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的。二、生態(tài)因子1、定義

生態(tài)因子(ecologicalfactors)

：環(huán)境中對生物的生長、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）：有機體（同種和異種）非生物因子（abioticfactors）：溫度、光、濕度、pH、氧氣等有的學者將生態(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：營養(yǎng)物質、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)定因子和變動因子穩(wěn)定因子(steadyfactors)：地心引力、地磁、太陽輻射常數(shù)等長年恒定的因子變動因子(variablefactors)：周期性變動：春夏秋冬、潮夕漲落；非周期性變動：風、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;濕潤空氣,-0.6℃/100m)。經(jīng)度地帶性：地球內在因素如大地構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)因子的相互關系生物與光的關系生物與溫度的關系生物與水的關系生物與土壤的關系光強的生態(tài)作用與生物的適應（P19）

課本p46植物—光強對植物的生長、發(fā)育和繁殖有重要影響。－葉綠素必須在一定光強下才能形成，黑暗條件下出現(xiàn)黃化現(xiàn)象－花芽開始分化時，光強有利于有機物形成和花發(fā)育－光強有利于果實成熟，提高品質－水生植物在水中的分布與光照強度有關。不同植物對光強的反應不同－陸生植物對不同光照強度的適應產(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度光強度凈生產(chǎn)力光合作用呼吸作用ABABACP光補償點CPCPabspsp光飽和點B光補償點(compensationpoint)光飽和點(saturatepoint)：光合作用強度和呼吸作用強度相當處的光強度為光補償點；當光照強度達到一定水平后，光合產(chǎn)物不再增加或增加得很少，該處的光強度即為光飽和點。植物的光補償點示意圖(Emberlin,1983)動物

－光照強度影響動物的行為，晝行性動物在白天強光下活動，夜行性動物在夜晚或弱光下活動。－有實驗表明，蚜蟲在連續(xù)有光或連續(xù)無光條件下，多產(chǎn)生無翅個體，在光暗交替條件下，多產(chǎn)生有翅個體。－家養(yǎng)雞在天冷時不生蛋，但雞棚掛上燈泡，會繼續(xù)生蛋，這是光強對生殖器官發(fā)育的作用。光質變化對生物的影響（P20)海洋植物—光合作用色素對光譜變化具有明顯的適應性:海水表層植物色素吸收藍、紅光；深水植物光合色素有效地利用綠光。高山植物—對紫外光作用的適應動物—不同動物發(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)明暗交替與長短對植物的開花結實有很大的影響。這種生物對自然界晝夜長短規(guī)律性變化的反應，稱光周期現(xiàn)象。（植物、動物）植物光周期現(xiàn)象：--對繁殖(開花)的影響：分為長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，一般需要較長的黑暗才能開花，如蒼耳、水稻。動物光周期現(xiàn)象

---對鳥類等遷徙影響：在脊椎動物中，鳥類的光周期現(xiàn)象最明顯，由于日照長短的變化是地球上最嚴格最穩(wěn)定的周期變化，所以是生物節(jié)律最可靠的信號系統(tǒng)。鳥類在不同年份遷離某地和到達某地時間相差無幾。---對繁殖的影響：分為長日照動物(long-dayanimals)和短日照動物(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的季節(jié)繁殖后代，稱長日照動物；如雪貂、野兔、刺猬；相反，一些動物只有在白晝逐步縮短的秋冬之際才開始性腺發(fā)育和進行繁殖，稱短日照動物，如綿羊、山羊和鹿等。小結：生物對光的適應植物對光質的適應：彩色塑料大棚；動物的體色變化。植物對光強的適應：陽性植物和陰性植物和耐陰性植物；光補償點、光飽和點。黃化現(xiàn)象、水果品質、動物對光強的適應晝行性動物和夜行性動物。植物對光周期現(xiàn)象適應：植物分為長日照植物和短日照植物。動物光周期現(xiàn)象：鳥類等遷徙，繁殖方面分為長日照動物和短日照動物。生物與溫度的關系溫度對生物的作用(溫度的生態(tài)學意義)極端溫度對生物的影響生物對極端溫度的適應（2）溫度與生物發(fā)育：一方面體現(xiàn)在某些植物需要經(jīng)過一個低溫“春化”階段，才能開花結果，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，而且各個發(fā)育階段所需的總熱量是一個常數(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-生長發(fā)育所需天數(shù)，T-當?shù)卦摃r期平均溫度，

T0-發(fā)育起點溫度，又稱生物零度，生物對溫度的適應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。生物對低溫的適應：保暖、抗凍－－形態(tài)、生理、行為的適應生物對高溫的適應：抗輻射、保水、散熱－－形態(tài)、生理、行為的適應生物對低溫的適應形態(tài)上的適應－－植物：芽具鱗片、體具蠟粉、樹皮木栓組織發(fā)達、植株矮??；動物：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)的內溫動物較溫暖地區(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溫動物的身體比溫暖氣候中的同類個體更大，減少散熱的適應。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－－植物：減少細胞中的水分和增加細胞中糖、脂肪、色素以降低冰點；在冬季葉片變紅吸收更多紅外線。動物：增加體內產(chǎn)熱，維持體溫恒定。行為上的適應－－遷移和冬眠／休眠等。生物對高溫的適應形態(tài)上的適應－－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，絕熱。動物：體形變小，外露部分增大；腿長將體抬離地面；背部具厚的脂肪隔熱層。生理上的適應－－植物：降低細胞含水量，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。動物：放寬恒溫范圍；貯存熱量，減少內外溫差。行為上的適應－－植物：關閉氣孔。動物：休眠，穴居，晝伏夜出等。仙仁掌和駱駝對高溫干旱環(huán)境的適應生物與水的關系水是生物體最需要的一種物質，影響生物的生存和分布。水的生態(tài)作用水對動植物生長發(fā)育的影響水對動植物數(shù)量和分布的影響生物對水因子的適應水的生態(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的介質；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，使水體不會同時結冰，自上而下。水對動植物生長發(fā)育的影響水量對植物生長也有三基點，低于最低點，植物萎縮，生長停滯；高于最高點，根系缺氧窒息爛根。許多動物的周期性繁殖與降雨季節(jié)相關，如羚羊的出生時間正好是降雨和植被茂盛期。水對動植物數(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52種/hm2，降水量少的大興安嶺僅有10種/hm2

，荒漠更少。生物對水因子的適應水生植物對水環(huán)境的適應陸生植物水平衡的調節(jié)機制陸生動物水平衡的調節(jié)機制水生動物水平衡的調節(jié)機制水生植物對水因子的適應適應方式為適應缺氧環(huán)境，根莖葉形成連貫有發(fā)達的通氣組織，以保障植物體各部分對氧氣的需要;葉片薄而長,以增加吸收陽光、無機鹽、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水因子的適應陸生植物的水平衡調節(jié)機制形態(tài)適應：（旱生植物）發(fā)達的根系；葉面??；陸生植物的生態(tài)類型濕生植物、中生植物、旱生植物陸生動物的水平衡調節(jié)機制失水的主要途徑：皮膚蒸發(fā)、呼吸失水、排泄失水補充水的主要途徑：食物、飲水保水機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物水平衡的調節(jié)機制動物生活在水中，似乎不存在缺水問題，其實，因水是良好的溶劑，溶有不同種類和數(shù)量的鹽。動物體表通常具有滲透壓，存在滲透壓和水分平衡問題。生物與土壤的關系土壤的生態(tài)學意義土壤的理化性質及其對生物的影響生物的適應土壤的生態(tài)學意義為陸生植物提供基底，為土壤生物提供棲息場所；提供植物生長所需的水、熱、肥、礦物質、氣-土壤肥力；構成土壤生物作用，土壤中生物包括各種菌類、蚯蚓、軟體動物、節(jié)肢動物等，對土壤有機物分解轉化、元素循環(huán)有重要作用，改變土壤物化性質，影響生物生長；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行。土壤的理化性質及其對生物的影響土壤的物理性質及其對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。土壤質地影響植物生長和土壤動物的水平及垂直分布。

--通氣、保水功能；－水分影響土壤動物數(shù)量和分布。－植物光合作用所需CO2一半來自土壤，過高會窒息。土壤的化學性質及其對生物的影響土壤酸堿度：過堿性和酸性不利于植物生長，酸性還不利于細菌生長。鹽土對植物的危害：（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，根細胞水分外滲。－引起細胞中毒。體內鹽量大會使蛋白質合成受阻，含N中間產(chǎn)物積累，細胞中毒。－影響植物正常營養(yǎng)。因Na的競爭，減少對K、P的吸收。鹽土植物的適應－聚鹽類植物能從土壤中吸收大量鹽類而不受傷，根部細胞有極高的滲透壓。－泌鹽類植物吸進體內的鹽分通過莖、葉表面排出體外，被風吹雨淋洗掉。－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)因子作用的特點生態(tài)因子對生物的作用規(guī)律1、生態(tài)因子作用的特點綜合性非等價性（主導因子作用）不可替代性和補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鍵性因子，這些關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、繁殖或擴散的因子稱限制因子。特點：耐受范圍窄、波動大（不穩(wěn)定）意義：

a、能簡化研究生物與環(huán)境相互作用的復雜關系；

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

植物的生長取決于那些處于最低量的營養(yǎng)元素，這些處于最低量的營養(yǎng)元素稱最小因子。“謝爾福德耐受性定律”(Shelford’slawoftolerance)

(美國，1913