環(huán)境與生態(tài)因子

1、第四章第四章 植物生活與環(huán)境植物生活與環(huán)境4.1 環(huán)境與生態(tài)因子環(huán)境與生態(tài)因子4.1 環(huán)境與生態(tài)因子環(huán)境與生態(tài)因子 4.1.1 環(huán)境環(huán)境 4.1.2 生態(tài)因子及其作用生態(tài)因子及其作用 4.1.3 植物的適應植物的適應4.1.1 環(huán)境環(huán)境n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境因子環(huán)境因子n環(huán)境的類型環(huán)境的類型n按照環(huán)境的主體分類按照環(huán)境的主體分類n按照環(huán)境的性質(zhì)分類按照環(huán)境的性質(zhì)分類n按照環(huán)境影響分類按照環(huán)境影響分類n按照環(huán)境范圍大小分類按照環(huán)境范圍大小分類n植物與環(huán)境的相互作用植物與環(huán)境的相互作用4.1.1 環(huán)境環(huán)境n環(huán)境的概念環(huán)境的概念q環(huán)境的概念環(huán)境的概念q環(huán)境因子環(huán)境因子n環(huán)

2、境的類型環(huán)境的類型q按照環(huán)境的主體分類按照環(huán)境的主體分類q按照環(huán)境的性質(zhì)分類按照環(huán)境的性質(zhì)分類q按照環(huán)境影響分類按照環(huán)境影響分類q按照環(huán)境范圍大小分類按照環(huán)境范圍大小分類n植物與環(huán)境的相互作用植物與環(huán)境的相互作用環(huán)境是指某一主體周圍一環(huán)境是指某一主體周圍一切事物的總和。在生態(tài)學切事物的總和。在生態(tài)學中，環(huán)境指某一特定生物中，環(huán)境指某一特定生物體或群體以外的空間，以體或群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物及直接或間接影響該生物體或生物群體生存與活動體或生物群體生存與活動的外部條件的總和。的外部條件的總和。 4.1.1 環(huán)境環(huán)境n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境因子環(huán)境因子:組

3、成環(huán)境的各種要素。組成環(huán)境的各種要素。n環(huán)境的類型環(huán)境的類型n按照環(huán)境的主體分類按照環(huán)境的主體分類n按照環(huán)境的性質(zhì)分類按照環(huán)境的性質(zhì)分類n按照環(huán)境影響分類按照環(huán)境影響分類n按照環(huán)境范圍大小分類按照環(huán)境范圍大小分類n植物與環(huán)境的相互作用植物與環(huán)境的相互作用4.1.1 環(huán)境環(huán)境n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境因子環(huán)境因子n環(huán)境的類型環(huán)境的類型n按照環(huán)境的主體分類按照環(huán)境的主體分類n按照環(huán)境的性質(zhì)分類按照環(huán)境的性質(zhì)分類n按照環(huán)境影響分類按照環(huán)境影響分類n按照環(huán)境范圍大小分類按照環(huán)境范圍大小分類n植物與環(huán)境的相互作用植物與環(huán)境的相互作用人類環(huán)境人類環(huán)境 其他生命物質(zhì)其他生命物質(zhì)和非生

4、命物質(zhì)均和非生命物質(zhì)均被視為構成人類被視為構成人類環(huán)境的要素。環(huán)境的要素。生物環(huán)境生物環(huán)境 即生物體以外即生物體以外的所有要素構成的所有要素構成的環(huán)境。的環(huán)境。4.1.1 環(huán)境環(huán)境n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境因子環(huán)境因子n環(huán)境的類型環(huán)境的類型n按照環(huán)境的主體分類按照環(huán)境的主體分類n按照環(huán)境的性質(zhì)分類按照環(huán)境的性質(zhì)分類n按照環(huán)境影響分類按照環(huán)境影響分類n按照環(huán)境范圍大小分類按照環(huán)境范圍大小分類n植物與環(huán)境的相互作用植物與環(huán)境的相互作用自然環(huán)境自然環(huán)境半自然環(huán)境半自然環(huán)境社會環(huán)境社會環(huán)境4.1.1 環(huán)境環(huán)境n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境因子環(huán)境因子n環(huán)境的

5、類型環(huán)境的類型n按照環(huán)境的主體分類按照環(huán)境的主體分類n按照環(huán)境的性質(zhì)分類按照環(huán)境的性質(zhì)分類n按照環(huán)境影響分類按照環(huán)境影響分類n按照環(huán)境范圍大小分類按照環(huán)境范圍大小分類n植物與環(huán)境的相互作用植物與環(huán)境的相互作用原生環(huán)境原生環(huán)境( (自然環(huán)境自然環(huán)境) )次生環(huán)境次生環(huán)境( (半自然環(huán)半自然環(huán)境和人工境和人工環(huán)境環(huán)境) )4.1.1 環(huán)境環(huán)境n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境因子環(huán)境因子n環(huán)境的類型環(huán)境的類型n按照環(huán)境的主體分類按照環(huán)境的主體分類n按照環(huán)境的性質(zhì)分類按照環(huán)境的性質(zhì)分類n按照環(huán)境影響分類按照環(huán)境影響分類n按照環(huán)境范圍大小分類按照環(huán)境范圍大小分類n植物與環(huán)境的相互作用植

6、物與環(huán)境的相互作用宇宙環(huán)境宇宙環(huán)境( (或或稱星際環(huán)境稱星際環(huán)境) )地球環(huán)境地球環(huán)境區(qū)域環(huán)境區(qū)域環(huán)境微環(huán)境微環(huán)境內(nèi)環(huán)境內(nèi)環(huán)境4.1.1 環(huán)境環(huán)境n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境的概念環(huán)境的概念n環(huán)境因子環(huán)境因子n環(huán)境的類型環(huán)境的類型n按照環(huán)境的主體分類按照環(huán)境的主體分類n按照環(huán)境的性質(zhì)分類按照環(huán)境的性質(zhì)分類n按照環(huán)境影響分類按照環(huán)境影響分類n按照環(huán)境范圍大小分按照環(huán)境范圍大小分類類n植物與環(huán)境的相互作用植物與環(huán)境的相互作用作用（作用（action）反作用反作用（reaction）相互作用相互作用（interaction）生物生物生物環(huán)境生物環(huán)境相互作用反作用作用 4.1.2 生態(tài)因子及其作用生態(tài)

7、因子及其作用 生態(tài)因子的概念生態(tài)因子的概念 生態(tài)因子的類型生態(tài)因子的類型 生態(tài)因子作用特征生態(tài)因子作用特征 生態(tài)因子的限制作用生態(tài)因子的限制作用 植物的內(nèi)穩(wěn)態(tài)植物的內(nèi)穩(wěn)態(tài) 植物耐受限度的調(diào)整植物耐受限度的調(diào)整生態(tài)因子的概念生態(tài)因子的概念n生態(tài)因子生態(tài)因子(ecological factor) 環(huán)境因子中一切對生物的環(huán)境因子中一切對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響和分布有直接或間接影響的因子則稱生態(tài)因子的因子則稱生態(tài)因子。n生存條件（生存條件（living factors） 生態(tài)因子中生物生存不可生態(tài)因子中生物生存不可缺少的因子稱為生物的生缺少的因子稱為生

8、物的生存因子存因子(或生存條件、生活或生存條件、生活條件條件)。n生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境(ecological environment) 所有的生態(tài)因子綜合所有的生態(tài)因子綜合作用構成生物的環(huán)境，作用構成生物的環(huán)境，稱為生態(tài)環(huán)境。稱為生態(tài)環(huán)境。n生境生境(habitat) 具體的生物個體或群具體的生物個體或群體生活區(qū)域的生態(tài)環(huán)體生活區(qū)域的生態(tài)環(huán)境與生物影響下的次境與生物影響下的次生環(huán)境統(tǒng)稱為生境。生環(huán)境統(tǒng)稱為生境。生態(tài)因子的類型生態(tài)因子的類型1.1.根據(jù)生態(tài)因子的性質(zhì)，通?？蓪⑸鷳B(tài)因子歸納根據(jù)生態(tài)因子的性質(zhì)，通常可將生態(tài)因子歸納為為5 5大類大類n氣候因子氣候因子(climatic factors)

9、(climatic factors) n土壤因子土壤因子(edaphic(edaphic factors) factors) n地形因子地形因子(topographic factors) (topographic factors) n生物因子生物因子(biotic factors) (biotic factors) n人為因子人為因子(anthropogenic factors)(anthropogenic factors)生態(tài)因子的類型生態(tài)因子的類型2.蒙恰斯基蒙恰斯基(1958)根據(jù)根據(jù)生態(tài)因子的穩(wěn)定性將生態(tài)因子的穩(wěn)定性將生態(tài)因子分為生態(tài)因子分為n穩(wěn)定因子：如地心引穩(wěn)定因子：如地心引力、地

10、磁力、太陽輻力、地磁力、太陽輻射常數(shù)等較恒定。射常數(shù)等較恒定。n變動因子：變動因子變動因子：變動因子包括周期變動因子和包括周期變動因子和非周期變動因子。非周期變動因子。3.Smith（1935）將生）將生態(tài)因子分為：態(tài)因子分為：n密度制約因子密度制約因子（density dependent factors）n非密度制約因子非密度制約因子（density independent factors）生態(tài)因子作用特征生態(tài)因子作用特征n綜合性綜合性n非等價性非等價性n不可替代性和互補性不可替代性和互補性n限定性限定性n直接作用和間接作用直接作用和間接作用（圖）（圖）生態(tài)因子的限制作用生態(tài)因子的限制作用n

11、限制因子的概念限制因子的概念 植物的生存依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，其中限植物的生存依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，其中限制植物生存和繁殖的關鍵性因子，稱為限制因子制植物生存和繁殖的關鍵性因子，稱為限制因子（limiting factor） 。n生態(tài)幅生態(tài)幅（圖）（圖） 每一種植物對每一種生態(tài)因子都有其耐受的上限與下每一種植物對每一種生態(tài)因子都有其耐受的上限與下限，耐受上限與耐受下限之間的范圍，稱為生態(tài)幅限，耐受上限與耐受下限之間的范圍，稱為生態(tài)幅（ecological amplitude）或生態(tài)價（）或生態(tài)價（ecological Valence）。）。n限制因子原理限制因子原理nLiebi

12、g最小因子定律最小因子定律n限制因子法則限制因子法則nShelford耐受性法則耐受性法則 廣生態(tài)幅物種和狹生態(tài)幅物種（引自孫儒泳等，廣生態(tài)幅物種和狹生態(tài)幅物種（引自孫儒泳等，1993）Liebig最小因子定律最小因子定律n “植物的生長取決于那些植物的生長取決于那些處于最少量狀態(tài)的營養(yǎng)處于最少量狀態(tài)的營養(yǎng)成分成分”。nLiebig最小因子定律與系最小因子定律與系統(tǒng)論中的水桶理論涵義統(tǒng)論中的水桶理論涵義一致：一致： “一個有多塊木板拼成一個有多塊木板拼成的水桶，當其中一塊木的水桶，當其中一塊木板較短時，不管其他木板較短時，不管其他木板多高，木桶裝水的總板多高，木桶裝水的總量是受最小木板制約量是

13、受最小木板制約的的” 。耐受性法則耐受性法則(1aw of tolerance)n1913年，年，Shelfond提出耐受性法則提出耐受性法則n內(nèi)容內(nèi)容： 任何一個生態(tài)因子在數(shù)量上的不足或過多，任何一個生態(tài)因子在數(shù)量上的不足或過多，即當其接近或達到某種生物的耐受性限度時，即當其接近或達到某種生物的耐受性限度時，就會使該種生物衰退或不能生存。就會使該種生物衰退或不能生存。n耐受性生態(tài)學耐受性生態(tài)學(toleration ecology)n耐受性法則與最小因子法則只適用于穩(wěn)定環(huán)境。耐受性法則與最小因子法則只適用于穩(wěn)定環(huán)境。耐受性法則與最小因子法則的關系耐受性法則與最小因子法則的關系v最小因子定律只

14、考慮了因子量過少，而耐受最小因子定律只考慮了因子量過少，而耐受性法則既考慮了因子量的過少，也考慮了因性法則既考慮了因子量的過少，也考慮了因子量的過多。子量的過多。v耐受性定律不僅估計了限制因子量的變化，耐受性定律不僅估計了限制因子量的變化，而且也估計了生物本身的耐受性問題。生物而且也估計了生物本身的耐受性問題。生物的耐受性不僅隨著種類不同，且在同一種內(nèi)，的耐受性不僅隨著種類不同，且在同一種內(nèi)，耐受性也因為年齡、季節(jié)、棲息地的不同而耐受性也因為年齡、季節(jié)、棲息地的不同而有差異。有差異。v耐受性定律允許生態(tài)因子之間的相互作用，耐受性定律允許生態(tài)因子之間的相互作用，如因子補償作用。如因子補償作用。植

15、物的內(nèi)穩(wěn)態(tài)植物的內(nèi)穩(wěn)態(tài)v 植物內(nèi)穩(wěn)態(tài)（homeosltasis）指植物控制小環(huán)境使其保持相對穩(wěn)定的機制。v維持小環(huán)境穩(wěn)定是植物擴大耐受限度的一種重要機制v內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制不能完全擺脫環(huán)境的限制 4 植物耐受限度的調(diào)整植物耐受限度的調(diào)整v馴化馴化(homeostasis):如果如果一種植物長期生活在最一種植物長期生活在最適區(qū)的一側(cè)，經(jīng)過一定適區(qū)的一側(cè)，經(jīng)過一定時間后可以誘發(fā)生理補時間后可以誘發(fā)生理補償變化，導致該種耐性償變化，導致該種耐性限度和生態(tài)幅改變，形限度和生態(tài)幅改變，形成新的最適點。成新的最適點。v自然馴化自然馴化（acclimatization)v 人工馴化人工馴化 (acclimation

16、)梯梯度度耐受度耐受度低低高高耐受極限隨環(huán)境溫度的改變耐受極限隨環(huán)境溫度的改變4 植物耐受限度的調(diào)整植物耐受限度的調(diào)整v休眠休眠 植物處在不活植物處在不活動狀態(tài)，是植物動狀態(tài)，是植物抵抗暫時不利環(huán)抵抗暫時不利環(huán)境條件的一種非境條件的一種非常有效的生理機常有效的生理機制。制。v周期性調(diào)整周期性調(diào)整 通過晝夜節(jié)通過晝夜節(jié)律合其他周期性律合其他周期性節(jié)律變化，使植節(jié)律變化，使植物對生態(tài)因子耐物對生態(tài)因子耐受性的補償調(diào)節(jié)受性的補償調(diào)節(jié)能力增大。能力增大。植物的適應植物的適應n概念概念n適應的類型適應的類型n適應組合適應組合n生活型生活型n生態(tài)型生態(tài)型 植物通過改變自身的結植物通過改變自身的結構與過程與

17、其生存的環(huán)構與過程與其生存的環(huán)境相協(xié)調(diào)的過程，稱為境相協(xié)調(diào)的過程，稱為生態(tài)適應（生態(tài)適應（ecological adaptation）。）。適應的類型適應的類型n趨同適應趨同適應 趨同適應是指不同種類趨同適應是指不同種類的生物，由于長期生活的生物，由于長期生活在相同或相似的環(huán)境條在相同或相似的環(huán)境條件下，通過變異、選擇件下，通過變異、選擇和適應，在形態(tài)、生理、和適應，在形態(tài)、生理、發(fā)育以及適應方式和途發(fā)育以及適應方式和途徑等方面表現(xiàn)出相似性徑等方面表現(xiàn)出相似性的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。蘆薈與仙人掌均具有發(fā)達的貯水組織蘆薈與仙人掌均具有發(fā)達的貯水組織適應的類型適應的類型n趨異適應趨異適應 趨異適應是指親緣

18、關系趨異適應是指親緣關系相近的同種生物，長期相近的同種生物，長期生活在不同的環(huán)境條件生活在不同的環(huán)境條件下，形成了不同的形態(tài)下，形成了不同的形態(tài)結構、生理特性、適應結構、生理特性、適應方式和途徑等。又稱為方式和途徑等。又稱為輻射適應（輻射適應（adaptive radiation）。）。不同海拔中萎陵菜的形態(tài)具有差別不同海拔中萎陵菜的形態(tài)具有差別適應組合適應組合(adaptive suites)n植物對非生物環(huán)境條植物對非生物環(huán)境條件表現(xiàn)出一整套協(xié)同件表現(xiàn)出一整套協(xié)同的適應特性，稱適應的適應特性，稱適應組合。組合。n實例實例q仙人掌對炎熱干旱仙人掌對炎熱干旱環(huán)境的適應環(huán)境的適應生活型（生活型（

19、life form）n生活型的概念生活型的概念n 生物對于綜合生境長期適應而在外貌上反生物對于綜合生境長期適應而在外貌上反映出來的生物類型。映出來的生物類型。n生活型系統(tǒng)生活型系統(tǒng)q高位芽植物高位芽植物q地上芽植物地上芽植物q地面芽植物地面芽植物q隱芽植物隱芽植物q一年生植物一年生植物生活型譜生活型譜n概念概念 統(tǒng)計某一地區(qū)或某一群落內(nèi)各類生活型的數(shù)統(tǒng)計某一地區(qū)或某一群落內(nèi)各類生活型的數(shù)量對比關系，稱為生活型譜。量對比關系，稱為生活型譜。n制定生活型譜的方法制定生活型譜的方法q弄清整個地區(qū)或群落的全部種類，列出名錄弄清整個地區(qū)或群落的全部種類，列出名錄q確定同一生活型的種類，歸類。確定同一生活型的種類，歸類。q計算每一類群所占百分率計算每一類群所占百分率地區(qū)地區(qū)統(tǒng)計統(tǒng)計種數(shù)種數(shù)生活型生活型%Ph.ChHCr.Th.高位芽植物氣候（謝爾群島）高位芽植物氣候（謝爾群島）25861612556地上芽植物氣候（斯匹茨爾根）地上芽植物氣候（斯匹茨爾根）11012260152地面芽植物氣候（丹