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1、第二章 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本生物結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物與環(huán)境 一、自然環(huán)境 自然環(huán)境是生態(tài)系統(tǒng)中作用于生物的外界條件的總和。包括生物生存的空間，以及維持生命活動的物質(zhì)和能量。 自然環(huán)境中一切影響生物生命活動的因子均稱為生態(tài)因子，如輻射強度、溫度、濕度、土壤酸堿度、風(fēng)力等等。,、 太陽輻射 （）主要功能：一是為地球提供熱量；二是為植物提供光能進行光合作用。 （）光對植物的生態(tài)作用是由光照強度、日照長度、光譜成分的作用構(gòu)成。,植物對光強適應(yīng)的生態(tài)類型：陽性植物、陰性植物和耐陰植物。 植物對日長適應(yīng)的生態(tài)類型：長日照植物、短日照植物、中日照植物、中間型植物和不敏感植物 光譜普成分對植物
2、的產(chǎn)量和品質(zhì)有的影響,2、大氣圈。大氣圈是地球表面包圍整個地球的一個氣體圈層。 生物大多出現(xiàn)在地表 5070m以下的氣層中，離地表面 1km外的大氣中就很少有生物了。,大氣圈的主要生態(tài)作用： （）供給生物生存所必須的碳、氫、氧、氮等元素； （）防止地球表面溫度的急劇變化和水分的散失； （）防護地面生物免受外層空間多種宇宙射線的輻射。,水圈。圍繞地球表面的各種類型的水所覆蓋的部分統(tǒng)稱水圈。,水的主要生態(tài)作用： （）為水生生物提供生存環(huán)境； （）避免地球溫度和生物溫度的劇烈變化； （）是生物吸收養(yǎng)分的媒介； （）影響生物分布。,土壤圈。 它是覆蓋在陸地表面及海洋和淡水的底層，形成地球表面很薄的疏松
3、層。 主要生態(tài)作用： （）固定植物，并為植物提供營養(yǎng)和水分； （）為土壤動物和微生物提供生存空間。,二、人工環(huán)境 （一） 人工影響的環(huán)境。在原有的自然環(huán)境中，人的因素促使其發(fā)生局部變化的環(huán)境.如放牧的草地、砍伐的森林、排放污水的河流等。,（二）人工改造的環(huán)境。既保持有自然環(huán)境的特點，有受人類活動的嚴(yán)重影響。如人工經(jīng)營森林、農(nóng)田、魚塘等。,（三）人工建造的環(huán)境。是人類根據(jù)生物生長發(fā)育所需要的外界條件進行模擬或塑造的環(huán)境，如無土栽培、大棚溫室、集約化養(yǎng)殖。,三環(huán)境對生物的制約 （一）最小因子定律和木桶原理 德國化學(xué)家李比西1840年提出“植物的生長取決于數(shù)量最不足的那一種營養(yǎng)物質(zhì)”，即最小因子
4、定律。 廣義：生物的生長取決與數(shù)量最不足的那種生態(tài)因子。 最小因子的影響主要表現(xiàn)在兩個方面： （）本身不足會限制作物的生長； （）限制其他處于良好狀態(tài)的因子發(fā)揮效應(yīng)。,應(yīng)用這個定律應(yīng)注意： （）只有在相對穩(wěn)定狀態(tài)下才能運用； （）要注意因子間的相互作用。 木桶原理：水的容量取決于最短那根木塊。,（二） 謝爾福德耐性定律 耐性定律：對具體生物來說，各種生態(tài)因子都存在著一個生物學(xué)的上限和下限，它們之間的幅度就是該種生物對某一生態(tài)因子的耐性范圍（又稱耐性限度），超過這個范圍，就會對生物產(chǎn)生不良影響。,高,應(yīng)用這個定律應(yīng)注意： （）同一種生物對不同種生態(tài)因子的耐性范圍不同； （2）不同種生物對同一生態(tài)
5、因子的耐性范圍不同； （3）同一生物在不同的生長發(fā)育階段對生態(tài)因子的耐性范圍不同；,（4）當(dāng)某個生態(tài)因子不是處在適宜狀態(tài)時，則生物對其他一些生態(tài)因子的耐性范圍將會縮小。 （5）同種生物不同種群長期生活在不同的生態(tài)環(huán)境條件下，耐性范圍會發(fā)生變化，即產(chǎn)生生態(tài)型的分化。 （）任何一種生物，對自然環(huán)境中生態(tài)因子都有一定的耐性范圍，耐性范圍越廣的生物，適應(yīng)性越廣。,（三）生活型和生境 l、生活型。不同種生物長期生存在相同的自然生態(tài)條件，發(fā)生趨同適應(yīng)，而在外貌上反映出相似性和一致性的生物類型。 理解時注意： （1）不同種； （2）相同環(huán)境； （3）趨同適應(yīng)； （4）外貌相似。,動物分為水生動物、兩棲動物、
6、陸生地面動物、陸生地下動物和飛行動物等生活型。 植物分成五類生活型： （1）高位芽植物；（2）地上芽植物；（3）地面芽植物；（4）地下芽植物；（5）一年生植物。 .高位芽植物 .地上芽植物 .地面芽植物 .地下芽植物,高位芽植物 這類植物的芽和頂端嫩枝是位于離地面較高處的枝條上，如喬木、灌木和一些生長在熱帶潮濕氣候條件下的草本等。它們之中根據(jù)體型的高矮又可分為大型（ 30m 以上），中型（ 8-30m ），小型（ 2-8m ）以及矮小型（ 0.25-2m ）四類，即大、中、小、矮高位芽。,地上芽植物 這類植物的芽或頂端嫩枝位于地表或接近地表處，一般都不高出土表 20-30cm ，因此
7、它們受土表的殘落物所保護，在地表積雪地區(qū)也受積雪的保護。,地面芽植物 這類植物在不利季節(jié)，植物體地上部分死亡，只有被土壤和殘落物保護的地下部分仍然活著，并在地面處有芽。,地下芽植物 這類植物度過惡劣環(huán)境的芽埋在土表以下，或位于水體中。,一年生植物 一年生植物只能在良好季節(jié)中生長，在惡劣的氣候條件下，它們以種子形式度過不良季節(jié)。,2、生境。適宜具有特定生態(tài)特性的生物種和生物群落，生活的區(qū)域。,四、生物對自然環(huán)境的適應(yīng) （一） 生態(tài)型 同種生物的不同個體群，長期生存在不同的自然生態(tài)條件和人為培育條件下，發(fā)生趨異適應(yīng)，并經(jīng)自然選擇和人工選擇而分化形成的生態(tài)、形態(tài)和生理特性不同的可以遺傳的類群，稱為生
8、態(tài)型。,理解時注意： （1）同種生物； （2）不同環(huán)境； （3）趨異適應(yīng)； （4）內(nèi)外不同,冬性小麥,春性小麥,根據(jù)形成生態(tài)型的主導(dǎo)生態(tài)因子類型的不同，可以把植物生態(tài)型劃分為： （1）氣候生態(tài)型。長期適應(yīng)不同的光周期、氣溫和降水等氣候因子而形成的各種生態(tài)型。 （2）土壤生態(tài)型。長期在不同的土壤水分、溫度和肥力等自然和栽培條件的作用下分化而形成土壤生態(tài)型。 （3）生物生態(tài)型。主要在生物因子的作用下形成的生態(tài)型。,根據(jù)資源不同，可以分成若干單一的資源生態(tài)位。如 空間生態(tài)位：物種生長或活動的空間范圍。 時間生態(tài)位：物種生長或活動的時間范圍。 營養(yǎng)生態(tài)位：物種營養(yǎng)需求或取食物范圍。,每個物種對空間、時
9、間、營養(yǎng)溫光水氣等資源潛在需求情況和實際占用情況不同， 這與當(dāng)時資源實際出現(xiàn)情況（如氣象因素）、現(xiàn)存最小量資源的影響（最小因子定律）、種間競爭（如仙人掌）等有關(guān)。,（二） 生態(tài)位 、 概念。生物完成其正常生活周期所表現(xiàn)的對特定生態(tài)因子的綜合適應(yīng)位置。 簡言：生態(tài)位就是生物在空間、食物以及環(huán)境條件等資源譜中的位置。 2、類型 （1）基礎(chǔ)生態(tài)位：某物種能生存的最大空間，或所需要的最大資源范圍。 （2）實際生態(tài)位：某物種實際占據(jù)的空間或獲取的資源范圍。,五、生物對自然環(huán)境的影響 （一） 森林的生態(tài)效應(yīng) 1、涵養(yǎng)水源，保持水土。據(jù)我國科學(xué)家測定，每公頃森林土壤能蓄水641-678T。與裸地相比，森林
10、可減少土壤侵蝕量95%以上。,2、調(diào)節(jié)氣候，增加雨量。林區(qū)年均溫比空曠地低 l-2，空氣濕度高出1520。,3、防風(fēng)固沙，保護農(nóng)田。一條配置合理的林帶，在迎風(fēng)面l3倍樹高的范圍內(nèi)和背風(fēng)面1520倍樹高的范圍內(nèi)，風(fēng)速可以降低4050。盤根交錯的樹木根系可以保護土壤，防止土壤的風(fēng)蝕和水蝕。,4、凈化空氣，防治污染。林區(qū)對二氧化硫的吸收量比無林區(qū)大510倍。據(jù)測算，1hm2森林可以吸附粉塵 30t以上，一般林帶對降塵的阻滯率可達25左右。,5、減低噪音，美化大地。一條30m寬的林帶，可以降低噪音大約6-8db，沒有樹木的街道，其噪音要比兩旁栽滿樹木的街道大5倍以上。,6、為野生動物提供棲息場所，維護
11、生物多樣性。 如果毀林速度加倍，物種損失將增加2-2.5倍。,據(jù)科學(xué)家測定，一棵正常生長50年的樹，對人類貢獻的生態(tài)價值為19.6萬美元。其中： 產(chǎn)生氧氣的價值是3.12萬美元； 吸收有毒氣體防止大氣污染的價值是6.5萬美元； 防止土地侵蝕、增加肥力的價值是0.312萬美元； 涵養(yǎng)水源調(diào)節(jié)氣候的價值是3.75萬美元； 為鳥類等動物提供棲息繁衍場所的價值是3.25萬美元； 生產(chǎn)蛋白質(zhì)價值是0.25萬美元。 這里還不包括木材本身的價值。,（二） 農(nóng)田生物的生態(tài)效應(yīng) 1、對土壤肥力的影響； 2、對水土保持的影響； 3、對農(nóng)田小氣候的影響； 4、對凈化環(huán)境的作用； 大豆田
12、 農(nóng)田生物的生態(tài)效益大小受人為因素影響很大。,第二節(jié) 種群 種群是指在某一特定時間中占據(jù)某一特定空間的一群同種的有機體的總稱。,一、種群結(jié)構(gòu) （一） 種群的大小和密度 種群大小是指一定面積或容積內(nèi)某個種群的個體總數(shù)。 種群密度是指單位面積或容積內(nèi)某個種群的個體總數(shù)。 粗密度是指單位空間某個種的實際個體數(shù)量（或生物量）； 生態(tài)密度是指單位棲息空間某個種群的個體數(shù)量（或生物量）。 最適密度，種群增長處于最佳狀態(tài)的密度。 飽和密度，環(huán)境所能允許的最大密度。 最低密度，能夠保持種群生存的密度。,（二)種群的年齡結(jié)構(gòu)和性比 、 齡級比和年齡結(jié)構(gòu)。若一個種群中的不同個體具有不同的年齡，則可按一定的年齡分組
13、，統(tǒng)計各個年齡組個體數(shù)占種群總個體數(shù)的比率，稱齡級比。 種群的年齡結(jié)構(gòu)是指各個年齡級的個體數(shù)在種群中的分布情況。,,,2、性比。是指一個雌雄異體的種群所有個體或某個齡級的個體中雄性對雌性的比率。 一般以雌性個體為100，雄性個體的相應(yīng)比數(shù)。 2004年,我國零歲嬰兒的性比121.2:100; 2005年我國人口性比例在119.86:100。 2007年，中國男性比女性多3700萬(其中初于婚期的男性比女性多1800萬）。 2008年我國人口性比為120.56. 預(yù)計到2020年，20-45歲的男性比女性多3000萬。,（三） 種群的出生率和死亡率 . 出生率 種群產(chǎn)生新個體的數(shù)量占種群個體總
14、數(shù)的比率。 最大出產(chǎn)力：不受外界條件限制時種群產(chǎn)生新個體的理論最大值。 生態(tài)出生力：在一定的環(huán)境條件下種群產(chǎn)生新個體的能力。,2、死亡率 死亡的個體數(shù)占開始時種群的個體數(shù)的比率。 生理死亡率：種群在最適條件下，個體都活到了生理壽命才死亡，這個死亡率為生理死亡率。 生態(tài)死亡率：在一定的環(huán)境條件下的死亡率。,（四） 種群的內(nèi)稟增長率與環(huán)境容納量 1、內(nèi)稟增長率 在沒有任何環(huán)境因素限制的條件下，由種群內(nèi)在因素決定的最大增殖速度稱為種群的內(nèi)稟增長率（rm）。又稱生殖潛能。 環(huán)境阻力：就是防礙種群內(nèi)稟增長率實現(xiàn)的環(huán)境限制因素的總和。,2、環(huán)境容納量 在一個生態(tài)系統(tǒng)中有限的環(huán)境條件下種群所能達到的穩(wěn)定
15、的最大數(shù)量，稱為系統(tǒng)對該種群對的環(huán)境容納量（K）。 環(huán)境容納量取決于兩方面： （1）環(huán)境條件，光、溫、水、養(yǎng)分等因子或食物、空間等資源； （2）遺傳特性，食性、行為、適應(yīng)能力等.,（五） 種群的空間分布和阿利氏原則 1、種群的分布的基本類型： （1）隨機分布；（2）均勻分布的；（3）聚集分布。,,2、阿利氏群聚原則 每個生物都有自己最適的密度，過疏和過密都產(chǎn)生限制影響。,3 種群聚集分布的生態(tài)意義 (1) 改變微氣候和小生境條件,提高種群存活率;(孤樹易被大風(fēng)折斷) (2)有利于分工合作,相互作用(蜜蜂螞蟻等); (3)減少個體被天敵捕食的機率; (3)有利于抵抗外敵; (4)種內(nèi)競爭加劇.(
16、缺點),,二、種群的動態(tài) （一） 生命表和生命曲線 1、生命表。是可用來綜合評定、預(yù)測種群各年齡組的比例、死亡、存活和壽命等情況一種表格。 動態(tài)生命表：根據(jù)對同年出生的所有個體進行存活數(shù)目動態(tài)監(jiān)測的資料而編制的生命表為動態(tài)生命表，也稱特定年齡生命表或水平生命表。動態(tài)生命表中的個體經(jīng)歷了同樣的環(huán)境條件。 靜態(tài)生命表：根據(jù)某一特定時間種群不同個體的年齡結(jié)構(gòu)所作的生命表為靜態(tài)生命表，也稱特定時間生命表或垂直生命表。它假定種群不同個體所經(jīng)歷的環(huán)境是相同。,2、存活曲現(xiàn)。存活曲線是反映種群在每個年齡級生存的數(shù)目的曲線。存活曲線通常分為3種基本類型 ： A()型：凸型的存活錢。 B()型：呈對角線的存活曲
17、線。 C ()型：凹型的存活曲線。,（二）種群增長型 1. 指數(shù)增長 （ J 型增長） 種群在無食物和生存空間限制的條件下呈指數(shù)式增長，種群個體的平均 增長率不隨時間變化。,2. 邏輯斯諦增長 （ S 型增長） 在自然條件下，環(huán)境、資源條件總是有限的，當(dāng)種群數(shù)量達到一定量 時，增長速度開始下降，種群數(shù)量越多，競爭越劇烈，增長速度也越 小，直到種群數(shù)量達到環(huán)境容納量（K）并維持下去。增長呈S型,此即生態(tài)學(xué)中著名的Logistic方程（Logistic equation）。 模型的生物學(xué)含義：與指數(shù)模型相比，新增項（1NK）的含義是每增加 1個個體，就產(chǎn)生 1K的抑制影響，或者說，每一個體利用了
18、1K的“空間”，N個個體利用了NK的“空間”，而可供種群繼續(xù)增長的“剩余空間”只有（lNK）。,3、指數(shù)增長與邏輯斯諦增長的比較,,三、 三、種群間的相互作用 （一）負(fù)相互作用 、 競爭。 （1）定義。廣義的競爭是指兩個生物爭奪同一對象而產(chǎn)生的對抗作用。 資源利用型競爭：主要是由于共同利用有限資源而產(chǎn)生的種群間的競爭。 直接干涉型競爭：通過武力來獲取資源的競爭。如動物間的格斗屬于直接干涉型。 。,,大草履蟲和雙小核草履蟲一起混合培養(yǎng)時，雙小核草履蟲在競爭中獲勝（圖）；雙小核草履蟲和袋狀草履蟲一起培養(yǎng)時，兩種共存。,2、競爭排斥原理（高斯原理） 具有相同生態(tài)位的不
19、同物種，在同一生境中不能長期共存。種間競爭的結(jié)果： （1）一方取得優(yōu)勢，而另一方受到抑制甚至被消滅； （2）兩個物種占據(jù)不同的空間（地理上的分隔）、吃不同的食物（食性上的特化）或其他生態(tài)習(xí)性上的分隔（如活動時間分隔），這些統(tǒng)稱生態(tài)分離（生態(tài)位分化），兩個物種都可存在，形成一種共存的平衡局面。,2、 捕食。 （1）定義。捕食是指一個物種的成員取食另一個物種成員的現(xiàn)象。狹義的捕食僅指動物吃動物；而廣義的捕食則包括植食、擬寄生和同種相殘。,,,螳螂捕食,巨形蜘蛛捕食,（2）捕食的生態(tài)作用： A、捕食是一個主要的選擇壓力，在一定程度上提高了被捕食種群的質(zhì)量； B、捕食是影響群落結(jié)構(gòu)的重要過程（據(jù)
20、研究，禾谷類牧草如果不放牧，草群生長能力、競爭能力降低，逐漸被其他植物所取代)。 C、捕食可以限制種群的分布和數(shù)量。,例如：吹綿介殼蟲對美國加州柑桔種植業(yè)曾造成嚴(yán)重危害，各種農(nóng)藥都無法防治，但在引進澳洲瓢蟲作為吹綿介殼蟲原產(chǎn)地的捕食性天敵后，2年內(nèi)就控制了它的危害，這是以捕食性天敵對害蟲作生物防治而取得成功的經(jīng)典實例。 再如：為了控制荊豆的危害，新西蘭曾引進一種梨象，其結(jié)果是，雖然梨象成了當(dāng)?shù)財?shù)量最多的一種昆蟲，每年消耗95的荊豆種子，但由于荊豆種子數(shù)量比種群繁衍所需多，所以其減少并沒有對種群個體數(shù)量產(chǎn)生影響。, 寄生 寄生物從宿主的體液、組織或已消化物質(zhì)中獲取營養(yǎng)，通常對宿主有一定的危害，
21、這種關(guān)系稱為寄生。,菟絲子,擬寄生：是一種介于寄生和捕食之間的種間關(guān)系，一般殺死寄主(如寄生蜂與棉鈴蟲)。 超寄生：在寄生物上寄生。 大多數(shù)寄生都有選擇性。多數(shù)寄生植物只限于寄生在一定的植物科、屬中，即寄生具有專一性，這類寄生植物為專性寄生植物。,（二）正相互作用 。附生（偏利作用）。兩個物種生活在一起，一方利用另一方身體的一部分作為定居空間，但對后者基本沒有不利的影響，沒有直接的營養(yǎng)關(guān)系，這種關(guān)系稱為附生。 吸附在鯊魚腹上的魚,鯽魚附著在鯊魚腹面,蘭花和蕨類與榕樹的附生,,,棕櫚上腐生蕨類植物,,附生蕨類植物,,,附生鳥巢蕨,2、原始合作。原始合作，即兩種生物在一
22、起，彼此各有所得，但二者之間不存在依賴關(guān)系。 作物間作 農(nóng)田養(yǎng)鴨,3、 互利共生。兩種生物必須生活在一起，分開后兩個種都不能生活，這種對雙方相互有利的關(guān)系稱為共生，也稱互利共生。 菌根(豆科植物與根瘤菌) 地衣(藻類與真菌),（三） 植物分泌物的作用 化感作用（allelopathy）或他感作用,指植物（包括微生物）通過向周圍環(huán)境中釋放化學(xué)物質(zhì)影響鄰近植物生長發(fā)育的現(xiàn)象。 化感途徑 ：淋溶、揮發(fā)、根分泌、凋落物分解、種子萌發(fā)、花粉傳播 。,作用： 1、吸引作用：植物體散發(fā)出的氣味和花的顏色對昆蟲有著明顯的吸引作用。 2、抑制與促進作用。 植物分泌一些化學(xué)物質(zhì)
23、，抑制其他植物生長的現(xiàn)象稱為異株相克現(xiàn)象。 例如，榆屬-楝樹，白蠟樹-櫟樹，白樺-松樹，松樹-云杉，都有相互抑制作用。蔥-菜豆，蕪箐-蕃茄，蕃茄-黃瓜，冬黑麥-小麥之間有相互抑制作用。,胡桃葉能分泌大量胡桃醌對周圍的蘋果、蕃茄和馬鈴薯產(chǎn)生毒害作用。 具有相互促進作用的也很多，例如皂角和白蠟樹，槭樹和蘋果、梨樹，洋蔥和甜菜，馬鈴薯和菜豆，豌豆和小麥，玉米和大豆，葡萄和紫羅蘭等彼此間都可通過化學(xué)分泌物相互促進生長。,四 種群的生活史對策 （一）生態(tài)對策 生態(tài)對策就是生物為適應(yīng)環(huán)境而朝不同方向進化的策略。 生態(tài)對策有兩種基本的類型，即K-對策和r-對策。,(二) K-對策和r-對策的特點
24、K對策的生物：個體較大，壽命較長，存活率較高，要求穩(wěn)定的棲息環(huán)境，不具較大的擴散能力，但有較強的競爭能力。其種群密度較穩(wěn)定。 r對策的生物：個體較小，壽命較短，存活率較低，但增殖率高，具較大的擴散能力，適應(yīng)多變的棲息環(huán)境，其種群密度常出現(xiàn)大起大落的波動。,r對策的生物----------------中間型生物------------------- K對策的生物 昆蟲--------老鼠----------兔----------鹿------------獅、虎、象 K對策的生物，遭到激烈的變動后，返回平衡的時間長，種群容易走向滅絕。如大象、鯨魚、恐龍、大型喬木等。這類生物對穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)有重要作
25、用，應(yīng)加強保護。 r對策的生物雖競爭力弱，但繁殖率高，平衡受破壞后返回的時間少。滅絕的危險性小。,五 種群的調(diào)節(jié) 種群調(diào)節(jié)是指種群個體數(shù)量的控制。 種群調(diào)節(jié)分密度制約和非密度制約。 （一）密度制約 密度制約是指通過密度因子對種群大小的調(diào)節(jié)過程。 、 種內(nèi)調(diào)節(jié) 種群密度調(diào)節(jié)主要通過種內(nèi)個體間競爭來進行，競爭既決定著生存，還決定生殖能力。 、 種間牽制 種群間對密度的影響主要通過捕食、寄生和種間競爭等作用來實現(xiàn)的。,(二） 非密度調(diào)節(jié) 非密調(diào)節(jié)主要指非生物因子（包括氣候因素、污染物、化學(xué)因素等）對種群大小的調(diào)節(jié)。氣候因子對結(jié)構(gòu)簡單的種群影響更大。 污染物對種群數(shù)量的影響，與不同生物種對污染
26、物的敏感程度有關(guān)。,第三節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的群落 生物群落是指特定空間或特定生境中各種生物種群所構(gòu)成的集合體。,一、群落的基本特征 （一）具有一定的種類組成群落 （二）具有一定的結(jié)構(gòu) （三）具有一定的動態(tài)特征 （四）不同物種之間存在巨大影響 （五）具有一定的分布范圍 （六）形成一定的群落環(huán)境 （七）具有特定的群落邊界特征,二 群落的分布 群落的分布往往受環(huán)境梯度的制約，表現(xiàn)出明顯的緯度地帶性、經(jīng)度地帶性和垂直地帶性 緯度地帶性 （主要受溫度梯度的影響）北半球歐亞大陸從南到北，隨著緯度增加，熱量減少，形成了以熱 量為主的環(huán)境地帶性分布，從南到北植被類型依次是：熱帶雨林季雨林常綠闊葉林落葉闊葉林針葉
27、林草原荒漠(或苔原)。,熱帶雨林,季雨林,常綠闊葉林,落葉闊葉林,經(jīng)度地帶性 （主要受水分梯度的影響）如:我國從東到西因距海遠近造成水分的差異。相應(yīng)分布著 濕潤森林-半干旱草原-干旱荒漠 等不同的植被類型。,濕潤森林,半干旱草原,干旱荒漠,垂直地帶性:因地形地勢、熱量 和水分等環(huán)境因子條 件會發(fā)生 變化，相應(yīng)物種的分布也會受 到影響。 以臺灣玉山西北坡為例： 從山腳到山頂植被群落依 次是：熱帶雨林山地雨林 樟櫟 常綠闊葉林常綠落葉闊葉混交 林針闊葉混交林落葉闊 葉林暖 溫帶針葉林亞高山針葉林山頂 矮林杜鵑灌叢。,雨量和溫度與植物群落分布,三、群落的結(jié)構(gòu) （一） 群落的水平結(jié)構(gòu) 群落的水平結(jié)構(gòu)是
28、指群落在水平方向上的配置狀況。主要一個群落內(nèi)部各小群落的分布格局。 陸地自然群落，在多數(shù)情況下群落內(nèi)各物種常常形成斑塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。每個斑塊就是一個小群落。,某草地群落的水平結(jié)構(gòu),小群落,（二）群落的垂直結(jié)構(gòu) 群落的垂直結(jié)構(gòu)，主要指群落內(nèi)部的層次結(jié)構(gòu)。 1、自然生物群落的垂直結(jié)構(gòu)。森林群落的分層比較復(fù)雜，典型的可分為5個層次：喬木層、矮樹層、灌木層、草本層、苔蘚層。,,,2、農(nóng)業(yè)生物群落的垂直結(jié)構(gòu) 稻田從上到下：稻苞蟲、稻縱卷葉螟--飛虱、葉蟬及螟蟲---稻葉甲幼蟲、雙翅目幼蟲等 我國農(nóng)田作物群落的6種主要結(jié)構(gòu)形式： （l）1-1型；（2）1-2型；（3）2-1型；（4）2-2型；（5）3-2
29、型； （6）特殊形式的垂直結(jié)構(gòu)。,魚塘養(yǎng)鴨,玉米魔芋間作,（三） 群落的時間結(jié)構(gòu) 主要群落的外貌和組成隨 時間而變化的情況， 一般指群落的季相。 季相：是指隨著氣候季節(jié) 性交替，群落呈現(xiàn)不同的 外貌。,（四）群落交錯區(qū)與邊緣效應(yīng) 群落交錯區(qū)：又稱生態(tài)交錯區(qū)或生態(tài)過渡帶，是兩個或多個群落之間（或生態(tài)地帶之間）的過渡區(qū)域。 森林與草原交界地帶，海灣、沿河兩岸、河口三角洲等 利用：灘涂的利用、城郊農(nóng)業(yè)、間作、基塘系統(tǒng) 等均被認(rèn)為是群落交錯區(qū)。,邊緣效應(yīng)：是指群落交錯區(qū)物種種的數(shù)目及一些種的密度增大的趨勢。 如我國大興安嶺森林邊緣，具有呈狹帶狀分布的林緣草甸，每平方米的植物種數(shù)達30種以上，明顯
30、高于內(nèi)側(cè)的森林群落與外側(cè)的草原群落。,四、群落的演替 （一） 自然群落演替 、 演替的概念和類型 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物群落隨時間的推移，一些物種消失，另一些物種侵入，群落組成及其環(huán)境向一定方向產(chǎn)生有順序的發(fā)展變化，稱為群落的演替。 原初（生）演替：是指從未有過生物的裸地上開始的演替。 次生演替：是在原有生群落被破壞后的地段上進行的演替。 旱生演替:在裸露巖石表面開始的原初演替. 水生演替:從湖底或河灣發(fā)生的原初演替.,2、演替的次序和階段 演替系列：在特定區(qū)域內(nèi)，群落演替各個階段由一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型的整個取代順序。 先鋒物種：在演替過程中，早期出現(xiàn)的物種 演替種：指演替中期出的物種，又稱過渡
31、種 頂極群落：演替發(fā)展到最后出現(xiàn)的穩(wěn)定的成熟群落。 頂極種：在頂極群落中出現(xiàn)的物種。,典型的旱生演替序列依次是： （1）地衣植物階段； （2）苔蘚植物階段； （3）草本植物階段； （4）木本植物階段； 0-1年 馬唐（一種野草） 1-3 年 高草（草本植物） 3-10年 松侵入 10-30 年 松林 30-70年 硬木侵入 70+ 年 硬木林頂級群落,典型的水生演替系列依次是： （1）自由漂浮植物階段； （2）沉水植物階段（如輪藻）； （3）浮葉根生植物階段 （如睡蓮）； （4）直立水生植物階段 （如蘆葦）； （5）濕生草本植物階段 （禾本科植物）； （6）木本植物階段。,自由漂浮植物,沉水植
32、物,浮葉根生植物,直立水生植物,濕生草本植物,木本植物,（二） 自然群落演替的趨勢 在演替過程中，生物群落的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生著一系列的變化，表現(xiàn)在以下方面： 1、群落中生物種類隨演替而變換。 r-對策型生物大多被K-對策型生物所替代；生物種類數(shù)目逐漸增多；食物鏈關(guān)系由簡單變得復(fù)雜，形成食物網(wǎng)。 2、群落總生物量隨演替而增多。 3、群落環(huán)境營養(yǎng)物質(zhì)增多。 營養(yǎng)物質(zhì)N、P、K、Ca等的物質(zhì)循環(huán)的封閉程度隨演替而增大，使生態(tài)系統(tǒng)保持養(yǎng)分的能力增強。 4、群落的穩(wěn)定性隨演替而提高。,（三）利用群落演替原理建造農(nóng)業(yè)群落 l、建立包括多年生木本植物的混交群落 2、模仿自然頂極的人工群落 3、利用和仿照自然演
33、替過程建造農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),,,五、協(xié)同進化 協(xié)同進化是指在種間相互作用的影響下，不同種生物間相關(guān)性狀在進化中得以形成和加強的過程。 協(xié)同進化包括種間競爭協(xié)同進化、捕食者-獵物的協(xié)同進化以及互利共生協(xié)同進化等。 例如，草本植物的生長點不在頂尖而是在基部，使得被啃食后的生長不會受嚴(yán)重影響；有蹄類具有強大的臼（jiu）齒，便于磨碎粗糙的食物，牛羊等反芻動物具有構(gòu)造復(fù)雜的胃。,第四節(jié) 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性 一、生物多樣性的概念 (一) 生物多樣性的定義和層次類型 生物多樣性是生物與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和。 1、遺傳多樣性。遺傳多樣性是指種內(nèi)基因的變化，包括種內(nèi)顯著不同
34、的種群間和同一種群內(nèi)的遺傳變異，亦稱為基因多樣性。包括生態(tài)型和農(nóng)業(yè)上的品種。,2、物種多樣性。 物種多樣性是指物種水平的生物多樣性。,原始森林,人工森林,3、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。 生態(tài)系統(tǒng)多樣性是指生物圈內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程的多樣化以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生境差異、生態(tài)過程變化的多樣性。,單一的自然生態(tài)系統(tǒng),多樣的自然生態(tài)系統(tǒng),單一的平原農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),多樣的丘陵農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),4、景觀多樣性。由不同類型景觀要素（基質(zhì)、斑塊、廊道）或生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)、功能機制和時間動態(tài)方面的多樣化和變異性。,（二） 生物多樣性的價值 1、生物多樣性的直接價值：食物、藥材、工業(yè)原料（中國1.8萬億）。 2、生物多樣性
35、的間接價值：遺傳資源、調(diào)節(jié)氣候、穩(wěn)定水文、保護土壤、儲存元素、維持進化、降低污染（中國37.3萬億）,二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性 （一）農(nóng)業(yè)活動對生物多樣性的影響 1、土地農(nóng)業(yè)利用對生物的影響 2、農(nóng)業(yè)耕作方式對生物多樣性的影響 3、農(nóng)田雜草防治措施對生物多樣性的影響 4、殺蟲劑及其使用對生物多樣性的影響 5、放牧對草地生物多樣性的影響 6、作物間套輪作對生物多樣性的影響 7、農(nóng)業(yè)動植物品種改良對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中遺傳多樣性的影響,（二）中國農(nóng)業(yè)生物多樣性的特殊性 1.栽培和養(yǎng)殖物種種類繁多 當(dāng)前中國栽培作物種類共600多種，居世界首位; 飼養(yǎng)的畜禽品種和類群共596個; 我國內(nèi)陸水域魚類共存7
36、70種、蝦蟹類281種，內(nèi)陸、領(lǐng)海域共存魚類1695種。 國家農(nóng)作物種質(zhì)庫已收集保存糧食和經(jīng)濟作物種52種，蔬菜類作物種80種，果樹類作物種30多種，總計遺傳資源 238 785份。全國有家畜、家禽品種及類型590個，主要的淡水養(yǎng)殖魚類24種。,2. 生物種類繁多 我國生物多樣性約占世界總量的10以上，在全球居有顯著重要地位。 3. 物種特有性 許多品質(zhì)優(yōu)異而獨特的地方特產(chǎn)種，其中全國品質(zhì)優(yōu)良水稻就有數(shù)十種，中國各地特產(chǎn)名茶有數(shù)十種。 4. 生境類型特有性 5.人為因素直接影響農(nóng)業(yè)物種數(shù)量和生境分布,（三）威脅中國農(nóng)業(yè)生物多樣性的因素 1 . 土地集約化利用加重了農(nóng)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)單調(diào)化。 2
37、.污染使生態(tài)系統(tǒng)改變。 3.普遍推廣高產(chǎn)品種導(dǎo)致地方品種消失 4.土地過度開發(fā)利用和利用不合理。,礦產(chǎn)開采占用和破壞土地面積持續(xù)增長。據(jù)吉、蘇、閩、豫、鄂、湘六省統(tǒng)計比較， 2000年因礦產(chǎn)開發(fā)占用的土地為 73.56 萬公頃，比 1986 年增加了 1.96 倍；破壞土地面積 19.56 萬公頃，約為占用土地面積的 26.6% ，比 1986 年增加了 4.71 倍,（1）土地過度開發(fā),吉、蘇、閩、豫、鄂、湘 六省礦產(chǎn)開發(fā)土地占用和破壞年代比較,吉、蘇、閩、豫、鄂、湘 六省礦產(chǎn)開發(fā)土地占用和破壞年代比較,（2）生境片段化,單位面積斑塊數(shù)由1988年的 240 上升為2000年的 343,
38、5. 特定種的適宜條件變化（氣候變暖、干旱等） 如氣候變暖威脅兩極生物的 生存；易蝗蟲等害蟲爆發(fā)，植物病害增加等。 6.外來物種侵入,廣東省松突圓蚧入侵分布圖,據(jù)廣東省不完全統(tǒng)計，造成直接經(jīng)濟損失較大的主要外來物種約有 26 種 ，其中昆蟲 23 種 ，動物 1 種 ，植物 3 種 。 2000 年全省外來物種入侵的面積約為 108.12 萬 hm 2 ，造成的直接經(jīng)濟損失約為 20.71 億元 。,鳳眼蓮,【別名】水葫蘆、鳳眼藍,水葫蘆原產(chǎn)于南美，在原產(chǎn)地巴西由于受生物天敵的控制，僅以一種觀賞性種群零散分布于水體，1844年在美國的博覽會上曾被喻為“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后，水葫蘆被
39、作為觀賞植物引種栽培，現(xiàn)已在亞、非、歐、北美洲等數(shù)十個國家造成危害。 19世紀(jì)期間引入東南亞，1901年作為花卉引入中國，30年代作為畜禽飼料引入中國內(nèi)地各省，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，后逃逸為野生。 由于其無性繁殖速度極快，現(xiàn)已廣泛分布于華北、華東、華中、華南和西南的19個省市，尤以云南（昆明）、江蘇、浙江、福建、四川、湖南、湖北、河南等省的入侵嚴(yán)重. 由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵（雖然有多種野生、家養(yǎng)動物以其莖葉為食，但取食量較小，與其龐大的生長量相比毫無影響），在我國南方江河湖泊中發(fā)展迅速，成為我國淡水水體中主要的外來入侵物種之一。入侵最嚴(yán)重的地區(qū)，最早被報道的有
40、滇池，其它還有太湖流域等。,水葫蘆,薇甘菊:屬菊科（compositae）、假澤蘭屬（Mikenia）多年生草本 乘風(fēng)傳播擴散其種子是薇甘菊廣泛入侵的重要原因。,薇甘菊原產(chǎn)于中美洲，現(xiàn)已廣泛傳播到亞洲熱帶地區(qū)，如印度、馬來西亞、泰國、印度尼西亞、尼泊爾、菲律賓，以及巴布亞新幾內(nèi)亞、所羅門、印度洋圣誕島和太平洋上的一些島嶼包括斐濟、西薩摩亞、澳大利亞北昆士蘭地區(qū)，成為當(dāng)今世界熱帶、亞熱帶地區(qū)危害最嚴(yán)重的雜草之一。 大約在1919年薇甘菊作為雜草在中國香港出現(xiàn)，1984年在深圳發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在廣泛分布在珠江三角洲地區(qū)。該種已列入世界上最有害的100種外來入侵物種之一。,,薇甘菊,大米草原產(chǎn)于英國南海岸
41、，是歐洲海岸米草和美洲米草的天然雜交種。,大米草是禾本科米草屬幾種植物的總稱。福建最早從美國引種來防沙固堤，不料，大米草的繁殖能力極強，草籽隨潮漂流，見土扎根，根系又極其發(fā)達，每年以五六倍的速度自然繁殖擴散。大米草瘋長，不但侵占沿海灘涂植物的生長空間，致使大片紅樹林消亡，而且導(dǎo)致貝類、蟹類、藻類、魚類等多種生物窒息死亡，并與海帶、紫菜等爭奪營養(yǎng)，水產(chǎn)品養(yǎng)殖受到毀滅性打擊。僅寧德地區(qū)，農(nóng)民每年減收達數(shù)億元之巨。另外，大米草還影響了海水的交換能力，導(dǎo)致水質(zhì)下降并誘發(fā)赤潮；堵塞航道，影響各類船只出港。,,瘋長的大米草,紫莖澤蘭:紫莖澤蘭又名破壞草、解放草，屬菊科多年生草本植物或亞灌木。原產(chǎn)美洲的墨西
42、哥，因其莖和葉柄呈紫色，故名紫莖澤蘭。 1935 年我國在云南南部首次發(fā)現(xiàn)，隨河谷、公路、鐵路自南向北傳播。侵占農(nóng)田、林地，與農(nóng)作物和林木爭水、肥、陽光和空間，能分泌化感物，排擠鄰近多種植物；堵塞水渠，阻礙交通；全株有毒，更糟糕的是，紫莖澤蘭的種子上面有很多細毛，牛吃了消化不了，會得嚴(yán)重的胃病，變得越來越不健康,危害畜牧業(yè)等。,紫莖澤蘭,加拿大一枝黃花 原產(chǎn)北美，花黃色；1935年作為觀賞植物引進我國，上世紀(jì)八十年代擴散蔓延，成為河灘、路邊荒地、鐵路兩側(cè)、農(nóng)田邊、平原城鎮(zhèn)住宅旁生長的惡性雜草。 加拿大一枝黃花是一種菊科多年生草本植物，又名“霸王花”，具有適應(yīng)性強，繁殖迅速等特點。它既可通過發(fā)達
43、的根莖，進行無性繁殖，實現(xiàn)近距離快速蔓延，也可通過風(fēng)力和鳥類進行遠距離種子傳播。還能隨土壤傳播，帶有花籽的泥土被運到哪里，它就能生長到哪里。,,,加拿大一枝黃花,水花生:別名 ：水花生、喜旱蓮子草、空心莧。 來源 植物空心蓮子草Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb.的地上部分。 分布：生于池沼、水溝。原產(chǎn)巴西；北京、江蘇、浙江、江西等地引種，后逸為野生。 1892年在上海附近島嶼出現(xiàn),50年代作豬飼料推廣栽培,此后逸生導(dǎo)致草災(zāi)。,,水花生,（四）中國生物多樣性保護 1.保護生物種類的多樣性 我國有陸生野生動物330多種，其中，國家一級保護陸生野生
44、動物有大熊貓、金絲猴、長臂猿、丹頂鶴等共90多種；國家二級保護陸生野生動物有小熊貓、穿山甲、黑熊等共230多種。,,,金絲猴,,長臂猿,,藏羚羊,,白暨豚,中華白海豚,,,中華鱘,,,丹頂鶴,我國有389種重點保護植物，其中一級8種，二級159中，三級222鐘。 中國一級保護植物,,桫欏（臺、閩、粵、桂、滇、黔、川、藏,,銀杉（桂、湘、川、黔）,,水杉（鄂、川、湘),,,禿杉（黔、滇、鄂）,,,野人參（東北）,,,望天樹（云、桂）,,珙桐（陜、鄂、湘、黔、川、滇）,,,金茶花（桂）,2. 維持生物種群的再生能力 （1）維持資源植物種群基數(shù) （2）保持資源植物正常的增殖能力 保護好生存條件；人工創(chuàng)造繁殖環(huán)境；人工增殖（組織培養(yǎng)） (3)保護生物繁衍的生態(tài)環(huán)境。,3 生物多樣 性保護的途徑 (1) 制定保護法規(guī)，加強保護的宣傳教育。 (2)建立、健全相關(guān)的管理機構(gòu) (3)建立自然保護區(qū)和動植物園(就地保護與遷地保護) （4）農(nóng)家保護（尤其是遺傳多樣性） (5)研究與生物有關(guān)的科學(xué)技術(shù)。,
《農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)》PPT課件.ppt
