1樓:小◆壞豬
生態因子
的綜合作用規律
一、生態因子的綜合作用
任何一個生態環境,總是多個生態因子的綜合,生態因子不可能單獨存在。生物生存所必須的因子,對於生物的作用是同等重要的,具有不可代替性。例如,當水分缺乏到足以影響植物的生長時,是不可能通過調節溫度、改變光照條件和礦質營養等條件來解決問題的,唯獨只有增加水分才能解決問題。
二、生態因子的多變性
生態因子會隨時間、空間變化而變化,構成了生態環境的多樣性和複雜性。自然界中,不存在完全相同的生態環境。光照、溫度、溼度、降水等氣象因子在一年、一月、一天之內都存在明顯的有規律的變化。
即使是同一地點不同時間的生態因子也不完全相同。生物與環境長期適應的結果,形成了生態因子的多變性與生物對生態因子的需要的可變性達到一致,也就是說,生物本身對生態因子的需要也是在變化著。
三、生態因子的相互作用
在生態環境中,各個生態因子對生物的作用是同等的重要,只有各種生態因子配合在一起才能揮作用,其中不管某一個生態因子對生物的生長髮育怎樣適宜,如果沒有其他因子的配合,生物也無法完成生長髮育的全部過程。
在生態因子的相互作用中,一個生態因子發生了變化,常常會引起其他因子的變化。例如光照強度增加,會引起氣溫和土溫升高,空氣相對溼度降低,水分和土壤蒸發加強,使整個生態環境趨向乾熱。
四、生態因子的限制作用
各個生態因子都存在量的變化,大於或小於生物所能忍受的限度,超過因子間的補償調節作用,就會影響生物的生長和分佈,甚至導致死亡。liebig(1840)根據生物所需的最小量提出了最小量定律(law of the minimum),即當一棵植物所需的養分元素,降低到該植物的最小需要量以下時,該營養元素就會限制該植物的生長。後來shelford(1911)將此觀念再擴充到生物所能忍受因子的最大量和最小量,提出耐性定律(law of tolerance)。
除最大和最小量之外,還提出了最適度的觀念。他認為生物對某項環境因子的需要,有一個最適宜的程度。若超過這些適應範圍,達到生物體不能忍受的程度,此即為忍耐的最大限度。
反之,若最適度降降至該生物體不能忍受的程度時,稱為忍耐的最小限度。
五、生態因子的主導作用
在生物體所需的生態因子中,其中一個因子對生物的生長髮育具有決定性的作用,這個因子就稱為主導因子。對生物而言,主導因子不是絕對的,而是可變的,它隨時間、空間,以及生物有機體的不同發育時期而發生變化。
生態因子的作用方式
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絕大多數生態因子都相互影響。例如溫度升高加強蒸發能導致土壤缺水,溫度過低凍結土壤水分也阻礙植物吸水。有些因子直接作用於生物體,如日照、溫度、水分等,稱為直接因子;有些則通過直接因子而間接作用於生物體,如地面坡向、坡度常影響日照和土壤含水量等,這些因子稱為間接因子。
但坡向、坡度等因素有時也常直接影響生物的生存與活動,所以直接和間接因子的劃分只能是比較粗略的。還有時兩個直接因子共同作用於生物體,產生綜合效果。例如生物體質因缺乏食物而下降,在低氣溫下就容易凍死。
生物生存於特定生境中,受多種因子的綜合影響,但其中只有一兩個起主導作用的因子(稱限制因子)。這是在一定時間內針對特定物件而言的,例如生物所需營養中最缺乏的成分常常成為決定其生存的限制因子,再如日照時間的變化是觸發植物發育階段轉變的必要條件,在這個轉變時期,它便成為限制因子。 生態因子直接作用於個體的情況有幾種:
可能僅僅作為訊號,如通過動物的神經系統引起行為變化;也可能通過多種途徑造成生物正常或異常的生理反應;還可能直接影響生物的解剖結構。就生態因子的性質看,不外物質、能量和資訊3種。它們通過種種渠道輸入生命系統,作用形式大體有3類:
① 構成維持生物代謝和繁殖所必需的營養物質和理化條件。這些理化條件也都表現為能量或物質,如日照、溫度、ph值、滲透壓等。
② 構成種種破壞力量。例如天敵、自然災害(超限的理化條件)及某些人類活動(濫墾濫牧、工業汙染等)。
③ 僅僅作為資訊,誘發生物的節律性反應。例如日照和溫度的晝夜或季節變化,能引起植物的萌發、生長、開花等階段變化和動物的冬眠、遷徙等週期活動。
生態因子作用的直接物件是生物個體,但通過生物間的互動作用會影響到群體。同種動物的叢集活動可以增加取食和避敵能力。群落食物中某環節的增減,常導致連鎖反應,例如天氣變化造成蝗群增長及其相變,繼而導致遷飛,破壞遷入地的大片植被。
生態因子的作用與生物的適應性密切相關。對於溫度,各物種反應不同,有些物種能適應的溫度卻可能使另一些物種死亡。一般說,生物在不同發育階段的適應性也不大相同。
環境在變,生物的適應性也隨之改變。一個物種可能通過生理過程適應一個新環境,當新舊環境差別太顯著時,可能需要較長時期的適應過程,引種馴化便屬此類。在生物發展史中,生態因子作為選擇因素淘汰掉不適應的物種。
生態因子還可能直接誘發基因突變或重組,促進生物進化的程序。
生態因子不可代替性和補償作用是怎麼樣的?
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生態因子雖非等價,但都不可缺少,一個因子的缺失不能由另一回個因子來替代,尤其是作為主答導作用的因子,如果缺少,便會影響生物的正常生長髮育,甚至造成其生病或死亡。所以,從總體上說生態因子是不可代替的,但某一因子的數量不足,有時可以通過另一因子的加強而得到調劑和補償。例如光照減弱所引起的光合作用下降,可靠二氧化碳濃度的增加得到補償;鍶大量存在時可減少鈣不足對動物造成的有害影響。
但生態因子的補償作用只能在一定範圍內做部分補償,而不能以一個因子代替另一個因子,且因子之間的補償作用也不是經常存在的。
知識點生態工程
生態工程是指應用生態系統中物質迴圈原理,結合系統工程的最優化方法設計的分層多級利用物質的生產工藝系統,其目的是將生物群落內不同物種共生、物質與能量多級利用、環境自淨和物質迴圈再生等原理與系統工程的優化方法相結合,達到資源多層次和迴圈利用的目的。如利用多層結構的森林生態系統增大吸收光能的面積、利用植物吸附和富集某些微量重金屬以及利用餘熱繁殖水生生物等。
生態工程的原理目的作用
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生態工程技術將生態學原理與經濟建設和生產實際結合起來,就是為了實現生物有機體與環境在有人工輔助的能量、物質參與下,實現同生態學及生態經濟學原理和現代工程技術的系統配套,生產過程中的物流、能流的合理迴圈,由此可見在建設生態工程及應用生態工程技術中必須遵循生態學的一些基本原理。
(一)生態位原理
生態位是生態學研究中廣泛使用的名稱,又稱生態龕或小生境,通常是指生物種群所佔據的基本生活單位、對於生物個體與其種群來說,生態位是指其生存所必須的或可被其利用的各種生態因子或關係的集合。每一種生物在多維的生態空間中都有其理想的生態位,而每一種環境因素都給生物提供了現實的生態位。這種理想生態位與現實生態位之差一方面迫使生物去尋求、佔領和競爭良好的生態位。
另一方面也迫使生物不斷地適應環境,調節自己的理想生態位,並通過自然選擇,實現生物與環境的世代平衡。在農業生態系統中,由於其是半人工或人工的生態系統,人為的干擾控制使其物種單一性,從而產生了較多的空白生態位。因此在農業生態工程設計及技術應用中,如能合理運用生態位原理,把適宜而有經濟價值的物種引入系統中,填充空白的生態位而阻止一些有害的雜草、病蟲、有害鳥獸的侵襲,就可以形成一個具有多樣化物種及種群穩定的生態系統。
充分利用高層次空間生態位,使有限的光、氣、熱、水、肥資源得到合理利用,最大限度地減少資源的浪費。增加生物量與產量,如稻田養魚就是把魚引入稻田中,魚可以吃掉水稻生長髮育過程中所發生的一些害蟲,為稻田施肥,而水稻則為魚類生長提供一定的餌料,從而取得互惠互利的效果。
(二)限制因子原理
生物的生長髮育離不開環境,並適應環境的變化,但生態環境中的生態因子如果超過生物的適應範圍時,對生物有一定的限制作用,只有當生物與其居住環境條件高度相適應時,生物才能最大限度地利用環境方面的優越條件,並表現出最大的增產潛力。
最小因子定律:
即植物的生長取決於數量最不足的那一種物質,最小因子定律,這一定律說明,某一數量最不足的營養元素,由於不能滿足生物生長的需要,同時也將限制其它處於良好狀坊的因子發揮效應,農業生態系統因為人為的作用也會促使限制因子的轉化,但無論怎樣轉化,最小因子仍然是起作用的。
2. 耐性定律
在最小因子定律的基礎上,人們發現不僅因為某些因子在量上不足時生物的生長髮育會受到限制,但某些因子過多地會影響生物的正常生長髮育和繁殖。2023年謝爾福德把生態因子的最大量和最小量對生物的限制作用概念合併為耐性定律。即各種生物的生長髮育過程中對各種生態因子都存在著一個生物學上限和下限,它們之間的幅度就是該種生物對某一生態因子的耐性範圍。
因此在農業生態工程建設與生態工程技術應用時,必須考慮生態因子的限制作用原理。
(三)食物鏈原理
在自然生態系統中,由生產者、消費者、分解者所構成的食物鏈,從生態學原理看,它是一條能量轉化鏈,物質傳遞鏈,也是一條價值增值鏈。綠色植物被草食動物所食,草食動物被肉食動物吃掉,植物和動物殘體又可為小動物和低等動物分解,以這種吃與被吃而形成了食物鏈關係,但是食物鏈並非單一的簡單的一種關係,如水稻-蝗蟲-鳥類這樣,而是形成了一種複雜的食物鏈網。我們知道太陽光能是地球上一切能量的**,日光能被固定形成化學潛能,並沿著食物鏈的各個營養級傳遞,由於能量在轉化過程中不可避免地消耗與損失,沒有任何能量能夠100%的有效轉化為下一營養級的生物潛能。
林德曼著名的十分之一定律說明,能量從一個營養級向下一個營養級轉化的比率只有十分之一,因此自然界的食物鏈很少有長達4個營養級之上。但在人工生態系統與農業生態工程中,這條食物鏈往往進一步縮減了,縮減了的食物鏈不利於能量的有效轉化和物質的有效利用,同時還降低生態系統的穩定性,加重環境汙染。因此根據生態系統的食物鏈原理,在農業生態系統中,可以將各營養級因食物選擇而廢棄的生物物質和作為糞便排洩的生物物質,通過加環與相應的生物進行轉化,延長食物鏈的長度,並提高生物能的利用率。
如在經濟樹林中養殖土雞、雞類餵豬、豬糞製造沼氣,沼渣肥田,稻田養魚,魚吃害蟲,保障水稻豐產,從而形成了一種以人為中心的網路狀食物鏈的種養方式,其資源利用效率與經濟效益要比單一種養方式大的多。
(四)整體效應原理
系統是由相互作用和相互聯絡的若干組成部分結合而成的具有特定功能的整體,其基本的特性就是集合性,表現在系統各組分間相互聯絡、依賴、作用、制約的不可分割的整體,整體的作用和效應要比各部門之和來的大。農業是個多部門組成的產業,它是由農業生物,環境資源以及社會經濟要素構成的社會-經濟-自然的複合系統。農業生態工程與技術的建設要達到能流的轉化率高,物流迴圈規模大,資訊流暢,價值流增加顯著-即整體效應最好。
就要合理調配組裝協調農業的各個生產部門,使整個系統的總體生產力提高,整體效應的取得要取決於系統的結構,結構決定功能。因此我國生態農業及農業生態工程強調不同層次上,根據自然資源,社會經濟條件按比例有機組裝和調節,以整體協調優化求高產、高效、持續發展。
(五)生物與環境相互適應、協同進化原理
生物的生存、繁衍不斷從環境中攝取能量、物質和資訊,生物的生長髮育依賴於環境,並受環境的強烈影響,外界環境中影響生物生命活動的各種能量、物質和資訊因素稱為生態因子,生態因子既有對生物和生命活動所需的利導因子,也有限制生物生存和生命活動的限制因子。利導因子促進生物的生長髮育,而限制因子則制效生物生長與生產的發展,因而在當地的生態農業工程建設中必須充分分析當地利導因子及限制因子的數量和質量。以選擇適宜的物種和模式。
生態系統作為生物與環境的統一體,既要求生物要適應其生存環境,又同時伴有生物對生存環境的改造作用,這就是所謂的協同進化原理。協同進化原理認為生物與環境應看作相互依存的整體,生物不只是被動地受環境作用和限制,而在生物生命活動過程中,通過排洩物、死體、殘體等釋放能量、物質於環境,使環境得到物質補償,保證生物的延續,封山育林,植樹種草,退耕還林,合理間套輪作都是為了改善農業生態環境。同時在對可更新資源(再生資源)利用中做到保護其可更新能力,確保資源再生和迴圈利用,達到永續利用,充分保護環境,提高資源利用率。
(六)效益協調統一原理
農業生態系統是一個社會-經濟-自然複合生態系統,是由自然再生產和經濟再生產交織的複合生產過程,具有多種功能與效益,既有自然的生態效益,又有社會的經濟效益,只有生態與經濟效益相互協調,才能發揮系統的整體綜合效益。
生態工程及技術的建設與應用都是以最終追求綜合效益為目標的。在其建設與調控中,將經濟與生態工程建設有機交織地進行,如農業開發與生態環境建設結合,資源利用與增殖結合,鄉鎮農業開發與環保防汙建設等等,就是將所追求的生態效益,經濟效益和社會效益融為一體。
什麼是生態因子分析法?具體定義,什麼是生態因子分析法?具體定義
定義。生態因子bai分du析法是從研究變zhi量內部相關 的依賴關係出發,dao把一些內具有錯綜復容雜關係的變數歸結為少數幾個綜合因子的一種多變數統計分析方法 生態因子分析的基本目的就是用少數幾個因子去描述許多指標或因素之間的聯絡,即將相關比較密切的幾個變數歸在同一類中,每一類變數就成為一個因子 之...
如何用限制性因子理論解釋生物的生態適應性
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生物因子的限制因子的概念
1.什麼是限制因子?定義 在眾多的環境因素中,任何接近或超過某種生物的耐受性極限而阻止其生存 生長 繁殖或擴散的因素,叫限制因子。2.利比希的 最小因子定律 利比希是19世紀德國的農業化學家,他是研究各種因子對植物生長影響的先驅。他提出 植物的生長取決於那些處於最少量狀態的營養成分 他的基本思想是,...