第六章 生物與環(huán)境4

1、生物地理學(xué)第七章第七章 生物與環(huán)境生物與環(huán)境第四節(jié)第四節(jié) 光照條件光照條件 一、一、 光強(qiáng)對(duì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)建成的作用光強(qiáng)對(duì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)建成的作用二、二、植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)類型植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)類型三、水體中光的生態(tài)作用三、水體中光的生態(tài)作用四、生物對(duì)光周期的適應(yīng)四、生物對(duì)光周期的適應(yīng) 上一節(jié)復(fù)上一節(jié)復(fù) 習(xí)習(xí)生物地理學(xué)本節(jié)講授內(nèi)容本節(jié)講授內(nèi)容第五節(jié)第五節(jié) 溫度條件溫度條件一、溫度因子的生態(tài)作用一、溫度因子的生態(tài)作用二、生物對(duì)極端溫度的適應(yīng)二、生物對(duì)極端溫度的適應(yīng) 三、溫度與生物的地理分布三、溫度與生物的地理分布四、變溫與溫周期現(xiàn)象四、變溫與溫周期現(xiàn)象五、物候?qū)W五、物候?qū)W六、休眠

2、六、休眠 生物地理學(xué)溫度因子的生態(tài)作用溫度因子的生態(tài)作用太陽輻射使地表受熱，產(chǎn)生氣溫、水溫和土溫太陽輻射使地表受熱，產(chǎn)生氣溫、水溫和土溫的變化，的變化，溫度因子和光因子一樣存在周期性變溫度因子和光因子一樣存在周期性變化，稱節(jié)律性變溫化，稱節(jié)律性變溫。不僅。不僅節(jié)律性變溫節(jié)律性變溫對(duì)生物有對(duì)生物有影響，而且影響，而且極端溫度極端溫度對(duì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育都有十對(duì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育都有十分重要的意義。分重要的意義。 生物地理學(xué)一、溫度與生物生長(zhǎng)一、溫度與生物生長(zhǎng) 任何一種生物，其生命活動(dòng)中每一生理生化過程都有酶任何一種生物，其生命活動(dòng)中每一生理生化過程都有酶系統(tǒng)的參與。然而，每一種酶的活性都有它的系統(tǒng)的參與

3、。然而，每一種酶的活性都有它的最低溫度、最最低溫度、最適溫度和最高溫度，相應(yīng)形成生物生長(zhǎng)的適溫度和最高溫度，相應(yīng)形成生物生長(zhǎng)的“三基點(diǎn)三基點(diǎn)”。一旦。一旦超過生物的耐受能力，如高溫使蛋白質(zhì)凝固，酶系統(tǒng)失活；超過生物的耐受能力，如高溫使蛋白質(zhì)凝固，酶系統(tǒng)失活；低溫將引起細(xì)胞膜系統(tǒng)滲透性改變、脫水、蛋白質(zhì)沉淀以及低溫將引起細(xì)胞膜系統(tǒng)滲透性改變、脫水、蛋白質(zhì)沉淀以及其他不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)變化。其他不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)變化。 在一定的溫度范圍內(nèi)，生物的生長(zhǎng)速率與溫度成正比在一定的溫度范圍內(nèi)，生物的生長(zhǎng)速率與溫度成正比，在多年生木本植物莖的橫斷面上大多可以看到明顯的年輪，在多年生木本植物莖的橫斷面上大多可以看到明

4、顯的年輪，這就是植物生長(zhǎng)快慢與溫度高低關(guān)系的真實(shí)寫照。，這就是植物生長(zhǎng)快慢與溫度高低關(guān)系的真實(shí)寫照。生物地理學(xué)(2) (2) 溫度與生物發(fā)育溫度與生物發(fā)育 生物完成生命周期，不僅要生長(zhǎng)而且還要完成個(gè)體的發(fā)育階段，生物完成生命周期，不僅要生長(zhǎng)而且還要完成個(gè)體的發(fā)育階段，并通過繁衍后代種族得以延續(xù)。最明顯的例子是某些植物一定要并通過繁衍后代種族得以延續(xù)。最明顯的例子是某些植物一定要經(jīng)過一個(gè)低溫經(jīng)過一個(gè)低溫“春化春化”階段，才能開花結(jié)果，它就像信號(hào)開關(guān)一階段，才能開花結(jié)果，它就像信號(hào)開關(guān)一樣，這個(gè)關(guān)不過，就不能完成生命周期。樣，這個(gè)關(guān)不過，就不能完成生命周期。 溫度與生物發(fā)育的最普遍規(guī)律是有效積溫溫

5、度與生物發(fā)育的最普遍規(guī)律是有效積溫。法國(guó)雷米爾。法國(guó)雷米爾(Reaumur，1735)從變溫動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中總結(jié)出有效積溫從變溫動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中總結(jié)出有效積溫法則。當(dāng)今，這個(gè)法則在植物生態(tài)學(xué)和作物栽培中已經(jīng)得到相當(dāng)法則。當(dāng)今，這個(gè)法則在植物生態(tài)學(xué)和作物栽培中已經(jīng)得到相當(dāng)普遍的應(yīng)用。普遍的應(yīng)用。 K = N（T-T0）上式中，上式中，K代表該生物所需的有效積溫，它是個(gè)常數(shù)；代表該生物所需的有效積溫，它是個(gè)常數(shù)； T為當(dāng)?shù)卦摃r(shí)期的平均溫度為當(dāng)?shù)卦摃r(shí)期的平均溫度()； T0為該生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需最低臨界溫度為該生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需最低臨界溫度(生物零度生物零度)； N為天數(shù)為天數(shù)(d)。 生物地理

6、學(xué)二、生物對(duì)極端溫度的適應(yīng)二、生物對(duì)極端溫度的適應(yīng) 1、生物對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)、生物對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng) 長(zhǎng)期生活在低溫環(huán)境中的生物通過自然選擇，在長(zhǎng)期生活在低溫環(huán)境中的生物通過自然選擇，在形態(tài)、生理和行為方面表現(xiàn)出很多明顯的適應(yīng)。形態(tài)、生理和行為方面表現(xiàn)出很多明顯的適應(yīng)。 在形態(tài)方面在形態(tài)方面，北極和高山植物的芽和葉片常受到北極和高山植物的芽和葉片常受到油脂類物質(zhì)的保護(hù)，芽具鱗片，植物體表面生有蠟粉油脂類物質(zhì)的保護(hù)，芽具鱗片，植物體表面生有蠟粉和密毛，植物矮小并常成匍匐狀、墊狀或蓮座狀等，和密毛，植物矮小并常成匍匐狀、墊狀或蓮座狀等，這種形態(tài)有利于保持較高的溫度，減輕嚴(yán)寒的影響這種形態(tài)有利于保持較

7、高的溫度，減輕嚴(yán)寒的影響。生物地理學(xué)2. 2. 生物對(duì)極端溫度的適應(yīng)生物對(duì)極端溫度的適應(yīng) 生活在高緯度地區(qū)的恒溫動(dòng)物，其身體往往比生活在低生活在高緯度地區(qū)的恒溫動(dòng)物，其身體往往比生活在低緯度地區(qū)的同類緯度地區(qū)的同類個(gè)體大個(gè)體大。因?yàn)閭€(gè)體大的動(dòng)物，其單位體。因?yàn)閭€(gè)體大的動(dòng)物，其單位體重散熱量相對(duì)較少，這就是重散熱量相對(duì)較少，這就是貝格曼貝格曼(Bergman)規(guī)律規(guī)律(表表6-2)。另外，恒溫動(dòng)物。另外，恒溫動(dòng)物身體的突出部分如四肢、尾巴和外身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環(huán)境中有變小變短的趨勢(shì)耳等在低溫環(huán)境中有變小變短的趨勢(shì)，這也是減少散熱，這也是減少散熱的一種形態(tài)適應(yīng)，這一適應(yīng)常被稱

8、為的一種形態(tài)適應(yīng)，這一適應(yīng)常被稱為阿倫阿倫(Allen)規(guī)律規(guī)律。例如北極狐的外耳明顯短于溫帶的赤狐，赤狐的外耳又例如北極狐的外耳明顯短于溫帶的赤狐，赤狐的外耳又明顯短于熱帶的大耳狐。恒溫動(dòng)物的另一形態(tài)適應(yīng)是在明顯短于熱帶的大耳狐。恒溫動(dòng)物的另一形態(tài)適應(yīng)是在寒冷地區(qū)和寒冷季節(jié)寒冷地區(qū)和寒冷季節(jié)增加毛或羽毛的數(shù)量和質(zhì)量或增加增加毛或羽毛的數(shù)量和質(zhì)量或增加皮下脂肪的厚度皮下脂肪的厚度，從而提高身體的隔熱性能。，從而提高身體的隔熱性能。 生物地理學(xué) 種類種類(北方北方) 顱骨長(zhǎng)顱骨長(zhǎng)(mm)種類種類(南方南方) 顱骨長(zhǎng)顱骨長(zhǎng)(mm) 東北虎東北虎 331-345 華北赤狐華北赤狐 148-160 東

9、北野豬東北野豬 400-472 雪雪 兔兔 95-97華南虎華南虎 273-313華南赤狐華南赤狐 127-140華南野豬華南野豬 295-354華華 南南 兔兔 67-86表表6-2 中國(guó)南北方幾種獸類顱骨長(zhǎng)度的比較中國(guó)南北方幾種獸類顱骨長(zhǎng)度的比較生物地理學(xué) 在生理方面，生活在低溫環(huán)境中的植物常通過減少在生理方面，生活在低溫環(huán)境中的植物常通過減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中的糖類、脂肪和色素等細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中的糖類、脂肪和色素等物質(zhì)來降低植物的冰點(diǎn)，增加抗寒能力。物質(zhì)來降低植物的冰點(diǎn)，增加抗寒能力。例如鹿蹄例如鹿蹄草草(pirola)就是通過在葉細(xì)胞中大量貯存五碳糖、粘就是通過在葉細(xì)胞中

10、大量貯存五碳糖、粘液等物質(zhì)來降低冰點(diǎn)的，這可使其結(jié)冰溫度下降到液等物質(zhì)來降低冰點(diǎn)的，這可使其結(jié)冰溫度下降到-31。動(dòng)物則靠增加體內(nèi)產(chǎn)熱量來增強(qiáng)御寒能力和動(dòng)物則靠增加體內(nèi)產(chǎn)熱量來增強(qiáng)御寒能力和保持恒定的體溫保持恒定的體溫，但寒帶動(dòng)物由于有，但寒帶動(dòng)物由于有隔熱性能良好隔熱性能良好的毛皮的毛皮，往往能使其在少增加，往往能使其在少增加(雷鳥、紅狐雷鳥、紅狐)甚至不增甚至不增加（北極狐）代謝產(chǎn)熱的情況下就能保持恒定的體加（北極狐）代謝產(chǎn)熱的情況下就能保持恒定的體溫。溫。 生物地理學(xué)2 2、 生物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)生物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng) 生物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)也表現(xiàn)在生物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)也表現(xiàn)在形態(tài)、生理和行

11、為形態(tài)、生理和行為三個(gè)方三個(gè)方面。面。就植物來說就植物來說，有些植物生有密絨毛和鱗片，能，有些植物生有密絨毛和鱗片，能過濾一部過濾一部分陽光分陽光；有些植物體呈白色、銀白色，葉片革質(zhì)發(fā)亮，能；有些植物體呈白色、銀白色，葉片革質(zhì)發(fā)亮，能反反射大部分陽光射大部分陽光，使植物體免受熱傷害；有些植物，使植物體免受熱傷害；有些植物葉片垂直排葉片垂直排列列使葉緣向光或在高溫條件下葉片折疊，減少光的吸收面積；使葉緣向光或在高溫條件下葉片折疊，減少光的吸收面積；還有些植物的樹干和根莖生有還有些植物的樹干和根莖生有很厚的木栓層很厚的木栓層，具有絕熱和保，具有絕熱和保護(hù)作用。植物對(duì)高溫的生理適應(yīng)主要是護(hù)作用。植物

12、對(duì)高溫的生理適應(yīng)主要是降低細(xì)胞含水量降低細(xì)胞含水量，增，增加糖或鹽的濃度，這有利于減緩代謝速率和增加原生質(zhì)的抗加糖或鹽的濃度，這有利于減緩代謝速率和增加原生質(zhì)的抗凝結(jié)力。其次是凝結(jié)力。其次是靠旺盛的蒸騰作用靠旺盛的蒸騰作用避免使植物體因過熱受害。避免使植物體因過熱受害。還有一些植物具有還有一些植物具有反射紅外線反射紅外線的能力，夏季反射的紅外線比的能力，夏季反射的紅外線比冬季多，這也是避免使植物體受到高溫傷害的一種適應(yīng)。冬季多，這也是避免使植物體受到高溫傷害的一種適應(yīng)。生物地理學(xué) 動(dòng)物動(dòng)物對(duì)高溫環(huán)境的一個(gè)重要適應(yīng)就是適當(dāng)放松恒溫性，對(duì)高溫環(huán)境的一個(gè)重要適應(yīng)就是適當(dāng)放松恒溫性，使使體溫有較大的變

13、幅體溫有較大的變幅，這樣在高溫炎熱的時(shí)刻身體就能暫時(shí)，這樣在高溫炎熱的時(shí)刻身體就能暫時(shí)吸收和貯存大量的熱并使體溫升高，爾后在環(huán)境條件改善時(shí)吸收和貯存大量的熱并使體溫升高，爾后在環(huán)境條件改善時(shí)或躲到陰涼處時(shí)再把體內(nèi)的熱量釋放出去，體溫也會(huì)隨之下或躲到陰涼處時(shí)再把體內(nèi)的熱量釋放出去，體溫也會(huì)隨之下降。沙漠中的嚙齒動(dòng)物對(duì)高溫環(huán)境常常采取降。沙漠中的嚙齒動(dòng)物對(duì)高溫環(huán)境常常采取行為上的適應(yīng)對(duì)行為上的適應(yīng)對(duì)策策，即，即夏眠、穴居和白天躲入洞內(nèi)夜晚出來活動(dòng)。夏眠、穴居和白天躲入洞內(nèi)夜晚出來活動(dòng)。有些黃鼠有些黃鼠(Citellus)不僅在冬季進(jìn)行冬眠，還要在炎熱干旱的夏季進(jìn)行不僅在冬季進(jìn)行冬眠，還要在炎熱干旱

14、的夏季進(jìn)行夏眠。晝伏夜出是躲避高溫的有效行為適應(yīng)，因?yàn)橐雇頊囟认拿摺兎钩鍪嵌惚芨邷氐挠行袨檫m應(yīng)，因?yàn)橐雇頊囟鹊停纱蟠鬁p少蒸發(fā)散熱失水，特別是在地下巢穴中，這就低，可大大減少蒸發(fā)散熱失水，特別是在地下巢穴中，這就是所謂是所謂夜出加穴居夜出加穴居的適應(yīng)對(duì)策。的適應(yīng)對(duì)策。生物地理學(xué)三、溫度與生物的地理分布三、溫度與生物的地理分布 決定某種生物的分布區(qū)，絕不僅是溫度因子，但它是重要的生決定某種生物的分布區(qū)，絕不僅是溫度因子，但它是重要的生態(tài)因子。溫度制約著生物的生長(zhǎng)發(fā)育，而每個(gè)地區(qū)又都生長(zhǎng)繁衍著態(tài)因子。溫度制約著生物的生長(zhǎng)發(fā)育，而每個(gè)地區(qū)又都生長(zhǎng)繁衍著適應(yīng)于該地區(qū)氣候特點(diǎn)的生物。適應(yīng)于該地區(qū)氣

15、候特點(diǎn)的生物。年平均溫度、最冷月、最熱月平均年平均溫度、最冷月、最熱月平均溫度值是影響分布的重要指標(biāo)溫度值是影響分布的重要指標(biāo)。貝格爾曾根據(jù)這個(gè)指標(biāo)來劃分植被。貝格爾曾根據(jù)這個(gè)指標(biāo)來劃分植被的氣候類型。的氣候類型。日平均溫度累計(jì)值的高低是限制生物分布的重要因素日平均溫度累計(jì)值的高低是限制生物分布的重要因素，有效總積溫就是根據(jù)生物有效臨界溫度的天數(shù)的平均溫度累計(jì)出來有效總積溫就是根據(jù)生物有效臨界溫度的天數(shù)的平均溫度累計(jì)出來的。當(dāng)然，極端溫度的。當(dāng)然，極端溫度(最高溫度、最低溫度最高溫度、最低溫度)也是限制生物分布的最也是限制生物分布的最重要條件。例如：蘋果和某些品種的梨不能在熱帶地區(qū)栽培，就是重

16、要條件。例如：蘋果和某些品種的梨不能在熱帶地區(qū)栽培，就是由于高溫的限制；相反，橡膠、椰子由于高溫的限制；相反，橡膠、椰子 、可可等只能在熱帶分布，它、可可等只能在熱帶分布，它是受低溫的限制。在垂直分布上，長(zhǎng)江流域及福建地區(qū)馬尾松分布是受低溫的限制。在垂直分布上，長(zhǎng)江流域及福建地區(qū)馬尾松分布在海拔在海拔10001200m以下，在這個(gè)界限的上部被黃山松取代，以下，在這個(gè)界限的上部被黃山松取代，海拔海拔10001200m是馬尾松的低溫界限又是黃山松的高溫界限。是馬尾松的低溫界限又是黃山松的高溫界限。生物地理學(xué) 溫度對(duì)動(dòng)物的分布，有時(shí)可起到直接的限制作用溫度對(duì)動(dòng)物的分布，有時(shí)可起到直接的限制作用。例如

17、，各。例如，各種昆蟲的發(fā)育需要一定的總熱量，若生存地區(qū)有效積溫少于發(fā)育所種昆蟲的發(fā)育需要一定的總熱量，若生存地區(qū)有效積溫少于發(fā)育所需的積溫時(shí)，這種昆蟲就不能完成生活史。如蘋果蚜向北分布的界需的積溫時(shí)，這種昆蟲就不能完成生活史。如蘋果蚜向北分布的界限是限是1月等溫線月等溫線3 4的地區(qū)，低于此界限，則無法生存。的地區(qū)，低于此界限，則無法生存。就北半就北半球而言，動(dòng)物分布的北界受低溫限制，南界受高溫限制。球而言，動(dòng)物分布的北界受低溫限制，南界受高溫限制。如喜熱的如喜熱的珊瑚和管水母只分布在熱帶水域中，在水溫低于珊瑚和管水母只分布在熱帶水域中，在水溫低于20的地方，它們的地方，它們是無法生存的。是無

18、法生存的。 一般地說，一般地說，溫度暖和的地區(qū)生物種類多溫度暖和的地區(qū)生物種類多；反之，；反之，寒冷地區(qū)生物寒冷地區(qū)生物的種類較少的種類較少。例如：我國(guó)兩棲類動(dòng)物，廣西有。例如：我國(guó)兩棲類動(dòng)物，廣西有57種，福建有種，福建有41種，種，漸江有漸江有40種，江蘇有種，江蘇有21種，山東、河北各有種，山東、河北各有9種，內(nèi)蒙只有種，內(nèi)蒙只有8種。爬種。爬行動(dòng)物也有類似的情況，廣東、廣西分別有行動(dòng)物也有類似的情況，廣東、廣西分別有121種和種和110種，海南有種，海南有104種，福建有種，福建有101種，浙江有種，浙江有78種，江蘇有種，江蘇有47種，山東、河北都不種，山東、河北都不到到20種，內(nèi)蒙

19、古只有種，內(nèi)蒙古只有6種。植物的情況也不例外，我國(guó)高等植物有種。植物的情況也不例外，我國(guó)高等植物有3萬多種，巴西有萬多種，巴西有4萬多種，而前蘇聯(lián)國(guó)土總面積位于世界第一，但萬多種，而前蘇聯(lián)國(guó)土總面積位于世界第一，但是由于溫度低，它的植物種類只有是由于溫度低，它的植物種類只有1萬萬6千多種。千多種。生物地理學(xué)四、變溫與溫周期現(xiàn)象（四、變溫與溫周期現(xiàn)象（thermoperiodismthermoperiodism） 在自然界，溫度受太陽輻射的制約，存在在自然界，溫度受太陽輻射的制約，存在晝夜之間及季節(jié)之晝夜之間及季節(jié)之間溫度差異的周期性變化間溫度差異的周期性變化。在不同緯度，溫度的日較差與年。在不

20、同緯度，溫度的日較差與年較差是不同的。起源于不同地帶的生物，對(duì)晝夜變溫與溫度較差是不同的。起源于不同地帶的生物，對(duì)晝夜變溫與溫度周期性變化的反應(yīng)也不相同。周期性變化的反應(yīng)也不相同。生物地理學(xué) 變溫與動(dòng)物活動(dòng)及植物生長(zhǎng)變溫與動(dòng)物活動(dòng)及植物生長(zhǎng)由于地表太陽輻射的周期性變化產(chǎn)生溫度有規(guī)律的晝夜變化，由于地表太陽輻射的周期性變化產(chǎn)生溫度有規(guī)律的晝夜變化，使許多生物適應(yīng)了變溫環(huán)境，多數(shù)生物在變溫下比恒溫下生使許多生物適應(yīng)了變溫環(huán)境，多數(shù)生物在變溫下比恒溫下生長(zhǎng)更好。例如蝗蟲，在變溫下的平均發(fā)育速度比恒溫下加速長(zhǎng)更好。例如蝗蟲，在變溫下的平均發(fā)育速度比恒溫下加速38.6%。在植物中，。在植物中，與晝夜溫度

21、變化的關(guān)系更為普遍，即所謂與晝夜溫度變化的關(guān)系更為普遍，即所謂溫周期現(xiàn)象溫周期現(xiàn)象（thertnoperiodism）。）。生物地理學(xué)植物的溫周期現(xiàn)象主要表現(xiàn)在：植物的溫周期現(xiàn)象主要表現(xiàn)在：種子萌發(fā)：大多數(shù)植物在變溫下發(fā)芽較好。種子萌發(fā)：大多數(shù)植物在變溫下發(fā)芽較好。如毒芹如毒芹（Alpium praveolens），草地早熟禾（），草地早熟禾（Pop Pratensis）和鴨茅）和鴨茅（Dactylis glomerata）等。但也有些植物的種子（如胡蘿卜）等。但也有些植物的種子（如胡蘿卜Dausus carota、貓尾草、貓尾草Phelurn protense、黑麥草、黑麥草Lolim pe

22、renne）在恒溫下與變溫下發(fā)芽同樣良好。）在恒溫下與變溫下發(fā)芽同樣良好。變溫與生長(zhǎng)：植物的生長(zhǎng)往往要求溫度因子有規(guī)律的晝夜變溫與生長(zhǎng)：植物的生長(zhǎng)往往要求溫度因子有規(guī)律的晝夜變化的配合。變化的配合。據(jù)據(jù)G.Bonner試驗(yàn)（試驗(yàn)（1943），波斯菊如生長(zhǎng)在變），波斯菊如生長(zhǎng)在變溫下（白天溫下（白天26.4，夜間，夜間19）比生長(zhǎng)在恒溫條件下（晝夜均）比生長(zhǎng)在恒溫條件下（晝夜均為為26.4或或19）重量要增加一培，又據(jù)）重量要增加一培，又據(jù)F.W.Went(1944)在美在美國(guó)加利福尼亞技術(shù)研究所的試驗(yàn)，證明蕃茄的正常生長(zhǎng)也要國(guó)加利福尼亞技術(shù)研究所的試驗(yàn)，證明蕃茄的正常生長(zhǎng)也要求晝夜溫度的變化，

23、而且求晝夜溫度的變化，而且在溫度的變化中要求白天比夜間溫在溫度的變化中要求白天比夜間溫度高度高。表。表6-3列出一些試驗(yàn)結(jié)果。列出一些試驗(yàn)結(jié)果。生物地理學(xué)溫度條件溫度條件蕃茄莖的日生長(zhǎng)量（蕃茄莖的日生長(zhǎng)量（mm）1晝夜晝夜26.52晝夜晝夜193白天白天20，夜間，夜間26.54白天白天26.5，夜間，夜間2023.119.519.426.1-35.0表表6-3 變溫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響變溫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響 生物地理學(xué)五、物候?qū)W五、物候?qū)W 研究生物的季節(jié)性節(jié)律變化與環(huán)境季節(jié)變化關(guān)系的科學(xué)叫做物研究生物的季節(jié)性節(jié)律變化與環(huán)境季節(jié)變化關(guān)系的科學(xué)叫做物候?qū)W候?qū)W（Phenology）。動(dòng)物對(duì)不同季節(jié)食物條

24、件的變化以及對(duì)）。動(dòng)物對(duì)不同季節(jié)食物條件的變化以及對(duì)熱能、水分和氣體代謝的適應(yīng)，導(dǎo)致生活方式與行為的周期性熱能、水分和氣體代謝的適應(yīng)，導(dǎo)致生活方式與行為的周期性變化。如活動(dòng)與休眠、定居與遷移等。這種周期性現(xiàn)象以復(fù)雜變化。如活動(dòng)與休眠、定居與遷移等。這種周期性現(xiàn)象以復(fù)雜的生理機(jī)制為基礎(chǔ)，的生理機(jī)制為基礎(chǔ)，氣候的周期變化可能是動(dòng)物體內(nèi)生理機(jī)能氣候的周期變化可能是動(dòng)物體內(nèi)生理機(jī)能調(diào)整的外來信號(hào)調(diào)整的外來信號(hào)。生物地理學(xué)5. 5. 物候?qū)W物候?qū)W 植物的物候變化更為明顯，從發(fā)芽、生長(zhǎng)到開花、結(jié)實(shí)和枯植物的物候變化更為明顯，從發(fā)芽、生長(zhǎng)到開花、結(jié)實(shí)和枯黃呈現(xiàn)出不同的物候期。黃呈現(xiàn)出不同的物候期。在不同地區(qū)

25、、不同氣候條件下，生在不同地區(qū)、不同氣候條件下，生物的物候狀況是不同的。美國(guó)昆蟲學(xué)家物的物候狀況是不同的。美國(guó)昆蟲學(xué)家A.D.Hopkins從從19世世紀(jì)末葉起，花了紀(jì)末葉起，花了20多年時(shí)間研究物候，確定了美國(guó)境內(nèi)生物多年時(shí)間研究物候，確定了美國(guó)境內(nèi)生物物候與緯度、經(jīng)度和海拔高度的關(guān)系。他指出，在北美溫帶物候與緯度、經(jīng)度和海拔高度的關(guān)系。他指出，在北美溫帶地區(qū)，緯度每向北移動(dòng)地區(qū)，緯度每向北移動(dòng)1，或經(jīng)度向東移動(dòng)，或經(jīng)度向東移動(dòng)5或海拔上升或海拔上升400ft，生物的物候期在春天和夏初各延遲，生物的物候期在春天和夏初各延遲4d；而在秋天物候；而在秋天物候期則提早期則提早4d。在我國(guó)，物候變化

26、與北美大陸有所不同，從緯。在我國(guó)，物候變化與北美大陸有所不同，從緯度上看，從廣東湛江沿海至福州、贛州一線南北差度上看，從廣東湛江沿海至福州、贛州一線南北差5個(gè)緯度，個(gè)緯度，春季桃花開花期相差春季桃花開花期相差50d之多；南京和北京之間相差之多；南京和北京之間相差6個(gè)緯度，個(gè)緯度，桃花開花期相差桃花開花期相差19d；前者每一緯度相差；前者每一緯度相差10d，后者相差，后者相差3d多，多，可見影響物候期的因素是比較復(fù)雜的?？梢娪绊懳锖蚱诘囊蛩厥潜容^復(fù)雜的。 生物地理學(xué)六、休眠（六、休眠（DormancyDormancy） 休眠指生物的潛伏、蟄伏或不活動(dòng)狀態(tài)，是抵御不利環(huán)境的休眠指生物的潛伏、蟄伏或

27、不活動(dòng)狀態(tài)，是抵御不利環(huán)境的一種有效的生理機(jī)制。一種有效的生理機(jī)制。進(jìn)入休眠狀態(tài)的動(dòng)植物可以忍耐比其進(jìn)入休眠狀態(tài)的動(dòng)植物可以忍耐比其生態(tài)幅寬得多的環(huán)境條件。動(dòng)物中嚙齒類，許多種具有冬眠生態(tài)幅寬得多的環(huán)境條件。動(dòng)物中嚙齒類，許多種具有冬眠或蟄伏（或蟄伏（torpor）習(xí)性，甲殼綱豐年蟲（）習(xí)性，甲殼綱豐年蟲（chirocephalus）的卵）的卵可以休眠很多年，很多昆蟲在不利氣候條件下常進(jìn)入滯育可以休眠很多年，很多昆蟲在不利氣候條件下常進(jìn)入滯育（dispause）狀態(tài)，其代謝率下降到非滯育時(shí)的十分之一。如）狀態(tài)，其代謝率下降到非滯育時(shí)的十分之一。如黃鼠冬眠期間的心跳速率是黃鼠冬眠期間的心跳速率是

28、7-10次次/min，而在正?；顒?dòng)時(shí)是，而在正?；顒?dòng)時(shí)是200-400次次/min。與此同時(shí)，血流速度變慢，為防止血凝塊的。與此同時(shí)，血流速度變慢，為防止血凝塊的產(chǎn)生，血液化學(xué)亦會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。產(chǎn)生，血液化學(xué)亦會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。生物地理學(xué)6. 6. 休眠（休眠（DormancyDormancy） 植物的種子和細(xì)菌、真菌的孢子亦有類似的休眠現(xiàn)象與休眠機(jī)植物的種子和細(xì)菌、真菌的孢子亦有類似的休眠現(xiàn)象與休眠機(jī)制。植物中的休眠現(xiàn)象更為普遍，制。植物中的休眠現(xiàn)象更為普遍，許多植物種子成熟后不能立許多植物種子成熟后不能立即萌發(fā)的現(xiàn)象即休眠形式的一種即萌發(fā)的現(xiàn)象即休眠形式的一種。休眠種子如達(dá)萌發(fā)狀態(tài)，內(nèi)休眠種

29、子如達(dá)萌發(fā)狀態(tài)，內(nèi)部要發(fā)生一系列生化變化，這一過程稱之為后熟作用部要發(fā)生一系列生化變化，這一過程稱之為后熟作用。休眠種。休眠種子可長(zhǎng)期保持存活能力，直到出現(xiàn)適于種子萌發(fā)的條件方才萌子可長(zhǎng)期保持存活能力，直到出現(xiàn)適于種子萌發(fā)的條件方才萌發(fā)。有些植物種子的萌發(fā)能力僅保持發(fā)。有些植物種子的萌發(fā)能力僅保持1-3a，但許多植物種子的萌，但許多植物種子的萌發(fā) 能 力 可 保 持發(fā) 能 力 可 保 持 3 0 - 4 0 a ， 一 個(gè) 極 端 例 子 是 ， 埃 及 的 睡 蓮， 一 個(gè) 極 端 例 子 是 ， 埃 及 的 睡 蓮（Nelubium speciosum）種子經(jīng)過一千年的休眠之后，仍有）種子

30、經(jīng)過一千年的休眠之后，仍有80%的蓮子保持發(fā)芽能力。的蓮子保持發(fā)芽能力。生物地理學(xué) 植物種子的休眠現(xiàn)象和后熟作用是植物對(duì)不利環(huán)境植物種子的休眠現(xiàn)象和后熟作用是植物對(duì)不利環(huán)境條件的一種適應(yīng)。條件的一種適應(yīng)。這對(duì)寒帶、溫帶等季節(jié)變化明顯這對(duì)寒帶、溫帶等季節(jié)變化明顯地區(qū)的植物有巨大意義。可以設(shè)想，如果所有植物地區(qū)的植物有巨大意義?？梢栽O(shè)想，如果所有植物的種子成熟后都能立即萌發(fā)，則它們的幼苗絕大多的種子成熟后都能立即萌發(fā)，則它們的幼苗絕大多數(shù)將在嚴(yán)寒的冬季被凍死。數(shù)將在嚴(yán)寒的冬季被凍死。 生物地理學(xué) 溫帶木本植物的冬眠溫帶木本植物的冬眠是更加常見的一種植物休眠現(xiàn)象，休是更加常見的一種植物休眠現(xiàn)象，休眠

31、中的樹木可以順利渡過冬季的低溫。研究證明，木本植物眠中的樹木可以順利渡過冬季的低溫。研究證明，木本植物的休眠與光周期有關(guān)，短日照可促進(jìn)休眠，長(zhǎng)日照可促進(jìn)營(yíng)的休眠與光周期有關(guān)，短日照可促進(jìn)休眠，長(zhǎng)日照可促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。養(yǎng)生長(zhǎng)。樹木進(jìn)入冬眠狀態(tài)制約于日照長(zhǎng)度而不是依賴于溫樹木進(jìn)入冬眠狀態(tài)制約于日照長(zhǎng)度而不是依賴于溫度度，這在很大程度上使植物免受冬初溫度波動(dòng)的危害。例如，這在很大程度上使植物免受冬初溫度波動(dòng)的危害。例如楊樹，短日照可以促使其進(jìn)入休眠狀態(tài)。在給予幾天的短日楊樹，短日照可以促使其進(jìn)入休眠狀態(tài)。在給予幾天的短日照（照（12h或更少）之后，即使氣溫仍相當(dāng)高（或更少）之后，即使氣溫仍相當(dāng)高（15

32、 C、20 C或或30 C），它在繼續(xù)長(zhǎng)出），它在繼續(xù)長(zhǎng)出10-11片葉子后，即形成片葉子后，即形成休眠頂芽休眠頂芽，葉，葉子生長(zhǎng)停止；繼續(xù)短日照，雖然溫度不變，則葉子可以原狀子生長(zhǎng)停止；繼續(xù)短日照，雖然溫度不變，則葉子可以原狀保留好幾個(gè)月，不再生長(zhǎng)，后逐漸萎黃脫落，進(jìn)入深休眠。保留好幾個(gè)月，不再生長(zhǎng)，后逐漸萎黃脫落，進(jìn)入深休眠。生物地理學(xué)第六節(jié)第六節(jié) 水因子的生態(tài)作用水因子的生態(tài)作用 一、水因子的生態(tài)作用一、水因子的生態(tài)作用 二、生物對(duì)水因子的適應(yīng)二、生物對(duì)水因子的適應(yīng)生物地理學(xué)一、一、 水因子的生態(tài)作用水因子的生態(tài)作用 1、水是生物生存的重要條件、水是生物生存的重要條件 首先水是生物體的組

33、成成分首先水是生物體的組成成分。植物體一般含水量達(dá)。植物體一般含水量達(dá)6080，而動(dòng)物體含水量比植物更高。例如：水母含水量，而動(dòng)物體含水量比植物更高。例如：水母含水量高達(dá)高達(dá)95，軟體動(dòng)物，軟體動(dòng)物8092%，魚類達(dá)，魚類達(dá)8085%，鳥類和獸，鳥類和獸類達(dá)類達(dá)7075%。 生物地理學(xué) 2、水對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響、水對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 就植物而言，水分對(duì)植物的生長(zhǎng)也有一個(gè)最高、最適和最就植物而言，水分對(duì)植物的生長(zhǎng)也有一個(gè)最高、最適和最低低(量量)的三基點(diǎn)。低于最低點(diǎn)，植物萎蔫、生長(zhǎng)停止；高于最高的三基點(diǎn)。低于最低點(diǎn)，植物萎蔫、生長(zhǎng)停止；高于最高點(diǎn)，根系缺氧、窒息、爛根；只有處于最適范圍內(nèi)

34、，才能維持點(diǎn)，根系缺氧、窒息、爛根；只有處于最適范圍內(nèi)，才能維持植物的水分平衡，以保證植物有最優(yōu)的生長(zhǎng)條件。植物的水分平衡，以保證植物有最優(yōu)的生長(zhǎng)條件。（1）種子萌發(fā)時(shí)，需要更多的水分，種子萌發(fā)時(shí)，需要更多的水分，因水能軟化種皮，增強(qiáng)透因水能軟化種皮，增強(qiáng)透性，使呼吸加強(qiáng)，同時(shí)水能使種子內(nèi)凝膠狀態(tài)的原生質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾?，使呼吸加?qiáng)，同時(shí)水能使種子內(nèi)凝膠狀態(tài)的原生質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，使生理活性增強(qiáng)，促使種子萌發(fā)。溶膠狀態(tài)，使生理活性增強(qiáng)，促使種子萌發(fā)。生物地理學(xué) （2）水分還影響植物的各種生理活動(dòng)）水分還影響植物的各種生理活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)證明，在萎蔫前，。實(shí)驗(yàn)證明，在萎蔫前，蒸騰量減少到正常水平的蒸騰量減少到

35、正常水平的65%時(shí)，同化產(chǎn)物減少到時(shí)，同化產(chǎn)物減少到55%；相反，；相反，呼吸卻增加呼吸卻增加62%，從而導(dǎo)致生長(zhǎng)基本停止。，從而導(dǎo)致生長(zhǎng)基本停止。（3）水分對(duì)植物產(chǎn)品質(zhì)量的影響：）水分對(duì)植物產(chǎn)品質(zhì)量的影響：如土壤含水量少時(shí)，淀粉含如土壤含水量少時(shí)，淀粉含量減少，而木質(zhì)素和半纖維素增加，纖維素不變，果膠質(zhì)減少。量減少，而木質(zhì)素和半纖維素增加，纖維素不變，果膠質(zhì)減少。（4）水對(duì)植物繁殖也產(chǎn)生深刻影響）水對(duì)植物繁殖也產(chǎn)生深刻影響：主要表現(xiàn)在對(duì)水生植物的：主要表現(xiàn)在對(duì)水生植物的傳粉上，如金魚藻、眼子菜等植物的花粉是靠水搬運(yùn)和授粉的。傳粉上，如金魚藻、眼子菜等植物的花粉是靠水搬運(yùn)和授粉的。水流和洋流能

36、攜帶植物的花粉或孢子、果實(shí)水流和洋流能攜帶植物的花粉或孢子、果實(shí)(椰子、萍蓬草椰子、萍蓬草)、幼、幼株株(紅樹的胚軸和藻類部分的營(yíng)養(yǎng)體及浮萍科、槐葉萍科完整的紅樹的胚軸和藻類部分的營(yíng)養(yǎng)體及浮萍科、槐葉萍科完整的植株植株)到很遠(yuǎn)的地方。到很遠(yuǎn)的地方。 生物地理學(xué) 3、水對(duì)動(dòng)植物數(shù)量和分布的影響、水對(duì)動(dòng)植物數(shù)量和分布的影響 降水在地球的分布是不均勻的，這主要因地理緯度、海降水在地球的分布是不均勻的，這主要因地理緯度、海陸位置、海拔高度的不同所致。我國(guó)從東南至西北，可以分陸位置、海拔高度的不同所致。我國(guó)從東南至西北，可以分為三個(gè)等雨量區(qū)，因而為三個(gè)等雨量區(qū)，因而植被類型也可分為三個(gè)區(qū)，即濕潤(rùn)森植被類

37、型也可分為三個(gè)區(qū)，即濕潤(rùn)森林區(qū)、干旱草原區(qū)及荒漠區(qū)林區(qū)、干旱草原區(qū)及荒漠區(qū)。即使是同一山體，迎風(fēng)坡和背。即使是同一山體，迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡，因降水的差異各自生長(zhǎng)著不同的植物，伴隨分布著不風(fēng)坡，因降水的差異各自生長(zhǎng)著不同的植物，伴隨分布著不同的動(dòng)物。同的動(dòng)物。 水分與動(dòng)植物的種類和數(shù)量存在著密切的關(guān)系水分與動(dòng)植物的種類和數(shù)量存在著密切的關(guān)系。在降水。在降水量最大的赤道帶熱雨林中每量最大的赤道帶熱雨林中每100m2達(dá)達(dá)52種植物，而降水量較少種植物，而降水量較少的大興安嶺紅松林群落中，每的大興安嶺紅松林群落中，每100m2僅有僅有10種植物存在，在荒種植物存在，在荒漠地區(qū)，單位面積物種數(shù)更少。漠地區(qū)，

38、單位面積物種數(shù)更少。生物地理學(xué)二、生物對(duì)水因子的適應(yīng)二、生物對(duì)水因子的適應(yīng) 1、 植物對(duì)水因子的適應(yīng)植物對(duì)水因子的適應(yīng) 在生物圈中水的分布是十分不均勻的，在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，在生物圈中水的分布是十分不均勻的，在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，形成的不同類型的植物對(duì)水因子的要求各不相同，根據(jù)植物對(duì)形成的不同類型的植物對(duì)水因子的要求各不相同，根據(jù)植物對(duì)水分的需求量和依賴程度，可把植物劃分為水生植物和陸生植水分的需求量和依賴程度，可把植物劃分為水生植物和陸生植物。物。 水生植物：水生植物： 指所有生活在水中的植物的總稱。指所有生活在水中的植物的總稱。 沉水植物、浮水植物、挺水植物。沉水植物、浮水植物、挺水植物。 生物

39、地理學(xué) 2. 2. 生物對(duì)水因子的適應(yīng)生物對(duì)水因子的適應(yīng) 陸生植物陸生植物 陸生植物指生長(zhǎng)在陸地上的植物。陸生植物指生長(zhǎng)在陸地上的植物。包括濕生、中包括濕生、中生和旱生三種類型。生和旱生三種類型。旱生植物旱生植物借助形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和生長(zhǎng)特性，在干旱條件下能借助形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和生長(zhǎng)特性，在干旱條件下能長(zhǎng)期忍受干旱，并能保持水分平衡和正常生長(zhǎng)發(fā)育。一般分布長(zhǎng)期忍受干旱，并能保持水分平衡和正常生長(zhǎng)發(fā)育。一般分布在干熱草原和荒漠區(qū)。在干熱草原和荒漠區(qū)。中生植物中生植物適應(yīng)中度濕潤(rùn)的生境，抗旱能力不如旱生植物，但是適應(yīng)中度濕潤(rùn)的生境，抗旱能力不如旱生植物，但是在過濕環(huán)境中也不能正常生長(zhǎng)。種類最多、分

40、布最廣、數(shù)量最在過濕環(huán)境中也不能正常生長(zhǎng)。種類最多、分布最廣、數(shù)量最大的陸生植物。許多經(jīng)濟(jì)作物屬于此類。大的陸生植物。許多經(jīng)濟(jì)作物屬于此類。濕生植物濕生植物在比較潮濕的環(huán)境中，也能正常生長(zhǎng)和繁殖，抗旱能在比較潮濕的環(huán)境中，也能正常生長(zhǎng)和繁殖，抗旱能力最低，具有明顯的濕生結(jié)構(gòu)，如根系發(fā)育不良、葉片薄而大、力最低，具有明顯的濕生結(jié)構(gòu)，如根系發(fā)育不良、葉片薄而大、葉片柔軟、細(xì)胞間隙大、保護(hù)組織不發(fā)達(dá)等。葉片柔軟、細(xì)胞間隙大、保護(hù)組織不發(fā)達(dá)等。 生物地理學(xué) 2、動(dòng)物對(duì)水因子的適應(yīng)、動(dòng)物對(duì)水因子的適應(yīng) 動(dòng)物按棲息地劃分同樣可以分為動(dòng)物按棲息地劃分同樣可以分為水生和陸生水生和陸生兩大類。水生動(dòng)兩大類。水生動(dòng)物的媒質(zhì)是水，而陸生動(dòng)物的媒質(zhì)是大氣；因此，它們的主物的媒質(zhì)是水，而陸生動(dòng)物的媒質(zhì)是大氣；因此，它們的主要適應(yīng)特征也有所不同要適應(yīng)特征也有所不同 水生動(dòng)物的滲透壓調(diào)節(jié)水生動(dòng)物的滲透壓調(diào)節(jié) 水生動(dòng)物生活在水的包圍之中，似水生動(dòng)物生活在水的包圍之中，似乎不存在缺水問題。其實(shí)不然，因?yàn)樗呛芎玫?/p>