南京師范大學(xué)環(huán)境生態(tài)學(xué)(王國祥)期末考試復(fù)習(xí)資料第二章

1、第二章生物與環(huán)境生態(tài)因子:指環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有著直接或間接影響的環(huán)境要素,如溫度、濕度、食物、氧氣、二氧化碳和其他相關(guān)生物等。生態(tài)因子也可認(rèn)為是環(huán)境因子中對生物起作用的因子。生態(tài)類群:多種不同的植物,對某一生態(tài)因子(如生理、形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及物候等,具有相似需求性和耐受力,表現(xiàn)出比較一致的適應(yīng)性特征.生態(tài)型(ecotype: 分布在不同地域的同一種群,適應(yīng)于分布區(qū)內(nèi)各個部分的局部條件,而出現(xiàn)某些生理、形態(tài)上的差異,稱為生態(tài)型,也稱生態(tài)差型(ecocline,以表示種內(nèi)生態(tài)屬性的連續(xù)性變化。光補(bǔ)償點(diǎn)(light compensation point:光合作用合成與呼吸所消耗

2、的碳水化合物達(dá)到平衡時(shí)的光照強(qiáng)度,即光合作用所固定的CO2與呼吸釋放的CO2相等時(shí)的光照強(qiáng)度。光飽和點(diǎn)(light saturation point:在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi),植物的光合強(qiáng)度隨光照度的上升而增加,當(dāng)光照度上升到某一數(shù)值之后,光合強(qiáng)度不再繼續(xù)提高時(shí)的光照度值。例如10為某作物的生物學(xué)零度,其中某三天12.1、9.8、13.5,則這三天的活動積溫為25.6,其中9.8低于生物學(xué)零度,不統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。例如,某作物的生物學(xué)零度為10,某日溫度12.1,則該日有效溫度為12.1-10.0=2.1,蒸騰作用(transpiration:水分以氣體狀態(tài)通過植物表面(主要是葉子蒸發(fā)散溢到體外的現(xiàn)象。蒸騰

3、作用可以促進(jìn)植物對水分的吸收和運(yùn)轉(zhuǎn),降低植物的體溫,促進(jìn)營養(yǎng)鹽的運(yùn)轉(zhuǎn)和分布。土壤供水適宜、通氣好、光照強(qiáng)、溫度高、風(fēng)速大,都能促進(jìn)蒸騰作用。生態(tài)對策:是生物進(jìn)化過程中所形成的各種特有的生活史特征,是生物適應(yīng)于特定的環(huán)境所具有的一系列生物學(xué)特性的設(shè)計(jì)。也稱為生活史對策(life history strategy.一、生態(tài)因子主要包括哪些類型?1、以主客體分:生物因子(動物、植物、微生物等非生物因子(條件因子:溫度、濕度、pH;資源因子:營養(yǎng)物、水、光照等。2、以因子性質(zhì)分類:氣候因子:如溫度、濕度、光、降水、風(fēng)、氣壓和雷電等。土壤因子:土壤是在巖石風(fēng)化后在生物參與下所形成的生命與非生命的復(fù)合體,

4、土壤因子包括土壤結(jié)構(gòu)、土壤有機(jī)和無機(jī)成分的理化性質(zhì)及土壤生物等。地形因子:如地面的起伏,山脈的坡度和陰坡陽坡等,這些因子對植物的生長和分布有明顯影響。生物因子:包括生物、生物之間的各種相互關(guān)系,如捕食、寄生、競爭和互惠共生等。人為因子:人為因子是生物因子的一種類型,指人及人類活動產(chǎn)生的二、生態(tài)因子作用的一般規(guī)律。1、綜合作用:多因子對生物的聯(lián)合作用、因子之間的相互作用2、主導(dǎo)因子作用:在諸多因子中,對生物起決定作用的生態(tài)因子稱為主導(dǎo)因子,主導(dǎo)因子的作用就是對生物群體生長、發(fā)育、演替等生態(tài)過程有決定意義的作用。3、直接和間接作用:一些生態(tài)因子直接對生物及其群落產(chǎn)生影響,而一些生態(tài)因子通過對其他因

5、子的影響發(fā)生作用,這稱為間接作用。如地形因子中起伏程度、坡向、坡度、海拔高度及經(jīng)緯度等對生物的作用不是直接的。4、階段性作用:在生物及其群落生長發(fā)育的不同階段,各種因子的作用特性差異明顯。5、因子的不可替代性和補(bǔ)償作用:各生態(tài)因子對生物的作用雖然不盡相同,但都不可缺少,一個因子的缺失不能由另一個因子來替代。但某一因子的數(shù)量不足,有時(shí)可以靠另一因子的加強(qiáng)而得到調(diào)劑和補(bǔ)償。例如如果光照不足,可以增加二氧化碳濃度來補(bǔ)償。三、限制因子與Liebig最小因子定律及其應(yīng)用。1、限制因子規(guī)律(不同于木桶原理:任何一種生態(tài)因子只要接近或超過生物的耐受范圍,它就成為這種生物的限制因子。限制因子(Limiting

6、 factors: 生物的生存和繁殖依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用,其中限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子稱為限制因子。限制因子的特點(diǎn):易變性、狹域性、敏感性限制因子作用的補(bǔ)充和完善:限制因子定律只有在嚴(yán)格穩(wěn)定狀態(tài)下適用;因子之間的相互作用,因子的補(bǔ)償作用;限制因子是對物種、種群而言的,不同生物乃至同一生物種群的不同發(fā)育階段,限制因子可能會發(fā)生變化;限制因子強(qiáng)調(diào)的是因子的不足,實(shí)際上因子過高也會對生物生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。2、Liebig(利比希最小因子規(guī)律:植物的生長取決于處在最小量狀況的食物的量。應(yīng)用:1、園林綠化的植物品種引種栽培與管理;2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,農(nóng)作物品種的引種馴化;3、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,合

7、理科學(xué)施肥;4、漁業(yè)生產(chǎn)中,天然餌料生物的增殖;5、有害生物防治與控制;6、生態(tài)修復(fù)重建中,生境修復(fù)與關(guān)鍵生物引種。四、耐受限定律、生態(tài)幅的概念以及應(yīng)用。Shelford(謝爾福德耐性定律:任何一個生態(tài)因子在數(shù)量和質(zhì)量上的不足或者過多,即當(dāng)其接近或達(dá)到某種生物的耐受限度時(shí),就會使該生物衰退或不能生存。生態(tài)幅(耐受力、耐受幅、生態(tài)價(jià):每一個種對環(huán)境因子適應(yīng)范圍的大小即生態(tài)幅,亦稱生態(tài)價(jià)。五、舉例說明指示生物及意義。指示生物:一些生物在與環(huán)境相互作用、協(xié)同進(jìn)化過程中,留下了明顯的形態(tài)、生理等特征,可以反映和指示環(huán)境的某些特征。意義:1、氣候指示:熱帶地區(qū):椰樹;寒帶:針葉植物;亞熱帶:青岡櫟。2、

8、水分指示:水生植物在水濕環(huán)境中生長,使它具有柔嫩、碩大的葉子,但是根系并不發(fā)達(dá)。蓮、蘆葦?shù)纳L則反應(yīng)了水濕環(huán)境。旱生植物在干旱環(huán)境中生長,使它的葉子已經(jīng)退化成細(xì)小的刺,以減少水分的蒸騰;但是根系很發(fā)達(dá),能從很深很廣的地下吸取水分。如駱駝刺的生長反應(yīng)了干旱環(huán)境。3、土壤指示:鐵芒萁是我國長江流域一帶紅土壤等酸性土壤的指示植物;堿蓬的生長則指示了鹽堿性的土壤環(huán)境;彈尾類和蜱螨類土壤動物指示土壤重金屬污染。4、地質(zhì)指示:海州香薷(“銅草”生長茂盛的地方就有銅礦;雞腳蘑、鳳眼蘭等植物生長旺盛的地方,往往是藏金之地。5、季節(jié)(時(shí)間指示:雁子南飛,預(yù)示冬季的到來;報(bào)春花開花、柳樹吐絮,則標(biāo)志著春天的到來;

9、蛇床花凌晨3點(diǎn)開放;牽?；璩?點(diǎn)開放等。6、環(huán)境污染指示:苔蘚對重金屬(砷、鎘、鉻、銅、鐵、鉛、鎳、礬、鋅污染的指示意義;菠菜可以探測重金屬;菖蘭可探測HF、氯化氫;苜蓿和黑麥草可探測鐵、硫;蕁麻可探測過氧乙酰硝酸;玉米可探測HF、SO2、重金屬;矮牽?？商綔y乙烯、烴、甲醛;煙草可探測臭氧、NO等等。7、環(huán)境演變指示:地層年齡;古地理氣候變遷;冰川消長;太陽黑子活動等。六、簡述光的生態(tài)作用以及生物的適應(yīng)性。1、光強(qiáng)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)光強(qiáng)對光合作用的影響光補(bǔ)償點(diǎn):光合作用合成與呼吸所消耗的碳水化合物達(dá)到平衡時(shí)的光照強(qiáng)度,即光合作用所固定的CO2與呼吸釋放的CO2相等時(shí)的光照強(qiáng)度。光飽和點(diǎn):

10、在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi),植物的光合強(qiáng)度隨光照度的上升而增加,當(dāng)光照度上升到某一數(shù)值之后,光合強(qiáng)度不再繼續(xù)提高時(shí)的光照度值。黃化現(xiàn)象:植物因受光不足,不能形成葉綠素而呈現(xiàn)黃色、機(jī)械組織不發(fā)達(dá)、莖細(xì)軟、伸長較快、葉子不舒展的現(xiàn)象。某些植物的黃化后具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,如豆芽、韭黃、石刁柏等。影響光強(qiáng)的環(huán)境因素a、緯度、天氣、地形(山地的陰坡、陽坡;b、植被(高大植物、森林植物頂冠層的遮光;c、水體(光在水體中的衰減、水體消光系數(shù)、光補(bǔ)償深度等;d、大氣中的顆粒物組成及含量。植物對光照強(qiáng)度的適應(yīng):據(jù)需光度,植物的生態(tài)型分為陽生植物(heliophyte,喜陽植物heliophyllus適應(yīng)性特點(diǎn):葉一般小

11、而厚,枝葉稀疏、樹冠透光、枝下高較高。光補(bǔ)償點(diǎn)相當(dāng)于全光照的3%5%。如:蒲公英、楊、柳、樺、松、杉和栓皮櫟。陰地植物(sciophyte,喜陰植物、適陰植物sciophiles適應(yīng)性特點(diǎn):葉一般大而薄,枝葉濃密、枝下高較矮。光補(bǔ)償點(diǎn)相當(dāng)于全光照的0.5%1%。如:人參、三七、半夏、細(xì)辛、鐵杉、觀音座蓮、山酢漿草、連錢草、紫果云杉、紅豆杉。2、光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)光質(zhì)的生態(tài)效應(yīng):生理有效輻射、生理無效輻射。光譜成分紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫,其隨空間發(fā)生變化的一般規(guī)律為:短波光隨緯度增加而減少,隨海拔升高而增加。在時(shí)間變化上,冬季長波光增多,夏季短波光增多;一天之內(nèi)中午短波光較多,早晚長

12、波光較多.生理有效輻射:植物光合作用利用的光譜范圍在可見光區(qū)(380760 nm大部分波段的光,這部分輻射稱為生理有效輻射。紅、橙光主要被葉綠素吸收,對葉綠素合成有促進(jìn)作用,糖的合成;藍(lán)紫光也能被葉綠素和類胡蘿卜素吸收,促進(jìn)蛋白質(zhì)合成;生理無效輻射:綠光等很少被植物吸收利用的輻射。影響光質(zhì)的主要因素:海拔高度、空氣濕度、大氣中的塵埃、臭氧層、植物頂冠層。有色薄膜的生態(tài)應(yīng)用:有色薄膜可改變光質(zhì)影響作物生長,達(dá)到增產(chǎn),改善品質(zhì)的目的。實(shí)驗(yàn)研究表明:淺藍(lán)色薄膜育秧與無色薄膜相比,淺藍(lán)色薄膜秧苗根系較粗壯,插后成活快,生長健壯,葉色濃綠,鮮重和干重都有增加,測定的淀粉、蛋白質(zhì)含量較高。主要是因?yàn)樘柟?/p>

13、通過有色薄膜時(shí),被選擇透過和吸收,這樣薄膜內(nèi)的光質(zhì)因薄膜顏色不同而發(fā)生變化。如淺藍(lán)色薄膜可以大量透過光合作用所需的380-490納米的光(透過率60%以上,因而有利于植物的光合和代謝過程。3、光周期的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)光周期:晝夜節(jié)律、季節(jié)節(jié)律光周期現(xiàn)象:受光照和黑夜時(shí)間長短變化所制約,植物的各種生理活動依次有規(guī)律出現(xiàn)的現(xiàn)象。影響光周期的因素:由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)規(guī)律恒定,因此,光周期是地球上最嚴(yán)格和最穩(wěn)定的周期性變化現(xiàn)象。影響光周期的主要因素有季節(jié)變化和緯度變化。植物對光周期的適應(yīng)長日照植物:通常是在日照時(shí)間超過一定數(shù)值時(shí),植物才能夠開花,否則只能進(jìn)行營養(yǎng)生長,不能形成花芽。如:鳳仙花、冬

14、小麥、大麥、油菜、菠菜、甜菜、甘藍(lán)和蘿卜等。短日照植物:通常是在日照時(shí)間短于一定數(shù)值植物才能夠開花,否則只能進(jìn)行營養(yǎng)生長而不開花。如:牽牛、菊類、水稻、玉米、大豆、煙草、麻和棉等,通常在早春或深秋開花。中日性植物:中日性植物只有在某一定中等長度的日照條件下才能開花,而在較長或較短日照下均保持營養(yǎng)生長狀態(tài)的植物。例如甘蔗,最適日照長度是12.5小時(shí),再長和再短的日長下都不開花。中間性植物:在任何日照條件下都可以開花,如番茄、黃瓜等。動物的光周期:侯鳥:侯鳥的遷徙由日照長度的變化所引起;鳥類的開始生殖時(shí)間也受日照長度的周期性變化決定;魚類的生殖和遷移也有光周期現(xiàn)象;昆蟲的光周期現(xiàn)象;哺乳動物的生殖

15、和換毛:長日照獸類:隨著春天日照長度的逐漸增加而開始生殖,如雪貂、野兔和刺猬等,尤其是高緯度的種類;短日照獸類:隨著秋天日照逐漸縮短,開始交配繁殖,到春天條件較好時(shí)產(chǎn)出幼子。七、溫度對生物作用的“三基點(diǎn)”和積溫的生態(tài)學(xué)意義。三基點(diǎn):溫度是生物生命活動不可缺少的因素,任何生物都生活在具有一定溫度的外界環(huán)境中并受著溫度變化的影響。生物在長期的演化過程中,各自選擇了自己最合適的溫度,通常分為最低溫度、最適溫度和最高溫度。在生態(tài)學(xué)上稱為溫度的“三基點(diǎn)”。在適溫范圍內(nèi)生物生長發(fā)育良好,超過這一范圍,則生長發(fā)育停滯、受限,甚至死亡。不同生物的“三基點(diǎn)”是不一樣的。有效積溫是某作物生育時(shí)期內(nèi)日有效溫度的總和

16、,日平均溫度減去生物學(xué)零度的差值即有效積溫。K = N · (T-C例如,某作物的生物學(xué)零度為10,某日溫度12.1,則該日有效溫度為12.1-10.0=2.1,某發(fā)育時(shí)段逐日有效溫度之和,即為該發(fā)育時(shí)段的有效積溫。有效積溫中不包含低于生物學(xué)零度(起始溫度的溫度值,所以用來表征作物生長發(fā)育對熱量條件的要求更為準(zhǔn)確。與活動積溫相比,有效積溫變化小,相對較為穩(wěn)定,多應(yīng)用于作物生育速度的計(jì)算和發(fā)育時(shí)期的預(yù)報(bào)。八、溫度對植物分布的影響。1、在全球范圍內(nèi)的區(qū)域分布(水平分布:熱帶雨林;亞熱帶常綠闊葉林、常綠硬葉林;溫帶夏綠闊葉林、寒溫性針葉林及草原;寒帶苔原。2、在山區(qū)垂直分布山地常綠闊葉林;

17、山地常綠、夏綠闊葉混交林;山地夏綠闊葉林;山地針闊葉混交林;亞高山針葉林;高山矮林帶;亞高山草甸;高山灌叢帶;高山草甸;山地苔原;九、水分對生物的影響以及生物的適應(yīng)。1、水的生態(tài)作用(a 水是生物生存的重要條件(b 水對植物生長發(fā)育的影響2、陸生植物的水分平衡,植物吸收水分產(chǎn)生蒸騰作用,形成土壤-植物-大氣連續(xù)體3、植物對水的適應(yīng)(a 陸生植物:濕生植物、中生植物、旱生植物(b 水生植物的適應(yīng)性特征:通氣組織發(fā)達(dá),以保證各器官對氧氣的需求;機(jī)械組織不發(fā)達(dá)甚至退化,適應(yīng)于水流,以增強(qiáng)植物的彈性和抗扭曲能力;水下葉片多分裂為帶狀、線狀,而且葉片很薄(有的甚至僅一層細(xì)胞,以增加吸收陽光、無機(jī)營養(yǎng)鹽和CO2的葉面積。(c 水生植物類型:沉水植物、浮葉植物、漂浮植物、挺水植物。十、土壤的生態(tài)作用以及植物的適應(yīng)性。1、土壤的生態(tài)作用(a 土壤的特性:土壤是巖石