微软用户-生态学

微软用户-生态学内容摘要：

眠的状态：在冬眠期间动物的代谢率下降很快，是正常活动状态下低几十倍。 适应性低体温：内温动物的冬眠是一种受良好调节的周期性生理现象。 在冬眠期 间，动物的体温接近环境温度，心率、代谢率降到最低。 外温动物在冬季的蛰眠与内温动物的冬眠之间的区别：蛰眠的外温动物如果无被动的加温使其暖和过来的话，它是不会自发的醒觉过来的。 它们没有内温动物那种保险机制，威胁死亡的低温会导致冬眠状态的内温动物醒觉，而在此条件下，蛰眠的外温动物就被结冰了。 适应性低体温的定义：它是一种受调节的低体温现象，此时体温被调节到最低，接近与环境温度水平，心率。 代谢率和其他生理功能相应的降到最低，但是冬眠期内的任何时候，动物都可能自发地或通过人工诱导恢复到原来的正常状态。 适应性低体温的类型：浅度低体温：体温直降到低于正常睡眠状态时的水平。 深度低体温或蛰伏（ torpor）：体温降到 1度左右或略高于环境，此时动物的耗氧量大幅度降低，代谢率、呼吸率大幅度降低。 日蛰伏：入眠和醒觉以昼夜为周期。 季节性蛰伏：有冬眠和夏眠 动物对高温环境的适应 对内温动物而言，在高温环境下维持恒定的体温较 困难的原因 鸟兽的体温调节主要是朝着有效地控制体热过度散失的方向进化，并形成减少机体失热的机制，但在高温条件下这种机制就不在适应。 内温动物一般都产生大量的代谢热，在高温条件下，内热必须向着不利的方向传导，这样，唯一可行的散热途径是通过蒸发失水来带走热量 在一些地方，如荒漠、高热、和干旱是同时存在的。 在那里用加强蒸发水分的途径，就是要消耗大量的水分，但此时此地有恰好缺水。 动物对高温环境的适应特征 第一类是在高温环境中将恒温机制控制的温度范围适当放宽放松，也就是说，不严格的恒温，而能暂时地耐受高温。 第二类是避开不利的温度环境，第三类是有机体发育一些特殊的结构和形成生理上的适应。 个体大小与尺度 温度对动物的行为 适应性行为表现在主动寻找有利的环境和创造环境两方面： 前者有选择温度适合的地点、选择适宜的活动时间和长距离迁移等 后者有建造具有适宜小气候条件的隐蔽所和集群行为 （一）：躲避不利温度，选择温度适合的空间 几乎所有的动物都有此特征 动物所选择的温度如何，应与其热能代谢特点相关，动物的喜好温度应该是它与环境之间处于热平衡状态下的温度。 （二）：选择适合的活动时间 每一种动物的活动都有一定的活动时间，主要取决于食物供应、天敌条件、光照、湿度、温度等。 测定动物昼夜活动的节律是对动物进行正确数量调查的基础，是正确预测预报数量及其危害制定防治计划的依据。 （三）：动物的迁移与外界温度 长距离迁移是一种复杂的机制，是对各种环境条件的综合反应，不少动物的长距离迁移也是对外界温度的适应。 鱼类的洄游是温度变化引起的。 （四）：动物自行建立适宜小气候的隐蔽所 许多动物能建造具有适合小气候条件的隐蔽所。 躲避不利的外界环境温度的变化。 （五）：动物的集群行为与温度的关系 动物集群能建立一定的小气候环境，有利于动物的热能代谢后越冬。 温度与动物的地理分布 （一）：温度与动物的分布 对变温动物的分布，有时温度可能起直接的限制作用 温度作为动物分布的限制因子，一般不是各地的平均温度，而是极端温度。 对于常温动物，温度的直接限制比较少见的。 但温度往往有间接地影响。 例如，温度影响食物进而间接地影响动物的分布。 持续代谢率（ sustained metabolic rate）：动物在足够长的时间内能量摄入与能量消耗向平衡而体重保持不变的平均代谢率。 持续代谢率的限制因素主要有： 食物可利用假说（ food availability hypothesis）：认为代谢极限是由食物的可利用性制约的，而与动物个体本身的特征无关。 外周限制假说（ peripheral limitation hypothesis）：认为动物的能量收支极限与动物个体本身有关，与动物的能量消耗方式相联系，外周器官对能量的实际消耗能力制约着动物的持续能量收支。 中心限制假说（ central limitation hypothesis）：此假说与外周限制假说相对应，认为中心供能器官是主要的制约因素，这些器官的作用是为所有的耗能器官获取，处理和分配能量。 对称性形态构成假说（ symmorphosis limitation hypothesis）：认为动物潜在的制约因子的能力彼此相一致， 由于锯齿动物种类多， koteja and weiner 提出锯齿类能量对策，将其划分为 “ 鼠 ” 对策， “ 仓鼠 ” 对策， “ 田鼠 ” 对策。 “ 田鼠 ” 对策者的代谢率最高， “ 鼠 ” 次之， “ 仓鼠 ” 最低。 “ 田鼠 ” 对策者主要栖息于寒冷地区，但食物资源比较分散， ” 仓鼠“ 对策者主要在沙漠开阔的干旱环境中生存， ” 鼠 “ 对策者主要和 ”仓鼠 “ 对策者更多地依赖与选择性取食和比较温暖的气候气候条件，但 ” 田鼠 “ 对策者和 “ 鼠 ” 对策者的代谢率为什么比 ” 鼠 “ 对策者高呢。 这主要是由于 ” 田鼠 “ 对策者主要利用不易消化的食物，高代谢率与食物消化过程的额外消耗有关，也可能是肠道中共生菌团所致，或者二者皆有； ” 鼠 “ 对策者在选择营养成分高分布稀少的食物时，活动性必然增加，因此高代谢率可能与运动和感觉活动有关，这样， ”田鼠 “ 对策者可能具有较大的肠道，而 ” 鼠 “ 对策者则可能具有较大的肌肉或大脑，或二者皆有。 Szarski 提出了浪费对策（ wasteful strategy）和节俭对策（ frugal strategy） ,浪费对策者是向高代谢率进化，高代谢率是高运动性和大而复杂的神经系统的先决条件，节俭对策者则导致物质和能量的节约。 Gnaiger 则提出了功率对策（ power strategy）和经济对策（ economy strategy）。 功能对策指生物具有快速生长的潜力，能无限地利用资源，而经济对策则指生物能够高效地利用资源。 全球气候变暖是当今社会关心的挑战性问题，它能够影响物种的分布区，气候变暖是分布北推的主要因子。 温度与动物的数量变动 温度对动物数量变动有很大的影响；温度变化影响动植物的成活率，越冬等，影响植物的开花期，影响动物的繁殖等。 热污染（ thermal pollution） 热污染的形成原因虽然只是一个温度因子，但它几乎影响着整个生态系统的非生物界和生物界。 热污染的来源：工业用水使水温增高，如发电场等 热污染对水生生物的影响：水生生物对于温度变化的敏感性较一般陆地生物高，在自然水体中生活着大多数生物本来对于夏季的水温就很敏感，因为此时的水温已接近于亚致死或致死的耐受极限。 热污染的间接作用：水温升高，水中的溶氧量容易降低，另一方面，随着水温的升高，水生生物的耗氧量也迅速增加，长期处于这种状况下的有机体必然体质衰弱抵抗力低下，因此，在热污染的水体中的生物很容易爆发疾病。 热污染对生物群落的影响：热污染除了使生物种类减少，降低群落的物种多样性以外，同时还会改变群落中的物种组成。 在热污染的水体中，多数种类可能个体数量减少或完全消失，而个别耐热性强的种类可能由于竞争者减少而发展起来，从而成为特别明显的优势种。 热污染的其它影响：热污染可能使水生生物的行为发生变化。 水体的生态作用 水是有机体内部一切生命活动和生化过程的基本保证，水是陆生动物的热能代谢中起着重要的作用，蒸发散热时降低体温的重要手段， 水对陆生动物的影响 （一）：陆生动物的水代谢 水代谢：在动物的生命过程中，有机体不断地与环境之间进行水交换。 有失水和 得水量方面。 通过消化道获得水分，通过饮水和获得水分而从环境中获得水分的方法是陆生动物得水的最重要的方法。 从食物中获得水分是动物得水的令一条途径。 通过外皮吸水，两栖类和一些无脊椎动物通过外皮吸水。 代谢水（ metabolic water）的利用，利用代谢水弥补水的不足。 减少排泄失水和粪便失水，许多昆虫的直肠和排泄管对水分有重吸收作用，出马尔比基管能被动由于渗透压作用而吸收水分以外，他们的后肠还有重吸收水分的作用。 排泄尿酸（ uric acid） ,作为动物氮代谢废物排泄于体外的物质主要有三种；氨（ ammonia） ,尿素（ urea） ,尿酸（ uric acid）；用排泄尿酸来代替排泄氨和尿素指一种节水的途径。 减少体表和呼吸道表面失水； （ 1）：节肢动物角质层（ cuticle）和蜡膜（ wax layer）的作用；体表的角质层对于保持机体内的含水量是很重要的，保持水分的散失。 （ 2）：昆虫气孔开闭的作用：气孔开闭可以调节呼吸道表面的失水。 （ 3）：皮肤和呼吸道失水：鸟类主要通过呼吸道表面和口腔的蒸发失水，兽类除此以外，还有皮肤表面失水，汗腺是失水方面的作用尤其明显。 肺皮失水量也依赖与环境温度，环境温度越高，其失水量越大，因此调节肺皮失水率在体温上具有重要的意义。 湿度对动物的影响 湿度与动物的行为 （ 1）、嗜好或选择湿地（ moisturepreference） 陆地环境包括许多的小生境，其湿地条件相差很大，动物可以再一定的范围内 “ 各区其所 ”。 如喜湿动物等 （ 2）、选择一天中湿度适宜的时间活动。 （ 3）、迁移，动物迁移到比较湿润的地方 （ 4）、夏眠与滞育期 温度与动物的体色 葛洛格规律（ Gloger’s rule ）：在干旱而寒冷的地方，动物的体色较淡，而在潮湿而温暖的地方，其体色较深。 湿热地区动物毛色较深的原因可能是与色素的产生和酶的活动有关。 较高的湿度能提高在代谢过程中产生色素的酶的活 性。 湿度与动物的生长发育 昆虫的个体比较小，故相对表面积就很大，水分丢失很快，因而对空气湿度最敏感，大多数昆虫在干燥的空气中完全停止发育。 如偏离了最适湿度，其发育历期就延长。 有些昆虫在相对湿度达到 100%或饱和差为零时发育最快， 第三类是发育速度不依赖环境湿度的变化。 湿度与动物的繁殖 湿度通过影响发育速度使性成熟的迟早也有区别。 影响产卵量。 湿度与动物的寿命 对于喜湿的昆虫，在潮湿的环境中，寿命较长，随着相对湿度的降低，其寿命就逐渐缩短。 对于喜干的昆虫，在 70%的相对湿度时，由于性成熟早，完成生活史最快，寿命就短，随着湿度的增加或减少，其性成熟缓慢，寿命就相对地延长，如果低于或高于昆虫的最是湿度幅，则昆虫的寿命缩短。 水生动物的水盐代谢和渗透压调节 第三章：有机体与环境 一、光与动物的繁殖 延长光周期可以使动物在非自然繁殖期中性腺增大，经行繁殖活动，也可以使具有 “ 怀孕潜伏期 ” 的动物缩短怀孕期。 引起这一反应的不是光周期本身，而是附加的光照在光敏感性似昼夜节律中的适合时间。 原理：光通过眼和脑影响到下垂体的机能，刺激其 前叶分泌促性腺激素，包括垂体前叶素 A和 B，而使生殖功能活跃起来。 松果腺分泌褪黑激素，它可能作用于脑促性腺中枢，从而引起一连串的生殖功能，褪黑激素的合成受到光周期的控制，就是说，环境中的光因子，通过松果腺而控制哺乳动类的生殖周期。 外界环境因素很多，诸如温度、湿度、气压、光等、为什么动物选着光作为信号启动复杂的繁殖生理机制的触发器（ trigger）呢 ? 以光周期（ photoperiod）或白昼长变化（ Daylongth change）为信号，其优点是光变化较稳定，具有规律性和恒定性，光，湿度，温度等环境因素是多变的，在长期的进化中，选择光为繁殖信号，作为有利季节的来临。 在自然界中，还有其他的因素作为繁殖信号，例如雨季，自然界中饲料的储存量的变动等。 长日照兽类在春季开始升值活动，短日照兽类在秋冬季开始繁殖，这是由什么因素来决定的呢。 贝克尔提出区分近因（ proximate cause）和原因（ ultimate cause），或是直接原因和最终原因。 直接原因和近因，是指引起生殖、换羽、迁移等过程，作为直接刺激的环境因素，如光照周期对于启动长日照和短日照动物繁殖的作用。 最终原因或原因则是指生殖，迁移等特征在进化中对于保证物种生存和繁衍有决定性意义的环境因素。 至于引起繁殖活动的原因，有时候是直接原因和最终原因是相同的，更常见的却是彼此不同的两个因素，对许多的水生无脊椎动物和鱼类，水温是决定其生殖腺能否成熟和能否经行繁殖的直接原因和最终原因。 （二）、光与动物生活中的其他季节节律 动物的迁徒（ migration） 光周期是引起鸟类迁徙的直接原因之一，鸟类迁徙以天体星球为导航。 光和换羽，换毛 鸟兽的换毛和换羽与光周期变化有密切的关系。 昆虫滞育（ diapause） 昆虫的滞育主要与光周期变化有关 三、光和动物的昼夜节律 昼夜节律（ daynight rhythm）：又叫日节律（ daily rhythm）。 有的动物白天活动，叫昼行性动物（ diurnal animal）。 有的动物夜间活动，叫夜行性动物（ nocturnal animal）。 有些动物在夜幕降临时活动，也在破晓之时活动，叫晨昏。