生態(tài)學(xué)-2-生物與環(huán)境市公開課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課金獎(jiǎng)名師賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第二章生物與環(huán)境

生物與環(huán)境之間相互關(guān)系

——是生態(tài)學(xué)研究主題適應(yīng)過程與塑造作用形成過程與改造作用1/63第一節(jié)環(huán)境概述

一、環(huán)境與生境

1．環(huán)境（environment）

1.1環(huán)境概念：生態(tài)學(xué)中環(huán)境概念是指生態(tài)系統(tǒng)中生物有機(jī)體周圍一切要素總和。環(huán)境本質(zhì)：是生物生存和發(fā)展資源及其影響原因尺度效應(yīng)：大環(huán)境與小環(huán)境大環(huán)境(macro-environment):地域環(huán)境、地球環(huán)境如西雙版納環(huán)境，黃河三角洲環(huán)境等。小環(huán)境(micro-environment):直接影響生物生命活動(dòng)近鄰環(huán)境。如洞穴環(huán)境，樹蔭下環(huán)境等。2/63大環(huán)境（全球大氣環(huán)流和洋流）3/63小環(huán)境（小氣候）4/631.2環(huán)境類型按主體分:人類環(huán)境和生物環(huán)境按性質(zhì)分:自然環(huán)境、半自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境按范圍分:地球環(huán)境、區(qū)域環(huán)境、微環(huán)境、內(nèi)環(huán)境按氣候（climate）分:大氣候:大環(huán)境氣候條件,是指離地面1.5m以上氣候。小環(huán)境:小環(huán)境氣候條件(小范圍內(nèi)特定棲息地),是指近地面大氣層中1.5m以內(nèi)氣候。2．生境(habitat)生境又稱棲息地，詳細(xì)生物個(gè)體或群體生活區(qū)域生態(tài)環(huán)境與生物影響下次生環(huán)境統(tǒng)稱為生境。5/63二、生物能量環(huán)境

生命生存必需能量——太陽輻射

主要來自太陽輻射，太陽產(chǎn)生能量以電磁波形式向周圍輻射。

太陽常數(shù)：地球表面在太陽直射、沒有大氣圈條件下，取得太陽能為8.12J/cm2·min。

實(shí)際平均只有47%左右抵達(dá)地面。太陽輻射功效

熱能：加熱地球表面，引發(fā)空氣和水流動(dòng)

光能：綠色植物轉(zhuǎn)化為化學(xué)能6/631.1光照強(qiáng)度:在地球表面有空間和時(shí)間改變規(guī)律空間改變：緯度、海拔高度、地形、坡向緯度改變：光照強(qiáng)度在赤道最大；伴隨緯度增加，太陽高度變低，光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)減弱。海拔改變：光照強(qiáng)度伴隨海拔高度升高而增強(qiáng)，因?yàn)楹０胃叨仍礁撸諝饷芏仍较”?。坡向和坡度改變：北半球溫帶地域太陽位置偏南，南坡所接收光照比平地?反之,北坡就比較少。時(shí)間改變：有四季改變和晝夜改變夏季光照最強(qiáng)，冬季最弱；中午光照最強(qiáng)，早晚最弱。1.光改變規(guī)律7/631.2光譜成份

大氣層對(duì)太陽輻射吸收和散射含有選擇性,太陽輻射經(jīng)過大氣后,強(qiáng)度減弱,光譜成份發(fā)生了改變.太陽高度:太陽高度升高,紫外線和可見光所占比例增大;反之高度變小,長(zhǎng)波光增加。緯度：低緯度處短波光多，高緯度長(zhǎng)光波多海拔：隨海拔升高長(zhǎng)波光降低，短光波隨之增多時(shí)間：夏季短光波多,冬季長(zhǎng)光波多；中午短光波多，早晚長(zhǎng)光波多。

備注：太陽高度:太陽光線與地平面之間夾角，全稱太陽高度角，簡(jiǎn)稱太陽高度。8/631.3光照長(zhǎng)度

日照長(zhǎng)度隨緯度改變而進(jìn)行不一樣周期性改變。緯度越低，最長(zhǎng)日和最短日光照差距越小，如赤道地域分別都是12小時(shí)。伴隨緯度增加，最長(zhǎng)日和最短日差距越來越大。

緯度越高日照長(zhǎng)短改變?cè)斤@著9/632.1空間改變緯向改變：緯度每增加1度，年均溫度大約降低0.5℃。原因：低緯度地域太陽高度角大，太陽輻射量也大，晝夜長(zhǎng)短差異小，太陽輻射量季節(jié)分配比較均勻。在北半球伴隨緯度北移，太陽輻射量降低，溫度逐步降低。海拔改變：通常海拔每升高100m，平均溫度降低0.5-0.6℃，相當(dāng)于緯度北移1度。原因：海拔高地方，空氣稀薄，水蒸氣和CO2含量低，地面輻射散熱量大，所以盡管太陽輻射較強(qiáng)，溫度還是較低。2．溫度改變規(guī)律10/632.2溫度時(shí)間改變

季節(jié)改變：地球繞太陽公轉(zhuǎn)是一年四季溫度改變?cè)?。依?jù)氣候冷暖、晝夜長(zhǎng)短節(jié)律，一年分為春、夏、秋、冬四季（平均溫度10-22℃為春秋季，10℃以下為冬季，22℃以上為夏季）。四季長(zhǎng)短受緯度、海拔高度、海陸位置、地形、大氣環(huán)流等原因影響，各地差異較大。晝夜改變：地球自轉(zhuǎn)引發(fā)。日出后溫度逐步上升，普通在13-14點(diǎn)到達(dá)最高值，以后逐步下降，直到日出前降至最低值。另外，緯度高、海拔高以及遠(yuǎn)離海洋，晝夜溫差也大。11/632.3土壤和水體中溫度改變

土溫改變白天土壤表面受熱后，熱量從表土向深層輸送；夜間土表冷卻后，熱量從深層向表層流動(dòng);土壤溫度改變比大氣要遲緩且穩(wěn)定，所以冬暖夏涼。

水體溫度改變：光線穿過水體時(shí)，輻射強(qiáng)度隨深度增加呈對(duì)數(shù)值下降，所以太陽輻射增溫僅限于水體最上層。12/63三、生物物質(zhì)環(huán)境

1．巖石圈和土壤圈：是生物所需要元素和化合物源泉巖石圈是指地球地殼部分，常稱為大陸圈。地表巖石經(jīng)風(fēng)吹、日曬和雨林，逐步風(fēng)化分解成為母質(zhì)，經(jīng)過化學(xué)和生物共同作用，形成了土壤層，即土壤圈。2．水圈：水圈包含占地球表面71%海洋、內(nèi)陸水域和地下水，是生命誕生搖籃。水總量約為1.4×1018m3，其中淡水僅占2.53%，人類能夠直接利用江河湖泊淡水和地下淡水僅占總量0.77%。水體中溶解有各種無機(jī)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以及溶解在水中CO2和O2，為生物分布提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。13/633．大氣圈大氣圈是地球表面包圍整個(gè)地球一個(gè)氣體圈層，大氣質(zhì)量99%集中在離地表29km之內(nèi)。依據(jù)溫度改變劃分為四層：對(duì)流層（約10-20km）、平流層(對(duì)流層以上直到大約50km氣層)、中間層（從平流層頂約至80km處是中間層）和電離層。4．生物圈

生物圈是地球表面全部生物及與之相互作用自然環(huán)境總稱，是由巖石圈、土壤圈、水圈和大氣圈交接空間組成。生物圈最顯著特點(diǎn)是有大量生物存在。14/63第二節(jié)生態(tài)因子及其作用

環(huán)境因子：組成環(huán)境各要素稱為環(huán)境因子。生態(tài)因子：指環(huán)境中對(duì)生物生長(zhǎng)，發(fā)育，生殖，行為和分布有直接或間接影響環(huán)境因子，稱為生態(tài)因子。如光照、溫度、水分、食物和其它相關(guān)生物等。生存因子：生態(tài)因子中生物生存不可缺乏因子稱為生物生存因子=生存條件=生活條件15/63一、生態(tài)因子分類按其性質(zhì)氣候因子：光、溫度、水分、空氣等土壤因子：土壤結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、土壤肥力和土壤生物地形因子：坡向、地形起伏、高度等生物因子：種群結(jié)構(gòu)、密度、競(jìng)爭(zhēng)、捕食、共生、寄生人為因子：人類活動(dòng)按有沒有生命特征生物因子非生物因子按生態(tài)因子穩(wěn)定性及其作用特點(diǎn)穩(wěn)定因子：地心引力、地磁、太陽輻射常數(shù)等變動(dòng)因子（周期性變動(dòng)因子如四季改變和潮汐漲落；非周期性變動(dòng)因子如降雨、捕食）

16/63一、生態(tài)因子分類

按對(duì)種群數(shù)量變動(dòng)密度制約因子對(duì)生物作用強(qiáng)度隨生物密度而改變因子。有調(diào)整種群密度作用，如食物、天敵等生物因子。正密度制約因子：造成生物密度深入增加負(fù)密度制約因子：造成密度反饋性降低非密度制約因子生態(tài)因子中，對(duì)生物作用強(qiáng)度與生物密度改變無關(guān)因子，如溫度、氣候等。17/63種群密度密度制約(負(fù))非密度制約逆密度制約（正）造成種群死亡率改變環(huán)境因子作用于種群強(qiáng)度,隨種群密度梯度改變而改變種群死亡率密度制約因子與非密度制約性因子比較18/63種群出生率種群密度梯度密度制約（負(fù)）非密度制約密度制約（正）造成種群出生率改變環(huán)境因子作用于種群強(qiáng)度隨種群密度梯度改變而改變;含有調(diào)整種群密度作用密度制約因子與非密度制約性因子比較19/63二、生態(tài)因子作用特征1.綜合性作用生態(tài)因子是相互影響、相互制約中起作用。比如光照強(qiáng)度改變必定會(huì)引發(fā)大氣和土壤溫度和濕度改變。2.非等價(jià)性作用/主導(dǎo)因子作用對(duì)生物起作用很多因子是非等價(jià)，其中有1-2個(gè)是起主要作用主導(dǎo)因子。如光周期現(xiàn)象中日照時(shí)間和植物春化階段低溫因子就是主導(dǎo)因子。

20/633.不可替換性和賠償性作用

生態(tài)因子雖非等價(jià)，一個(gè)因子缺失不能由另一個(gè)因子來代替。但某一因子數(shù)量不足，能夠由其它因子來賠償。比如光照不足所引發(fā)光合作用下降可由CO2濃度增加得到賠償。4.階段性和限制性作用生物在生長(zhǎng)發(fā)育不一樣階段需要不一樣生態(tài)因子或生態(tài)因子不一樣強(qiáng)度。比如低溫對(duì)冬小麥春化階段是必不可少，但在其后生長(zhǎng)階段則是有害。對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、數(shù)量和分布起限制作用關(guān)鍵性因子叫限制因子。5.直接作用和間接作用二、生態(tài)因子作用特征21/63三、生物與環(huán)境相互作用（一）環(huán)境對(duì)生物作用1.環(huán)境對(duì)生物作用方式環(huán)境對(duì)生物決定作用環(huán)境對(duì)生物塑造作用2.對(duì)生物存活影響對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育影響對(duì)生殖、繁衍影響對(duì)生物數(shù)量和分布影響對(duì)生物種內(nèi)、種間關(guān)系影響22/631.生物對(duì)環(huán)境適應(yīng)方式形態(tài)適應(yīng)生理適應(yīng)行為適應(yīng)各種適應(yīng)都有對(duì)應(yīng)遺傳基礎(chǔ)（二）生物對(duì)環(huán)境反作用23/63物種間相互作用＋得利；—表示受損；0無顯著影響物種間協(xié)同進(jìn)化一個(gè)物種在進(jìn)化上改變同時(shí)改變了與該物種相關(guān)其它物種所承受選擇壓力，造成相關(guān)物種改變，反過來又對(duì)該物種改變施以影響過程。二個(gè)或更多相互作用物種，其各自進(jìn)化是相互影響，從而形成了一個(gè)相互作用進(jìn)化系統(tǒng)，這一機(jī)制稱為協(xié)同進(jìn)化。相互作用類型互利共生偏利作用捕食/牧食/寄生種間競(jìng)爭(zhēng)偏害作用中性作用A＋＋＋——０B＋０——００生物對(duì)生物環(huán)境響應(yīng)與適應(yīng)24/63胡椒蛾黑化胡椒蛾個(gè)體案例1.胡椒蛾黑化現(xiàn)象25/631008060300200100Wintersmoke,ug/m3Percentfrequencyofmelanicpepperedmoths196019701980煙塵實(shí)測(cè)值煙塵改變趨勢(shì)黑化蛾改變趨勢(shì)伴隨污染減輕，黑化蛾在群體中頻率逐步下降26/63夜間降低代謝率有花蜜供給，沒有休眠，要消耗大量能量案例2.食物與代謝27/63四、生態(tài)因子基本規(guī)律最小因子定律(Liebig’slawofminimum)德國(guó)農(nóng)業(yè)化學(xué)家J.Liebig(利比希):植物生長(zhǎng)取決于那些處于最少許狀態(tài)營(yíng)養(yǎng)元素。E.P.Odum對(duì)Liebig定律補(bǔ)充：一是Liebig定律只能嚴(yán)格地適合用于穩(wěn)定狀態(tài)，即能量和物質(zhì)流入和流出是處于平衡時(shí)才適用；二是要考慮因子間替換作用。

最小因子定律內(nèi)涵:生物需要一定種類和數(shù)量營(yíng)養(yǎng)物，若其中一個(gè)營(yíng)養(yǎng)物數(shù)量極少或完全缺失，生物生長(zhǎng)不良或不能生存。低于某種生物最小需要量生態(tài)因子，成為該生物生存和分布限制因子。應(yīng)用價(jià)值:預(yù)測(cè)生物分布范圍、引種、植物栽培等28/63南北較高緯度地域低溫是影響非洲蜂深入向高緯度范圍擴(kuò)散限制因子。案例：低溫對(duì)非洲蜂分布限制29/632.耐受程度與生態(tài)幅2.1謝爾福德耐受定律（Shelford’slawoftolerance）美國(guó)生態(tài)學(xué)家V.E.Shelford提出：任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上不足或過多，即當(dāng)其靠近或到達(dá)某種生物耐受程度時(shí)會(huì)使該種生物將衰退或不能生存。對(duì)耐受性定律補(bǔ)充和發(fā)展:每一個(gè)生物對(duì)不一樣生態(tài)因子耐受范圍存在差異生物在個(gè)體發(fā)育階段中,對(duì)生態(tài)因子耐受程度不一樣不一樣生物種,對(duì)同一生態(tài)因子耐受性是不一樣對(duì)多個(gè)生態(tài)因子耐受范圍寬生物,其分布區(qū)普通很廣生物對(duì)某一生態(tài)因子處于非最適狀態(tài)時(shí)，對(duì)其它因子耐受程度也下降。四、生態(tài)因子基本規(guī)律30/63最適范圍亞適范圍亞適范圍不適范圍不適范圍不能生存因子梯度漸增生命活動(dòng)或數(shù)量生物對(duì)環(huán)境因子耐受曲線耐受曲線（1）四、生態(tài)因子基本規(guī)律31/63耐受曲線（2）四、生態(tài)因子基本規(guī)律最適范圍不適范圍不能生存因子梯度漸增生命活動(dòng)強(qiáng)度或數(shù)量生物對(duì)環(huán)境因子耐受曲線實(shí)際表現(xiàn)亞適范圍亞適范圍不適范圍32/63四、生態(tài)因子基本規(guī)律2.2生態(tài)幅(ecologicalamplitude）(生態(tài)價(jià))1.生態(tài)幅：每一個(gè)生物對(duì)某一個(gè)生態(tài)因子都有一個(gè)耐受范圍，即有一個(gè)生態(tài)上最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)(或稱耐受性上限和下限)之間范圍。生態(tài)幅類型廣溫性(eurythermal)狹溫性(stenothermal)廣水性(euryhydric) 狹水性(stenohydric)廣鹽性(euryhaline) 狹鹽性(stenohaline)廣食性(euryphagic) 狹食性(stenophagic)廣光性(euryphotic) 狹光性(stenophotic)2.耐性改變:耐性差異；自然進(jìn)化下耐性改變；耐性人為改變。應(yīng)用價(jià)值:動(dòng)物馴化、植物引種和內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)控33/6334/63

第三節(jié)生態(tài)因子對(duì)生物作用及生物適應(yīng)一、光生態(tài)作用與生物適應(yīng)1.光強(qiáng)生態(tài)作用與生物適應(yīng)1.1光照強(qiáng)度與植物陽性植物:在強(qiáng)光下才能生長(zhǎng)發(fā)育良好如松、杉、柏及櫟。陰性植物:需要在較弱光照條件下生長(zhǎng)如蕨類、苔蘚類中性植物:對(duì)光照含有較廣適應(yīng)能力,又稱耐陰植物1.2光照強(qiáng)度與動(dòng)物晝行性動(dòng)物:適應(yīng)于白天活動(dòng)，如靈長(zhǎng)類、有蹄類和蝴蝶.夜行性動(dòng)物:適應(yīng)于夜晚，如貓頭鷹、蝙蝠、家鼠、蛾類晨昏性動(dòng)物:適應(yīng)于早晨黃昏弱光下活動(dòng)．如蚊等．一些動(dòng)物既能適應(yīng)于弱光也能適應(yīng)于強(qiáng)光，白天黑夜都能活動(dòng)，如田鼠等。35/6336/632.1光質(zhì)與植物太陽輻射光譜主要由短波、可見光和紅外線組成植物光合作用只能利用可見光(400-760nm)，這部分輻射通常稱為生理有效輻射,約占總輻射40-50%。可見光中紅、橙光是被葉綠素吸收最多成份,其次是藍(lán)、紫光;綠光極少被吸收,又稱綠光為生理無效光。長(zhǎng)波光(紅光)有促進(jìn)延長(zhǎng)生長(zhǎng)作用,短波光(藍(lán)紫光、紫外線)有利于花青素形成,并抑制莖伸長(zhǎng)。紅光有利于碳水化合物合成，藍(lán)光有利于蛋白質(zhì)合成。藍(lán)紫光和紫外線等短波光抑制植物伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，使植物向光性更敏感。2．光質(zhì)生態(tài)作用與生物適應(yīng)37/63葉綠素吸收光譜2.2光質(zhì)與動(dòng)物大多數(shù)脊椎動(dòng)物可見光波范圍與人靠近，但昆蟲則偏于短波光,大致在250-700nm之間,看得見紫外光。許多昆蟲對(duì)紫外光有趨光性，這種趨光現(xiàn)象已被用來誘殺農(nóng)業(yè)害蟲。

38/633．光照長(zhǎng)度與生物光周期現(xiàn)象3.1植物光周期現(xiàn)象:依據(jù)對(duì)日照長(zhǎng)度反應(yīng)類型分為長(zhǎng)日照植物:日照時(shí)間長(zhǎng)于一定數(shù)值(普通14小時(shí)以上)才能開花植物,如冬小麥、大麥、油菜和甜菜等。短日照植物:日照時(shí)間短于一定數(shù)值(普通14小時(shí)以上黑暗)才能開花植物,如水稻、棉花、大豆和煙草等。中日照植物:開花要求晝夜長(zhǎng)短靠近(12小時(shí)左右),如甘蔗等。中間型植物:在任何日照條件下都能開花植物是中間型植物,如番茄、黃瓜和辣椒等。

短日照植物大多數(shù)原產(chǎn)地是日照時(shí)間短熱帶、亞熱帶;長(zhǎng)日照植物大多數(shù)原產(chǎn)于溫帶和寒帶.3.2動(dòng)物光周期現(xiàn)象

⑴繁殖光周期現(xiàn)象;⑵動(dòng)物遷徙光周期現(xiàn)象39/63二、溫度生態(tài)作用與生物適應(yīng)

1.溫度與動(dòng)物類型當(dāng)考查有機(jī)體和環(huán)境溫度相互關(guān)系時(shí)，通?？蓪⒂袡C(jī)體劃分為“溫血?jiǎng)游铩焙汀袄溲獎(jiǎng)游铩?。常溫?dòng)物：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，常溫動(dòng)物維持大致恒定體溫。變溫動(dòng)物：當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，變溫動(dòng)物體溫隨環(huán)境溫度而改變。外溫動(dòng)物：依賴外部熱源，如魚類、兩棲類和爬行類內(nèi)溫動(dòng)物：經(jīng)過自己體內(nèi)氧化代謝產(chǎn)熱來調(diào)整體溫，如鳥獸。40/63二、溫度生態(tài)作用與生物適應(yīng)

2.生物對(duì)溫度反應(yīng)2.1溫度閾

在一定溫度范圍內(nèi)，生物生長(zhǎng)速度與溫度成正比，生物學(xué)慣用溫度系數(shù)表示溫度對(duì)生物生長(zhǎng)或生化反應(yīng)速度影響強(qiáng)度，即溫度每升高10℃，生長(zhǎng)或反應(yīng)速度均加倍數(shù)。凍害：因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)冰晶形成損傷效應(yīng)，使原生質(zhì)膜發(fā)生破裂，蛋白質(zhì)失活或變性，這種損傷稱凍害。冷害：指喜溫生物在0℃以上條件下受害或死亡，它可能是經(jīng)過破壞了膜結(jié)結(jié)構(gòu)成，它是喜溫生物向北方引種和擴(kuò)張分布區(qū)主要障礙。

41/63二、溫度生態(tài)作用與生物適應(yīng)

2.2生物發(fā)育和生長(zhǎng)速度“三基點(diǎn)”溫度:最低溫度、最適溫度，最高溫度稱為酶活性“三基點(diǎn)”溫度，生物生長(zhǎng)與溫度關(guān)系也服從“三基點(diǎn)”溫度。發(fā)育閾溫度：發(fā)育生長(zhǎng)是在一定溫度范圍上才開始，低于這個(gè)溫度，生物不發(fā)育，這個(gè)溫度稱為發(fā)育閾溫度，或者稱生物學(xué)零度(biologicalzero)。有效積溫法則:

植物和外溫動(dòng)物發(fā)育速率在發(fā)育閾溫度以上呈線性增加，而且各個(gè)發(fā)育階段所需要總熱量是一個(gè)常數(shù)。稱有效積溫。42/63二、溫度生態(tài)作用與生物適應(yīng)

2.3有效積溫法則

K=N·(T-C)或T=C+K/N=C+KV

式中，K為有效積溫，N為發(fā)育歷期即生長(zhǎng)發(fā)育所需時(shí)間，T為發(fā)育期間平均溫度，C為生物發(fā)育起點(diǎn)溫度（生物零度）。發(fā)育速率V為發(fā)育時(shí)間倒數(shù)(1/N)。

有效積溫法則不但適合用于植物，還可應(yīng)用到昆蟲和其它一些變溫動(dòng)物。在生產(chǎn)實(shí)踐中，有效積溫可作為農(nóng)業(yè)規(guī)劃、引種、作物布局和預(yù)測(cè)農(nóng)時(shí)主要依據(jù)，能夠用來預(yù)測(cè)一個(gè)地域某種害蟲可能發(fā)生時(shí)期和世代數(shù)以及害蟲分布區(qū)危害等。

43/63生物發(fā)育和生長(zhǎng)速度44/632.4馴化和氣候馴化春化：由低溫誘導(dǎo)植物開花，稱為春化。馴化：內(nèi)溫動(dòng)物經(jīng)過低溫鍛煉后，其代謝產(chǎn)熱水平會(huì)比在溫暖環(huán)境中高。這些改變過程是由試驗(yàn)誘導(dǎo)，稱為馴化。假如是在自然界中產(chǎn)生稱為氣候馴化。物候：生物物候節(jié)律形成也是生物對(duì)溫度等因子適應(yīng)結(jié)果，物候規(guī)律是在大量細(xì)致觀察資料分析基礎(chǔ)上取得。二、溫度生態(tài)作用與生物適應(yīng)

45/63二、溫度生態(tài)作用與生物適應(yīng)

3.生物對(duì)極端環(huán)境溫度適應(yīng)

3.1生物對(duì)低溫適應(yīng)

貝格曼規(guī)律(Bergmann,srule)：嚴(yán)寒氣候內(nèi)溫動(dòng)物,比溫暖氣候內(nèi)溫動(dòng)物個(gè)體更大,造成相對(duì)體表面積變小,使單位體重?zé)嵘⑹Ы档?有利于抗寒。阿倫規(guī)律(Allen,srule)：寒冷地域內(nèi)溫動(dòng)物身體突出部分,如四肢、尾巴和外耳卻有變小變短趨勢(shì)。冬眠及夏眠:時(shí)間異溫性使動(dòng)物產(chǎn)生日麻痹和季節(jié)性麻痹——冬眠及夏眠。產(chǎn)生冬眠內(nèi)溫動(dòng)物又稱異溫動(dòng)物。休眠：指生物潛伏、蟄伏或不活動(dòng)狀態(tài)，是抵抗不良環(huán)境一個(gè)有效生理機(jī)制。植物休眠現(xiàn)象更為普遍，許多植物種子成熟后不能馬上萌發(fā)現(xiàn)象即為休眠形式一個(gè)。

46/63貝格曼規(guī)律(Bergmann,srule)高緯度恒溫動(dòng)物比低緯度相同種類個(gè)體要大如東北虎大于華南虎。原因：動(dòng)物個(gè)體大則相同質(zhì)量所對(duì)應(yīng)體表面積就小，對(duì)恒溫動(dòng)物來說在競(jìng)爭(zhēng)中應(yīng)付體表散熱所損失能量相對(duì)較少，在進(jìn)化選擇中是有利。47/63阿倫定律(Allen,srule)內(nèi)容：在嚴(yán)寒地域生活哺乳動(dòng)物四肢、耳、鼻、尾都有顯著縮短趨勢(shì)。原因：嚴(yán)寒地域?qū)Σ溉閯?dòng)物主要生態(tài)問題是保持體溫，軀體突出部分縮短可降低散熱，對(duì)動(dòng)物在環(huán)境中競(jìng)爭(zhēng)顯然是有利。48/633.2高溫對(duì)生物影響高溫限制生物分布原因主要是破壞生物體內(nèi)代謝過程和光合呼吸平衡，其次是植物因得不到必要低溫刺激而不能完成發(fā)育階段。動(dòng)物對(duì)溫度形態(tài)適應(yīng)表現(xiàn)在同類動(dòng)物生長(zhǎng)在較嚴(yán)寒地域比生長(zhǎng)在溫?zé)岬赜騻€(gè)體要大，個(gè)體大有利于保溫，個(gè)體小有利于散熱。生物對(duì)溫度適應(yīng)是多方面，包含分布地域、物候形成、休眠及形態(tài)行為等。二、溫度生態(tài)作用與生物適應(yīng)

49/63三、水生態(tài)作用與生物適應(yīng)

水生物學(xué)意義

①生物組成；②生命活動(dòng)介質(zhì)；③生活史中必須：植物、動(dòng)物。水生態(tài)學(xué)意義①水與生物分布；②水環(huán)境對(duì)生物利弊；③限制因子；④適應(yīng)性產(chǎn)生。水理化特征及與生物關(guān)系①比重與冰點(diǎn)；②比熱大與水環(huán)境穩(wěn)定；③與其它物質(zhì)親合能力強(qiáng)；④粘滯性；⑤浮力；⑥水環(huán)境其它生態(tài)因子O2，CO2，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；⑦生產(chǎn)力。水對(duì)物種數(shù)量和分布影響對(duì)植被分布影響：我國(guó)從東南到西北可分為3個(gè)等雨量區(qū)，因而植被類型也分為3個(gè)區(qū)：濕潤(rùn)森林區(qū)、干旱草原區(qū)和荒漠區(qū)。水分與動(dòng)植物種類與數(shù)量影響

降水量最大赤道熱帶雨林種植物達(dá)52種/公頃，而降水量較少大興安嶺紅松林中，僅有植物10種/公頃。宇宙中看地球50/63地球上水陸環(huán)境比較51/63三、水生態(tài)作用與生物適應(yīng)

1.植物對(duì)水分適應(yīng)陸地植物水平衡:植物需水量中,只有1%水被組合到植物體內(nèi),而99%水被植物蒸騰。依據(jù)棲息地，通常把植物劃分為水生植物和陸生植物。

水生植物：沉水植物、浮葉植物、挺水植物、漂浮植物陸生植物:濕生植物、中生植物與旱生植物對(duì)于陸地植物,水主要來自土壤,土壤孔隙抗重力所蓄積水稱土壤田間持水量。52/63三、水生態(tài)作用與生物適應(yīng)

2.動(dòng)物對(duì)水適應(yīng)

形態(tài)適應(yīng)、生理適應(yīng)、行為適應(yīng)。2.1水生動(dòng)物淡水魚類:淡水水域鹽度在0.02‰～0.05‰之間，淡水硬骨魚是屬于高滲性。海洋魚類:海洋水域鹽度在32‰～38‰范圍內(nèi)，平均為35‰，海洋硬骨魚是低滲性。廣鹽性洄游魚類:洄游性魚類來往于海水和淡水之間。2.2陸生動(dòng)物陸生動(dòng)物水平衡:皮膚蒸發(fā)失水、呼吸失水與排泄失水，陸生動(dòng)物在進(jìn)化過程中形成了各種降低失水或保持水分機(jī)制。53/63四、土壤因子對(duì)生物影響土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)，是含有決定性意義生命支持系統(tǒng)。含有肥力是土壤最為顯著特征。1.土壤生態(tài)學(xué)意義土壤是許多生物棲息場(chǎng)所土壤是生物進(jìn)化過渡環(huán)境土壤是植物生長(zhǎng)基質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)庫土壤是污染物轉(zhuǎn)化主要場(chǎng)地2.土壤質(zhì)地與結(jié)構(gòu)對(duì)生物影響

土壤是由固體、液體和氣體組成三相系統(tǒng)3.土壤物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)生物影響土壤空氣、溫度、水分、礦質(zhì)元素和PH值54/63五、大氣組成對(duì)生物影響

1.大氣組成組成：大氣圈中空氣是各種氣體混合體，氮（N2）、氧（O2）、氬（Ar）、二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、氖（Ne）等。大氣壓隨海拔改變：海平面1atm=101.32kPa海拔升高100m，大氣壓降低1.11kPa大氣與生物關(guān)系：植物光合作用生物呼吸作用55/63五、大氣組成對(duì)生物影響

2.CO2生態(tài)作用56/633.氧生態(tài)作用及與CO2平衡O2是植物呼吸作用所必須。O2對(duì)陸地動(dòng)物影響很大。O2對(duì)好氧微生物起限制作用。伴隨土壤空氣中O2降低，CO2濃度對(duì)應(yīng)增加，物質(zhì)分解速度下降。氧起源：光合作用、紫外線光解作用氧與動(dòng)物能量代謝：動(dòng)物對(duì)高海拔低氧適應(yīng)

植物與氧：森林吸收CO2釋放O2量約為草地5倍；成年人呼吸消耗O2釋放CO2量與10m2森林光合作用產(chǎn)物相當(dāng)。五、大氣組成對(duì)生物影響

57/63火作為生態(tài)因子對(duì)生物影響及管理58/63六、生物因子對(duì)生物影響

生物因子:主要有食物、捕食者、寄生物和病原微生物。生物因子影響特點(diǎn):(1)生物因子只影響到種群中一些個(gè)體;(2)生物因子對(duì)生物種群影響程度常與種群密度相關(guān);(3)生物因子在相互作用、相互制約中產(chǎn)生了協(xié)同進(jìn)化;(3)生物因子普通僅直接包括兩個(gè)物種或與其鄰近親密相關(guān)物種之間關(guān)系。

生物之間相互關(guān)系：種內(nèi)關(guān)系與種間關(guān)系59/63第四節(jié)生物生態(tài)適應(yīng)及對(duì)環(huán)境影響

一、生物生態(tài)適應(yīng)生物在與環(huán)境長(zhǎng)久相互作用中，形成一些含有生存意義特征。依靠這些特征，生物能免受各種環(huán)境原因不