高中生物竞赛辅导资料：第六章 生态学

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[考点解读]

生态学是研究生物与环境之间关系的科学。生物与环境的关系即各类生物与环境中生 物因素和非生物因素的相互依赖、相互制约和相互协调的关系，这种关系是错综复杂的。本 章内容主要包括生态因子、种群、群落、生态系统四个部分。根据IB0考纲细目和近年来试 题的要求，下面从知识条目和能力要求两方面定出了生态学的具体内容和目标要求。

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(知识阐释)

第一节 生态因素

一、基本概念

1．生态因素

对于每个生物来说，它周围的一切都属于它的环境。环境因素，就其性质来说，可以分 为三类，一类是无机或物理因素，包括光照、温度、湿度、土壤等因素；另一类是有机或生物因素，包括各种生物之间的关系(种内和种间)；第三类是人的因素，即人类活动的影响，这其实也属于生物因素，只是由于人类对于环境的影响越来越大，因而，人的因素被划出而列为第三类。各种因素对于生物可以单独地直接起作用，也可联合起来发生作用。如将一些长日照的植物放在短日照的地区，就不能开花结果。但如人为地延长日照时间，就能开花结果。而热带雨林植物既需要高气温也需要高湿度；又如某些植物需要锌，但如放在阴湿处，对锌的需要量就降低了。所以在研究环境对生物的影响时，既要分析单个因素的作用，同时也不能忽视多个因素的共同作用。

2.生态幅

生态幅是指每种生物对每一种环境因素都要求有适宜的量，过多或不足都可能使其生

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命活动受到抑制，乃至死亡，或者说，每一种生物对每一种因，素都有一个耐受范围，这个范围称为生态幅。一般说来，在生态幅的中间为最适区，它的两端为两个生理受抑区，再向外延伸，超出生态幅，则为不能耐受区(图1-6-1)。

3.限制因素

生物进行生长发育需要从环境中摄取多种因素，在这些因素中，如果某一因素的

量只是某一生物所需的最低量，而其他因素的量都比较丰富，则这一最低量的因素就是该生物生长的限制因素。降低这一因素的含量，这一生物就不能生长。限制因素可以是一个，也可以是2个或多个。例如，在培养一种细菌时，如果别的条件不变，提高培养液中蛋白质的含量，细菌就长得快，否则就长得慢。在这里蛋白质的量就是一个限制因素。如果蛋白质和

其他条件不变，把温度从20℃提高到25℃，细菌繁殖加快，那么温度也是一个限制因素了。

4.最低量定律所谓最低量定律是指各种生物的生长速度受它所需的环境因素中最低因素的限制。如谷物产量往往不受水和C02含量的限制，而是受一些需要量很少的因素如硼、锰等的限制。

二、非生物因素

1．光

除极少数化能合成的生物外，日光是地球上一切生物的最终能源。不同波长的光

对生物的作用不同。绿色植物的光合作用主要吸收可见光中的蓝紫光及红光。变温动物依靠“晒太阳”升高体温，主要是依靠日光中红外光的作用。波长在300—200nm之间的紫外光有强烈的杀菌作用，有破坏核酸与蛋白质结构的能力，因而有导致基因突变的作用。

光对动、植物的生活和生长发育都有影响。动物的能量代谢、行为、生活周期和地理

分布等都有直接或间接的影响。夜出性动物及穴居动物需光极少，但多数动物有趋光性，只有在有光照的情况下才活动。动物的昼夜节律以及蛰伏、繁殖、换毛等周期性活动都与光照周期的长短有关。有几种蚊子在日照时间变短时即停止发育。植物的开花也与日照长短有关。动物的体色在缺乏阳光的环境中多为灰色或白色。鱼背面的颜色总比腹面的颜色深。

自然界中的其他辐射如宇宙射线、r射线、X射线等对生物也有一定影响。它们的作用主要是引起生殖系统、胚胎发育以及遗传特性的改变。低等的生物一般对它们具有较高的抗性，而越高，等的生物(主要是动物)越是敏感。

2．温度

生物的生存都具有一定的温度范围。干燥的细菌孢子对温度的耐受性很强，能耐受130℃的高温及-250℃的低温，但是多数生物只能生活在较窄范围内。各类生物的抗寒与抗

热能力不同，一般动物生命活动的低限是冰冻，高限是45℃，最适温度在20℃-25℃之间。

在可耐受的温度幅度之内，生物的生长发育及各种生理活动一般都是随温度上升而加

快，在最适温度中生长发育最快，超过最适温度时，生长发育就要有所下降。植物必须在一定温度条件下才能发芽。昆虫完成一定的发育阶段需要一定积温(以温度与时间的乘积表

示)。气温低时，发育时间就要长一些，高时就短一些(图1-6-2)。

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因此可以根据：有效积温法则，推算出害虫可能发生的时期与世代数，这是常用的一种预测害虫发生期的方法。

动物的行为随温度的变化而不同。例如，在炎热干旱的沙漠中，昆虫、蛇和小型哺乳动物多在夜间活动，白天隐蔽于洞穴或阴凉处。有些动物如爬行类，某些哺乳类，特别是蜗牛等动物在炎夏就不活动，进入夏眠。很多动物冬季深藏地下，进入冬眠。温度变化还可引起动物的迁徙，鱼类的洄游等。温度也是决定生物分布的一个重要因素，热带生物不能在寒带生存。如苹果、梨等主要因温度的限制而不能在热带生长，柑橘不能在北方栽种。动物的区系分布也受温度的影响。

鸟类和哺乳类等恒温动物有较高的热能代谢水平，能靠自身代谢产热维持体温，因而受外界温度的影响较小，并且抗寒力也较大(狗能短时间内抗-100℃的低温)。值得注意的是恒温动物的恒温不是绝对的，也受外界环境影响。例如，很多啮齿类动物的体温就常随外界温度的变化，如季节差异、昼夜变化等而有所波动，甚至有些低等的哺乳动物在休眠时体温与变温动物相似。

3．水

水是生物体的重要组成部分，是生物生存必不可少的条件。一般高等植物体含有60％-80％的水分，有的在90％以上。一株玉米每天耗水2kg。

动物体也含有大量水分。鱼含水约70％，蝌蚪含水约93％，水母含水可高达99％。初生的婴儿含水量约为72％，成人含水量只有65％。动物失水的后果常比饥饿更为严重。

动物的失水，可通过减少体内水分的消耗和从体外取得水分来补偿，有些水生动物可通过体表吸收水分。两栖动物甚至可从空气中吸取水分，但主要的水采源仍是饮水及食物中的水分，另外还有一个来源为代谢水，即糖与脂肪氧化时产生的水。骆驼在温和的季节吃进大量食物，把它们转化为脂肪而储藏起来，到了旱季缺水时，就靠脂肪分解，取得代谢水，维持体内正常水分。

湿度对于生物的生长发育及生殖力也有一定影响。低湿可以抑制新陈代谢，高湿可以加速发育(有一定限度)。仓库害虫必须在各粒含水量达13％以上才能大量繁殖。啮齿类

动物，如食物中含水量减少，生长受到阻碍。

4．化学因素

对于陆生生物，化学因素主要是指大气成分，而对于水生生物，化学因素主要是指水的盐分与酸碱度。

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