| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 2 — Energetics | 8.1.A |
|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 8.1.B |
|
生态学
AP 生物 · 第 8 主题
8.1
对环境的响应
大纲
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
生物以有助于存活和繁殖的方式感知并对它们的环境反应。行为(behaviors)可能是先天的(innate)(遗传的,像反射和本能)或习得的(learned)。像迁徙、冬眠和向光性这样的反应,以及生物之间的信号,由自然选择塑造,因为它们改善适合度。

8.2
生态系统中的能量流动
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 2 — Energetics | 8.2.A |
|
8.2.B |
| |
8.2.C |
| |
8.2.D |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
能量作为阳光进入大多数生态系统(ecosystems),被生产者(producers)(光合作用者)捕获,并沿着一条食物链(food chain)传给消费者(consumers)。每一层是一个营养级(trophic level)。只有约 10% 的能量向上转移每一级(其余作为热损失),所以食物链是短的而生产者是最丰富的。能量流(flows)过并被损失,而物质(碳、氮)循环(cycles)。

Worked example. 假设生产者捕获 $10{,}000\ \text{kcal}$。应用 $10\%$ 规则,初级消费者接收约 $1{,}000\ \text{kcal}$、次级消费者 $100\ \text{kcal}$,而三级消费者只有 $10\ \text{kcal}$。在每一步作为热损失 $90\%$ 正是为什么食物链很少超过四或五级——剩下的能量太少不足以支持另一级。
Energy up a food chain
Only about 10% of energy passes to the next trophic level; the rest is lost as heat. That's why food chains are short and top predators are few.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| ecosystems | 生态系统 | shēng tài xì tǒng |
| producers | 生产者 | shēng chǎn zhě |
| consumers | 消费者 | xiāo fèi zhě |
| food chain | 食物链 | shí wù liàn |
| trophic level | 营养级 | yíng yǎng jí |
8.3
种群生态学
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 8.3.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个种群(population)是一个区域里一个物种的个体。它的增长取决于出生、死亡、迁入和迁出。指数增长(exponential growth)($J$ 形)在无限资源下发生;逻辑斯蒂增长(logistic growth)($S$ 形)在环境容纳量(carrying capacity)$K$——环境能维持的最大值——处趋平,遵循 $\dfrac{dN}{dt}=r_{\max}N\dfrac{K-N}{K}$。

Worked example. 一个种群有 $r_{\max}=0.5\ \text{yr}^{-1}$、环境容纳量 $K=1000$,和当前大小 $N=400$。那么 $\dfrac{dN}{dt}=0.5\times400\times\dfrac{1000-400}{1000}=0.5\times400\times0.6=120$ 个个体每年。$\frac{K-N}{K}$ 项是为什么增长在 $N=K/2$ 附近最快而随着 $N$ 接近 $K$ 减慢向零。
Grow a population to carrying capacity
A population grows fast when small, then slows as it nears its carrying capacity $K$ — logistic growth. Raise the growth rate and watch it level off.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| population | 种群 | zhǒng qún |
| Exponential growth | 指数增长 | zhǐ shù zēng zhǎng |
| logistic growth | 逻辑斯蒂增长 | luó jí sī dì zēng zhǎng |
| carrying capacity | 环境容纳量 | huán jìng róng nà liàng |
8.4
密度对种群的影响
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 4 — Systems Interactions | 8.4.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一些因素取决于拥挤,另一些不:
- 密度制约(density-dependent)因素随着一个种群增长而加剧——竞争、捕食、疾病。
- 非密度制约(density-independent)因素不管密度都作用——天气、自然灾害。
这些因素在环境容纳量附近调节种群大小。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Density-dependent | 密度制约 | mì dù zhì yuē |
| Density-independent | 非密度制约 | fēi mì dù zhì yuē |
| competition | 竞争 | jìng zhēng |
8.5
群落生态学
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 2 — Energetics | 8.5.A |
|
8.5.B |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个群落(community)是一个区域里所有相互作用的种群。关键的相互作用:竞争(competition)(为共享的资源)、捕食(predation)、共生(symbiosis)——互利共生(mutualism)(两者都受益)、偏利共生(commensalism)(一个受益,另一个不受影响),和寄生(parasitism)(一个受益,另一个受害)。这些关系塑造哪些物种共存。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| community | 群落 | qún luò |
| predation | 捕食 | bǔ shí |
| symbiosis | 共生 | gòng shēng |
8.6
生物多样性
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 4 — Systems Interactions | 8.6.A |
|
8.6.B |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
生物多样性(biodiversity)是生命的多样性——基因、物种和生态系统。更高的多样性一般使一个群落更有韧性(resilient),更能够承受干扰并从中恢复。一个关键种(keystone species)有一个超大的影响,所以失去它能使群落崩溃。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Biodiversity | 生物多样性 | shēng wù duō yàng xìng |
| resilient | 有韧性 | yǒu rèn xìng |
| keystone species | 关键种 | guān jiàn zhǒng |
8.7
生态系统的干扰
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 1 — Evolution | 8.7.A |
|
Big Idea 4 — Systems Interactions | 8.7.B |
|
8.7.C |
| |
8.7.D |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
生态系统因自然和人类原因而变化——气候转变、入侵物种、栖息地丧失和污染。一次干扰能触发生态演替(ecological succession)(群落随时间重建)。因为物种相互连接,对一个物种的一个变化——尤其是一个关键种或一个营养级——能波及整个生态系统。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| ecological succession | 生态演替 | shēng tài yǎn tì |
8.7
考试技巧
- 应用 10% 规则:约 90% 的能量在每个营养级损失,所以食物链是短的。
- 区分指数($J$)和逻辑斯蒂($S$)增长;后者在环境容纳量处趋平($\frac{dN}{dt}=r_{\max}N\frac{K-N}{K}$)。
- 把密度制约(竞争、疾病、捕食)与非密度制约(天气)限制因素分开。
- 命名群落的相互作用(竞争、捕食、共生)以及一个关键种的效应。
- 解释干扰一个物种——尤其是一个关键种或一个整个营养级——如何波及生态系统。
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