学硕的自然地理学科目是必考的,考点主要是来自书本《自然地理学》刘南威版本,但是有些年份会考一些比较综合的内容或是相关学科的部分知识。
以下补充一部分生态学的知识,关于生态系统和三大循环等知识。就当是扩展知识。研究完华南师范大学02-16年真题,相信你需要不断地扩展知识了,我会一起帮助你。
第十九章生物与生态环境
19.1生态学有关概念
●生态学:研究生物与其环境之间相互作用的科学。生态学一词最早是由德国生物学家海克尔(Hackel,)提出并予以定义的。按现代生物学划分的组织层次,生态学的研究中心是种群、群落和生态系统。
●生态因子:指对生物生长、发育、生殖、行为和分布起直接或间接影响的环境要素。如光、热、水、空气和其它生物等。
●生存条件:指生物生存不可缺少的生态因子。如对于绿色植物来说有氧气、二氧化碳、光、热、水和无机盐类。
●主导因子:生态因子中对生物的生活环境起决定性作用的因子。该因子一旦发生变化,就会引起一切生态因子的改变,如对于水生生物来说水就是一个主导因子。
●生境:生物具体居住的环境。或者说,生境是生物居住地段的所有生态因素的总体。
●限制因子:当某个生态因子的变动范围超出生物所能耐受的临界限,并因此影响生物的生长发育和繁殖,乃至引起死亡时的生态因素。多为生物对其忍受范围窄同时易变的因子。
●生态幅:指生物对生态因子的忍耐范围。一般包括最适生存区,生理受抑区和不能忍受区。
土壤对生物的生态作用
土壤是陆生植物生活的基质和陆生动物生活的基底;
●是植物生存必需的无机营养元素和水分的供应地;
●是土壤动物和土壤微生物赖以生存的场所;
●土壤的质地、结构、温度、空气、水分、肥力、酸度、矿质元素等理化性质都对生物的种类、数量、生长发育、形态行为等产生重要的作用和影响。
土壤物理性质对生物的生态作用
(1)土壤机械组成与质地对动植物的影响。
紧实的粘土不利根系发育,多生长浅根性植物;疏松的沙土通气性好,但保水力差,多发育深根系植物;在流动性大的沙地上,沙生植物常形成不定根、不定芽或叶片退化等适应沙地环境的特征。土壤质地也影响动物,如壤土中蚯蚓的种类和数量最多;生活于坚硬开阔地表的动物常具有细长而健壮的足,足趾数目减少,善长奔跑;而在松软沙地生活的动物足趾末端有跖状,胼胝肥厚。
(2)土温的生态作用
影响植物种子的萌发和出苗、根系的呼吸和吸收功能;土温的日夜和四季变化还使一些土壤动物发生垂直性的迁移,但其迁移的距离又常与土壤的质地存在密切关系。
(3)土壤水分和空气的不同配合状况的生态作用
土壤过干容易造成植物萎蔫或死亡;水分过多则土壤中O2缺乏、CO2积累,从而阻碍种子萌发,影响根系呼吸与生长或发生腐烂,甚至窒息死亡。土壤水分过多同样可能引起金针虫等一些动物的死亡,不利好氧细菌生存与繁衍;但反而有利厌氧细菌的生存与发育。
土壤化学性质对生物的生态作用
(1)土壤酸碱度
植物:影响植物种子的萌发和对矿质盐类的吸收。
动物:土壤动物依其对土壤酸碱性的适应范围可区分为嗜碱性和嗜酸性种类。
(2)土壤肥力也明显影响植物
(3)土壤盐分对植物的影响
当土壤中盐份含量过高时,会造成生物生理性干旱,从而影响生物的生长、发育等各方面。
生物的适应和指示性
生物适应
指生物的形态结构、生理机能、个体发育和行为方式等在生存竞争中形成适合环境条件的一定性状的现象。生物适应是生物长期自然选择的结果,归纳起来有二大类:趋同适应和趋异适应。
(1)趋同适应:指不同种类的生物由于生活在相同或相似的环境中,受到生态因子的长期作用,产生相同或相似的适应方式。如鲸、海豚等和鱼的亲缘关系很远,前者是哺乳类,后者是鱼类,但体形相似;植物种类繁多,但依据其生态习性可分为乔木、灌木、草本、藤本等几大类。
植物的趋同适应:生活型和生长型
生活型是指生物对外界环境适应的外部表现形式。主要是依据休眠芽在不良季节的着生位置做为划分标准。可分为(C.Raunkiaer系统):
高位芽植物(25cm)、地上芽植物(25cm,0cm)、地面芽植物、地下芽植物(隐芽植物)和一年生植物五大类。
生活型谱:同一地区不同生活型比例所组成的谱。不同气候区域生活型谱的组成不同。如高位芽植物占优势反映湿热气候、地面芽植物占优势反映具较长的严寒季节、地下芽植物占优势反映相对冷湿的气候、一年生植物占优势的反映气候干旱。
(2)趋异适应:指同一种生物由于不同环境的影响,在形态、生理和行为等方面产生不同的生态适应。如北极熊是从棕熊发展而来,但随着环境的差异和时间的推移,它们在形态、毛色等方面均有差异,并最终成为二个不同的种类,而且二者在食性上也出现差别,即北极熊肉食,而棕熊却以植物为主要食物;又如蓖麻在我国中部以北地区为不能越冬的一年生草本植物,株高1—4米;在长江中下游地区可以宿根多年生;而在广东、台湾等地区则为多年生灌木,高4—8米;再如秈稻和粳稻,晚、中、早稻都是受不同地区的气候因素的影响而分化形成的气候生态型。
适应保证了生物的生存和发展,但也会出现不利的情形。这是由于环境条件的经常变化与生物遗传上的稳定性会发生矛盾,因此适应是相对的、暂时的,生物的适应性仅在特定的生活环境中具有意义,环境一旦变化,以前的适应性就会丧失。此外,当生物的适应沿着一个不变的方向继续发展,可能会导致出现高度特化的现象,使生物绝对依赖于导致这种适应的环境,结果可能使生物的生态适应范围变得很小而易遭毁灭。因此应该全面、客观地看待生物适应的意义和作用。
第20章生态系统
20.1生态系统的组成与结构
20.2生态系统的功能
20.3生态系统的平衡与调节
在自然界,任何生物群落都不是孤立存在的,它们总是通过能量与物质的交换与其生存环境不可分割地相互联系、相互作用着,共同形成一种统一的整体,这就是生态系统。换句话说,生态系统就是在一定空间内生物与非生物环境通过物质循环和能量流动而相互作用、相互依存形成的一个生态学功能单位。
地球上的森林、草原、沼泽、湖泊、农田和城市等都是不同的生态系统类型;从大小上说,它可以小至具有生命存在的一滴水,大至整个陆地、海洋,生物圈是地球上最大的生态系统。地球表面或者说地理壳就是由许许多多大小类型不一的生态系统镶嵌和复合而成,生态系统是地理壳的基本单位。
20.1生态系统的组成与结构
20.1.1生态系统的组成
任何一个生态系统都是由非生物成分和生物成分二大部分组成。
(1)非生物成分:气候因子;有机物质;无机物质
(2)生物成分
●生产者:指生物成分中能利用太阳能等能源,将简单无机物合成为复杂有机物的自养生物。主要是植物。
●消费者:指以自养生物或其它生物为食而获得生存能量的异养生物。主要是动物。
●分解者:指将复杂的动植物有机残体分解为简单的无机物归还到环境中,供生产者重新利用,同时自己也得到食物和能量的生物。主要指细菌、真菌和一些原生动物,也属异养生物。
上述生态系统的四个成分,通过复杂的营养关系而紧密结合为统一整体,共同组成生态系统功能单元。生物成分是生态系统的核心,绿色植物则是核心的核心。
一个生态系统的组成、结构和功能状态,除了决定于环境条件外,更主要决定于绿色植物的种类构成和生长状况等。分解者使物质循环得以进行。消费者使生态系统更为丰富多彩。
生态系统中各种成分的性质与相互关系:
20.1.2生态系统的结构
(1)形态结构指生物成分在空间上的配置(即水平结构和垂直结构)与变化。
(2)营养结构
●营养结构:指依食物关系把各类生物有机地联结在一起的结构。
●食物链:生态系统中由食性关系建立起的各生物之间的营养联系。
主要有三种类型的食物链:捕食食物链;碎屑食物链;寄生食物链。
●食物网:由多个食物链彼此交织在一起形成的复杂网状营养结构。在生态系统营养结构中,许多动物在食物链上占据不止一个位置,或者说它们并不是固定在一条食物链上,这样它们就可以处在不同的营养级上,以致一条食物链有许多不同的分枝,各个食物链彼此交织形成更加复杂的食物网。
食物链和食物网是生态系统营养结构的表现形式,它们决定着营养结构的复杂程度,食物链愈长、食物网愈复杂,营养结构也就愈复杂,往往生态系统也稳定,抵御外界干扰和自我恢复的能力也愈强。
通过食物链(网)生物和非生物环境有机地联成一个整体。生态系统中的能量流动和物质循环也沿着食物链(网)这条渠道来实现的。
●营养级:指食物链上的每一个环节,它是每一个环节以相似方式获得相同性质食物的所有生物种的总和。
●营养级之间的关系已经不是指一种生物和另一种生物之间的营养关系,而是指一类生物和处于不同营养层次上另一类生物之间的关系。
●依生物在营养级组合成的营养结构中所处位置的不同,分为第一营养级、第二营养级、第三营养级等。
●不同的生态系统往往营养级的数目也不同,一般为3~5个营养级。营养结构的复杂程度也因生态系统类型不同而有很大差异。
生态系统营养结构示意图
20.2生态系统的功能
20.2.1生态系统的生物生产
(1)初级生产
●初级生产:绿色植物固定并转化太阳能,生产和储存有机物质的过程。
●初级生产者(第一性生产者):初级生产的生产者,主要为绿色植物。
●初级生产力(第一性生产力):初级生产者积累能量的速率。
●初级生产量(第一性生产量):初级生产过程中的生产量(g/m2a,J/cm2a)。
●总初级生产力(总第一性生产力Pg):单位时间单位面积绿色植物的生产量(g/m2a,J/cm2a)。
●净初级生产量(总第一性净生产量Pn):初级生产者扣除呼吸消耗而真正积累的生产量。公式表示为:Pn=Pg–R
●植物生物量:指现存植物真正观测到的生物量(g/m2,J/m2)。
●净初级生产量实际上总是低于现存的植物生物量,但因前者难以计算,往往对二者不加区分。
(2)次级生产
●次级生产:指生态系统中消费者或分解者(还原者)利用净初级生产量进行同化作用的过程。或者说是异养生物对初级生产物质的利用和再生产过程。
●与初级生产中概念相对应地,有总次级生产力、净次级生产量等。
(2)三大循环
依系统中主要蓄库的不同,物质循环分为三大类型:水循环、气体循环和沉积物循环。
●水循环:水是最好的溶剂,绝大多数物质都溶于水,随水迁移并被生物利用。因此其它物质的循环都结合水循环进行,没有水循环就没有生物地球化学循环,因此水循环是中心循环。
●气体循环:主要蓄库是大气圈,其次是水圈。气体循环的物质具有扩散性强、流动性大、易混合的特点,循环快,不易出现元素的过多或短缺现象,具明显的全球性循环特点。主要有C、H、O、N等。
●碳循环:在生态系统中,碳循环的速度是很快的,最快的在几分钟或几小时就能够返回大气,一般会在几周或几个月返回大气。一般来说,大气中CO2的浓度基本上是恒定的。但是,几百年来,由于人类活动对碳循环的影响,一方面森林大量砍伐,同时在工业发展中大量化石燃料的燃烧,使得大气中CO2的含量呈上升趋势。导致大气层低处的对流层变暖,而高处的平流层变冷。虽然CO2对地球气温影响问题还有很多不明之处,但大气中CO2浓度不断增大,对地球上生物具有不可忽视的影响这一点,是不容置疑的。
●氮循环:氮是组成氨基酸、蛋白质、核酸的主要成分,构成生物有机体的重要元素之一。进入生态系统的氮被固定成氨或氨盐,经过硝化作用成为亚硝酸盐或硝酸盐,被绿色植物吸收,并转化为氨基酸,合成蛋白质,然后植食动物利用植物蛋白质合成动物蛋白质。在动物的生活中,一部分蛋白质分解为废物(尿酸、尿素)进入水体,部分经细菌的成氨作用分解释放出氨。
●沉积物循环:沉积物循环的主要蓄库是岩石圈,其次是土圈。该类循环具有扩散性弱、流动性小、不易混合的特点,循环慢,易出现元素的过多或短缺现象,不具明显的全球性循环特点。主要有K、Na、Ca、P、S等。
退化生态系统的恢复,最根本的原则是一定要做到因地制宜。
举例:洞庭湖区生态修复-----洞庭湖变迁的过程
①长江与湖区水位上升
②湖面扩张,浸没新区成大湖。冰后期长江中下游洪水位的上升
目标和要求
①减少泥沙输入(控制演化速率)
②疏浚河湖、活水工程(水环境)
③分洪分流、淤高滩地(微地貌)
④生物多样化(生物组合)
举例:江汉河间湿地区生态修复
如今江汉河间湿地十分低湿,生态单调,污染与洪水威胁严重。土壤退化,土地生产力下降
建议:有计划有目标地引进江水洪水,淤沙填土,垫高地面,河湖沟通,发展生物多样化………我们称其为“活水工程”
下期再更新!感谢