環(huán)境與生物2課件

第二章生物與環(huán)境環(huán)境與生態(tài)因子生物與主要生態(tài)因子的相互關(guān)系生態(tài)因子作用的一般規(guī)律第一節(jié)環(huán)境與生態(tài)因子環(huán)境概念生態(tài)因子的類型生態(tài)因子的空間分布

一、環(huán)境1、定義環(huán)境是指某一特定生物體或生物群體以外的空間,以及直接、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(gòu)成，這些環(huán)境要素稱環(huán)境因子。環(huán)境是具體的又是相對(duì)的。二、生態(tài)因子1、定義

生態(tài)因子(ecologicalfactors)

：環(huán)境中對(duì)生物的生長(zhǎng)、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。生態(tài)因子是環(huán)境中對(duì)生物起作用的因子，而環(huán)境因子則是指生物體外部的全部要素。2、生態(tài)因子的分類（5種）生態(tài)因子通常分為非生物因子和生物因子兩大類生物因子（biOticfactors）：有機(jī)體（同種和異種）非生物因子（abioticfactors）：溫度、光、濕度、pH、氧氣等有的學(xué)者將生態(tài)因子分為五類氣候因子(climaticfactors)、土壤因子(edaphicfactors)

、地形因子(topographicfactors)

、生物因子、人為因子(anthropogenicfactors)

Begon等將非生物因子分為條件和資源兩類條件：溫度、濕度、pH等資源：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、水、輻射能等Simith等將生態(tài)因子分成密度制約因子和非密度制約因子密度制約因子(densityindependentfactors)：食物、天敵等生物因子非密度制約因子(densitydependentfactors)：溫度、降水、氣候等因子Мончадский（蒙恰斯基）將生態(tài)因子分為穩(wěn)定因子和變動(dòng)因子穩(wěn)定因子(steadyfactors)：地心引力、地磁、太陽輻射常數(shù)等長(zhǎng)年恒定的因子變動(dòng)因子(variablefactors)：周期性變動(dòng)：春夏秋冬、潮夕漲落；非周期性變動(dòng)：風(fēng)、降水、捕食3、生態(tài)因子的空間分布緯度地帶性：從赤道到兩極，整個(gè)地球表面具有過渡狀的分帶性規(guī)律。太陽輻射量差異太陽輻射－熱量帶－水分差異－植被分帶自然地理帶：赤道、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒溫帶、亞寒帶、寒帶植被地帶性分布垂直地帶性：因太陽輻射和水熱狀況隨著地形高度的不同而不同，生物和氣候自山麓至山頂呈垂直地帶分異的規(guī)律性變化(干燥空氣,-1℃/100m;濕潤(rùn)空氣,-0.6℃/100m)。經(jīng)度地帶性：地球內(nèi)在因素如大地構(gòu)造形成地貌和海洋分異引起經(jīng)度地帶性分異。植被的空間格局(據(jù)M.C.Molles,Jr,1999)第二節(jié)生物與主要生態(tài)因子的相互關(guān)系生物與光的關(guān)系生物與溫度的關(guān)系生物與水的關(guān)系生物與土壤的關(guān)系光強(qiáng)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)（P19）

課本p46植物—光強(qiáng)對(duì)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖有重要影響。－葉綠素必須在一定光強(qiáng)下才能形成，黑暗條件下出現(xiàn)黃化現(xiàn)象－花芽開始分化時(shí)，光強(qiáng)有利于有機(jī)物形成和花發(fā)育－光強(qiáng)有利于果實(shí)成熟，提高品質(zhì)－水生植物在水中的分布與光照強(qiáng)度有關(guān)。不同植物對(duì)光強(qiáng)的反應(yīng)不同－陸生植物對(duì)不同光照強(qiáng)度的適應(yīng)產(chǎn)生陽性植物和陰性植物和耐陰性植物。光合作用率光合作用率光強(qiáng)度光強(qiáng)度凈生產(chǎn)力光合作用呼吸作用ABABACP光補(bǔ)償點(diǎn)CPCPabspsp光飽和點(diǎn)B光補(bǔ)償點(diǎn)(compensationpoint)光飽和點(diǎn)(saturatepoint)：光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相當(dāng)處的光強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)；當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定水平后，光合產(chǎn)物不再增加或增加得很少，該處的光強(qiáng)度即為光飽和點(diǎn)。植物的光補(bǔ)償點(diǎn)示意圖(Emberlin,1983)動(dòng)物

－光照強(qiáng)度影響動(dòng)物的行為，晝行性動(dòng)物在白天強(qiáng)光下活動(dòng)，夜行性動(dòng)物在夜晚或弱光下活動(dòng)。－有實(shí)驗(yàn)表明，蚜蟲在連續(xù)有光或連續(xù)無光條件下，多產(chǎn)生無翅個(gè)體，在光暗交替條件下，多產(chǎn)生有翅個(gè)體。－家養(yǎng)雞在天冷時(shí)不生蛋，但雞棚掛上燈泡，會(huì)繼續(xù)生蛋，這是光強(qiáng)對(duì)生殖器官發(fā)育的作用。光質(zhì)變化對(duì)生物的影響（P20)海洋植物—光合作用色素對(duì)光譜變化具有明顯的適應(yīng)性:海水表層植物色素吸收藍(lán)、紅光；深水植物光合色素有效地利用綠光。高山植物—對(duì)紫外光作用的適應(yīng)動(dòng)物—不同動(dòng)物發(fā)展不同的色覺。生物的光周期現(xiàn)象光周期現(xiàn)象(photoperiodism)：Garner等人(1920)發(fā)現(xiàn)明暗交替與長(zhǎng)短對(duì)植物的開花結(jié)實(shí)有很大的影響。這種生物對(duì)自然界晝夜長(zhǎng)短規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱光周期現(xiàn)象。（植物、動(dòng)物）植物光周期現(xiàn)象：--對(duì)繁殖(開花)的影響：分為長(zhǎng)日照植物和短日照植物。日照超過一定數(shù)值才開花的植物稱長(zhǎng)日照植物，如小麥、油菜；短日照短于一定數(shù)值才開花的植物稱短日照植物，一般需要較長(zhǎng)的黑暗才能開花，如蒼耳、水稻。動(dòng)物光周期現(xiàn)象

---對(duì)鳥類等遷徙影響：在脊椎動(dòng)物中，鳥類的光周期現(xiàn)象最明顯，由于日照長(zhǎng)短的變化是地球上最嚴(yán)格最穩(wěn)定的周期變化，所以是生物節(jié)律最可靠的信號(hào)系統(tǒng)。鳥類在不同年份遷離某地和到達(dá)某地時(shí)間相差無幾。---對(duì)繁殖的影響：分為長(zhǎng)日照動(dòng)物(long-dayanimals)和短日照動(dòng)物(short-dayanimals)：在溫帶和高緯度地區(qū)許多鳥獸在春夏之際白晝逐漸延長(zhǎng)的季節(jié)繁殖后代，稱長(zhǎng)日照動(dòng)物；如雪貂、野兔、刺猬；相反，一些動(dòng)物只有在白晝逐步縮短的秋冬之際才開始性腺發(fā)育和進(jìn)行繁殖，稱短日照動(dòng)物，如綿羊、山羊和鹿等。小結(jié)：生物對(duì)光的適應(yīng)植物對(duì)光質(zhì)的適應(yīng)：彩色塑料大棚；動(dòng)物的體色變化。植物對(duì)光強(qiáng)的適應(yīng)：陽性植物和陰性植物和耐陰性植物；光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)。黃化現(xiàn)象、水果品質(zhì)、動(dòng)物對(duì)光強(qiáng)的適應(yīng)晝行性動(dòng)物和夜行性動(dòng)物。植物對(duì)光周期現(xiàn)象適應(yīng)：植物分為長(zhǎng)日照植物和短日照植物。動(dòng)物光周期現(xiàn)象：鳥類等遷徙，繁殖方面分為長(zhǎng)日照動(dòng)物和短日照動(dòng)物。生物與溫度的關(guān)系溫度對(duì)生物的作用(溫度的生態(tài)學(xué)意義)極端溫度對(duì)生物的影響生物對(duì)極端溫度的適應(yīng)（2）溫度與生物發(fā)育：一方面體現(xiàn)在某些植物需要經(jīng)過一個(gè)低溫“春化”階段，才能開花結(jié)果，完成生命周期。另一方面反映在最普遍的規(guī)律有效積溫法則上。有效積溫法則及其意義有效積溫法則植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中必須從環(huán)境攝取一定的熱量才能完成某一發(fā)育階段的發(fā)育過程，而且各個(gè)發(fā)育階段所需的總熱量是一個(gè)常數(shù)，稱總積溫或有效積溫，因此可用公式表示：K＝N?（T-T0）其中，K-總積溫（常數(shù)），N-生長(zhǎng)發(fā)育所需天數(shù)，T-當(dāng)?shù)卦摃r(shí)期平均溫度，

T0-發(fā)育起點(diǎn)溫度，又稱生物零度，生物對(duì)溫度的適應(yīng)溫度因子是決定生物分布的重要生態(tài)因子。如蘋果不能在熱帶地區(qū)栽培，是由于高溫的限制；椰子只能在熱帶是受低溫的限制。生物對(duì)低溫的適應(yīng)：保暖、抗凍－－形態(tài)、生理、行為的適應(yīng)生物對(duì)高溫的適應(yīng)：抗輻射、保水、散熱－－形態(tài)、生理、行為的適應(yīng)生物對(duì)低溫的適應(yīng)形態(tài)上的適應(yīng)－－植物：芽具鱗片、體具蠟粉、樹皮木栓組織發(fā)達(dá)、植株矮小；動(dòng)物：增加隔熱層，體形增大（貝格曼規(guī)律），外露部分減?。ò愐?guī)律）。阿倫規(guī)律(Allen’srule):寒冷地區(qū)的內(nèi)溫動(dòng)物較溫暖地區(qū)的外露部分（四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨于縮小的現(xiàn)象，減少散熱。貝格曼規(guī)律(Bergman’srule):生活在寒冷氣候中的內(nèi)溫動(dòng)物的身體比溫暖氣候中的同類個(gè)體更大，減少散熱的適應(yīng)。約旦規(guī)律(Jordan’srule):魚類的脊椎骨數(shù)目在低溫水域比在溫暖水域的多。生理上的適應(yīng)－－植物：減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中糖、脂肪、色素以降低冰點(diǎn)；在冬季葉片變紅吸收更多紅外線。動(dòng)物：增加體內(nèi)產(chǎn)熱，維持體溫恒定。行為上的適應(yīng)－－遷移和冬眠／休眠等。生物對(duì)高溫的適應(yīng)形態(tài)上的適應(yīng)－－植物：密毛、鱗片濾光；體色反光；葉緣向上或暫時(shí)折疊，減少輻射傷害；干和莖具厚的木栓層，絕熱。動(dòng)物：體形變小，外露部分增大；腿長(zhǎng)將體抬離地面；背部具厚的脂肪隔熱層。生理上的適應(yīng)－－植物：降低細(xì)胞含水量，增加糖或鹽濃度，減緩代謝率；蒸騰作用旺盛，降低體溫；反射紅外光。動(dòng)物：放寬恒溫范圍；貯存熱量，減少內(nèi)外溫差。行為上的適應(yīng)－－植物：關(guān)閉氣孔。動(dòng)物：休眠，穴居，晝伏夜出等。仙仁掌和駱駝對(duì)高溫干旱環(huán)境的適應(yīng)生物與水的關(guān)系水是生物體最需要的一種物質(zhì)，影響生物的生存和分布。水的生態(tài)作用水對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響水對(duì)動(dòng)植物數(shù)量和分布的影響生物對(duì)水因子的適應(yīng)水的生態(tài)作用水是生物體不可缺少的組成成份；植物體含水量60-80%，有的水生生物達(dá)90%，干旱環(huán)境中的地衣苔蘚僅6%左右。水是良好溶劑，生物體所有代謝活動(dòng)的介質(zhì)；水有較大的比容，為生物創(chuàng)造穩(wěn)定的體溫和環(huán)溫；水的密度4℃最大，使水體不會(huì)同時(shí)結(jié)冰，自上而下。水對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響水量對(duì)植物生長(zhǎng)也有三基點(diǎn)，低于最低點(diǎn)，植物萎縮，生長(zhǎng)停滯；高于最高點(diǎn)，根系缺氧窒息爛根。許多動(dòng)物的周期性繁殖與降雨季節(jié)相關(guān)，如羚羊的出生時(shí)間正好是降雨和植被茂盛期。水對(duì)動(dòng)植物數(shù)量和分布的影響降水量最大的赤道熱帶雨林中的植物達(dá)52種/hm2，降水量少的大興安嶺僅有10種/hm2

，荒漠更少。生物對(duì)水因子的適應(yīng)水生植物對(duì)水環(huán)境的適應(yīng)陸生植物水平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制陸生動(dòng)物水平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制水生動(dòng)物水平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制水生植物對(duì)水因子的適應(yīng)適應(yīng)方式為適應(yīng)缺氧環(huán)境，根莖葉形成連貫有發(fā)達(dá)的通氣組織，以保障植物體各部分對(duì)氧氣的需要;葉片薄而長(zhǎng),以增加吸收陽光、無機(jī)鹽、CO2的面積。生態(tài)類型沉水植物浮水植物挺水植物陸生植物對(duì)水因子的適應(yīng)陸生植物的水平衡調(diào)節(jié)機(jī)制形態(tài)適應(yīng)：（旱生植物）發(fā)達(dá)的根系；葉面??；陸生植物的生態(tài)類型濕生植物、中生植物、旱生植物陸生動(dòng)物的水平衡調(diào)節(jié)機(jī)制失水的主要途徑：皮膚蒸發(fā)、呼吸失水、排泄失水補(bǔ)充水的主要途徑：食物、飲水保水機(jī)制減小皮膚的透水性減少身體的表面蒸發(fā)減少呼吸失水減少排泄失水生態(tài)類型喜濕耐旱水生動(dòng)物水平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制動(dòng)物生活在水中，似乎不存在缺水問題，其實(shí)，因水是良好的溶劑，溶有不同種類和數(shù)量的鹽。動(dòng)物體表通常具有滲透壓，存在滲透壓和水分平衡問題。生物與土壤的關(guān)系土壤的生態(tài)學(xué)意義土壤的理化性質(zhì)及其對(duì)生物的影響生物的適應(yīng)土壤的生態(tài)學(xué)意義為陸生植物提供基底，為土壤生物提供棲息場(chǎng)所；提供植物生長(zhǎng)所需的水、熱、肥、礦物質(zhì)、氣-土壤肥力；構(gòu)成土壤生物作用，土壤中生物包括各種菌類、蚯蚓、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物等，對(duì)土壤有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化、元素循環(huán)有重要作用，改變土壤物化性質(zhì)，影響生物生長(zhǎng)；生態(tài)系統(tǒng)的許多很重要的生態(tài)過程都是在土壤中進(jìn)行。土壤的理化性質(zhì)及其對(duì)生物的影響土壤的物理性質(zhì)及其對(duì)生物的影響土壤由固、液和氣組成，根據(jù)土粒直徑大小可將土壤分為：砂土、壤土和粘土。其組合百分比稱土壤質(zhì)地（固）；土壤水分:旱澇；土壤空氣：CO2濃度比大氣中高幾十到幾千倍，O2少。土壤質(zhì)地影響植物生長(zhǎng)和土壤動(dòng)物的水平及垂直分布。

--通氣、保水功能；－水分影響土壤動(dòng)物數(shù)量和分布。－植物光合作用所需CO2一半來自土壤，過高會(huì)窒息。土壤的化學(xué)性質(zhì)及其對(duì)生物的影響土壤酸堿度：過堿性和酸性不利于植物生長(zhǎng)，酸性還不利于細(xì)菌生長(zhǎng)。鹽土對(duì)植物的危害：（我國鹽土面積大，NaCl、Na2SO4含量高）－引起植物生理干旱。鹽分提高了土壤溶液滲透壓，根細(xì)胞水分外滲。－引起細(xì)胞中毒。體內(nèi)鹽量大會(huì)使蛋白質(zhì)合成受阻，含N中間產(chǎn)物積累，細(xì)胞中毒。－影響植物正常營(yíng)養(yǎng)。因Na的競(jìng)爭(zhēng)，減少對(duì)K、P的吸收。鹽土植物的適應(yīng)－聚鹽類植物能從土壤中吸收大量鹽類而不受傷，根部細(xì)胞有極高的滲透壓。－泌鹽類植物吸進(jìn)體內(nèi)的鹽分通過莖、葉表面排出體外，被風(fēng)吹雨淋洗掉。－不透鹽植物幾乎不吸收或很少吸收土壤中的鹽類。第三節(jié)生態(tài)因子作用的一般規(guī)律

p65生態(tài)因子作用的特點(diǎn)生態(tài)因子對(duì)生物的作用規(guī)律1、生態(tài)因子作用的特點(diǎn)綜合性非等價(jià)性（主導(dǎo)因子作用）不可替代性和補(bǔ)償性直接作用和間接作用階段性限制因子(limitingfactors)定義在眾多生態(tài)因子中，必有一種或少數(shù)幾種因子是限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子，這些關(guān)鍵性因子就是限制因子。任何接近或超過某種生物耐受性極限而阻止其生存、生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散的因子稱限制因子。特點(diǎn)：耐受范圍窄、波動(dòng)大（不穩(wěn)定）意義：

a、能簡(jiǎn)化研究生物與環(huán)境相互作用的復(fù)雜關(guān)系；

b、有助于把握問題的本質(zhì)，尋找解決問題的關(guān)鍵性因子。限制因子有什么作用規(guī)律？2、生態(tài)因子對(duì)生物的作用規(guī)律“李比希最小因子定律”(Liebig’slawofminim）（Liebig,1840,德國）

植物的生長(zhǎng)取決于那些處于最低量的營(yíng)養(yǎng)元素，這些處于最低量的營(yíng)養(yǎng)元素稱最小因子?！爸x爾福德耐受性定律”(Shelford’slawoftolerance)

(美國，1913