02 第二章 生物与环境.ppt

第1页：第二章 生物与环境

第二章 生物与环境

第二章生物与环境生物与环境相互作用,相互依存

第2页：物种的概念

物种的概念

• 第一节生物种的概念一、物种（species）的概念1 林奈：物种是由形态相似的个体组成，同种个体可以自由交配，并产生可育的后代。
• 其认为物种是不变的、独立的、种间没有亲缘关系。
• 近代物种概念：生物种是由一些具有一定形态相似性和遗传相似性的物种构成，承认了种内有共性，种间有差异，但界限模糊。
• Mayer：物种是由许多群体组成的生殖单元（与其他单元生殖隔离）它们在自然界中占有一定空间。

第3页：生物种的特点

生物种的特点

• 物种是真实存在的，由生殖、遗传、生态、行为、相互识别系统等联系起来的个体集合，不是按任意特征划分的类。
• 生物种的特点2 随时间可以进化改变的个体集合。
• 是生态系统中的功能单位。

第4页：生物种的特点

第5页：环境的概念

环境的概念

• 第二节环境的概念及其类型环境（environment）：指某一特定生物或群体以外的空间，及直接、间接影响生物体或群体生存的一切事物的总和。
• 环境是一个相对概念，有大小之分。
• 环境的概念

第6页：大环境与小环境

大环境与小环境

• 生物环境一般分为大环境和小环境。
• 大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境。
• 地区环境（regional environment）：占有某一特定地或空间的自然环境。
• 地球环境（global environment）：四大圈层组成的环境宇宙环境（space environment）：大气层外的宇宙环境小环境：指对生物有直接影响的邻接环境，即指小范围内的特定栖息地。
• 生境（habitat）：生物个体、种群和群落，在其生长、发育和分布的具体地段上各种具体环境因子的综合作用。
• 微环境（micro-environment）：区域环境的异质性形成内环境（inner-environment）：生物体内组织或细胞内的环境二、环境类型

第7页：八齿小蠹的生境分区

八齿小蠹的生境分区

2区（有卵不出）1区（无卵）3区（幼虫不活）4区（正常）5区（75－92％死亡）东北西南正北八齿小蠹在倒伏树上的生活

第8页：附生植物词汇

附生植物词汇

Orchid 兰花, 淡紫色Bromeliad 凤梨科植物Epiphyte 附生植物, 真菌

第9页：附生植物与微生境

第10页：等脚类动物与裂缝生境

等脚类动物与裂缝生境

Isopod 等脚类的动物Crevice (墙壁, 岩石等的)裂缝

第11页：自然环境与人工环境

自然环境与人工环境

三、环境还可以分为自然环境

包括大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈等。

人工环境

包括所有的植物栽培、引种驯化、人为管理和人工控制下的环境。

第12页：生态因子的概念

生态因子的概念

• 第三节生态因子作用分析一生态因子概念1 生态因子（ecological factor）：环境中对生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。如：光照、温度、水分、O
• CO
• 食物和其他生物。生存条件：生物生存不能缺少的生态因子。生态环境：所有生态因子构成的环境。

第13页：生态因子的分类

生态因子的分类

2生态因子的分类（1）按其性质划分

气候因子：如光、温度、湿度、降水、风、气压和雷电等。

土壤因子

包括土壤结构、土壤有机和无机成分的理化性质及土壤生物等。

第14页：地形、生物与人为因子

地形、生物与人为因子

地形因子

如地面的起伏，坡度和坡向、经纬度和海拔高度等。

生物因子

包括生物之间的各种相互关系，如捕食、寄生、竞争和互惠共生等。

人为因子

人类对生物的改造、利用，引种驯化和破坏作用，以及环境污染。

第15页：生态因子的其他分类

生态因子的其他分类

（2）按有无生命的特征划分：生物因子非生物因子（3）按生态因子对动物种群数量变动的作用划分：密度制约因子非密度制约因子

第16页：生态因子的综合作用

生态因子的综合作用

• 综合作用生态环境是由许多生态因子组合起来的综合体，对生物起着综合作用。
• 各个单因子之间互相联系、互相促进、互相制约，任何一个单因子的变化必然在不同程度上引起其它因子的变化。
• 如光强变化→温度改变→湿度改变→蒸发、蒸腾改变。
• 生态因子作用的一般特征

第17页：主导因子作用

主导因子作用

2主导因子作用组成环境的所有生态因子不是等价的，在一定条件下，其中必然有一个或两个是起着主导作用的，这种起主导作用的因子就称为主导因子。

第18页：主导因子的两层含义

主导因子的两层含义

• 主导因子的含义有二种：①从因子本身来说，当所有因子的质和量相等时，其中某个因子的变化，能引起生物全部生态关系发生变化。
• 如静风→暴风。
• ②由于某类因子的存在与否和数量变化，从而使生物的生长发育发生明显的改变。
• 如植物春化阶段的低温因子，光周期中的日照长度等。

第19页：生态因子的阶段性作用

生态因子的阶段性作用

• 阶段性作用生物在生长发育的不同阶段，往往需要不同的生态因子，也即生物对生态因子的需要是分阶段的。
• 如水对水稻不同生长发育期有不同作用。
• 许多动物幼体和成体生活在完全不同的环境中，对生态因子的要求就差异很大。

第20页：不可替代性与补偿性

不可替代性与补偿性

• 不可替代性和补偿性作用生态因子虽然不是等价的，但是不可缺少，而是同等重要的。
• 某个因子的缺少，就会引起生物的正常生活失调，生长受阻，甚至死亡。
• 而任何一个因子都不能由另一个因子来代替。
• 在一定情况下，某一因子在量上的不足，可以由其它因子的加强而得到暂时性的调剂和补偿。
• 如光强减弱所引起的光合作用下降，可通过CO2浓度的增加而得到补偿。

第21页：直接作用与间接作用

直接作用与间接作用

• 直接作用和间接作用在对植物的生长发育状况及其分布的分析研究中，必须区别生态因子的直接作用和间接作用。
• 许多地形因子，如地形起伏、坡向、坡度、海拔、经纬度等，都可以起间接作用。
• 如四川二郎山的“焚风”现象。

第22页：限制因子

限制因子

• 限制因子(limiting factors)1 概念：生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，任何一种只要接近或超过生物的极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的生态因子就是所谓的限制因子。
• 生态因子的限制性作用2 Blachman（1905）提出的限制因子定律生态因子低于最低状态时，生理现象几乎全部停止；
• 生态因子处于最适状态时，生理现象达到最大观测值；
• 生态因子处于最大状态时，生理现象几乎全部停止；
• 意义：找出可解决生产中增长过快或过慢的问题，如冬天的鹿瘦的原因

第23页：利比希最小因子定律

利比希最小因子定律

• 生态因子的限制性作用1 基本内容：1840年德国有机化学家J. Liebig（李比希）发现。
• 低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。
• E. P. Odum对Liebig定律的补充（1）Liebig定律只在极严格的稳定条件下才能应用。
• 如果一个生态系统中，物质和能量的输入输出不是处于平衡状态时，就不能应用。
• 要考虑各因子之间有相互作用。
• 利比希最小因子定律

第24页：耐受性定律

耐受性定律

三、生态因子的限制性作用（三）耐受性定律1 基本内容：1913年美国生态学家V. E. Shelford 认为：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时会使该种生物衰退或不能生存。

第25页：耐受性定律的补充

耐受性定律的补充

• 对耐受性定律的补充
• 生物在不同发育期，对生态因子耐受限度不同；
• 不同的生物种对同一生态因子的耐受性不同；
• 生物对某一生态因子处于非最适状态下时；对其他因子的耐受限度也下降。
• 耐受范围是可变的；
• 自然耐受限度的实际范围比潜在范围要小；
• 生活在最适环境中的生物很少；3 意义：找到影响生物生存和发展的关键因子，集中力量研究它，确定某一因子与生物生长发育的定量关系。

第26页：耐受性定律的补充

第27页：生态幅

生态幅

（四）生态幅1 概念

每种生物对每种环境因素都有一个耐受范围，即有一个上限和一个下限，上限和下限之间的范围称为生态幅（ecological amplitude）或生态价（ecological valence）。

2 生态可塑性

各种生物对周围环境各种变化的适应程度，称为种的生态可塑性。

3 特点

遗传性可用宽（广）和狭（窄）度量受狭控制不同发育期不同生理最适点和生态最适点分离

第28页：内稳态机制

内稳态机制

• 内稳态机制1 概念：生物控制自身体内环境，使其保持相对稳定的一种机制。是进化过程中所形成的，能使生物或多或少地减少对外界环境的依赖性，提高生物对生态因子的耐受范围。
• 身体姿势：植物运动（合欢、向日葵），动物（蜥蜴）；
• 往返运动：动物（桉蚊在一天中的不同时间生活不同的林层；）
• 追寻栖息地（洞穴和巢穴）
• 调节身体渗透压
• 休眠（植物种子和动物冬、夏眠和滞育）2 生物保持内稳态的行为机制

第29页：负反馈调节

负反馈调节

3 负反馈调节

第30页：内稳态与非内稳态生物

内稳态与非内稳态生物

内稳态生物恒温动物

控制体温的方法主要是靠控制体内产热生理过程。

非稳态生物变温动物

控制体温的方法则主要靠减少热量散失或利用环境热源使身体增温。

4内稳态和非内稳态生物注意

内稳态调节仅仅扩大了生物的生态幅育与适应范围，并不能完全摆脱环境的限制。

第31页：耐受限度的调整

耐受限度的调整

• 耐受限度的调整生物对环境因子的耐受范围并不是固定不变的，通过驯化可改变生物的耐受范围，使适宜生存范围的上下限发生移动，形成一个新的最适度，去适合环境的变化。
• 耐受限度调整的方法驯化：生物借助于驯化过程可以稍稍调整它们对某个生态因子或某些生态因子的耐受范围。
• 休眠：是动植物抵御暂时不利环境的一种非常有效的生理机制。
• 昼夜节律和其他周期性的补偿变化。

第32页：生物耐受性限度的调整

生物耐受性限度的调整

第33页：光合作用最适温度

植物在不同温度驯化下光合作用最适温度的变化

第34页：生态因子作业

生态因子作业

• 作业：1名词解释：生态因子；
• 限制因子；
• 最小因子定律；
• 耐性定律；
• 生态幅；
• 内稳态2 问答（1）生态因子之间相互作用有什么特点？
• 种的生态幅及其制约因子有哪些主要规律？

第35页：本节结束

本节结束

谢谢

第36页：第四节 生态因子的生态作用

第四节 生态因子的生态作用

第四节生态因子的生态作用及生物的适应

第37页：能量环境

能量环境

第38页：光的性质

光的性质

波长范围

150-4000nm；

可见光

380-760nm紫外光：< 380nm ；

红外光

> 760nm

第39页：光照强度

光照强度

• 光照强度：太阳辐射强度，垂直于太阳光的单位面积、单位时间的黑体上所获得的太阳总能量，单位calcm-2min-1。
• 有时可以用照度表示，单位米烛光或lux, 1calcm-2min-1=7万米烛光。
• 影响地球表面太阳辐射能的因素（二）地球上光的分布A.大气圈内的各种成分B.太阳高度角C.地球公转时轴心的位置D.海拔高度、坡向和坡度

第40页：光照强度分布示意

第41页：光质变化

光质变化

• 光质变化及其对生物的影响（3）水体中上部红、蓝光多，下部绿光多。
• 短波光随纬度增加而减少，随海拔高度的升高而增加。
• 冬季、早晚长波光增多，夏季、中午短波光增加。
• 光质变化

第42页：光质对生物的影响

光质对生物的影响

• 光质对生物的影响（1）光质与植物紫外光抑制了植物茎的伸长；
• 蓝光引起叶绿体运动；
• 紫光引起植物向性生长，红光有利于种子萌发，红橙光有利于叶绿素的形成。
• 光质与动物动物生殖；
• 体色变化；
• 迁徙；
• 毛羽更换；
• 生长；
• 发育；
• 色觉。
• 如黑光灯捕虫，皮肤癌等。
• 光质与微生物杀菌（200-300nm）；
• 菌类停止生命活动（240-340nm）

第43页：高山牛皮杜鹃

高山牛皮杜鹃

长白山特有的植物——高山牛皮杜鹃

第44页：高山牛皮杜鹃

第45页：高寒植物群落景观

第46页：天山雪莲

天山雪莲

第47页：光照强度的变化

光照强度的变化

• 光照强度的变化（1）光照强度随纬度的增加而减弱，随海拔高度的增加而增强。
• 夏季最大，冬季最小，中午大，早晚小。
• 对山坡来说，南坡大，北坡小。
• 植物群落中，上层大，下层小。
• 随水深度增加而减弱。
• 光照强度的变化

第48页：光强与生长发育

光强与生长发育

• 光强对生物生长、发育和形态建成的作用1）光强与动物的生长发育2）黄化现象：影响叶绿素的形成。
• 促进植物细胞的增长与分化

第49页：黄化现象与光强效应

第50页：植物对光照强度的适应

植物对光照强度的适应

• 生物对光照强度的适应性1）阳地植物：在强光照下才能正常生长发育的植物。
• 如松、杉、柳、桦、槐等。
• 植物对光照强度的适应性2）阴地植物：在弱光照下比在强光照下生长良好的植物。
• 如云杉、冷杉、细辛等。
• 耐阴植物：在全日照下生长最好，也能忍受适度的荫蔽，或在生长发育期间需要轻度的遮阴。
• 如玉竹、青冈属、党参、黄精等。

第51页：阳地植物与阴地植物对比

第52页：耐阴植物示例

第53页：玉竹、党参与黄精

玉竹、党参与黄精

玉竹党参黄精

第54页：水体光照与补偿点

水体光照与补偿点

• 水体中光照强度的变化光在水体中的穿透能力限制着植物的分布，植物只有在透光带内才能正常生长，它的光合作用量才大于呼吸量。
• 在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗量相平衡之处，就是所谓的补偿点。
• 如果植物长期处于补偿点之下，植物就会死亡。

第55页：水体透光带与补偿点

第56页：动物对光照强度的适应

动物对光照强度的适应

• 动物对光照强度的适应有些动物适应于白天的强光照下活动，称为昼行性动物。
• 因其能忍受的光照范围较广，故又称为广光性动物。
• 有些动物适应于在夜晚或晨昏的弱光下活动，则称为夜行性动物或晨昏性动物。
• 因其只适应于在狭小的光照范围内活动，所以又称为狭光性动物。

第57页：昼行性与夜行性动物

第58页：日照长度

日照长度

(五)光照时间日照长度：是指白昼的持续时数或太阳的可照时数，即昼长。

第59页：生物的昼夜节律

生物的昼夜节律

1生物的昼夜节律1)动物的昼夜节律性2)植物的昼夜节律性3)外源性周期4)内源性周期

第60页：光周期现象

光周期现象

2生物的光周期现象植物的开花结果、落叶及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等，是对日照长短的规律性变化的反应，称为光周期现象（photoperiodism 或photoperiodicity）。

第61页：植物的光周期现象

植物的光周期现象

• 植物的光周期现象植物由营养生长转向生殖生长时，日照长度是重要的决定因素，即植物的光周期现象。
• 根据对日照长度的反应类型可把植物分为：长日照植物；
• 短日照植物；
• 中日照植物；
• 中间型植物。

第62页：长日照植物

• 长日照植物只有当日照长度超过它的临界日长时才能开花的植物，否则，只有营养生长，没有生殖生长。
• 临界日长：诱导短日/长日植物开花所必需的最长/最短的日照时间。

第63页：短日照植物

• 短日照植物只有当日照长度短于临界日长时才能开花的植物。
• 这类植物通常在早春或深秋开花。

第64页：中日照植物

中日照植物是指当昼夜长短近于相等时才能开花的植物。

第65页：中间型植物

中间型植物这类植物对日照长度的要求不严，只要其他条件合适，在不同的日照长度下都能开花。

第66页：动物的光周期现象

动物的光周期现象

• 动物的光周期现象
• 繁殖的光周期现象：A.长日照动物；B.短日照动物。
• 昆虫滞育的光周期现象：
• 换毛与换羽的光周期现象：
• 动物迁徙的光周期现象：

第67页：动物光周期现象

第68页：光生态研究热点

光生态研究热点

• 研究热点
• 紫外光对地球上生物的影响
• 引种驯化

第69页：光因子作业

光因子作业

• 作业：一、名词解释：光照强度；
• 光周期二、光照对植物的影响及植物对光照的适应。

第70页：温度因子章节导入

第71页：地表温度分布示意

第72页：气温的时间变化

第73页：温度与生物分布

第74页：地表大气温度的分布

地表大气温度的分布

（一）地表大气温度的分布与变化1 温度的空间分布与变化：（1）纬度（2）经度(海陆位置)（3）海拔（4）季节、昼夜（5）水中、土壤中（6）群落中

第75页：纬度与温度

纬度与温度

• 纬度
• 般纬度每增高1度(约111公里)，年平均气温大约下降0.65℃；
• 热带、温带、寒带的划分

第76页：海陆位置与气温

海陆位置与气温

• 海陆位置我国属于季风气候，夏季暖湿气团从东南向西北推进；
• 冬季寒冷而干燥的大陆气团从西北向东南推进。
• 因此，我国东南多属海洋性气候，从东南到西北大陆性气候逐渐加强。

第77页：海拔与地形对温度的影响

海拔与地形对温度的影响

• 海拔高度和地形特点随着海拔的升高，温度逐渐降低，降幅大致为0.5～0.6℃/100米，这种递减率夏季较大，冬季较小。
• 根据这种特点，可划分相应的植被气候带。
• 封闭的谷地和盆地，往往会出现“逆温现象”，在底部形成“冷湖”，上部形成“暖带”。

第78页：逆温现象

• 逆温现象：常发生在山地。
• 山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。
• 这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以又称为地形逆温。

第79页：温度的时间变化

温度的时间变化

温度在时间上的变化季节变化

温度年较差：指一年内最热月与最冷月平均温度的差值。

昼夜变化

温度日较差：昼夜间最高气温与最低气温的差值。

第80页：土壤温度的变化

• 土壤温度的变化1)土壤表层的温度变化远较气温剧烈，随着深度增加，温度变幅减少。
• 随着土壤深度增加，最高温和最低温出现的时间后延。
• 土壤温度的短周期变化主要出现在土壤上层。
• 土壤温度的年变化在不同地区差异很大。

第81页：水体温度的变化

水体温度的变化1)水体温度随时间的变化2)水体温度的成层现象A. 上湖层B. 斜温层or 温梯层C. 下湖层

第82页：温度的生态学意义

温度的生态学意义

• 生物对温度的适应1 温度的生态学意义直接作用生物体内的生物化学反应过程必须在一定的温度范围内才能正常进行。
• 间接作用温度的变化可引起环境中其他生态因子的改变。

第83页：动物的温度类型

动物的温度类型

2温度与动物类型A.常温动物（homeotherm）B.变温动物（poikilotherm）C.外温动物（ectotherm）D.内温动物（endotherm）

第84页：酶反应速率与温度阈

酶反应速率与温度阈

• 生物对温度的反应（1）酶反应速率与温度阈A.每种酶的活性都有最适温度范围、低温限和高温限。
• B.高温可能导致动植物的蛋白质凝固变性、酶失活或者代谢组分不平衡。
• C.低温对生物的伤害有两种：冻害与冷害。
• 温度变化速度

第85页：冻害与冷害

冻害与冷害

冻害

指冰点以下的低温使生物体内（细胞内和细胞间隙）形成冰晶而造成损害，原因是冰晶使原生质膜破裂和原生质的蛋白质失活。

冷害（寒害）

指喜温生物在0℃以上的温度条件下受害或死亡。

温度变化速度

温度变化速度越快，对生物造成的伤害越大。

第86页：发育阈温度与积温

发育阈温度与积温

4生物发育和生长速度（1 ）概念：发育阈温度生物学零度总积温有效积温

第87页：有效积温的计算

有效积温的计算

• 有效积温法则植物整个收获发育期或某一发育阶段内高于一定温度度数以上的昼夜温度总和，称为积温。
• 活动积温：K=（T-T0）*N T0为物理学0℃有效积温：K=（T-C）*N C生物学0℃（发育起点温度）

第88页：有效积温法则

有效积温法则植物在生长发育过程中必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需的总热量是一个常数。

第89页：有效积温法则的应用

有效积温法则的应用

• 有效积温法则的实际应用A.预测生物（特别是病虫害）发生的世代数；
• B.预测生物地理分布的北界；
• C.预测害虫来年的发生程度；
• D.推算生物的年发生率；
• E.根据积温制定农业气候区划，合理安排农业生产

第90页：驯化与气候驯化

驯化与气候驯化

5驯化和气候驯化1)春化

植物由低温诱导的开花。

2)驯化

由实验诱导的生物对温度耐受性限度的改变的现象。

3)气候驯化

自然产生的生物对温度耐受性限度的改变的现象。

第91页：生物对低温的适应

生物对低温的适应

（三）生物对极端环境温度的适应1 生物对低温的适应长期生活在低温环境中的生物通过自然选择，在形态、生理和行为等方面表现出很多明显的适应。

第92页：低温适应的形态特征

低温适应的形态特征

（1）形态方面的适应高寒植物：芽和叶片常受到油脂类物质的保护，芽具鳞片，植物体表面生有蜡粉和密毛，植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等，这种形态有利于保持较高的温度，减轻严寒的影响。

第93页：高寒植物形态适应

第94页：垫状与匍匐状植株

第95页：低温生境植被

第96页：动物御寒形态对比

第97页：贝格曼规律与阿伦规律

贝格曼规律与阿伦规律

Bergman 规律

生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大，因为个体大的动物，其单位体重散热相对较少。

Allen 规律

恒温动物身体的突出部位如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，是减少散热的一种适应。

第98页：动物适应低温的法则

动物适应低温的法则

威尔逊法则

在寒冷地区和寒冷季节增加毛和羽毛的数量和皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。

葛洛格法则

干燥寒冷地区，动物体色浅；

戴耐尔法则

北半球哺乳动物的体重在冬季趋向降低。

第99页：北极狐

北极狐

第100页：北极狐

第101页：低温适应的生理机制

低温适应的生理机制

（2）在生理方面植物

常通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力。

动物

靠增加体内热量来增强御寒能力和保持体温。

第102页：低温适应的行为方式

低温适应的行为方式

（3）在行为方面对低温的适应主要表现在休眠和迁移两个方面，休眠有利于增加抗寒能力，迁移可躲避低温环境。

第103页：植物对高温的形态适应

植物对高温的形态适应

• 生物对高温环境的适应（1）植物：在形态上有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；
• 植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射一大部分阳光，使植物体免受热伤害；
• 叶片垂直排列使叶缘向光或在高温条件下叶片折叠，减少光的吸收面积；
• 树干和根茎生有很厚的木栓层，具有绝热和保护作用。

第104页：植物对高温的生理适应

植物对高温的生理适应

• 在生理上
• 是降低细胞含水量，增加糖和盐的浓度，这有利于减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力。
• 是靠旺盛的蒸腾作用避免使植物体因过热受害。
• 是具有反射红外线的能力，夏季反射的红外线比冬季多，避免植物体受到高温伤害。
• 休眠

第105页：动物对高温的适应

动物对高温的适应

• 动物动物对高温环境的适应是适当放松恒温性，使体温有较大的变幅；
• 休眠。
• 如沙漠的啮齿动物，在高温下采取夏眠、穴居、昼伏夜出等活动。

第106页：生物对周期性变温的适应

生物对周期性变温的适应

• 生物对周期性变温的适应A.许多生物在昼夜变温环境中比在恒温环境中发育更好。
• B.植物在昼夜变温中，生长、开花结实及产品质量均有所提高。
• C.动物对昼夜温差适应，表现在活动节律上，有昼行性的、夜行性的及晨昏性的。

第107页：物种分布与环境温度

物种分布与环境温度

• 物种分布与环境温度积温总量和极端温度常常成为限制生物分布的重要因素。
• 高温限制生物分布的原因：A. 破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡；
• B. 植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段。

第108页：低温对分布的限制

低温对分布的限制

• 低温对生物分布限制作用更为明显。
• 对植物和变温动物来说，决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素是低温。
• 温度对恒温动物分布的直接限制较少，但也常常通过影响其他生态因子（如食物）而间接影响其分布。

第109页：低温与物种分布北界

第110页：温度生态作用小结

第111页：本节结束

本节结束

谢谢

第112页：物质环境

物质环境。

第113页：水的生态作用及生物适应

水的生态作用及生物适应

第四节生态因子的生态作用及生物适应三、水的生态作用及生物适应

第114页：水：生命之源

水：生命之源

水-生命之源生命-符号哺育生命

第115页：水因子章节导入

第116页：水的特性与存在形式

水的特性与存在形式

• 水的存在形式及分布
• 水的特性与存在形式1）水分具有极性2）水具有高热容量3）水具有特殊的密度变化4）水具有相变（水的三态）

第117页：气态水与相对湿度

气态水与相对湿度

• 陆地上水的分布（1）水的形态A. 气态水（空气湿度）：来自水体的蒸发和植物的蒸腾作用。
• 用相对湿度（R）表示：R = 100*e/E （e：实际含水量，E：饱和含量）。
• R 越小，空气越干燥，蒸发与蒸腾越大。
• 温度↑，R↓。
• 我国为季风气候，冬季干燥，夏季湿润。

第118页：露、雾与云的形成

露、雾与云的形成

• B. 液态水露：夜晚地面因辐射冷却，空气湿度增加，当温度降到露点温度以下时，就形成了露。
• 雾：空气中的水分达到饱和时，形成了雾。
• 云：空气上升，绝热膨胀冷却，温度下降，水气凝结而成。
• 雨：是降水中最主要的一种。
• 年雨量是指一个地区每年的降雨总量。

第119页：地形雨与对流雨

地形雨与对流雨

雨地形雨

暖湿气流在前进途中遇到地形阻碍，气流被迫沿山体上升，绝热膨胀冷却，水气凝结成雨。

对流雨（雷阵雨）

日照强烈，地面空气层受热增温，造成不稳定的对流运动而形成阵雨。

第120页：气旋雨与台风雨

气旋雨与台风雨

气旋雨（锋面雨）

北方南下的冷气团和南方来的暖气团相交形成锋面，暖气团沿锋面上升，绝热膨胀冷却，凝结致雨。

台风雨

由台风带来的降雨。

第121页：霜、雪与冰雹

霜、雪与冰雹

C.固态水霜

夜晚由于地面辐射冷却，温度下降，空气中的水分达到饱和，如果露点温度在0℃以下时，就形成霜。

冰雹

是一种特殊的降水，对植物有严重的机械摧残作用。

第122页：水的生态学意义

水的生态学意义

• 水的生态学意义水是原生质的主要成分。
• 水是某些代谢作用过程的反应物质。
• 水对稳定环境温度有重要意义。
• 水是植物进行代谢作用的介质。
• 水能使植物体保持固有的姿态。

第123页：植物与水分平衡

植物与水分平衡

• 生物对水分的适应1 植物与水陆地植物的水分平衡是指水分的收支平衡。
• 在根吸收水和叶蒸腾水之间保持适当的平衡是保证植物正常生活所必需的。

第124页：陆生植物的类型

陆生植物的类型

（1）陆生植物类型1）湿生植物

抗旱能力小，不能长时间忍受缺水，一般生长在光照弱、湿度大的林下，或日光充足、土壤水分饱和的环境中。

2）中生植物

适合生长在水湿条件适中的环境，种类最多。

第125页：旱生植物

旱生植物

• 能忍受较长时间的干旱，主要分布在干热草原和荒漠地区。
• 有些植物的叶片退化成刺状或鳞片。
• 旱生植物

第126页：旱生植物形态

第127页：少浆液旱生植物

少浆液旱生植物

• A、少浆液植物
• 叶面积缩小，根系发达，表皮细胞厚，角质层发达，叶表面密布绒毛栅栏组织多层，气孔大都下陷。

第128页：骆驼刺

骆驼刺

第129页：多浆液植物

多浆液植物

• 贮水组织发达，如北美的仙人掌树高可达15-20米，可贮水2吨以上；西非的猴面包树可贮水4吨之多。
• 这类植物的面积与体积的比例很小，可减少水分的蒸腾。B、多浆液植物

第130页：多浆液贮水植物

第131页：沙拐枣

沙拐枣蓼科

第132页：沉水植物

沉水植物

• 水生植物1）沉水植物为典型的水生植物，植物体全在水下。
• 根退化，表皮细胞有直接吸收的作用，叶绿体大，无性繁殖发达。

第133页：沉水植物

第134页：浮水植物

浮水植物

• 浮水植物叶片漂浮在水面，气孔分布在叶的上表面，维管束和机械组织不发达，无性繁殖速度快。
• 可分为漂浮植物和浮叶根生植物两类。

第135页：浮水植物

第136页：挺水植物

挺水植物

3）挺水植物：植物体大部分挺出水面，如芦苇等。

第137页：挺水植物群落

第138页：植物生产力与水分

植物生产力与水分

• 植物生产力A.植物生产力与降雨量之间存在相关性。
• B.植物每生产1g干物质，需300-600g水，但不同植物不一样。
• C.干旱是造成低生产力的关键因素。

第139页：海洋动物的渗透压调节

海洋动物的渗透压调节

• 动物对水的适应（1）水生动物1）海洋动物的渗透压调节动物血液和体液的渗透浓度与海水总渗透浓度大致相等，如海胆、贻贝等；
• 血液和体液的渗透浓度略高于海水，如海月水母、枪乌贼等。

第140页：海洋鱼类的水分平衡

海洋鱼类的水分平衡

• 动物的血液和体液大大低于海水的渗透浓度，如鲱、鲑等。
• 因此保持水分平衡的有效方法是大量饮水。
• 细胞膜上具有Na+泵和K+泵。

第141页：海洋动物渗透压调节

第142页：鱼类水分平衡

第143页：淡水动物的渗透压调节

淡水动物的渗透压调节

变渗动物

体液浓度可随环境渗透浓度的改变而改变。

恒渗动物

体液浓度不随环境渗透浓度的改变而改变。

第144页：陆生动物的保水结构

陆生动物的保水结构

• 陆生动物A. 皮肤的含水量低，可减缓水分穿过皮肤；
• B. 昆虫可用气管系统调节水分平衡，空气干燥时气门关闭；
• C. 节肢动物利用几丁质的壳防止水分蒸发；

第145页：鸟类和哺乳类的节水机制

鸟类和哺乳类的节水机制

• D. 鸟类、哺乳类以回收冷凝水来减少呼吸失水；
• E. 具有良好的重新吸收水分的肾脏来减少排泄失水；
• F. 以排出含氮废物（尿素、尿酸）的形式减少排泄失水；
• G. 靠体温的大幅度变动来维持体温并散热，减少蒸发水。

第146页：陆生动物保水适应

第147页：水因子生态作用小结

第148页：本节结束

本节结束

THANK YOU

第149页：土壤的理化性质与生物

土壤的理化性质与生物

四、土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的物理性质与生物土壤化学性质与生物土壤的生物特性植物对土壤的适应

第150页：土壤的生态学意义

土壤的生态学意义

• 土壤的生态学意义
• 为土壤生物提供栖息场所；
• 提供生物生活所必须遥矿质元素为水分；
• 提供植物生长所需的水热肥气；
• 维持丰富的土壤生物区系；
• 生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行。

第151页：土壤的物理性质

土壤的物理性质

（二）土壤的物理性质与生物土壤的物理性质：指土壤的质地、结构、容量、孔隙度等。

第152页：土壤质地与结构

土壤质地与结构

1土壤质地与结构土壤质地

土壤中大小不同的固体颗粒的组合百分比。

根据土壤质地分类

砂土：颗粒最粗，砂粒多，粘粒少。

壤土

质地均匀，是砂粒、粘粒、粉粒大致相等的混合物。

粘土

砂粒少，粘粒和粉粒多。

第153页：土壤肥力与结构

土壤肥力与结构

土壤肥力

土壤能及时满足植物对水、肥、气、热要求的能力。

土壤结构

指土壤固相颗粒的排列方式、孔隙度以及团聚体的大小、多少和稳定度。

第154页：土壤水分

土壤水分

• 土壤水分1）能直接被植物根系吸收利用。
• 和可溶性盐类一起构成土壤溶液，作为提供植物养分的媒介。
• 调节土壤温度。
• 参与土壤中物质的转化过程，促进有机物的分解和合成。
• 影响土壤内无脊椎动物的数量和分布。
• 影响土壤昆虫的发育和生殖力。

第155页：土壤空气

土壤空气

• 土壤空气A.来自大气，但组成与大气不同。
• B.土壤中的高CO2，一部分扩散到空气，另一部分为根系吸收。
• C.土壤通气程度影响土壤微生物的种类、数量和活动情况，进而影响植物的营养状态。

第156页：土壤温度

土壤温度

• 土壤温度A.直接影响种子萌发和扎根出苗。
• B.影响根系的生长、呼吸和吸收性能。
• C.通过影响矿物质的溶解速度、土壤气体交换、水分蒸发、土壤微生物活动以及有机质的分解，而间接影响植物生长。
• D.土壤动物行为的适应。

第157页：土壤酸碱度

土壤酸碱度

（三）土壤化学性质与生物1 土壤酸碱度土壤酸碱度：土壤各种化学性质，特别是盐基的综合反映。

第158页：酸碱度对植物的影响

酸碱度对植物的影响

• 土壤酸碱度及对植物的影响A.影响养分的有效性：PH6.0～7.0 时，养分的有效性最好。
• B.破坏土壤结构：PH值过低时，Ca2+、Mg2+大量减少，H+增加，破坏了土壤胶体。
• C.通过微生物影响植物的生长：细菌最适合在中性土壤中生存。
• D.控制植物病害。

第159页：酸碱度对动物的影响

酸碱度对动物的影响

• 土壤酸碱度对动物的影响A.在过酸、过碱和盐度过高的土壤中，土壤动物比较贫乏。
• B.小麦吸浆虫最适于PH7～11的碱性土壤中生活，PH〈6时不能生存。
• C.蚯蚓和大多数土壤昆虫喜欢生活在PH为8的碱性土壤中。

第160页：土壤酸碱度与生物

第161页：土壤有机质

土壤有机质

• 土壤有机质土壤有机质：动植物残体的腐烂分解物质和新合成的物质。
• 分为非腐殖质和腐殖质两大类。

第162页：非腐殖质与腐殖质

非腐殖质与腐殖质

• 非腐殖质原来的动植物组织和部分分解的组织。
• 主要是碳水化合物和含氮化合物。
• 腐殖质土壤微生物分解有机物时重新合成的具有相对稳定性的多聚体化合物。
• 主要是胡敏酸和富里酸。

第163页：腐殖质的营养作用

腐殖质的营养作用

• 腐殖质对植物营养有重要的作用，是植物营养的重要碳源（CO2)和氮源（NH4+或NO3-)。
• 富含腐殖质的土壤中，土壤动物的种类和数量非常丰富。

第164页：土壤矿质元素

土壤矿质元素

• 土壤矿质元素植物需要无机元素16种，除了C、H、O外，全部来自土壤。
• 其中：大量元素7种；
• 微量元素6种。
• 豆科植物需要Co，藜科植物需Na、蕨类需Al、硅藻需Si。

第165页：矿质元素与动物

矿质元素与动物

• 土壤中的无机元素可影响动物的分布和数量。
• a. 石灰岩地区：b. 含NaCl丰富的土壤和地区：此外，土壤中缺乏Co常常会使许多反刍动物变得虚弱、贫血、消瘦和食欲不振，严重时可引起死亡。

第166页：土壤的生物特性

土壤的生物特性

• 土壤的生物特性A.土壤的生物特性：土壤中动物、植物和微生物所产生的一种生物化学和生物物理学特性。
• B.土壤微生物是土壤中重要的分解者，在土壤形成过程中起重要作用。
• C.土壤动物是最重要的土壤消费者和分解者。

第167页：酸性土植物

酸性土植物

• 植物对土壤的适应1酸性土植物指只能生长在酸性或强酸性土壤上，在碱性土和钙质土上不能生长或生长不良的植物。
• 如石松、铁芒萁、狗脊蕨、茶、油茶、等。

第168页：钙质土植物

钙质土植物

• 适应于生长在含有高量代换性的Ca2+、Mg2+而缺乏代换性H+的钙质土或石灰性土壤中植物，在酸性土壤中不能生长。
• 如蜈蚣草、铁线蕨、南天竹、甘草、柏木等。
• 钙质土植物

第169页：盐碱土植物

盐碱土植物

• 盐碱土植物盐碱土：盐土、碱土、盐化土及碱化土的统称。盐土中主要是NaCl、Na2SO
• 中性盐。碱土中主要是Na2CO
• NaHCO
• K2CO3，PH>8.5盐碱土植物：能在含盐量高的盐土或碱土里生长，具有一系列适应盐、碱生境的形态和生理特性的植物。

第170页：旱生与湿生盐土植物

旱生与湿生盐土植物

根据分布的地区可分为旱生盐土植物

分布在内陆，如盐角草、盐爪爪、海韭菜、鸦葱、獐茅、海枣等。

湿生盐土植物

分布在海滨，如碱蓬、厚藤、大米草、红树植物等。

第171页：聚盐性植物

聚盐性植物

• 根据对过量盐类的适应特征可分为1）聚盐性植物（真盐生植物）能从土壤中吸收大量的可溶性盐类，并把这些盐类积聚在体内而植物体不会受到伤害。
• 这类植物可忍受6%甚至更高浓度的NaCl。
• 如：盐节木、盐穗木、碱蓬、梭梭柴、黑果枸杞等。

第172页：盐穗木

盐穗木藜科

第173页：盐节木

盐节木藜科

第174页：聚盐植物群落

第175页：盐生植物生境

第176页：泌盐性植物

泌盐性植物

• 泌盐性植物（耐盐植物）植物体吸收的盐分可通过盐腺排出体外。
• 如：柽柳、大米草、红树植物、补血草等。

第177页：泌盐植物柽柳

第178页：红树植物泌盐构造

第179页：不透盐性植物

不透盐性植物

• 不透盐性植物（抗盐植物）植物的根细胞透性小，几乎不吸收土壤中的盐类。
• 如：碱菀、獐茅、田菁、碱地风毛菊等。

第180页：碱菀

碱菀菊科Tripolium vulgare Nees.

第181页：沙生植物

沙生植物

• 沙生植物沙漠是指气候干旱、植被稀疏、以沙粒为基质的自然地带。
• 生境特点：风大沙多、干燥少雨、光照强烈、冷热剧变。
• 植物适应特征：茎干长不定根和不定芽；
• 根系生长迅速；
• 具有根套；
• 旱生形态结构和生理特性等。

第182页：白刺根系分布

白刺根系分布

第183页：白刺根系分布（续）

白刺根系分布（续）

白刺根系分布end

第184页：猴面包树的形态特征

猴面包树的形态特征

• 常绿乔木，高达8米，基部直径最粗可达15．9 米，是世界上最粗的树木。
• 掌状复叶。
• 花大，白色。
• 果长椭圆形，长10～30厘米。
• 原产热带非洲，树龄可达5000年，是最长寿树木之一。
• 果实内部柔软，味美，猴喜食，故名树皮、叶和果供药用

第185页：猴面包树形态

第186页：火因子的类型

火因子的类型

• 火作为生态因子对生物的影响及管理在生态系统中，火既是一种自然因素，又是人类增加的因素，是一个重要的生态因子。
• 火有两个主要类型：林冠火；
• 地面火。

第187页：火对生物的作用

火对生物的作用

• 火对生物的作用1）火的有益作用A. 加速枯枝落叶的分解。
• B. 有利于抗火物种的自然更新。
• C. 有利于耐火物种在竞争中获胜。
• D. 有利于松柏类幼苗的存活。
• 火的有害作用A. 破坏自然界的生态平衡；
• B. 改变土壤的理化性质；

第188页：火对生物的作用

第189页：防火管理

防火管理

• 防火管理
• 开展生物工程防火，建立火灾阻隔系统。
• 开展计划烧除，加强可燃物管理。
• 加强防火管理。

第190页：大气组成与生态作用

大气组成与生态作用

• 大气组成及其生态作用A.大气是指从地球表面到高空1100km范围内的空气层。
• B.在大气组成成分中，对生物关系最为密切的是O2与CO2。

第191页：氧与生物

氧与生物

• 氧与生物1)氧与动物的能量代谢；
• 内温动物对高海拔低氧环境的适应；
• 植物与氧；

第192页：二氧化碳的生态作用

二氧化碳的生态作用

（二）CO2的生态作用1)大气中的CO2浓度温室效应2)CO2与植物

第193页：氮气与生物

氮气与生物

• 氮气
• 氮气与生物固氮有关
• 生命组成物质

第194页：风的生态作用

风的生态作用

• 对植物的直接影响有风媒、风折、风倒和风拔等。
• 风级大小不同还会影响植被的形状。
• 风还能影响和制约环境中的温度、湿度以及二氧化碳浓度的变化，从而可以间接影响生物的新陈代谢作用。
• 风在一定程度上，影响了动、植物的地理分布和生活的方式。
• 风能使直立的植物变得低矮、平展。
• 风的生态作用

第195页：地形的生态作用

地形的生态作用

• 地形的生态作用(1)坡向主要影响光照强度和日照时数，并引起温度，水分和土壤条件的变化。
• 坡度的陡缓,控制着水分的运动、物质的淋溶、侵蚀的强弱以及土壤的厚度、颗粒大小、养分的多少等，从而影响着动植物的种类,数量,分布和形态。
• 坡位不同,其阳光,水分和土壤状况也有很大差异.一般来讲,从山脊到坡角,整个生境朝着阴暗,湿润的方向发展。
• 随着海拔高度的变化山地的光照强度,气候,土壤按一定规律发生变化,并对生物的类型和分布产生相应地影响。

第196页：环境对生物的作用

环境对生物的作用

• 环境对生物的作用A. 影响生物的生长、发育、繁殖和行为；
• B. 影响生物生育力和死亡率，导致种群数量的改变；
• C. 限制生物的分布区域。
• 生物与环境的相互作用

第197页：生物对环境的反作用

生物对环境的反作用

• 生物对环境的反作用A.改变了生态因子的状况；
• B.土壤微生物与土壤动物的活动，改变了土壤的结构和理化性质；
• C.动植物残体的分解，改变了土壤养分；
• D.导致全球气候变化。

第198页：适应组合

适应组合

八、适应组合：定义：对一组特定环境条件的适应也必定会表现出彼此之间的相互关联性，这一整套协同的适应特性就称为适应组合。

第199页：沙漠植物的适应组合

沙漠植物的适应组合

（一）沙漠植物的适应组合形态上

叶表皮增厚、气孔减少、形成气孔窝、表皮毛发达、叶子退化成为刺状或针状等；

生理上

细胞质浓厚，形成贮水组织，进行景天酸循环。

第200页：沙漠动物的适应组合

沙漠动物的适应组合

（二）沙漠动物的适应组合主要涉及热量调节和水分平衡，其中水分平衡是关键。

第201页：适应组合小结

第202页：生物与环境作业

生物与环境作业

• 论述题
• 试述光对植物的生态作用。
• 论述温度因子对植物的生态作用。
• 试述水因子对植物的生态作用。
• 试述土壤因子对植物的生态作用。一、名词解释
• 临界温度
• 冷害
• 冻害
• 贝格曼规律
• 阿伦规律
• 生物学零度
• 有效积温
• 团粒结构作业：