1緒論及2生物與環(huán)境.ppt

1、生態(tài)學(xué)奧林匹克競賽輔導(dǎo),馬劍敏 201204,1,第一章 緒論,現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的研究重點是生態(tài)系統(tǒng)、人與生物圈。有5個特點：研究層次向宏觀和微觀兩極發(fā)展；分子生態(tài)學(xué) 個體 種群 群落 生態(tài)系統(tǒng) 景觀 生物圈。研究手段更新，由定性到定量。研究范圍擴展，與社會經(jīng)濟結(jié)合更緊密，擴展到自然經(jīng)濟社會復(fù)合系統(tǒng)的研究，產(chǎn)生了許多分支學(xué)科。從野外考察到實驗分析和數(shù)學(xué)模型研究。系統(tǒng)理論的應(yīng)用更為廣泛；在解決資源、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展等重大問題上有重要作用，與環(huán)境科學(xué)相融合。,2,第二章 生物與環(huán)境,2.1生態(tài)因子 生態(tài)因子作用的特點 綜合性 非等價性 不可替代性和互補性 階段性 直接作用和間接作用,3,2.2生物與環(huán)境

2、關(guān)系的基本原理,2.2.1生物對生態(tài)因子的耐受限度 最小因子法則 德國化學(xué)家Liebig在研究土壤與植物生長的關(guān)系中 發(fā)現(xiàn)，于1840年提出該法則：植物的生長取決于處在最小量狀況的食物的量。該法則也適用于溫度、光照等其他因子。 注：只適用于穩(wěn)定狀態(tài)，即能量和物質(zhì)的出入處于平穩(wěn)狀況；要考慮到生態(tài)因子間的相互作用。,4,限制因子法則 限制因子：生態(tài)因子中對生物的生存和繁殖起限制作用的關(guān)鍵因子。 1905年Blackman提出限制因子法則：生態(tài)因子的最大狀態(tài)對生物也具有限制性影響。 限制因子的價值在于使生態(tài)學(xué)家掌握了一把研究生物與環(huán)境復(fù)雜關(guān)系的鑰匙。,5,耐受性法則 美國生態(tài)學(xué)家Shelford在最

3、小因子法則和限制因子法則的基礎(chǔ)上，于1913年提出耐性法則：生物的存在與繁殖要依賴于某些綜合環(huán)境因子的存在，只要其中一項因子的量或質(zhì)不足或過多，接近或超過了某生物的耐受限度，會造成該生物不能生存甚至滅絕。 眾多生態(tài)因子中，任何接近或超過生物耐受范圍而阻止其生長、繁殖或擴散，甚至生存的因素，即為該生物的限制因子。某生物對某因子耐受范圍窄，且該因子又易變，則該因子很可能是限制因子。,6,生物可能對某一因子的耐受范圍很廣，而對另一因子耐受范圍很窄。 對各種生態(tài)因子耐受范圍都很廣的生物，它們的分布一般也很廣；相反，對生態(tài)因子耐受范圍很狹窄的生物，一般具有狹分布區(qū)的特征。 當(dāng)一種生物處在對某種因子不適應(yīng)

4、狀態(tài)時，對另一因子的耐受能力也可能下降。 自然界中有些生物實際上并不總在某一特定環(huán)境因子最適范圍內(nèi)生活。在這種情況下，可能有其他潛在的更重要的生態(tài)因子在起作用。 環(huán)境因子對繁殖期生物的限制作用更為明顯，繁殖期的個體、種苗等的耐受限度一般都要比非繁殖期成體的耐受性限度低，致使其在繁殖期的生態(tài)幅變小。,7,耐受性法則的補充：,2.2.2生態(tài)幅,由于長期的自然選擇作用，每一種生物都適于一定的環(huán)境，并有其特定的適應(yīng)范圍。（如大象只生活在熱帶叢林）。每個物種對環(huán)境因子適應(yīng)范圍的大小稱為生態(tài)幅。它取決于各物種的遺傳特性。 自然界中生物的耐受限度和實際范圍幾乎都比潛在的范圍窄。,8,9,2.2.3生物對生態(tài)

5、因子耐受限度的調(diào)整,馴化：通常指在自然環(huán)境或?qū)嶒灄l件下所誘發(fā)的生物生理補償變化。這種變化一般需要較長時間，它是通過生物體內(nèi)酶系統(tǒng)的調(diào)整而實現(xiàn)的，所以馴化過程是生物體內(nèi)酶系統(tǒng)改變的過程。然而在實驗條件下誘發(fā)的生理補償機制，可以在短時間內(nèi)完成，一些小動物（如小金魚的溫度適應(yīng)馴化），最短24h即可完成馴化過程。 馴化包含兩個層次，一是引進個體能夠完成生長發(fā)育，二是引進親本在引種區(qū)可以實現(xiàn)有性繁殖，產(chǎn)生有生育力的后代。,10,休眠,休眠是指生物處于不活動狀態(tài)，是生物抵御暫時不良環(huán)境條件的一種有效生理機制。其生物學(xué)意義在于最大限度地減少能量消耗。 動物的休眠伴隨多種生理變化 哺乳動物：冬眠前先儲備特殊的

6、低融點脂肪，心跳速率大大減緩，血流速度變慢，血液化學(xué)成分變化。 變溫動物：冬季滯育時，體內(nèi)水分大大減少防止結(jié)冰，新陳代謝幾乎降到零；旱季滯育時耐旱昆蟲的身體可能干透，或體表分泌一層不透水的外膜防止失水。,11,2.2.4輻射適應(yīng)和趨同適應(yīng),輻射適應(yīng) 同一種生物長期生活在不同條件下，可能分化出具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征的多種類型，適應(yīng)于各種生活方式，這些變異特性具有適應(yīng)意義，這種現(xiàn)象稱為輻射適應(yīng)或趨異適應(yīng)，所形成的生物適應(yīng)類型稱為生態(tài)型（ecotype）。一個物種對某一特定生境發(fā)生基因型的反應(yīng)而產(chǎn)生的產(chǎn)物稱為生態(tài)型。 趨同適應(yīng) 是指親緣關(guān)系很遠(yuǎn)甚至完全不同的類群，長期生活在相似的環(huán)境中，表現(xiàn)出

7、相似的外部特征，具有相同或相近的生態(tài)位（niche）。按趨同適應(yīng)的結(jié)果對生物類群進行劃分就產(chǎn)生生活型（life form）。它是生物對生活條件的長期適應(yīng)而在外貌上反映出來的植物或動物的生態(tài)類型。如喬木，灌木等。Raunkiaer把植物分為5個生活型：高位芽（喬木、灌木和一些熱帶草本）、地上芽、地面芽、地下芽、一年生植物。,12,2.2.5保護色、警戒色、擬態(tài),保護色：是動物通過偽裝使得自己身體體色和斑點與背景環(huán)境接近而隱蔽起來，使得不易被敵害發(fā)現(xiàn)的體色。特點：與外界環(huán)境的優(yōu)勢色彩保持一致。 警戒色：是指某些有惡臭或毒刺的動物所具有的鮮艷的色彩和斑紋，以提醒捕食者不要捕食自己。特點：色彩醒目，易

8、識別，與保護色的隱蔽性相反，動物有特殊的“本事”，能夠?qū)澈ζ痤A(yù)先示警的作用以保護自身。,13,擬態(tài)：是指某些生物在進化過程中形成的外表形狀或色澤斑與其它生物或非生物異常相似的現(xiàn)象。包括模仿者、被模仿者和受騙者三方，受騙者可以是捕食者或獵物，甚或同種中的異性。有多種類型，常見的有兩種：貝次擬態(tài)：是指一種無毒的可食動物模擬另一種有毒的不可食動物，從而使模擬者獲得防御上的好處；如無毒的赤腹透翅蛾、虎斑天牛、食蚜蠅等模仿有毒的黑背長腳蜂。 繆勒擬態(tài)：是兩種有毒動物在形態(tài)和行為上互相模擬，從而使雙方都獲得防御上的好處的現(xiàn)象。如蜂類中的黑背長腳峰、黃胡峰、蜜蜂等每一種蜂都有毒針，且全都有黃白條紋。 特點

9、：與動物的運動狀態(tài)有關(guān)，一般處于靜態(tài)時才相似，色彩特征不一定是環(huán)境的主要色彩。而保護色與運動狀態(tài)無關(guān)，而且是與優(yōu)勢色彩一致?？娎諗M態(tài)是“一般意義上”警戒色的發(fā)展，因為它常常涉及兩個或更多物種，而且警戒色的大部分原理都適用于繆勒擬態(tài)。,14,擬態(tài)舉例：如?？秃０俸希每崴浦参锏耐庑巫餮谧o而捕捉食物；有的蛾類翅上無鱗片而且透明，腹部有一個好象毒針的東西，還做出要使用毒針的樣子，與黃蜂相差無幾；食蚜蠅吸食花蜜，飛起來可以在空中停住身體，酷似蜜蜂；杜鵑的卵產(chǎn)在葦鶯的巢中，與葦鶯的卵十分相似；西藏野牛的外形遠(yuǎn)處看上去就象巖石一樣。珊瑚蛇有3種：無毒的多帶王蛇，弱毒的后毒牙假珊瑚蛇，劇毒的東方珊瑚蛇。

10、這3種蛇具有相似的外形及紅、黑、黃環(huán)狀紋。劇毒的東方珊瑚蛇模仿弱毒的假珊瑚蛇。捕食者被弱毒蛇咬傷后不致于死亡，才能獲得教訓(xùn)，從而避免接觸上述三者。如投索蜘蛛會分泌一種和雌蛾一樣的性激素，以此引誘雄蛾聞“香”而來，它便可以輕松捕食（氣味擬態(tài)）。有些植物模擬動物，以達到傳粉的目的。如蠅蘭、蜘蛛蘭、蜂蘭等的唇瓣形似雌蠅、蛛、蜂，誘使雄體交配，從而將花粉帶走。,15,例：選出下列不屬于擬態(tài)的項：A枯葉蝶似枯葉。B有的無毒蛇具有毒蛇的鮮艷體色。C南美蠶蛾幼蟲的體態(tài)、色斑似眼鏡蛇。D美洲棕王蝶幼蟲有毒，體節(jié)有棕色大斑紋。 答案應(yīng)選D 例：下列分別屬于保護色和警戒色的一組是：A虎具有斑紋和黃蜂腹部的條紋。B

11、昆蟲的體色和北極熊的體色。C枯葉蝶具有的特征和黃刺蛾幼蟲的鮮艷色彩。D腹蛇體表的斑紋和比目魚的體色。答案應(yīng)選A,16,2.2.6適應(yīng)的相對性,適應(yīng)的相對性 生物對環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)在形態(tài)、生理和行為（僅指動物）三個方面。適應(yīng)是普遍存在的，但不是絕對的。相對性表現(xiàn)在2方面：適應(yīng)是針對一定條件而言的。如棉鈴蟲靠結(jié)繭來保護自己，這對大多數(shù)敵害是有效的，但金小蜂正是借助蟲繭的束縛作用，將卵產(chǎn)在棉鈴蟲體內(nèi)。相對性還表現(xiàn)在它是一種暫時現(xiàn)象，而不是永久性的。當(dāng)環(huán)境條件出現(xiàn)較大變化時，適應(yīng)就變成了不適應(yīng)。如歷史上許多繁盛一時的生物滅絕了，就是由于環(huán)境條件發(fā)生變化，這些生物由適應(yīng)變?yōu)椴贿m應(yīng)的結(jié)果。 相對性的原因 是

12、由遺傳基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、基因的多效性和環(huán)境條件的變化相互作用的結(jié)果。,17,2.3主要生態(tài)因子的作用及生物的適應(yīng),2.3.1光 光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng) 光質(zhì)隨空間發(fā)生變化的規(guī)律是：短波光隨緯度的增加而減少，隨海拔的升高而增加。在時間變化上，冬季長波光增加，夏季短波光增多；一日之內(nèi)中午短波光多，早晚長波光多。不同波長的光對生物有不同的作用。,18,植物：藍紫光有利于蛋白質(zhì)和有機酸的合成，并促進花青素的形成，抑制莖的伸長，如高山植物具蓮座狀葉叢，莖桿粗短，毛絨發(fā)達，因此紫外光是決定高山上植物分布的一種因素。黃化苗對藍光反應(yīng)特別敏感。 動物：大多脊椎動物可見光波范圍與人接近，但昆蟲的可見光范圍偏短波

13、光（250700nm），即看不到紅外光，而能看到紫外光。人們利用黑光燈誘捕飛蛾是利用昆蟲趨紫外光的特性。除靈長類外，哺乳動物為色盲，在節(jié)肢動物、魚類和鳥類中，有些色覺很發(fā)達。,19,光強的生態(tài)作用及生物的適應(yīng) 光強在地表的分布不均勻，隨緯度的增加而減弱，隨海拔的升高而增強；山的坡向有影響，北半球溫帶，南坡光強平地北坡；隨緯度增加，在南坡上獲得最大年光照量的坡度也隨之增大，但在北坡，任何緯度下都是隨波度減小而光強增大。較高緯度的南坡可以獲得比較低緯度的北坡更多的日光能，故南方的喜熱植物可移栽到北方的南坡上生長。,20,植物：光強對植物的形態(tài)建成有重要作用。分為陽生植物（光飽和點較高，如楊、柳、松

14、、蒲公英）、陰生植物（光補償點較低，如紅豆杉、人參、三七等）和耐陰植物（黨參、沙參、側(cè)柏等）三類。一般來講植物個體對光能的利用效率遠(yuǎn)不如群體高，群體的光合作用是隨著光強的增加而增加，盡管有些葉片已經(jīng)超過了光飽和點。對植物群體總光能利用率產(chǎn)生影響的主要因素有：光合面積（用葉面積指數(shù)表示，等于葉面積總和除以植株所覆蓋的土地面積），光合時間（全年），光合能力（每平方米葉所產(chǎn)生的有機物干重）。個體光合能力與群體的產(chǎn)量成正比。 動物：把動物分為晝行性、夜行性、晨昏性和全晝夜性四種生態(tài)類型。穴居動物和寄生動物等生活在無光環(huán)境，體色多呈灰白色；決定有些鳥類的早晨鳴叫時間。,21,光周期及生物的適應(yīng) 地球的自

15、傳和公轉(zhuǎn)引起光周期變化。日照在夏至最長，冬至最短，在春分和秋分晝夜相等。在低緯度地區(qū)，只有短日照，故只有短日照植物分布；在高緯度地區(qū)，只有長日照時期適合植物生長發(fā)育，故只有長日照植物分布；在中緯度地區(qū)，則有適合植物生長發(fā)育的長日照和短日照時期。在同一緯度上，長日照植物多在春末夏初開花，短日照植物多在秋季開花。在北半球，同一種短日照植物，越往南則開花越早，越往北則開花越晚。,22,植物 長日照植物：需經(jīng)一段長于其臨界日長的光照才開花結(jié)果的植物。如冬小麥、油菜、蘿卜、菠菜、大白菜等越冬夏熟的二年生植物為此類型，在北半球，一般起源于北方。 短日照植物：需經(jīng)一段短于其臨界日長的光照才開花結(jié)果的植物。如

16、菊花、大豆、玉米、水稻、大麻、蒼耳等，在北半球，一般起源于南方。 日中性植物：與日照長短無關(guān)的植物。如棉花、月季、黃瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆等幾乎四季可開花。 甘蔗比較特殊，最適光照長度是12.5h，再長或再短的日照，都不能開花。,23,24,動物 鳥類的光周期現(xiàn)象最明顯，決定其遷徙和生殖時間。據(jù)此，人們夜晚給母雞照光可增加產(chǎn)蛋量。對哺乳動物的換毛和生殖也有影響，因而分為長日照獸（隨春天日照長度的增加而開始生殖，如雪貂、野兔、刺猬等）和短日照獸（隨秋天短日照的到來而進入生殖期，如綿羊、山羊、鹿等）；也有與日照長短無關(guān)的，如珍珠雞。 有些昆蟲在正常生命周期中，能插入一個休眠期，即滯育，這通常是

17、由光周期決定。如梨小食心蟲幼蟲，這種休眠可為耐受秋天和冬天的嚴(yán)寒做好準(zhǔn)備。 鳥獸的換羽和換毛受光周期調(diào)控。 動物的遷徙受光周期調(diào)控；生活在表層水的魚類的遷徙也受光周期調(diào)控，它是通過影響內(nèi)分泌系統(tǒng)而影響魚類的遷徙。 由于光周期的變化與溫度和濕度等其他生態(tài)因子相比，更加穩(wěn)定，是地球上最具穩(wěn)定性和規(guī)律性的變化因子，故生物在長期進化中，選擇該因子作為生物節(jié)律的信號。,25,2.3.2溫度,溫度與生物生長 生物生長過程中離不開酶的作用，酶作用的最高、最低和最適溫度（三基點）決定了生物的生存的溫度條件。每種生物的三基點不一樣。一般來講，生活在低緯度的生物高溫閾值偏高，生長在高緯度的生物低溫閾值偏低；在一定

18、范圍內(nèi)，生物生長速率與溫度成正比。如年輪、動物的鱗片、耳石等。,26,溫度與動物的生態(tài)類型 依據(jù)動物體溫的高低分為溫血動物和冷血動物。 根據(jù)機體熱能的主要來源，分為外溫動物和內(nèi)溫動物；但這種劃分也有例外情況，如某些爬行動物和昆蟲能從體內(nèi)獲取熱源，升高體溫以促進活動；多數(shù)外溫動物調(diào)節(jié)體溫的能力是很低的，離不開對外部熱源的依賴。 依據(jù)體溫的穩(wěn)定程度分為常溫動物和變溫動物；這種分發(fā)也會遇到問題，如某些常溫動物（獸、鳥類）在冬眠時也降低體溫，故稱之為異溫動物。當(dāng)環(huán)境溫度過低時，內(nèi)溫動物會自發(fā)地從冬眠中醒來恢復(fù)到正常狀態(tài)，而不致凍死，這是與外溫動物冬眠的根本區(qū)別。從冬眠中激醒的早期熱源來自褐色脂肪組織的

19、非顫抖性產(chǎn)熱。內(nèi)溫動物在休眠（冬眠和夏眠）時降低體溫的這種受調(diào)節(jié)的低體溫現(xiàn)象稱為適應(yīng)性低體溫。,27,溫度與發(fā)育 某些植物需要經(jīng)過一個低溫的“春化”階段才開花結(jié)果，像一個開關(guān)。 有效積溫法則 K=N(T-C) K為熱常數(shù)，單位用“日度”表示；N為發(fā)育歷期，即完成某一發(fā)育階段所需天數(shù)；T為發(fā)育期的平均溫度；C為發(fā)育起點溫度，即生物學(xué)零度（生物生長發(fā)育的低溫閾值）。通過控制兩種溫度T1、T2的實驗，分別觀察記錄兩組動物或植物相應(yīng)的發(fā)育歷期N1、N2，從而可以求出K和C。 如棉花從播種到出苗，若日均溫度為15，需要15d，若日均溫度為20，需要7d；據(jù)此可以求出棉花的發(fā)育起點溫度為10.6，從播種到

20、出苗需要的有效積溫為66日度。 不同生物完成發(fā)育所需積溫不同，一般來說，起源于或適于高緯度地區(qū)的植物有效積溫較少，反之，則多。,28,式可以變化如下：T=C +K/N T=C +KV 式相當(dāng)于數(shù)學(xué)上的雙曲線方程y=a+b/x，表示溫度與發(fā)育歷期呈雙曲線關(guān)系；式中的V1/N，是發(fā)育速率，相當(dāng)于數(shù)學(xué)上的直線方程y=a+bx，表示溫度與發(fā)育速率呈直線關(guān)系。該公式適用于植物和變溫動物（特別是昆蟲）?？蓪嶋H應(yīng)用于以下幾方面： 1）預(yù)測生物發(fā)生的世代數(shù) 主要用于昆蟲的世代預(yù)測。不能用于有休眠和滯育期生物的世代數(shù)計算。如某昆蟲完成一個世代所需積溫為K1，某地符合該昆蟲發(fā)育的年總積溫為K，則發(fā)生的世代數(shù)為K/

21、K1。 2）預(yù)測生物地理分布的北界 根據(jù)有效積溫法則，一種生物分布區(qū)的全年有效積溫必須滿足該生物完成一個世代所需要的K值，否則該生物不會分布到此。,29,30,3）預(yù)報農(nóng)時 根據(jù)作物的有效積溫和當(dāng)?shù)毓?jié)令、苗情以及氣象資料，可以估計該作物的成熟收割期，以便制定整個栽培措施。 4）制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，合理安排作物 依據(jù)不同作物所要求的有效積溫，如馬鈴薯約需10001600日度，春播禾谷類約需15002100日度，玉米約需20004000日度，結(jié)合當(dāng)?shù)仄渌麠l件，合理安排作物，適時適地種植，有目的地調(diào)種、引種，合理搭配品種。 5）還可用于益蟲的保護和利用以及預(yù)測害蟲發(fā)生程度 該法則的局限性：該法則是以發(fā)

22、育速率與溫度呈直線關(guān)系為前提的，但實際上兩者間呈S形關(guān)系，即在適宜溫度的兩側(cè)生物發(fā)育速度均減慢，而且發(fā)育起點溫度通常是在恒溫條件下測得的，這與在自然條件下的發(fā)育條件是有差別的。多數(shù)情況下，如果溫度波動范圍不大，常能促進發(fā)育速度。再者，生物發(fā)育除需要溫度條件外，同時還受其他因子制約，綜合起作用。,31,溫度與生物的繁殖和壽命 對變溫動物壽命影響的一般規(guī)律是：在較低溫度下生活的動物壽命較長，而且預(yù)先經(jīng)低溫馴化的動物壽命更長，隨著溫度增高，動物平均壽命縮短。溫度還影響其交配活動、產(chǎn)卵數(shù)、孵化率等。 對常溫動物：在適宜溫度下壽命較長，偏離最適溫度，都會使壽命縮短。如饑餓麻雀在36能活48h，在10 和

23、39 時，分別能活10.5h和13.6h。溫度常與光照同時影響動物的繁殖。,32,節(jié)律性變溫對生物的影響 溫度日變化的影響：植物的生長往往要求溫度有晝夜規(guī)律變化的配合。許多植物在有節(jié)律變化的溫度下，要比恒溫下萌發(fā)、生長的好。晝夜溫差還影響產(chǎn)品品質(zhì)，如晝夜溫差越大，蘋果品質(zhì)越好；還如青藏高原地區(qū)，小麥千粒重達4050g，比平原地區(qū)同品種的重530。原因：白天適當(dāng)高溫有利于光合作用，夜間適當(dāng)?shù)蜏乜蓽p弱呼吸作用，有利于干物質(zhì)的積累。 溫度年變化的影響：生物長期適應(yīng)于一年中溫度等因子的節(jié)律變化，而形成與此相適應(yīng)的植物發(fā)育節(jié)律，稱為物候。發(fā)芽、生長、開花、果熟、落葉、休眠等生長發(fā)育階段稱為物候階段或物候

24、期。 霍普金斯物候規(guī)律：在北美溫帶地區(qū)，緯度移動1N，或經(jīng)度移動5E，或海拔上升120m，生物的物候期在春天和夏初各延遲4d，而在秋天物候期則提早4d。,33,極端溫度與生物 低溫對生物的影響 冷害：零度以上的低溫對喜溫生物的傷害。主要原因：低溫下，酶活性降低，酶系統(tǒng)紊亂。冷害是喜溫生物向北方引種的擴大分布區(qū)的主要障礙。 凍害：冰點以下的低溫使生物細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間隙形成冰晶而造成的損害。主要原因：冰晶的形成使得原生質(zhì)膜發(fā)生破裂以及蛋白質(zhì)失活與變性。 高溫對生物的影響 對植物：破壞光合與呼吸作用的平衡 ；促進蒸騰，破壞水分平衡，促使蛋白質(zhì)凝固和導(dǎo)致有害代謝產(chǎn)物的積累 。 對動物：影響體內(nèi)酶活性，使

25、蛋白質(zhì)凝固變性，供氧不足，神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。,34,生物對極端溫度的適應(yīng) 對低溫環(huán)境的適應(yīng) 形態(tài)適應(yīng)：（ 1 ）植物 芽和葉片常有油脂類物質(zhì)，芽具鱗片，體表被有蠟粉或密毛，樹皮有發(fā)達的木栓層，植株矮小常呈匍匐狀、墊狀或蓮座狀。（2）動物 恒溫動物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環(huán)境中有變短變小的趨勢（艾倫法則）。生活在寒冷氣候地區(qū)的同類恒溫動物，其體形趨向于大，而在溫暖氣候地區(qū)的體形趨向于?。ú衤▌t）。恒溫動物在寒冷地區(qū)和寒冷季節(jié)增加毛或羽的數(shù)量和質(zhì)量，或增厚皮下脂肪。 生理適應(yīng)：（1）植物 通過減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中的糖類、脂肪和色素等物質(zhì)來降低冰點，增加抗寒能力。如鹿蹄草就

26、是通過在葉細(xì)胞中大量儲存五碳糖、粘液等物質(zhì)來降低冰點的，這可以使其冰點降到31。極地和高山植物能夠吸收更多的紅外光，可見光譜中的吸收帶也較寬。如虎耳草和十大功勞屬等的葉片在冬季由于葉綠素破壞和花青素的增加而變?yōu)榧t色，能提高吸熱能力。（2）動物 增加體內(nèi)產(chǎn)熱；發(fā)展局部異溫性。 行為適應(yīng)：主要表現(xiàn)在休眠和遷移。,35,對高溫環(huán)境的適應(yīng) 形態(tài)適應(yīng)：（1）植物 體表密生絨毛和鱗片；有些植物體呈白色、銀白色，葉片革質(zhì)發(fā)亮，能反射陽光；有些植物葉片垂直排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；還有些植物的樹干和根莖生有很厚的木栓層，具有隔熱和保護作用。 （2）動物 發(fā)育某些特殊的結(jié)構(gòu)。如羚羊

27、類和有蹄動物，有特殊的血管結(jié)構(gòu)可防止腦過熱（腦和精巢是對高溫敏感的器官），即頸動脈在腦下部形成復(fù)雜的小動脈網(wǎng)包圍從較冷的鼻區(qū)過來的靜脈血管，通過逆流熱交換而降溫。 生理適應(yīng)： （1）植物 降低細(xì)胞含水量，增加糖或鹽的濃度，有利于減緩代謝速率和增加原生質(zhì)的抗凝結(jié)力； 靠旺盛的蒸騰作用避免植物因過熱受害 ； 一些植物具有反射紅外線的能力，夏季反射的紅外線比冬季多 。 （2）動物 適當(dāng)放寬恒溫標(biāo)準(zhǔn)，如駱駝在高溫缺水時，體溫可升高7。 行為適應(yīng)：夏眠、穴居、晝伏夜出等。,36,溫度與生物的地理分布,動物：溫度作為動物分布的限制因子，一般指極端溫度，在北半球，分布的北界和南界分別受低溫和高溫的限制。對變

28、溫動物，溫度往往起直接限制作用，必須達到其有效積溫；對恒溫動物，一般受間接影響，如受食物分布的限制。 植物：在北半球，高、低溫分別是決定植物水平分布南界與海拔下界、北界與海拔上界的主要因素。如蘋果和某些品種的梨不能在熱帶栽培，是由于高溫的限制；相反，橡膠、椰子等只能在熱帶生長，它是受低溫的限制。在垂直分布上，長江流域及福建地區(qū)馬尾松分布在海拔10001200m以下，再往上就被黃山松取代。這是由于海拔10001200m是馬尾松的低溫界限又是黃山松的高溫界限。,37,38,2.3.3 水,水的理化性質(zhì) 有三相的變化，高熱容，密度變化特殊，浮力比空氣大，pH（水生植物在強烈光合作用時，可使水的pH升高），含氧量不同的水體，水生生物的類型不同（含氧量，淡水大于海水，流水大于凈水）。 植物對水的適應(yīng) 陸生植物：（1）濕生：不能長時間忍受缺水，抗旱能力低，抗?jié)衬芰?；根系不發(fā)達，一般無根毛，海綿組織發(fā)達，柵欄組織和機械組織不發(fā)達，防止蒸騰及調(diào)節(jié)水平衡能力差，通氣組織較發(fā)達。如水稻、澤瀉。（2）中生：根系和輸導(dǎo)組織較發(fā)達，葉片具角質(zhì)層保水，通氣組織不完整，不能長期在積水和缺氧土壤中生長。多數(shù)植物屬此類。,39,（3）旱生：少漿液植物：葉面積盡量縮小，葉片退化成針狀或鱗片狀（刺葉石竹，草麻黃），根系發(fā)達，原生質(zhì)滲透壓特別高，