生態(tài)學(xué)第二章

1、第二章生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子 的生態(tài)作 用及生物 的適應(yīng),生物與環(huán)境,第一節(jié) 環(huán)境的概念及其類型,生物與環(huán)境,一、環(huán)境的概念,,環(huán)境,指某一特定生物個(gè)體或生物群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和 。,我們通常所說的環(huán)境為地球環(huán)境，包括：,,,自然環(huán)境,半自然環(huán)境,社會環(huán)境,又稱為地理環(huán)境（geoenvironment）,大氣圈對流層,巖石圈,土壤圈,生物圈,水圈,生物與環(huán)境,第一節(jié)

2、 環(huán)境的概念及其類型,,地球環(huán)境,二、環(huán)境的類型,生物與環(huán)境,第一節(jié) 環(huán)境的概念及其類型,不同尺度的環(huán)境,三、環(huán)境因子分類,美國生態(tài)學(xué)家aubenmire(1947、1959)將環(huán)境因子分為三大類：氣候類、土壤類和生物類； 七個(gè)并列的項(xiàng)目 ：土壤、水分、溫度、光照、大氣、火和生物因子。這是以環(huán)境因子特點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類的代表。,生物與環(huán)境,第一節(jié) 環(huán)境的概念及其類型,四、環(huán)境因子與生態(tài)因子,生態(tài)因子是指環(huán)境中對生物生長，發(fā)育，生

3、殖，行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。,1. 生態(tài)因子,如溫度，濕度，食物，氧氣，二氧化碳和其他相關(guān)生物等。,生物與環(huán)境,第一節(jié) 環(huán)境的概念及其類型,2. 生態(tài)因子與環(huán)境因子的關(guān)系,環(huán)境因子指生物有機(jī)體以外的所有環(huán)境要素，是構(gòu)成環(huán)境的基本成分。生態(tài)因子則指環(huán)境要素中對生物起作用的部分。,生態(tài)因子和環(huán)境因子的概念：,生物與環(huán)境,第一節(jié) 環(huán)境的概念及其類型,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,生物與環(huán)境,一、生態(tài)因子作用的一般特征,生物與環(huán)境

4、,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,環(huán)境中的各種生態(tài)因子彼此聯(lián)系、互相促進(jìn)、互相制約，任何一個(gè)單因子的變化必將引起其他因子不同程度的變化，對生物起到不是單一的而是綜合的作用。,1．生態(tài)因子的綜合作用,2． 主導(dǎo)因子作用,對生物起決定性作用的生態(tài)因子即為主導(dǎo)因子。,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,3．直接作用和間接作用,4．生態(tài)因子的階段性作用,5．生態(tài)因子的不可代替性和補(bǔ)償作用,區(qū)分生態(tài)因子的直接作用和間接作用對生物的生長、發(fā)育、繁殖及分

5、布很重要。,生態(tài)環(huán)境的規(guī)律性變化導(dǎo)致生態(tài)因子對生物的階段性作用。,各種生態(tài)因子的存在都有其必要性，主導(dǎo)因子的缺乏可影響生物生長甚至死亡，所以不可代替，但在綜合作用過程中可局部補(bǔ)償。,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,二、生態(tài)因子的限制性作用,Shelford 耐性 定律,Liebig最小因子定律,限 制 因 子,1,2,3,生態(tài)幅,4,生物內(nèi)穩(wěn)態(tài)及耐性限度的調(diào)整,指 示

6、 生 物,5,6,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,1. 限制因子,生物的生存和繁殖依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，但是其中必有一種和少數(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)鍵性的因子就是限制因子。任何一種生態(tài)因子只要接近或超過生物的耐受范圍，它就會成為這種生物的限制因子。,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,2. Liebig最小因子定律,19世紀(jì)，德國有機(jī)化學(xué)家Liebig認(rèn)為：植物的生長取決于那些處于最

7、少量狀態(tài)的營養(yǎng)成分，基本思想是，每種植物都需要一定種類和一定量的營養(yǎng)物質(zhì)，如果環(huán)境中缺乏其中的一種，植物就會發(fā)育不良，甚至死亡。如果這種營養(yǎng)物質(zhì)處于最少量狀態(tài)，植物的生長量就最少。人們把這種思想稱為“Liebig的最小因子定律”。,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,（1）該法則只能用于穩(wěn)定狀態(tài)下，物質(zhì)和能量的輸入和輸出不是處于平衡狀態(tài) 。（2）應(yīng)用該法則時(shí)，必須要考慮各種因子之間的關(guān)系。如果有一種營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量很多或容易吸收，它就

8、會影響到數(shù)量短缺的那種營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。生物可以利用一種元素取代另一種元素來實(shí)行功能。它不但適用于營養(yǎng)物質(zhì)，也適用于其他的生態(tài)因子。,Liebig 最小因子定律的補(bǔ)充：,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,,任何一個(gè)生態(tài)因子在數(shù)量或質(zhì)量上的不足或過多，即當(dāng)其接近或達(dá)到某種生物的耐受性限度時(shí)，就會使該生物衰退或不能生存。Shelford的耐受性定律可以形象地用一個(gè)鐘形耐受曲線來表示。,3.Shelford耐受性定律,生物與環(huán)境,第二節(jié)　

9、生態(tài)因子作用分析,生物對生態(tài)因子的耐受曲線,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,（1）最小因子定律只考慮了因子量的過少，而耐受性定律既考慮了因子量的過少，也考慮了因子量的過多；（2）耐受性定律不僅估計(jì)了限制因子量的變化，而且估計(jì)了生物本身的耐受性問題。生物耐受性不僅隨種類不同，且在同一種內(nèi)，耐受性也因年齡、季節(jié)、棲息地不同而有差異；（3）耐受性定律允許生態(tài)因子之間的相互作用，如因子替換作用和因子補(bǔ)償作用。,耐受性定律和最小因子定律

10、的關(guān)系,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,1913年，美國生態(tài)學(xué)家V.E.Shelford在最小因子定律的基礎(chǔ)上又提出了耐受性定律，并試圖用這個(gè)定律來解釋生物的自然分布現(xiàn)象。他認(rèn)為生物對每一種生態(tài)因子都有其耐受的上限和下限，上下限之間就是生物對這種生態(tài)因子的耐受范圍，稱生態(tài)幅。,4.生態(tài)幅,,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,廣適性生物屬廣生態(tài)幅物種，狹適性生物屬狹生態(tài)幅物種。,狹窄的環(huán)境條件具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，但卻喪失了在其它

11、條件下的生存能力。,對某一特定點(diǎn)的適應(yīng)能力低。,各種生物通常在生殖階段所能耐受的生態(tài)因子的范圍比較狹窄。,廣生態(tài)幅物種,狹生態(tài)幅物種,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,廣生態(tài)幅和狹生態(tài)幅物種,5.生物內(nèi)穩(wěn)態(tài)及耐性限度的調(diào)整,(1)內(nèi)穩(wěn)態(tài)及其保護(hù)機(jī)制: 內(nèi)穩(wěn)態(tài)即生物控制自身體內(nèi)環(huán)境使其保持相對穩(wěn)定的機(jī)制，它能減少生物對外界條件的依賴性,從而大大提高生物對外界環(huán)境的適應(yīng)能力。內(nèi)穩(wěn)態(tài)是通過生理過程或行為的調(diào)整而實(shí)現(xiàn)的。 (2)耐性

12、限度的馴化: 除內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制可調(diào)整生物的耐性限度外，還可通過人為鍛煉方法改變生物的耐性范圍。鍛煉（acclimation）又稱馴化，即生物對新環(huán)境的適應(yīng)。,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,環(huán)境變化對內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物與非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物體內(nèi)環(huán)境的影響 (Putman等, 1984),6.指示生物(indicator organism),生物在與環(huán)境相互作用、協(xié)同進(jìn)化的過程中，每個(gè)種都

13、留下了深刻的環(huán)境烙印，因此常用生物作為指示者，反映環(huán)境的某些特征?！?生物的指示作用是普遍存在的，但指示生物絕不能濫用，因?yàn)槊總€(gè)種的指示作用都是相對的，僅在一定的時(shí)空范圍內(nèi)起作用，在一時(shí)一地可起指示作用，而在另一時(shí)空條件下將失去指示意義。,生物與環(huán)境,第二節(jié)　生態(tài)因子作用分析,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),生物與環(huán)境,一、光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),地球上生物生存和繁衍的最基本的能量源泉——光,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)

14、因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),,,,,1,2,3,光強(qiáng)度的生態(tài)作用與生物的適應(yīng),光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng),生物對光周期的適應(yīng),,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),1.光照強(qiáng)度對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成的作用,光照強(qiáng)度對植物細(xì)胞的增長和分化、體積的增長和重量的增加關(guān)系密切；光還能促進(jìn)組織和器官的分化，制約著器官的生長發(fā)育速度，使植物各器官和組織保持發(fā)育上的正常比例。,蛙

15、卵、鮭魚卵在有光的條件下孵化快，發(fā)育也快。貽貝和生活在海洋深處的浮游生物在黑暗情況下生長較快。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),（一）光照度的生態(tài)作用與生物適應(yīng),黃化現(xiàn)象（etiolation phenomenon）即植物在黑暗中生長時(shí)呈現(xiàn)黃色和其他變態(tài)特征的現(xiàn)象。黃化是植物對黑暗環(huán)境的特殊適應(yīng)。是光與形態(tài)建成的各種關(guān)系中最極端的典型例子。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),光可以影響植物的形態(tài),光

16、照強(qiáng)度對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成的作用,2．光照強(qiáng)度與水生植物,在海洋表層的透光帶上部，植物的光合作用量大于呼吸量。在補(bǔ)償點(diǎn)處，植物的光合作用量與呼吸消耗平衡。如果海洋中的浮游藻類沉降到補(bǔ)償點(diǎn)以下又不能很快回到表層時(shí)，這些藻類將會死亡。,光的穿透性限制著植物在海洋中的分布：,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),3．植物對光照強(qiáng)度的適應(yīng)類型,一 定范圍內(nèi)，光合作用的效率與光強(qiáng)成正比，但到達(dá)一定強(qiáng)度光合效率不會再增加，

17、若繼續(xù)增加光強(qiáng)，光合效率下降，這點(diǎn)謂之飽和點(diǎn)。,陽地植物：適應(yīng)強(qiáng)光照地區(qū)生活。蒲公英、薊、楊、柳、樺、槐等陰地植物：適應(yīng)弱光照地區(qū)生活。連線草、鐵衫、紅豆衫、人參、三七等,按照植物對光照強(qiáng)度的適應(yīng)程度分為：,光合作用飽和點(diǎn),生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),陽地植物,陰地植物,陽地植物和陰地植物光補(bǔ)償點(diǎn)位置示意圖（Emberlin, 1983）,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),蒲公英,柳樹,楊

18、樹,人參,三七,鐵杉,,陽地植物,陰地植物,（二）光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng),隨緯度增加而減少，隨海拔升高而增加；冬季長波光增多，夏季短波光增多；中午短波光最多，早晚長波光較多。,光質(zhì)變化規(guī)律,,空間變化,時(shí)間變化,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),不同的光質(zhì)對植物的光合作用，色素形成，向光性，形態(tài)建成的誘導(dǎo)等的影響是不同的。例如光合作用的光譜范圍只是可見光區(qū)（380—760nm）?？梢姽鈱?dòng)物生殖，體色變化，

19、遷徙，毛羽更換，生長及發(fā)育等都有影響；紫外光有致死作用，特別是細(xì)菌，病毒及微生物，但昆蟲對紫外光有趨光反應(yīng)。,生物的適應(yīng),,植物,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),動(dòng)物,(三)生物對光周期的適應(yīng),由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)所造成的太陽高度角的變化，使能量輸入成為一種周期性變化，從而，使地球上的自然現(xiàn)象都具周期性。生物的節(jié)律與周期性就是對這種周期現(xiàn)象的適應(yīng)。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),晝夜交替是永恒的

20、周期現(xiàn)象，大多數(shù)生物活動(dòng)表現(xiàn)出晝夜節(jié)律，即24 h循環(huán)一次的現(xiàn)象。,1.晝夜節(jié)律,2.光周期現(xiàn)象,臨界暗期（critical dark period）：　　指在晝夜周期中能誘導(dǎo)植物開花所需的最短或最長的暗期長度。根據(jù)植物對日照長度的反應(yīng)類型分為：長日照植物短日照植物長短日照植物,植物的光周期,,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),長日照植物：指如果給予比臨界暗期長的連續(xù)暗期的光周期，花芽便不能形成，或花芽形成受

21、到阻抑的植物，如牛蒡、紫菀、鳳仙花和除蟲菊等。短日照植物：指給與比臨界暗期長的連續(xù)黑暗下的光周期時(shí)，花芽才能形成或促進(jìn)花芽形成的植物，如蒼耳、菊類、水稻、玉米、大豆等。長短日照植物 ：指在連續(xù)長日照條件后，如不給予短日照條件花芽就不能形成的植物，如具圓齒伽藍(lán)菜、夜香樹等。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),,長日照植物,短日照植物,動(dòng)物的光周期,,鳥類的遷移和生殖時(shí)間是由日照長度決定的。魚類的生殖和遷移受光周期影

22、響，特別是表層水中的魚類。昆蟲的代謝和發(fā)育受光周期的影響。哺乳動(dòng)物的生殖和換毛受光周期的影響。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),長日照植物（桃）,短日照植物（菊）,紫貂,鹿,日照時(shí)間的長短對動(dòng)物繁殖活動(dòng)的影響,二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),北極熊,熱帶荒漠,熱帶草原,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),溫度對生物分布有重要作用,我國從南到北植被分布,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生

23、物的適應(yīng),二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),（一）溫度因子的生態(tài)作用,1．溫度與生物生長,生物的三基點(diǎn)：參與生物生命活動(dòng)中生理生化過程中的酶的活性有最低溫度、最適溫度、最高溫度，相應(yīng)的則是生物生長的“三基點(diǎn)”。,在一定范圍內(nèi)，生物的生長速率與溫度成正比。,使蛋白質(zhì)凝固，酶系統(tǒng)失活；,高溫,低溫,將引起細(xì)胞膜滲透性改變、脫水、蛋白質(zhì)沉淀等不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)變化。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因

24、子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),2．溫度與生物發(fā)育,生物完成生命周期，通過繁衍后代得到延續(xù)，不僅要生長期，還要完成個(gè)體的發(fā)育階段。最明顯的是某些植物一定要經(jīng)過一個(gè)低溫“春化”階段，才能開花結(jié)果，它就像信號開關(guān)一樣，這個(gè)關(guān)不過，就不能完成生命周期。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),指植物在生長發(fā)育過程中，需從環(huán)境中攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育，而且某一特定植物類別各發(fā)育階段所需要的總熱量是一個(gè)常數(shù)。

25、 式中，K——生物所需的有效積溫 N——天數(shù)，d t ——當(dāng)?shù)卦摃r(shí)期的平均溫度，℃t0 ——生物生長活動(dòng)所需最低臨界溫度（生物學(xué)零度），℃,溫度與生物發(fā)育最普遍的規(guī)律----有效積溫法則,K = N（t - t0）,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),生物發(fā)育時(shí)只有高于一定的溫度時(shí)才起積極的效應(yīng)，此時(shí)的溫度稱為生物學(xué)零度，即發(fā)育起點(diǎn)溫度。,生物學(xué)零度,,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)

26、作用及生物的適應(yīng),有效積溫法則在實(shí)際應(yīng)用較多，如預(yù)測生物地理分布北界、預(yù)測來年害蟲發(fā)生程度，還有成為制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、安排作物及預(yù)報(bào)農(nóng)時(shí)的有利根據(jù)。,（二）生物對極端溫度的適應(yīng),1.生物對低溫環(huán)境的適應(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緯度地區(qū)的同類個(gè)體大，因?yàn)閭€(gè)體大的動(dòng)物，其單位體重散熱量相對減少。,貝格曼（Bergman）規(guī)律,阿倫（Allen）規(guī)律,恒溫動(dòng)物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環(huán)境中有變小變短的

27、趨勢，是減少散熱的一種形態(tài)適應(yīng)，稱為阿倫規(guī)律。,,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),北極熊,海豹,冰山雪蓮,2．生物對高溫環(huán)境的適應(yīng),生物對高溫環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)在形態(tài)、生理和行為三個(gè)方面。,動(dòng)物對高溫環(huán)境的一個(gè)重要適應(yīng)是適當(dāng)放松恒溫性，在高溫時(shí)吸收熱量，等到環(huán)境適當(dāng)或到陰涼處釋放熱量。,植物對高溫的適應(yīng),動(dòng)物對高溫的適應(yīng),生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),有些植物生有密絨毛和鱗片，能過濾一部分陽光；有些

28、可以反射紅外線；還有些植物主要減低細(xì)胞含水量。,熱帶植物,(三)溫度與生物的地理分布,溫度因子包括節(jié)律性變溫和絕對溫度，制約著生物的生長發(fā)育，而每個(gè)地區(qū)又都生長繁衍著適應(yīng)于該地區(qū)氣候特點(diǎn)，特別是極端溫度的生物。極端溫度（最高溫度、最低溫度）是限制生物分布的最重要條件。溫度可直接限制動(dòng)物的分布。一般地，溫暖地區(qū)生物種類多，寒冷地區(qū)生物種類較少。,,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),(四)變溫與溫周期現(xiàn)象,一般地，變溫

29、處理將有助于種子有效地萌發(fā)，變溫能提高種子萌發(fā)率，是由于降溫后可增加氧在細(xì)胞中的溶解度，從而改善了萌發(fā)中的通氣條件；變溫通過改變植物的生理現(xiàn)象，如呼吸、蒸騰等，結(jié)果可以造成糖分在體內(nèi)的大量聚集。 變溫對植物體內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)移積累有良好的作用。,,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),(五)物候?qū)W,物侯學(xué)——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)。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),動(dòng)物對不同季節(jié)

30、食物條件的變化以及對熱能、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、繁殖期與性腺靜止期、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)，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。植物的物候變化更為明顯，從發(fā)芽、生長到開花、結(jié)實(shí)和枯黃呈現(xiàn)出不同的物候期。,(六) 休 眠,休眠（dormancy）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)植物可以忍耐比其生

31、態(tài)幅寬得多的環(huán)境條件。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),植物種子的休眠現(xiàn)象和后熟作用是植物對不利環(huán)境條件的一種適應(yīng)。這對寒帶、溫帶等季節(jié)變化明顯地區(qū)的植物有巨大意義。　　 動(dòng)物中休眠的例子如水池中的變形蟲（Amoeba）當(dāng)池水干涸時(shí)就進(jìn)入休眠（胞囊期），草原上的嚙齒類，許多種具有冬眠或蟄伏（torpor）習(xí)性，甲殼綱豐年蟲Chirocephalus）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（diap

32、ause）狀態(tài)，其代謝率下降到非滯育時(shí)的 1/10。休眠能使動(dòng)物最大限度地減少能量消耗。,三、水因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),（一）水因子的生態(tài)作用,1．水是生物生存的重要條件,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),2．水對動(dòng)植物生長發(fā)育的影響,3．水對動(dòng)植物數(shù)量和分布的影響,（一）水因子的生態(tài)作用,1．水是生物生存的重要條件,水是生物體的重要組成部分；水是很好的溶劑，水

33、有較大的比熱；水是生物新陳代謝的直接參與者，是光合作用的原料；水是生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),2．水對動(dòng)植物生長發(fā)育的影響,水分對植物生長“三基點(diǎn)”：最高、最適和最低。 低于最低點(diǎn)，植物萎蔫、生長停止； 高于最高點(diǎn)，根系缺氧、窒息、爛根； 處于最適點(diǎn)，是植物最優(yōu)的生長條件。對于動(dòng)物，水分不足可以引起滯育或休眠。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),降

34、水在地球上的分布是不均勻的，導(dǎo)致動(dòng)植物分布的不均勻，物種數(shù)量也有差異。水分狀況決定著植被的類型，以及動(dòng)植物的種類、數(shù)量和分布。,3．水對動(dòng)植物數(shù)量和分布的影響,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),我國從東到西的植被分布,（二）生物對水因子的適應(yīng),1．植物對水因子的適應(yīng),（1）陸生植物對水因子的適應(yīng),陸生植物要維持水分平衡，必須增加根的吸收和減少葉的蒸騰，如氣孔能夠自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)水分充足時(shí)便張開交換氣體，但當(dāng)干旱缺水時(shí)則關(guān)

35、閉減少水分散失。,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),水生植物有發(fā)達(dá)的通氣組織，還有不發(fā)達(dá)或退化的機(jī)械組織及水下帶狀、線狀的葉片。,（2）水生植物對水因子的適應(yīng),（3）植物的分類,水生植物：沉水植物，浮水植物,挺水植物陸生植物：濕生植物，中生植物，旱生植物,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),2．動(dòng)物對水因子的適應(yīng),（1）水生生動(dòng)物對水因子的適應(yīng),不同類群的水生動(dòng)物有著各自不同的適應(yīng)能力和調(diào)節(jié)機(jī)制。,生

36、物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),滲透壓調(diào)節(jié)可以通過限制外表對鹽類和水的通透性，改變所排出的尿和糞便的濃度與體積，逆濃度梯度地主動(dòng)吸收或主動(dòng)排出鹽類和水等的方法里實(shí)現(xiàn)。,影響陸生動(dòng)物水平衡更多的是環(huán)境中的濕度。動(dòng)物在形態(tài)結(jié)構(gòu)上、行為上、生理上都有不同程度的適應(yīng)。,（2）陸生動(dòng)物對水因子的適應(yīng),生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),結(jié)構(gòu)上：如兩棲類體表分泌黏液以保持濕潤；行為上：昆蟲、爬行類、嚙齒類等白天躲

37、在洞內(nèi)夜里出來活動(dòng)；生理上：荒漠鳥獸具有可重新吸收水分功能的腎臟。,四、土壤因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),,,,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),（一）土壤因子的生態(tài)作用,土壤是巖石圈表面能夠生長動(dòng)物、植物的疏松表層，是陸生生物生活的基質(zhì)，它提供生物生活所必須的礦物質(zhì)元素和水分。因而，它是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量交換的重要場所；同時(shí)，它本身又是生態(tài)系統(tǒng)中生物部分和無機(jī)環(huán)境部分相互作用的產(chǎn)物。,土壤概況,生物與環(huán)境,第三節(jié)

38、生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),,由于植物根系和土壤之間具有極大的接觸面，在植物與土壤之間發(fā)生著頻繁的物質(zhì)交換，彼此強(qiáng)烈影響，因而土壤是一個(gè)重要的生態(tài)因子。,土壤中的各種組分以及它們之間的關(guān)系，影響著土壤的性質(zhì)和肥力，從而影響生物的生長。土壤中的有機(jī)質(zhì)類物質(zhì)能夠?yàn)橹参锷L提供足夠營養(yǎng)物質(zhì)，礦物質(zhì)為植物生長提供必需的生命元素，如果這些元素缺失的話，植物將發(fā)生生理性病變。土壤能為植物生長提供水、熱、肥、氣，從而滿足植物的生長需求。,土壤

39、中的各種組分以及它們之間的關(guān)系,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),土壤中的生物區(qū)系，對土壤中有機(jī)物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，促進(jìn)元素的循環(huán)，并能影響、改變土壤的化學(xué)性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了各類土壤特有的土壤生物作用。,土壤中的生物區(qū)系,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),土壤中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，主要依賴于土壤的生物作用，而土壤中動(dòng)物、微生物的活動(dòng)，除了取決于營養(yǎng)元素和能源物質(zhì)外，還受土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的影響。,根際微生物

40、群是依賴植物而獲得它的主要能源和營養(yǎng)源。根際微生物與植物關(guān)系密切的表現(xiàn)是生物固氮和共生。,（二）植物對土壤因子的適應(yīng),植物對于長期生活的土壤會產(chǎn)生一定的適應(yīng)特性。因此，形成了各種以土壤為主導(dǎo)因素的植物生態(tài)類型。,可劃分為酸性土、中性土、堿性土植物,根據(jù)植物對土壤酸度的反應(yīng)：,根據(jù)植物對土壤中礦質(zhì)鹽類（如鈣鹽）的反應(yīng)：,可劃分為鈣質(zhì)土植物和嫌鈣植物,可劃分出鹽土和堿土植物,根據(jù)植物對土壤含鹽量的反應(yīng)：,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作

41、用及生物的適應(yīng),鹽堿土是鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土的統(tǒng)稱。在我國內(nèi)陸干旱和半干旱地區(qū)，由于氣候干旱，地面蒸發(fā)強(qiáng)烈，在地勢低平、排水不暢或地表徑流滯緩、匯集的地區(qū)，或地下水位過高的地區(qū)，廣泛分布著鹽堿化土壤。在濱海地區(qū)，由于受海水浸漬，鹽分上升到地表形成次生鹽堿化。,鹽堿土所含的鹽類，通常最多的是 NaCl、Na2SO4、Na2CO3以及可溶性的鈣鹽和鎂鹽。其中鹽土所含的鹽類主要為NaCl和Na2SO4，這兩種鹽類都是中性鹽，所以一般

42、鹽土的PH值是中性的，土壤結(jié)構(gòu)尚未破壞。,鹽堿土,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),,土壤的堿化過程是指土壤膠體中吸附有相當(dāng)數(shù)量的交換性鈉。一般交換性鈉占交換性陽離子總量20％以上的土壤稱為堿土。,土壤的堿化過程,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),,堿土含 Na2CO3較多（也有含NaHCO3或K2CO3較多的），堿土是強(qiáng)堿性的，其pH一般在8.5以上，堿土上層的結(jié)構(gòu)被破壞，下層常為堅(jiān)實(shí)的柱狀結(jié)構(gòu)，通

43、透性和耕作性能極差。,鹽類對多數(shù)植物危害程度的大小，可按下列次序排列： MgCl2＞Na2CO3＞NaHCO3＞NaCl＞MgSO4＞Na2SO4 陽離子：Na+＞Ca2+ 陰離子： CO32－＞ HCO3－＞ Cl－＞SO42－,典型鹽堿地,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),（1）引起植物的生理干旱；（2）傷害植物組織；（3）引起細(xì)胞中毒；（4）影響植物的正常營養(yǎng)；（5）植物容易干旱枯

44、萎。,（1）土壤的強(qiáng)堿性能毒害植物根系；（2）土壤物理性質(zhì)惡化，土壤結(jié)構(gòu)受破壞，質(zhì)地變劣，透水性差。,1．鹽土對植物的影響,2．堿土對植物的影響,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),鹽堿土植物是植物對鹽堿生境適應(yīng)的最好表現(xiàn)。,3．植物對鹽堿土的適應(yīng),聚鹽性植物、泌鹽性植物、不透鹽性植物,根據(jù)對過量鹽類的適應(yīng)特點(diǎn)分為：,旱生鹽土植物、濕生鹽土植物,鹽土植物分為：,生物與環(huán)境,第三節(jié) 生態(tài)因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),思 考

45、 題,1. 什么是環(huán)境?地球環(huán)境由哪幾部分組成?2. 種的生態(tài)幅及其制約因子有哪些主要規(guī)律？你熟悉的生物節(jié)律與周期現(xiàn)象有哪些？其機(jī)制是什么?4. 你如何理解指示生物？5. 簡述光的生態(tài)作用，生物如何適應(yīng)?6. 溫度對生物作用的“三基點(diǎn)”和積溫在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上和蟲害預(yù)報(bào)上有何意義?7. 水分對生物有何影響?生物如何適應(yīng)?8. 土壤的生態(tài)作用有哪些，三種耐鹽堿植物類型各有哪些特征？,生物與環(huán)境,推薦閱讀文獻(xiàn),[1]

46、 孫儒泳,等. 普通生態(tài)學(xué). 北京： 高等教育出版社, 1993.[2] 孫儒泳. 動(dòng)物生態(tài)學(xué)原理. 北京：北京師范大學(xué)出版社, 2001.[3] 蘇智先,等. 生態(tài)學(xué)概論. 北京：高等教育出版社,　1993.[4] Larcher W. 植物生理生態(tài)學(xué). 李博,等譯. 　　北京：科學(xué)出版社, 1985. [5] Brewer R. The Science of Ecology.