環(huán)境生態(tài)學_生物與環(huán)境的概念及其類型

1、第二章第二章 生物與環(huán)境生物與環(huán)境請思考請思考 我們常說的我們常說的“這里環(huán)境真優(yōu)美！那里的這里環(huán)境真優(yōu)美！那里的環(huán)境遭到了污染環(huán)境遭到了污染”中的中的“環(huán)境環(huán)境”指的是什指的是什么？么？ 第一節(jié)第一節(jié) 環(huán)境的概念及其類型環(huán)境的概念及其類型一、環(huán)境的概念一、環(huán)境的概念環(huán)境環(huán)境:是指環(huán)繞著某一中心事物的周圍事物。是指環(huán)繞著某一中心事物的周圍事物。* 是一個相對的概念，針對某一特定主體或中心而言。是一個相對的概念，針對某一特定主體或中心而言。環(huán)境科學所稱的環(huán)境環(huán)境科學所稱的環(huán)境生態(tài)學所稱的環(huán)境生態(tài)學所稱的環(huán)境憲法憲法所稱的環(huán)境所稱的環(huán)境環(huán)境保護法學所稱的環(huán)境環(huán)境保護法學所稱的環(huán)境環(huán)境科學環(huán)境科學所

2、稱的環(huán)境所稱的環(huán)境環(huán)境科學以人類為研究對象。環(huán)境科學以人類為研究對象。環(huán)境環(huán)境指圍繞著人群的空間，以及其中可以直接、間接影指圍繞著人群的空間，以及其中可以直接、間接影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經過人工改造過的自響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經過人工改造過的自然因素的總體。即人類環(huán)境。然因素的總體。即人類環(huán)境。 生態(tài)學生態(tài)學所稱的環(huán)境所稱的環(huán)境生態(tài)學以整個生物界生態(tài)學以整個生物界(包括動物，植物和微生物包括動物，植物和微生物)為研究對象。為研究對象。環(huán)境環(huán)境指環(huán)繞著生物界并影響其生存和發(fā)展的外部空間和無生命指環(huán)繞著生物界并影響其生存和發(fā)展的外部空間和無生命物質，如大氣、水、土壤、陽光和其他無

3、機物質。物質，如大氣、水、土壤、陽光和其他無機物質。 憲法憲法所稱的環(huán)境所稱的環(huán)境憲法憲法第二十六條規(guī)定：第二十六條規(guī)定：“國家保護和改善生活環(huán)境和生態(tài)國家保護和改善生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，防治污染和其他公害。環(huán)境，防治污染和其他公害。其中其中 n“生活環(huán)境生活環(huán)境”，是指與人類生活密切相關的各種天然的和是指與人類生活密切相關的各種天然的和經過人工改造過的自然因素。經過人工改造過的自然因素。n“生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境”，是指影響生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的各種生態(tài)因素，是指影響生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的各種生態(tài)因素，即環(huán)境條件。如氣候、土壤、生物、地理和人為諸條件的即環(huán)境條件。如氣候、土壤、生物、地理和人為諸條件的綜合體。綜合體

4、。環(huán)境保護法學環(huán)境保護法學所稱的環(huán)境所稱的環(huán)境環(huán)境保護法環(huán)境保護法第二條的規(guī)定：第二條的規(guī)定：“本法所稱本法所稱環(huán)境環(huán)境，是指，是指: 影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經過人工改造的自然影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區(qū)、風景名原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等。勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等。u 環(huán)境生態(tài)學環(huán)境生態(tài)學中環(huán)境的概念中環(huán)境的概念指某一特定生物個體或生物群體以外的空間，以及直接指某一特定生物個體或

5、生物群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和。或間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和。由許多環(huán)境要素構成，這些環(huán)境要素稱環(huán)境因子。由許多環(huán)境要素構成，這些環(huán)境要素稱環(huán)境因子。l 按環(huán)境的主體可分為：按環(huán)境的主體可分為： 以人類為主體的以人類為主體的人類環(huán)境人類環(huán)境，在此類環(huán)境中其他的生命物質，在此類環(huán)境中其他的生命物質和非生命物質都被視為人類環(huán)境要素。這是環(huán)境科學中所和非生命物質都被視為人類環(huán)境要素。這是環(huán)境科學中所指的環(huán)境；指的環(huán)境； 以生物為主體的以生物為主體的生物環(huán)境生物環(huán)境，即生物體以外的所有自然條件，即生物體以外的所有自然條件稱為稱為環(huán)境環(huán)境

6、。這是一般生態(tài)學書刊上所采用的分類方法。這是一般生態(tài)學書刊上所采用的分類方法。二、環(huán)境的類型二、環(huán)境的類型l 按環(huán)境的性質將環(huán)境分成：按環(huán)境的性質將環(huán)境分成： 自然環(huán)境；自然環(huán)境； 半自然環(huán)境半自然環(huán)境(被人類破壞干涉的自然環(huán)境被人類破壞干涉的自然環(huán)境)； 社會環(huán)境。社會環(huán)境。l 根據環(huán)境范圍的大小分：根據環(huán)境范圍的大小分： 1. 宇宙環(huán)境：宇宙環(huán)境：指地球大氣圈以外的宇宙空間。指地球大氣圈以外的宇宙空間。2. 地球環(huán)境（生物圈）：地球環(huán)境（生物圈）：指地球上有生命存在的部分。指地球上有生命存在的部分。 3. 區(qū)域環(huán)境：區(qū)域環(huán)境：指生物圈內形成的不同區(qū)域。指生物圈內形成的不同區(qū)域。 成因：由于

7、地形、氣候各自然圈層配合上的差異而形成成因：由于地形、氣候各自然圈層配合上的差異而形成的生物圈內不同的地區(qū)環(huán)境。的生物圈內不同的地區(qū)環(huán)境。4. 生境：生境：指在一定時間內具體的生物個體和群體生活地段上指在一定時間內具體的生物個體和群體生活地段上的生態(tài)環(huán)境。也稱棲息地。的生態(tài)環(huán)境。也稱棲息地。5. 小環(huán)境：小環(huán)境：指接近生物個體表面的環(huán)境。指接近生物個體表面的環(huán)境。6. 內環(huán)境：內環(huán)境：指生物體內組織或細胞間的環(huán)境。指生物體內組織或細胞間的環(huán)境。 l1972年，年，Dajoz依據生物有機體對環(huán)境的反應和適應性進行分類，依據生物有機體對環(huán)境的反應和適應性進行分類，將環(huán)境因子將環(huán)境因子第一性周期因子

8、第一性周期因子、次生性周期因子次生性周期因子及及非周期性因子非周期性因子。三、環(huán)境因子的分類三、環(huán)境因子的分類l 美國生態(tài)學家美國生態(tài)學家R.F.Daubenminre(1947)將環(huán)境因子分為將環(huán)境因子分為3大類大類: 氣候類、氣候類、 土壤類和生物類；土壤類和生物類；7個并列的項目：個并列的項目：土壤、水分、溫度、光照、大氣、火和生物土壤、水分、溫度、光照、大氣、火和生物因子。因子。第一層第一層，植物生長所必需的環(huán)境因子（如，溫、光、水等）；，植物生長所必需的環(huán)境因子（如，溫、光、水等）；第二層第二層，不以植被是否存在而發(fā)生的對植物有影響的環(huán)境因子，不以植被是否存在而發(fā)生的對植物有影響的環(huán)

9、境因子（例如，風暴、火山爆發(fā)、洪澇等）；（例如，風暴、火山爆發(fā)、洪澇等）；第三層第三層，存在與發(fā)生受植被影響，反過來又直接或間接影響植，存在與發(fā)生受植被影響，反過來又直接或間接影響植被的環(huán)境因子（例如，放牧、火燒等）。被的環(huán)境因子（例如，放牧、火燒等）。l Gill（1975）將非生物的環(huán)境因子分為）將非生物的環(huán)境因子分為3個層次：個層次：（一）光照強度的生態(tài)作用與生物的適應（一）光照強度的生態(tài)作用與生物的適應影響植物葉綠素的形成（黃化現象）影響植物葉綠素的形成（黃化現象）影響植物細胞的增長和分裂、組織器官的生長和分化影響植物細胞的增長和分裂、組織器官的生長和分化 影響植物花果的數量和質量。影

10、響植物花果的數量和質量。影響動物的生長發(fā)育影響動物的生長發(fā)育影響動物的體色影響動物的體色第二節(jié)第二節(jié) 生物與環(huán)境因子的相互作用生物與環(huán)境因子的相互作用一、光因子的生態(tài)作用及生物的適應一、光因子的生態(tài)作用及生物的適應1. 光強對生物生長發(fā)育和形態(tài)建成的作用光強對生物生長發(fā)育和形態(tài)建成的作用植物對光照強度的適應類型植物對光照強度的適應類型陽性植物，陰性植物，中性植物。陽性植物，陰性植物，中性植物。2. 植物對光照強度的適應植物對光照強度的適應喜陽植物（向日葵）喜陽植物（向日葵）喜陰植物（三七）喜陰植物（三七）（二）光質的生態(tài)作用與生物的適應（二）光質的生態(tài)作用與生物的適應1.1.光譜組成光譜組成2

11、.光質變化對生物的影響光質變化對生物的影響u光質的生態(tài)作用光質的生態(tài)作用l 光質對光質對植物植物光合作用的影響光合作用的影響l 光質對植物光合作用產物的影響光質對植物光合作用產物的影響l 光質對植物形態(tài)的影響光質對植物形態(tài)的影響 植物植物葉綠素的吸收光譜葉綠素的吸收光譜l可見光可見光對動物對動物生殖、體色變化、遷徙、毛羽更換、生長生殖、體色變化、遷徙、毛羽更換、生長發(fā)育發(fā)育有影響。有影響。l不可見光不可見光：大多數脊椎動物的可見光波范圍與人接近，但：大多數脊椎動物的可見光波范圍與人接近，但昆蟲則偏于短波光，大致在昆蟲則偏于短波光，大致在250-700nm之間，它們看不見紅之間，它們看不見紅外光

12、，卻看得見紫外光。而且許多昆蟲對紫外光有趨光性，外光，卻看得見紫外光。而且許多昆蟲對紫外光有趨光性，這種趨光現象已被用來誘殺農業(yè)害蟲。這種趨光現象已被用來誘殺農業(yè)害蟲。 動物動物（三）（三） 生物對光周期的適應生物對光周期的適應光周期現象：光周期現象：Garner等人等人(1920)發(fā)現明相暗相交替與長短發(fā)現明相暗相交替與長短對植物的開花結實有很大的影響。這種生物生長發(fā)育繁殖對植物的開花結實有很大的影響。這種生物生長發(fā)育繁殖遷徙過程中適應日照長度有規(guī)律的隨季節(jié)晝夜變化的現象遷徙過程中適應日照長度有規(guī)律的隨季節(jié)晝夜變化的現象稱稱光周期現象光周期現象。1. 植物光周期現象植物光周期現象 對繁殖對繁

13、殖(開花開花)的影響的影響n長日照植物、短日照植物、中日照植物、中間型植物長日照植物、短日照植物、中日照植物、中間型植物。（不同光照時間對開花的作用而定）（不同光照時間對開花的作用而定）n植物光周期的應用：雜交、抗性選育、異地種植植物光周期的應用：雜交、抗性選育、異地種植植物開花對日照長度的反應植物開花對日照長度的反應2. 動物光周期現象動物光周期現象u 鳥類的光周期現象鳥類的光周期現象u 魚類的魚類的生殖與遷徙生殖與遷徙的光周期的光周期u 昆蟲昆蟲滯育滯育的光周期的光周期u 動物生殖動物生殖換毛換羽換毛換羽的光周期的光周期1. 溫度與生物的生長溫度與生物的生長 二、溫度的生態(tài)作用及生物的適應

14、二、溫度的生態(tài)作用及生物的適應（一）溫度因子的生態(tài)作用（一）溫度因子的生態(tài)作用溫度與生物生長：溫度與生物生長： 生長生長 “三基點三基點”最低、最適、最高溫度。最低、最適、最高溫度。 在一定溫度范圍內，生物生長的速率與溫度成在一定溫度范圍內，生物生長的速率與溫度成正比；正比；2. 溫度與生物發(fā)育溫度與生物發(fā)育溫度與生物發(fā)育最普遍的規(guī)律是溫度與生物發(fā)育最普遍的規(guī)律是有效積溫有效積溫。（二）極端溫度對生物的影響與生物的適應（二）極端溫度對生物的影響與生物的適應1. 低溫對生物的影響：低溫對生物的影響：當溫度低于臨界（下限）溫度當溫度低于臨界（下限）溫度 ，生，生物便會因低溫而物便會因低溫而寒害和凍

15、害寒害和凍害。u 極端溫度對生物的影響極端溫度對生物的影響2. 高溫對生物的影響：高溫對生物的影響：當溫度超過臨界（上限）溫度，對當溫度超過臨界（上限）溫度，對生物產生有害作用。生物產生有害作用。致死原因：蛋白質變性；理化過程失調；代謝中毒；致死原因：蛋白質變性；理化過程失調；代謝中毒；生物膜結構變化；供氧不足等。生物膜結構變化；供氧不足等。 u 生物對極端溫度的適應生物對極端溫度的適應 植物植物 形態(tài)結構：油脂、鱗片、短小、匍匐狀，厚皮形態(tài)結構：油脂、鱗片、短小、匍匐狀，厚皮 生理適應：細胞內物質含量變化（糖類）生理適應：細胞內物質含量變化（糖類） 行為適應：休眠行為適應：休眠1. 生物對低

16、溫的適應生物對低溫的適應（1）貝格曼（）貝格曼（Bergman）規(guī)律：生活在高緯度地區(qū)的恒溫動物，其身體往）規(guī)律：生活在高緯度地區(qū)的恒溫動物，其身體往往比生活在低緯度地區(qū)的同類個體大。因為個體大的動物，其單位體往比生活在低緯度地區(qū)的同類個體大。因為個體大的動物，其單位體重散熱量相對較少。重散熱量相對較少。（2）阿倫（）阿倫（Allen）規(guī)律：恒溫動物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳）規(guī)律：恒溫動物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環(huán)境下有變小變短的趨勢。等在低溫環(huán)境下有變小變短的趨勢。（3）恒溫動物在寒冷地區(qū)和寒冷季節(jié)增加毛或羽毛的數量和質量或增加皮）恒溫動物在寒冷地區(qū)和寒冷季節(jié)增加毛或

17、羽毛的數量和質量或增加皮下脂肪的厚度，從而提高身體的隔熱性能。下脂肪的厚度，從而提高身體的隔熱性能。動物動物形態(tài)結構：形態(tài)結構：北極狐北極狐赤狐赤狐大耳狐大耳狐u生理適應：生理適應：增加體內熱量增加體內熱量u行為適應：行為適應：遷徙、冬眠、冬睡、滯育、集群遷徙、冬眠、冬睡、滯育、集群2. 生物對高溫的適應生物對高溫的適應l 植物：密毛、鱗片濾光；體色反光；葉緣向上或植物：密毛、鱗片濾光；體色反光；葉緣向上或暫時折疊，減少輻射傷害；干和莖具厚的木栓層，暫時折疊，減少輻射傷害；干和莖具厚的木栓層，絕熱。絕熱。l 動物：體形變小，外露部分增大；背部具厚的脂動物：體形變小，外露部分增大；背部具厚的脂肪

18、隔熱層。肪隔熱層。 形態(tài)上的適應形態(tài)上的適應:生理上的適應生理上的適應l植物：降低細胞含水量，增加糖或鹽濃度，減緩植物：降低細胞含水量，增加糖或鹽濃度，減緩代謝率；降低體溫。代謝率；降低體溫。l動物：放寬恒溫范圍；貯存熱量，減少內外溫差。動物：放寬恒溫范圍；貯存熱量，減少內外溫差。行為上的適應行為上的適應l植物：關閉氣孔。植物：關閉氣孔。l動物：休眠，穴居，晝伏夜出等。動物：休眠，穴居，晝伏夜出等。影響生物地理分布的因素：影響生物地理分布的因素： 有效總積溫有效總積溫，極端溫度極端溫度（最高、最低溫度）（最高、最低溫度）高溫限制生物分布的原因主要是破壞生物體內的代謝過程高溫限制生物分布的原因主要是破壞生物體內的代謝過程和光合呼吸平衡；并且植物因得不到必要的低溫刺激而不和光合呼吸平衡；并且植物因得不到必要的低溫刺激而不能完成發(fā)育階段。能完成發(fā)育階段。低溫對生物分布的限制作用更為明顯，對植物和變溫動物低溫對生物分布的限制作用更為明顯，對植物和變溫動物來說，決定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就來說，決定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低溫。是低溫。3、溫度與生物的地理分布、溫度與生物的地理分布溫周期現象：溫周期現象：由于地表太陽輻射的周期性變化產