为渐变群。)地理亚种(如果环境选择压力在地理空间上不连续,或物种种群隔离,则会形成地理亚种。)适应辐射(趋异进化的结果使亲缘相同或相近的一类动物适应多种不同的环境而分化成多个在形态、生理和行为上各不相同的种,形成一个同源的辐射状的进化系统)S:比较分析自然选择和遗传漂变对种群进化的作用特点。(选择是对有差别的存活能力和生殖能力的选择,只有在当各基因型个体在适合度上存在差异时起作用,结果是生物种群的基因型和表型频率发生变化,最
25、终导致生物对环境的适应。漂变:基因频率的随机变化,仅偶然出现,在小种群中表现明显,随机,不受选择影响,频率呈无方向性变化,其强度决定于种群大小,越大越弱.)按照选择的结果划分,自然选择可分为哪几种类型,并举例说明。(稳定选择,如对人类出生率的统计表明,出生体重平均3 3KG的孩子死亡率最低,两侧极端体重死亡率最高;定向选择,如大部分人工选择;分裂选择,当环境条件对处于种群的数量性状正态分布线中间的个体最适时,选择淘汰两侧极端个体)物种的形成为什么要经过生殖隔离?生殖隔离有哪些形式和方式?(彼此之间不再发生基因流,因而形成两个种:地理隔离N 代或人工隔离)经历遗传瓶颈的种群有哪些特点?(如果一个
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