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文檔簡介

第四節(jié)生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)一.光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的生態(tài)適應(yīng)三.水因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng):四、土壤因子的生態(tài)意義及生物的適應(yīng):五、生物與大氣的生態(tài)關(guān)系:第四節(jié)生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

一.光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)光的生態(tài)意義及其性質(zhì)光變化對生物的影響以光為主導(dǎo)因子的生物生態(tài)類型一.光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

一、光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)1、光的性質(zhì)及其生態(tài)意義1)光的性質(zhì)

a、太陽輻射:太陽表面以電磁波的形式不斷釋放的能量,其中到達(dá)地球表面的能量僅為.太陽輻射總量的1/22億。一、光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

光效應(yīng):米燭光或勒克司(Lux),一般以1卡/cm2/分鐘=7萬米燭光=7萬勒克司(Lux)來換算。

太陽常數(shù):表示太陽輻射能量的物理量;定義為:在地球距離太陽1個天文單位處,且沒有大氣吸收的情況下,垂直于太陽光線的每1cm2、1min(分鐘)內(nèi)所接受的輻射量,一般采用:1.95卡/厘米2,/分鐘(1.95卡/cm2/min),由于太陽的周期性活動,該數(shù)值可能有1~2%的變化。光效應(yīng):米燭光或勒克司(Lux),一般以1卡/cm2/分b、光譜組成:紅外光(>760nm熱效應(yīng))51%,可見光(380-760nm)40%,紫外光(<290nm)9%能被生物吸收生理有效光輻射:紅橙光(620-760nm)葉綠素a,有利于碳水化合物的形成;蘭紫光(490-435nm)葉綠素b,有利于蛋白質(zhì)的形成。b、光譜組成:隨空間發(fā)生變化的一般規(guī)律是:短波光隨緯度增加而減少,隨海拔升高而增加。在時間變化上: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,早晚長波光較多。在水體中,紅外光僅在幾米深處就會被完全吸收;紫和藍(lán)色等短波光容易被水散射,不能潛入刀痕深深的海水中;在較深的水層中只有綠光占有較大優(yōu)勢。隨空間發(fā)生變化的一般規(guī)律是:短波光隨緯度增加而減少,隨海拔升c、日照長度:主要指每天太陽的可照時數(shù),即晝長。

除兩級外,春分秋分全球都是晝夜分;日照長度在不同緯度和季節(jié)里是有規(guī)律地變化:在緯度為零的赤道附近,終年晝夜分;在高緯度地帶,隨緯度的增高,晝夜長短變化增大,緯度越高,夏半年晝越長,也越短;冬半年夜越長,晝越短。在北極地區(qū)則夏季全是白天,冬季全是黑夜。即出現(xiàn)極晝極夜現(xiàn)象。c、日照長度:主要指每天太陽的可照時數(shù),即晝長。2)影響地表太陽輻射的因素

a.大氣圈的對太陽輻射的削弱作用b.太陽高度角對太陽輻射強度的影響(0°-90°)c.日照長度的變化d.地形因素的影響:朝向、坡度、海拔高度e.不同的生境中的太陽輻射:2)影響地表太陽輻射的因素(3)太陽輻射的生態(tài)意義太陽輻射是地球上一切生物能量的源泉為維持生命的環(huán)境創(chuàng)造了必要的條件;是生物環(huán)境中一個重要的生態(tài)因子,對植物的生態(tài)作用是由光強、光照時間、光譜組成三者的對比關(guān)系構(gòu)成的光能條件直接影響植物的生物學(xué)產(chǎn)量,提高植物的光能利用率,是進(jìn)一步提高植物產(chǎn)量的根本途徑;光是生命活動周期性節(jié)律觸發(fā)器。(3)太陽輻射的生態(tài)意義2.光變化及其生物的適應(yīng)

1)光照強度及其生物的適應(yīng):光強隨(空間)緯度、海拔高度的變化,隨時間的變化,不同生境中坡向、坡度(北半球溫帶,光強:南坡>平地>北坡)。

2.光變化及其生物的適應(yīng)a.光強對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成有重要的作用光照強度對植物細(xì)胞的增長和分化、體積的增長和重量的增加有重要影響,光還促進(jìn)組織和器官的分化,制約著器官的生長發(fā)育速度,使植物各器官和組織保持發(fā)育上的正常比例。生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件

b.光照強度與水生植物光的穿透性限制著植物在海洋中的分布,只有在海洋表層的透光帶(euphoticzone)內(nèi),植物的光合作用量才能大于呼吸量。在透光帶的下部,植物的光合作用量剛好與植物的呼吸消耗相平衡之處,就是所謂的補償點。如果海洋中的浮游藻類沉降到補償點以下或者被洋流攜帶到補償點以下而又不能很快回升表層時,這些藻類便會死亡。

b.光照強度與水生植物

c.植物對光照強度的適應(yīng)類型不同的植物對光強的反應(yīng)也是不一樣的。在一定范圍內(nèi),光合作用的效率與光強成正比,但是到達(dá)一定強度,倘若繼續(xù)增加光強,光合作用的效率不僅不會提高,反而下降,這點稱之為光飽和點。不同的植物對光強的反應(yīng)也是不一樣的。在一定范圍內(nèi),光合作用的效率與光強成正比,但是到達(dá)一定強度,倘若繼續(xù)增加光強,光合作用的效率不僅不會提高,反而下降,這點稱之為光飽和點。c.植物對光照強度的適應(yīng)類型從圖中可以看出,光合作用將隨著光照強度的增加而增加,直至達(dá)到最大值。圖中的光合作用率(實線)和呼吸作用率(虛線)兩條線的交叉點就是所謂的光補償點,在此處的光照強度是植物開始生和進(jìn)行凈生產(chǎn)所需要的最小光照強度。從圖中可以看出,光合作用將隨著光照強度的增加而增加,直至達(dá)到陽地植物適應(yīng)于強光照地區(qū)生活的植物稱陽地植物,這類植物補償點的位置較高[圖2—6(a)],光合作用的速率和代謝速率都比較高。陰地植物適應(yīng)于弱光照地區(qū)生活的植物稱陰地植物,這類植物的光補償點位置較低[圖2—6(b)],其光合速率和呼吸速率都比較低。陰地植物多生長在潮濕背陰的地方或密林內(nèi)。陽地植物2)光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng):對陸生植物:紅橙光(碳水化合物形成)、藍(lán)紫光(蛋白質(zhì)的合成)為生理有效光,且葉綠素a、b的吸收光譜的峰值也不同.水體:紅外光被水體表層吸收,隨深度的增加,以黃綠光為主.2)光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng):

3)光照時間及生物的生態(tài)適應(yīng)(生物對光周期的適應(yīng)).①晝夜節(jié)律:植物光合作用的晝夜變化隨光合作用途徑(CO2同化途徑)而不同。②光周期現(xiàn)象:生物對白天黑夜的相對長度的反應(yīng)稱為光周期現(xiàn)(photoperiodism)。生物的光周期現(xiàn)象常表現(xiàn)在:日照長短與植物開花、種子萌發(fā)、地下部分的生長、動物的生殖、休眠等。3)光照時間及生物的生態(tài)適應(yīng)(生物對光周期的適應(yīng)).植物光周期現(xiàn)象:即植物的開花對日照長度的反應(yīng)。常根據(jù)植物開花對日照長度的反應(yīng)將光周期反應(yīng)類型分為:長日照植物、短日照植物、中日照植物及中間性植物。

生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件美國科學(xué)家加納爾(W.W.Garner,1920年)等人為假定以12小時為長日照植物和短日照植物是否開花的臨界日長,即誘導(dǎo)長日照植物開花所需的最短日照時數(shù),或誘導(dǎo)短日照植物開花所需的最長日照時數(shù),并假定每日在短于12小時的日照下才開花的植物叫做短日照植物(short-dayplant);每日在長于12小時的日照下才開花的植物叫做長日照植物(long-dayplant);要求晝夜長短接近于相等時才開花植物稱為中日照植物。美國科學(xué)家加納爾(W.W.Garner,1920年)等人為假光補償點:1、陽性植物和陽性葉子偏高,陰性植物和遮陰的葉子偏低.2、同一植株上,陰性葉偏低,陽性葉偏高.3、C3植物偏高,C4植物偏.低光補償點高低與呼吸作用強弱成正比.光飽和點:1、陽性植物高,陰性植物低。2、C4植物光飽和點比C3植物高.3、苗期和發(fā)育后期光飽和點低,生長盛期光飽和點高.光補償點:動物的光周期現(xiàn)象在脊椎動物中,鳥類的光周期現(xiàn)象最為明顯,很多鳥類的遷徙都是由日照長短的變化所引起。同樣,各種鳥類每年開始生殖的時間也是由日照長度的變化決定的。鳥類生殖腺的年周期發(fā)育是與日照長度的周期變化完全吻合的。日照長度的變化對哺乳動物的換毛和生殖也具有十分明顯的影響。

動物的光周期現(xiàn)象

3.以光為主導(dǎo)因子的生物生態(tài)類型比較以光為主導(dǎo)因子的植物生態(tài)類型特征:1)以光強為主導(dǎo)因子:陽生的陰生的耐陰性的生境形態(tài)結(jié)構(gòu)生理功能行為2)以日照長度與植物的關(guān)系:日照長度與植物開花行為的關(guān)系長日照短日照中日照中間性3.以光為主導(dǎo)因子的生物生態(tài)類型3)以植物光合作用中co2的同化途徑:c3、c4、景天酸

a.因子對生物的生態(tài)學(xué)意義.b.光對生物的影響三個強度

c.劃分類型3)以植物光合作用中co2的同化途徑:c3、c4、景

4、如何提高植物的光能利用率不同類型植物的井光合作用對光的依賴關(guān)系植物群體的生物生產(chǎn)量及其提高途徑植物群體的生物生產(chǎn)量對植物群體的總光能利用率產(chǎn)生影響的主要因素:4、如何提高植物的光能利用率光合面積:植物的葉面積指數(shù)(LAI):累積的葉面積指數(shù)表示一定土地面積上的總?cè)~面積(m2)。該地面上的總?cè)~面積(m2)

LAI=一定的土地的面積(m2)

生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件b.光合時間:植物全年進(jìn)行光合作用的時間.延長辦法:延長葉片壽命,植物生長期,間作套種.c.光合能力(植物自身的特性:品種培育可改變).

3提高植物群體生物生產(chǎn)量的途徑b.光合時間:植物全年進(jìn)行光合作用的時間.延長辦法:延長葉二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的生態(tài)適應(yīng)1、地球上環(huán)境溫度的分布及其變化規(guī)律(動物生態(tài)學(xué)原理,孫儒泳,p26-34)2、溫度的生態(tài)意義(普通生態(tài)學(xué),孫儒泳,p33)3、溫度與生物的生長和發(fā)育4、極端溫度及其對生物的影響5、溫度與生物的地理分布6、物候節(jié)律二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的生態(tài)適應(yīng)引子:

熱:是一定物質(zhì)中總動能的量度,是內(nèi)能的一部分。表現(xiàn)為物體溫度的高低,熱量的簡稱。熱能:能量的一種形式,物質(zhì)系統(tǒng)熱能的增加導(dǎo)致其溫度的升高。從分子運動論的觀點來看,熱能就是分子熱運動的動能,即:熱=熱能。熱量:由于溫度差別而轉(zhuǎn)移的能量。熱量傳遞是能量轉(zhuǎn)移的一種方式,其方式有:輻射、對流與傳導(dǎo)。溫度:溫標(biāo)上的標(biāo)度,表示物體冷熱程度的物理量,

引子:1、地球上環(huán)境溫度的分布及其變化規(guī)律

1)空間上的變化:緯度,海陸位置,海拔高度

海陸位置:背景不同,熱容量不同,水的熱容量很大.

氣溫直減率:溫度隨海拔的增高而下降.海面:每1000m降低10c,每1000m降低5-6c,與之相反的現(xiàn)象,逆溫現(xiàn)象:輻射,地形逆溫(盆地:蘭州)1、地球上環(huán)境溫度的分布及其變化規(guī)律2)時間變化:季節(jié),晝夜氣溫變化溫度年較差(年變幅):一年內(nèi)最熱月與最冷月平均溫度的差值.溫度季節(jié)變化的重要指標(biāo),大小受緯度與海陸位置的影響.緯度增加,年較差增大;大陸性氣候越明顯的地方,年較差越明顯.2)時間變化:季節(jié),晝夜溫度日較差:晝夜間最高氣溫與最低氣溫的差值.緯度越高,日較差越小.自然界最大最激烈日較差,一般在有強烈日照的高原,高山上.溫度日較差:晝夜間最高氣溫與最低氣溫的差值.3)水體中溫度成層現(xiàn)象:中高緯度的淡水湖泊中4)植物體溫度會隨氣溫變化而改變,不過該改變滯后于氣溫變化.植物最敏感部位:葉片,根系與氣溫一致.在植物群落中溫度變化部位抬高到冠層,冠層表面溫度變化劇烈,內(nèi)部變化和緩.5)熱源:太陽輻射是地表的熱源,使地表增溫,地面輻射是近地面層大氣的主要熱源,使地表空氣增溫.地面因接受太陽輻射而增強,同時又輻射. 大氣逆輻射:大氣輻射中射向地面的輻射,保溫地球.3)水體中溫度成層現(xiàn)象:中高緯度的淡水湖泊中2、溫度的生態(tài)意義

任何生物都生活在一定溫度外界環(huán)境中并受著溫度變化(空間、時間、海拔)的影響(直接的、間接的)。生物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)要求有一定的溫度范圍?;c溫度:最高、最適、最低.不同生物及同一生物在不同的發(fā)育階段所能忍受的溫度范圍有很大不同(對溫度的耐受限度)2、溫度的生態(tài)意義生物對溫度的長期適應(yīng)形成不同生態(tài)類型(恒溫、變溫動物,)。溫度的變化會引起其它生態(tài)因子的改變。小結(jié):溫度變化對生物的影響表現(xiàn)在量、持續(xù)時間(溫度的一致性與波動性)、階段性。生物對溫度的長期適應(yīng)形成不同生態(tài)類型(恒溫、變溫動物,)。(一)溫度因子的生態(tài)作用.1.溫度與植物生長:溫度三基點:最高點,最低點,最適點.2.溫度與生物發(fā)育:有效積溫法則.植物在生長發(fā)育過程中,必須從環(huán)境攝取一定的熱量才能維持起正常生長發(fā)育,而且植物各發(fā)育階段所需的總熱量是一常數(shù).

K=N(T—T0),N

為生長發(fā)育所需時間(一)溫度因子的生態(tài)作用.積溫:規(guī)定時間內(nèi),符合特定條件的各日平均溫度或有效溫度的總和.活動溫度:高于植物生物學(xué)最低溫度時的日平均氣溫.生物發(fā)育的起點溫度:生物開始發(fā)育的溫度.生物學(xué)零度≥10°C活動積溫:植物某一生長發(fā)育期或全部生長期中活動溫度的總積.

K=N(X--X0)

X0:生物學(xué)最低溫度積溫:規(guī)定時間內(nèi),符合特定條件的各日平均溫度或有效溫度的總圖2-8是地中海果蠅發(fā)育歷程與溫度的關(guān)系。它表示在發(fā)育的溫度內(nèi),溫度與發(fā)育歷程成雙曲線關(guān)系。圖2-8是地中海果蠅發(fā)育歷程與溫度的關(guān)系。它表示在發(fā)育的溫度(二)生物對極端溫度的適應(yīng)1生物對低溫環(huán)境的適應(yīng):1)極端溫度:危機生物生命功能的溫度成為極端溫度.2)極端低溫對生物的影響(二)生物對極端溫度的適應(yīng)臨界溫度:溫度低于一定數(shù)值時生物體受到傷害。

冷害:喜溫生物在00c以上的條件下受害或死亡。喜溫生物向北方擴(kuò)展或擴(kuò)展其分布范圍的主要障礙。霜害:(大氣中的水氣達(dá)到飽和狀態(tài),冷凝為露珠,結(jié)晶形成冰晶)點火,使作用面提高。由于霜凍而對生物所造成的傷害。(冰點:00c)臨界溫度:溫度低于一定數(shù)值時生物體受到傷害。凍害:00c以下的低溫使生物體內(nèi)形成冰晶而造成的損害。使質(zhì)膜破裂,蛋白質(zhì)失活變性。由于生理干燥和水化層的破壞而引起植物受害。生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件3)生物對極端低溫的適應(yīng):形態(tài):植物:葉形,芽(鱗片),芽葉內(nèi)物質(zhì),體表被毛、蠟質(zhì)、革質(zhì)化。動物:貝格曼、阿理定律。生理:細(xì)胞液(原生質(zhì)、液泡)濃度上升,冰點降低(植物),體內(nèi)成份:有機酸等。(動物)過冷現(xiàn)象:外界溫度很低,在動物體液凝結(jié)過程中釋放凝結(jié)熱,若溫度不再下降,則可能復(fù)蘇。3)生物對極端低溫的適應(yīng):生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件2.生物對極高溫的適應(yīng)1)高溫對生物的影響:植物:減弱光合作用,增強呼吸作用,使此兩個重要過程失調(diào),造成植物的饑餓現(xiàn)象,破壞植物的水分平衡,加速生長發(fā)育,促使蛋白質(zhì)凝固,導(dǎo)致有害物質(zhì)的積累。(分解過程的中間產(chǎn)物積累在體內(nèi))動物:破壞酶的活性,使蛋白質(zhì)凝固變性,缺氧,排泄功能失調(diào),神經(jīng)系統(tǒng)麻痹。

2.生物對極高溫的適應(yīng)2)生物對高溫環(huán)境的適應(yīng):生物對高溫環(huán)境的適應(yīng)也表現(xiàn)在形態(tài)、生理和行為3個方面.生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件

(三)溫度與生物的地理分布

1.生物的發(fā)育對溫度的要求熱量能否滿足生物生長、發(fā)育、繁殖過程對溫度的要求,如有效積溫.預(yù)測生物地理分布的北界K1/K2≥有效積溫,K1/K2——生物可完成的周期地區(qū)所提供的必須高于生長,發(fā)育所需的有效積溫。動物:溫度會影響動物食物的分布。(三)溫度與生物的地理分布

(四)變溫與溫周期現(xiàn)象變溫與生物生長種子萌發(fā),生長。變溫與干物質(zhì)積累溫度決定夜間呼吸作用的強度。呼吸作用強,則白天儲存物質(zhì)下中草藥:成分,在不同的條件下,其有效成分含量,活性不同。(四)變溫與溫周期現(xiàn)象(五)物候節(jié)律:物候:動植物的生長,發(fā)育,活動規(guī)律與非生物的變化對節(jié)候的反映。確定農(nóng)作物栽培技術(shù),預(yù)報天氣,反應(yīng)氣候變化。生物的發(fā)育節(jié)律隨氣候的變化而改變,具有遺傳性,是生物長期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。故生物的發(fā)育節(jié)律也可反映氣候變化。(五)物候節(jié)律:(六)休眠:休眠指生物的潛伏、蟄伏或不活動狀態(tài),是抵御不利環(huán)境的一種有效的生理機制。生物的休眠在使其持續(xù)占有一個生境方面起重要作用,是對不利環(huán)境適應(yīng)的極為有效的方式。類型:多年生植物芽休眠,一年生種子植物種子休眠(發(fā)展落后于動物)(六)休眠:三.水因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)(一)水的存在形式及分布1.水圈2.水存在形式:可見水汽、不可見水汽。

三.水因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

1)氣態(tài)水濕度:濕度是指空氣中水蒸汽的含量,濕度指標(biāo)(常用的指標(biāo)有):絕對濕度(absolutionhumidity)g/m3,相對濕度(relativehumidity)%,飽和差(saturationdeficiency)。1)氣態(tài)水(1)絕對濕度(absolutionhumidity)g/m3:在單位體積空氣中,水蒸氣所含有的實際量稱為絕對濕度。(2)相對濕度:是指大氣中水蒸氣的實際含量和同一溫度下飽和含量之比,用百分率來表示。(即大氣中實際水氣壓與最大水氣壓的百分比)不說明一定體積空氣中內(nèi)實際水汽含量的多少。(1)絕對濕度(absolutionhumidity)g/

相對濕度:

R=e/E*100%受溫度的影響,暖空氣>冷空氣,暖濕氣流上升時可達(dá)100%。

A.受地理位置、外貌、氣候、植被覆蓋程度、季節(jié)變化的影響

B.在不同溫度下,能使水蒸氣(在空氣中)達(dá)到飽和的量是不同的。

C.受晝夜變化的影響,白天R<夜間R。相對濕度:(2)飽和差(saturationdeficiency):某一溫度下的飽和濕度和實際的絕對濕度之差,稱為飽和差。氣態(tài)水的作用:

a 影響太陽的輻射強度;

b影響植物蒸騰;

c土壤水分的來源;

d供給某些植物直接利用,是濕聲植物生存的重要環(huán)境條件;

e影響其他生態(tài)因子的效應(yīng)。(2)飽和差(saturationdeficiency):2)液態(tài)水,(1)降水:

a.降水量:一定時間內(nèi)降落地面上的露、雨、雪等未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失而積聚在水平面上的水層厚度(mm)。降水時間:降水自開始到結(jié)束實際持續(xù)的時間,即降水的歷時。降水強度:單位時間內(nèi)的降水量。2)液態(tài)水,降水變率:各地區(qū)的降水量在年際間和逐月間都是變化的,變化程度也各不相同。距平數(shù):當(dāng)年降水量與平均降水量的差值。平均數(shù):某地多年平均降水量。

降水變率:各地區(qū)的降水量在年際間和逐月間都是變化的,變化程度

第四節(jié)生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)一.光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的生態(tài)適應(yīng)三.水因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng):四、土壤因子的生態(tài)意義及生物的適應(yīng):五、生物與大氣的生態(tài)關(guān)系:第四節(jié)生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

一.光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)光的生態(tài)意義及其性質(zhì)光變化對生物的影響以光為主導(dǎo)因子的生物生態(tài)類型一.光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

一、光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)1、光的性質(zhì)及其生態(tài)意義1)光的性質(zhì)

a、太陽輻射:太陽表面以電磁波的形式不斷釋放的能量,其中到達(dá)地球表面的能量僅為.太陽輻射總量的1/22億。一、光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)

光效應(yīng):米燭光或勒克司(Lux),一般以1卡/cm2/分鐘=7萬米燭光=7萬勒克司(Lux)來換算。

太陽常數(shù):表示太陽輻射能量的物理量;定義為:在地球距離太陽1個天文單位處,且沒有大氣吸收的情況下,垂直于太陽光線的每1cm2、1min(分鐘)內(nèi)所接受的輻射量,一般采用:1.95卡/厘米2,/分鐘(1.95卡/cm2/min),由于太陽的周期性活動,該數(shù)值可能有1~2%的變化。光效應(yīng):米燭光或勒克司(Lux),一般以1卡/cm2/分b、光譜組成:紅外光(>760nm熱效應(yīng))51%,可見光(380-760nm)40%,紫外光(<290nm)9%能被生物吸收生理有效光輻射:紅橙光(620-760nm)葉綠素a,有利于碳水化合物的形成;蘭紫光(490-435nm)葉綠素b,有利于蛋白質(zhì)的形成。b、光譜組成:隨空間發(fā)生變化的一般規(guī)律是:短波光隨緯度增加而減少,隨海拔升高而增加。在時間變化上: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,早晚長波光較多。在水體中,紅外光僅在幾米深處就會被完全吸收;紫和藍(lán)色等短波光容易被水散射,不能潛入刀痕深深的海水中;在較深的水層中只有綠光占有較大優(yōu)勢。隨空間發(fā)生變化的一般規(guī)律是:短波光隨緯度增加而減少,隨海拔升c、日照長度:主要指每天太陽的可照時數(shù),即晝長。

除兩級外,春分秋分全球都是晝夜分;日照長度在不同緯度和季節(jié)里是有規(guī)律地變化:在緯度為零的赤道附近,終年晝夜分;在高緯度地帶,隨緯度的增高,晝夜長短變化增大,緯度越高,夏半年晝越長,也越短;冬半年夜越長,晝越短。在北極地區(qū)則夏季全是白天,冬季全是黑夜。即出現(xiàn)極晝極夜現(xiàn)象。c、日照長度:主要指每天太陽的可照時數(shù),即晝長。2)影響地表太陽輻射的因素

a.大氣圈的對太陽輻射的削弱作用b.太陽高度角對太陽輻射強度的影響(0°-90°)c.日照長度的變化d.地形因素的影響:朝向、坡度、海拔高度e.不同的生境中的太陽輻射:2)影響地表太陽輻射的因素(3)太陽輻射的生態(tài)意義太陽輻射是地球上一切生物能量的源泉為維持生命的環(huán)境創(chuàng)造了必要的條件;是生物環(huán)境中一個重要的生態(tài)因子,對植物的生態(tài)作用是由光強、光照時間、光譜組成三者的對比關(guān)系構(gòu)成的光能條件直接影響植物的生物學(xué)產(chǎn)量,提高植物的光能利用率,是進(jìn)一步提高植物產(chǎn)量的根本途徑;光是生命活動周期性節(jié)律觸發(fā)器。(3)太陽輻射的生態(tài)意義2.光變化及其生物的適應(yīng)

1)光照強度及其生物的適應(yīng):光強隨(空間)緯度、海拔高度的變化,隨時間的變化,不同生境中坡向、坡度(北半球溫帶,光強:南坡>平地>北坡)。

2.光變化及其生物的適應(yīng)a.光強對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成有重要的作用光照強度對植物細(xì)胞的增長和分化、體積的增長和重量的增加有重要影響,光還促進(jìn)組織和器官的分化,制約著器官的生長發(fā)育速度,使植物各器官和組織保持發(fā)育上的正常比例。生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件

b.光照強度與水生植物光的穿透性限制著植物在海洋中的分布,只有在海洋表層的透光帶(euphoticzone)內(nèi),植物的光合作用量才能大于呼吸量。在透光帶的下部,植物的光合作用量剛好與植物的呼吸消耗相平衡之處,就是所謂的補償點。如果海洋中的浮游藻類沉降到補償點以下或者被洋流攜帶到補償點以下而又不能很快回升表層時,這些藻類便會死亡。

b.光照強度與水生植物

c.植物對光照強度的適應(yīng)類型不同的植物對光強的反應(yīng)也是不一樣的。在一定范圍內(nèi),光合作用的效率與光強成正比,但是到達(dá)一定強度,倘若繼續(xù)增加光強,光合作用的效率不僅不會提高,反而下降,這點稱之為光飽和點。不同的植物對光強的反應(yīng)也是不一樣的。在一定范圍內(nèi),光合作用的效率與光強成正比,但是到達(dá)一定強度,倘若繼續(xù)增加光強,光合作用的效率不僅不會提高,反而下降,這點稱之為光飽和點。c.植物對光照強度的適應(yīng)類型從圖中可以看出,光合作用將隨著光照強度的增加而增加,直至達(dá)到最大值。圖中的光合作用率(實線)和呼吸作用率(虛線)兩條線的交叉點就是所謂的光補償點,在此處的光照強度是植物開始生和進(jìn)行凈生產(chǎn)所需要的最小光照強度。從圖中可以看出,光合作用將隨著光照強度的增加而增加,直至達(dá)到陽地植物適應(yīng)于強光照地區(qū)生活的植物稱陽地植物,這類植物補償點的位置較高[圖2—6(a)],光合作用的速率和代謝速率都比較高。陰地植物適應(yīng)于弱光照地區(qū)生活的植物稱陰地植物,這類植物的光補償點位置較低[圖2—6(b)],其光合速率和呼吸速率都比較低。陰地植物多生長在潮濕背陰的地方或密林內(nèi)。陽地植物2)光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng):對陸生植物:紅橙光(碳水化合物形成)、藍(lán)紫光(蛋白質(zhì)的合成)為生理有效光,且葉綠素a、b的吸收光譜的峰值也不同.水體:紅外光被水體表層吸收,隨深度的增加,以黃綠光為主.2)光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng):

3)光照時間及生物的生態(tài)適應(yīng)(生物對光周期的適應(yīng)).①晝夜節(jié)律:植物光合作用的晝夜變化隨光合作用途徑(CO2同化途徑)而不同。②光周期現(xiàn)象:生物對白天黑夜的相對長度的反應(yīng)稱為光周期現(xiàn)(photoperiodism)。生物的光周期現(xiàn)象常表現(xiàn)在:日照長短與植物開花、種子萌發(fā)、地下部分的生長、動物的生殖、休眠等。3)光照時間及生物的生態(tài)適應(yīng)(生物對光周期的適應(yīng)).植物光周期現(xiàn)象:即植物的開花對日照長度的反應(yīng)。常根據(jù)植物開花對日照長度的反應(yīng)將光周期反應(yīng)類型分為:長日照植物、短日照植物、中日照植物及中間性植物。

生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件美國科學(xué)家加納爾(W.W.Garner,1920年)等人為假定以12小時為長日照植物和短日照植物是否開花的臨界日長,即誘導(dǎo)長日照植物開花所需的最短日照時數(shù),或誘導(dǎo)短日照植物開花所需的最長日照時數(shù),并假定每日在短于12小時的日照下才開花的植物叫做短日照植物(short-dayplant);每日在長于12小時的日照下才開花的植物叫做長日照植物(long-dayplant);要求晝夜長短接近于相等時才開花植物稱為中日照植物。美國科學(xué)家加納爾(W.W.Garner,1920年)等人為假光補償點:1、陽性植物和陽性葉子偏高,陰性植物和遮陰的葉子偏低.2、同一植株上,陰性葉偏低,陽性葉偏高.3、C3植物偏高,C4植物偏.低光補償點高低與呼吸作用強弱成正比.光飽和點:1、陽性植物高,陰性植物低。2、C4植物光飽和點比C3植物高.3、苗期和發(fā)育后期光飽和點低,生長盛期光飽和點高.光補償點:動物的光周期現(xiàn)象在脊椎動物中,鳥類的光周期現(xiàn)象最為明顯,很多鳥類的遷徙都是由日照長短的變化所引起。同樣,各種鳥類每年開始生殖的時間也是由日照長度的變化決定的。鳥類生殖腺的年周期發(fā)育是與日照長度的周期變化完全吻合的。日照長度的變化對哺乳動物的換毛和生殖也具有十分明顯的影響。

動物的光周期現(xiàn)象

3.以光為主導(dǎo)因子的生物生態(tài)類型比較以光為主導(dǎo)因子的植物生態(tài)類型特征:1)以光強為主導(dǎo)因子:陽生的陰生的耐陰性的生境形態(tài)結(jié)構(gòu)生理功能行為2)以日照長度與植物的關(guān)系:日照長度與植物開花行為的關(guān)系長日照短日照中日照中間性3.以光為主導(dǎo)因子的生物生態(tài)類型3)以植物光合作用中co2的同化途徑:c3、c4、景天酸

a.因子對生物的生態(tài)學(xué)意義.b.光對生物的影響三個強度

c.劃分類型3)以植物光合作用中co2的同化途徑:c3、c4、景

4、如何提高植物的光能利用率不同類型植物的井光合作用對光的依賴關(guān)系植物群體的生物生產(chǎn)量及其提高途徑植物群體的生物生產(chǎn)量對植物群體的總光能利用率產(chǎn)生影響的主要因素:4、如何提高植物的光能利用率光合面積:植物的葉面積指數(shù)(LAI):累積的葉面積指數(shù)表示一定土地面積上的總?cè)~面積(m2)。該地面上的總?cè)~面積(m2)

LAI=一定的土地的面積(m2)

生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件b.光合時間:植物全年進(jìn)行光合作用的時間.延長辦法:延長葉片壽命,植物生長期,間作套種.c.光合能力(植物自身的特性:品種培育可改變).

3提高植物群體生物生產(chǎn)量的途徑b.光合時間:植物全年進(jìn)行光合作用的時間.延長辦法:延長葉二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的生態(tài)適應(yīng)1、地球上環(huán)境溫度的分布及其變化規(guī)律(動物生態(tài)學(xué)原理,孫儒泳,p26-34)2、溫度的生態(tài)意義(普通生態(tài)學(xué),孫儒泳,p33)3、溫度與生物的生長和發(fā)育4、極端溫度及其對生物的影響5、溫度與生物的地理分布6、物候節(jié)律二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的生態(tài)適應(yīng)引子:

熱:是一定物質(zhì)中總動能的量度,是內(nèi)能的一部分。表現(xiàn)為物體溫度的高低,熱量的簡稱。熱能:能量的一種形式,物質(zhì)系統(tǒng)熱能的增加導(dǎo)致其溫度的升高。從分子運動論的觀點來看,熱能就是分子熱運動的動能,即:熱=熱能。熱量:由于溫度差別而轉(zhuǎn)移的能量。熱量傳遞是能量轉(zhuǎn)移的一種方式,其方式有:輻射、對流與傳導(dǎo)。溫度:溫標(biāo)上的標(biāo)度,表示物體冷熱程度的物理量,

引子:1、地球上環(huán)境溫度的分布及其變化規(guī)律

1)空間上的變化:緯度,海陸位置,海拔高度

海陸位置:背景不同,熱容量不同,水的熱容量很大.

氣溫直減率:溫度隨海拔的增高而下降.海面:每1000m降低10c,每1000m降低5-6c,與之相反的現(xiàn)象,逆溫現(xiàn)象:輻射,地形逆溫(盆地:蘭州)1、地球上環(huán)境溫度的分布及其變化規(guī)律2)時間變化:季節(jié),晝夜氣溫變化溫度年較差(年變幅):一年內(nèi)最熱月與最冷月平均溫度的差值.溫度季節(jié)變化的重要指標(biāo),大小受緯度與海陸位置的影響.緯度增加,年較差增大;大陸性氣候越明顯的地方,年較差越明顯.2)時間變化:季節(jié),晝夜溫度日較差:晝夜間最高氣溫與最低氣溫的差值.緯度越高,日較差越小.自然界最大最激烈日較差,一般在有強烈日照的高原,高山上.溫度日較差:晝夜間最高氣溫與最低氣溫的差值.3)水體中溫度成層現(xiàn)象:中高緯度的淡水湖泊中4)植物體溫度會隨氣溫變化而改變,不過該改變滯后于氣溫變化.植物最敏感部位:葉片,根系與氣溫一致.在植物群落中溫度變化部位抬高到冠層,冠層表面溫度變化劇烈,內(nèi)部變化和緩.5)熱源:太陽輻射是地表的熱源,使地表增溫,地面輻射是近地面層大氣的主要熱源,使地表空氣增溫.地面因接受太陽輻射而增強,同時又輻射. 大氣逆輻射:大氣輻射中射向地面的輻射,保溫地球.3)水體中溫度成層現(xiàn)象:中高緯度的淡水湖泊中2、溫度的生態(tài)意義

任何生物都生活在一定溫度外界環(huán)境中并受著溫度變化(空間、時間、海拔)的影響(直接的、間接的)。生物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)要求有一定的溫度范圍?;c溫度:最高、最適、最低.不同生物及同一生物在不同的發(fā)育階段所能忍受的溫度范圍有很大不同(對溫度的耐受限度)2、溫度的生態(tài)意義生物對溫度的長期適應(yīng)形成不同生態(tài)類型(恒溫、變溫動物,)。溫度的變化會引起其它生態(tài)因子的改變。小結(jié):溫度變化對生物的影響表現(xiàn)在量、持續(xù)時間(溫度的一致性與波動性)、階段性。生物對溫度的長期適應(yīng)形成不同生態(tài)類型(恒溫、變溫動物,)。(一)溫度因子的生態(tài)作用.1.溫度與植物生長:溫度三基點:最高點,最低點,最適點.2.溫度與生物發(fā)育:有效積溫法則.植物在生長發(fā)育過程中,必須從環(huán)境攝取一定的熱量才能維持起正常生長發(fā)育,而且植物各發(fā)育階段所需的總熱量是一常數(shù).

K=N(T—T0),N

為生長發(fā)育所需時間(一)溫度因子的生態(tài)作用.積溫:規(guī)定時間內(nèi),符合特定條件的各日平均溫度或有效溫度的總和.活動溫度:高于植物生物學(xué)最低溫度時的日平均氣溫.生物發(fā)育的起點溫度:生物開始發(fā)育的溫度.生物學(xué)零度≥10°C活動積溫:植物某一生長發(fā)育期或全部生長期中活動溫度的總積.

K=N(X--X0)

X0:生物學(xué)最低溫度積溫:規(guī)定時間內(nèi),符合特定條件的各日平均溫度或有效溫度的總圖2-8是地中海果蠅發(fā)育歷程與溫度的關(guān)系。它表示在發(fā)育的溫度內(nèi),溫度與發(fā)育歷程成雙曲線關(guān)系。圖2-8是地中海果蠅發(fā)育歷程與溫度的關(guān)系。它表示在發(fā)育的溫度(二)生物對極端溫度的適應(yīng)1生物對低溫環(huán)境的適應(yīng):1)極端溫度:危機生物生命功能的溫度成為極端溫度.2)極端低溫對生物的影響(二)生物對極端溫度的適應(yīng)臨界溫度:溫度低于一定數(shù)值時生物體受到傷害。

冷害:喜溫生物在00c以上的條件下受害或死亡。喜溫生物向北方擴(kuò)展或擴(kuò)展其分布范圍的主要障礙。霜害:(大氣中的水氣達(dá)到飽和狀態(tài),冷凝為露珠,結(jié)晶形成冰晶)點火,使作用面提高。由于霜凍而對生物所造成的傷害。(冰點:00c)臨界溫度:溫度低于一定數(shù)值時生物體受到傷害。凍害:00c以下的低溫使生物體內(nèi)形成冰晶而造成的損害。使質(zhì)膜破裂,蛋白質(zhì)失活變性。由于生理干燥和水化層的破壞而引起植物受害。生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件3)生物對極端低溫的適應(yīng):形態(tài):植物:葉形,芽(鱗片),芽葉內(nèi)物質(zhì),體表被毛、蠟質(zhì)、革質(zhì)化。動物:貝格曼、阿理定律。生理:細(xì)胞液(原生質(zhì)、液泡)濃度上升,冰點降低(植物),體內(nèi)成份:有機酸等。(動物)過冷現(xiàn)象:外界溫度很低,在動物體液凝結(jié)過程中釋放凝結(jié)熱,若溫度不再下降,則可能復(fù)蘇。3)生物對極端低溫的適應(yīng):生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)-課件2.生物對極高溫的適應(yīng)1)高溫對生物的影響:植物:減弱光合作用,增強呼吸作用,使此兩個重要過程失調(diào),造成植物的饑餓現(xiàn)象,破壞植物的水分平衡,加速生長發(fā)育,促使蛋白質(zhì)凝固,導(dǎo)致有害物質(zhì)的積累。(分解過程的中間產(chǎn)物積累在體內(nèi))動物:破壞酶的活

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