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1、生态学基础-2生物与环境2.1.1 环境的概念及其类型环境的概念及其类型 生物科学生物科学 以以生物生物为中心，包括动物、植物、微生物和人类。为中心，包括动物、植物、微生物和人类。环境科学环境科学 以以人类人类为中心为中心,围绕着人类空间以及直接或间接影响人围绕着人类空间以及直接或间接影响人 类生活和发展的各种因素的总和。类生活和发展的各种因素的总和。环境环境(environment)(environment)是指是指某一特定生物体或生物群某一特定生物体或生物群体以外的空间体以外的空间,以及直接、以及直接、间接影响该生物体或生物间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总群体生存的一切事物的总
2、和。和。条件条件(conditions)(conditions)不可消耗的称条件，如温不可消耗的称条件，如温度、湿度和度、湿度和PHPH值等。值等。资源资源(resources)(resources)可被消耗的称资源，如营可被消耗的称资源，如营养物质、水、辐射能等。养物质、水、辐射能等。1.相对性相对性：环境总是针对某一特定主体或中心而言的，环境总是针对某一特定主体或中心而言的，只具有相对意义。只具有相对意义。2.尺度效应尺度效应：大环境与小环境大环境与小环境大环境：大环境：地区环境、地球环境、宇宙环境；如白洋淀的环境，地区环境、地球环境、宇宙环境；如白洋淀的环境，华北平原的环境等华北平原的环
3、境等 小环境：小环境：直接影响生物生命活动的近邻环境。如洞穴环境，树直接影响生物生命活动的近邻环境。如洞穴环境，树荫下环境等荫下环境等 大环境（全球大气环流和洋流）大环境（全球大气环流和洋流）小小气气候候（小小环环境境）环境的类型环境的类型（1 1）按主体按主体按主体按主体：人人人人人类环境：环境科学人类环境：环境科学人类环境：环境科学人类环境：环境科学 生物生物生物生物生物环境：生态科学（生物体以外）生物环境：生态科学（生物体以外）生物环境：生态科学（生物体以外）生物环境：生态科学（生物体以外）（2 2）按性质按性质按性质按性质：自然环境、半自然环境、人工环境：自然环境、半自然环境、人工环境
4、：自然环境、半自然环境、人工环境：自然环境、半自然环境、人工环境 （3 3）按范围按范围按范围按范围：宇宙环境：宇宙环境：宇宙环境：宇宙环境：大气层以外的宇宙空间。大气层以外的宇宙空间。大气层以外的宇宙空间。大气层以外的宇宙空间。地球环境地球环境地球环境地球环境：大气圈中对流层、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈大气圈中对流层、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈大气圈中对流层、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈大气圈中对流层、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈 2.1.1 环境的概念及其类型环境的概念及其类型 区域环境区域环境区域环境区域环境：占有某一特定地域空间的自然环境占有某一特定地域空间的自然环境占有某一特定地
5、域空间的自然环境占有某一特定地域空间的自然环境 如：森林、草原、草甸、荒漠、冰川、海洋、湖泊、如：森林、草原、草甸、荒漠、冰川、海洋、湖泊、如：森林、草原、草甸、荒漠、冰川、海洋、湖泊、如：森林、草原、草甸、荒漠、冰川、海洋、湖泊、河流、山地、盆地、平原等河流、山地、盆地、平原等河流、山地、盆地、平原等河流、山地、盆地、平原等 微环境微环境微环境微环境:区域环境中，由于某一个或几个圈层的细微变区域环境中，由于某一个或几个圈层的细微变区域环境中，由于某一个或几个圈层的细微变区域环境中，由于某一个或几个圈层的细微变化而产生的环境差异所形成的小环境，如群落的镶嵌。化而产生的环境差异所形成的小环境，如
6、群落的镶嵌。化而产生的环境差异所形成的小环境，如群落的镶嵌。化而产生的环境差异所形成的小环境，如群落的镶嵌。内环境内环境内环境内环境：生物体内组织或细胞间的环境。生物体内组织或细胞间的环境。生物体内组织或细胞间的环境。生物体内组织或细胞间的环境。2.1.1 环境的概念及其类型环境的概念及其类型2.1.2 生态因子的概念与分类生态因子的概念与分类1、生态因子概念、生态因子概念是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。或间接影响的环境要素。生存因子（条件）生存因子（条件）：生态因子中生物生存不可缺少的因子。：生
7、态因子中生物生存不可缺少的因子。所有生态因子构成生物的所有生态因子构成生物的生态环境生态环境生境：生境：特定生物个体或群体的栖息地的生态环境。特定生物个体或群体的栖息地的生态环境。2、生态因子的分类、生态因子的分类（1）根据性质划分为：）根据性质划分为：气候因子气候因子：如温度、水分、光照、风、气压和雷电等：如温度、水分、光照、风、气压和雷电等 土壤因子土壤因子：如土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤：如土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤 生物等生物等 地形因子地形因子：如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等：如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等 生物因子生物因子：包括动物、植物和微生
8、物之间的各种相互作用：包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用 人为因子人为因子：人类活动对自然的破坏及对环境的污染：人类活动对自然的破坏及对环境的污染2.1.2 生态因子的概念与分类生态因子的概念与分类（2）根据有无生命特征划分）根据有无生命特征划分：生物因子和非生物因子生物因子和非生物因子（3）根据稳定性及其作用特点划分）根据稳定性及其作用特点划分 稳定因子稳定因子：终年恒定的因子，主要决定生物的分布。如地：终年恒定的因子，主要决定生物的分布。如地心引力、地磁等心引力、地磁等 变动因子变动因子：周期性变动因子：一年四季变化和潮汐涨落周期性变动因子：一年四季变化和潮汐涨落 非周期性变动因子：
9、如风、降雨、捕食等非周期性变动因子：如风、降雨、捕食等2.1.2 生态因子的概念与分类生态因子的概念与分类 1、综合作用、综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约，综合起来对生物体起作用制约，综合起来对生物体起作用 例如：温度与气压、湿度等因子共同作用例如：温度与气压、湿度等因子共同作用 同样的高温度下，高气压和低湿度时对生物体损伤小；同样的高温度下，高气压和低湿度时对生物体损伤小；低气压和高湿度对生物体损伤大。低气压和高湿度对生物体损伤大。2.1.3 生态因子的作用规律生态因子的作用规律2 2、主导因子的作用、主导因子的作用主导因子：在诸多的环境因
10、子中，对生物起决定主导因子：在诸多的环境因子中，对生物起决定作用的生态因子。作用的生态因子。光合作用：光是主导因子光合作用：光是主导因子春化作用春化作用：植物在生长过程中，必须经过一个较低的植物在生长过程中，必须经过一个较低的温度，才能正常的开花结果的现象。温度，才能正常的开花结果的现象。温度是主导因子温度是主导因子生态因子的主次在一定条件下可发生转化。生态因子的主次在一定条件下可发生转化。3 3、直接因子和间接因子、直接因子和间接因子直接因子：直接因子：能直接影响生物的生理过程或参与能直接影响生物的生理过程或参与生物的新陈代谢的因子。生物的新陈代谢的因子。间接因子间接因子 ：通过影响直接因子
11、而间接作用于生通过影响直接因子而间接作用于生物的因子。物的因子。例如：海拔高度及温度、光照等因子对人体的例如：海拔高度及温度、光照等因子对人体的作用作用海拔高度升高海拔高度升高光辐射光辐射气温气温氧气浓度氧气浓度风速风速影响影响间接因子间接因子直接因子直接因子相对湿度相对湿度没有直接对生物体起作用，但由于影响了其他因子产生了变化没有直接对生物体起作用，但由于影响了其他因子产生了变化影响影响人体的人体的生理过程生理过程及新陈代及新陈代谢过程谢过程直接因子和间接因子的作用直接因子和间接因子的作用水温上升，水中的溶氧量随之下降水温上升，水中的溶氧量随之下降4 4、生态因子作用的阶段性、生态因子作用的
12、阶段性在不同发育阶段，生物需要不同的生态因子或生在不同发育阶段，生物需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。态因子的不同强度。例如：例如：春化作用中的低温春化作用中的低温鲑鱼（大马哈鱼）不同发育阶段对盐分的需要鲑鱼（大马哈鱼）不同发育阶段对盐分的需要大麻哈鱼的鱼子和幼苗只能在淡水中生存，它们一般把卵生大麻哈鱼的鱼子和幼苗只能在淡水中生存，它们一般把卵生在淡水系统的江河上游的沙砾区域。卵孵化出幼苗并生长一在淡水系统的江河上游的沙砾区域。卵孵化出幼苗并生长一段时间后然后顺流而下进入咸水系统的海洋之中，在物质富段时间后然后顺流而下进入咸水系统的海洋之中，在物质富饶的海洋中生长发育积蓄能量，经过饶的海
13、洋中生长发育积蓄能量，经过4年左右的生长达到性成年左右的生长达到性成熟后，又会洄游淡水江河中产卵。熟后，又会洄游淡水江河中产卵。B B 补补偿偿作作用用（可可调调剂剂性性）：多多个个生生态态因因子子综综合合作作用用时时，由由于于某某因因子子在在量量上上的的不不足足，可可由由其其他他因因子子来来补补偿偿，以以获得相似的生态效应。获得相似的生态效应。例：光照不足，可多施有机肥使土壤中例：光照不足，可多施有机肥使土壤中COCO2 2浓度提高可补浓度提高可补偿光照不足。偿光照不足。5 5、不可替代性和补偿作用、不可替代性和补偿作用A A 不不可可替替代代性性：生生态态因因子子对对生生物物体体的的作作用
14、用是是不不可可替替代代的的，又称同等重要定律。又称同等重要定律。例如：人体缺维生素例如：人体缺维生素A A、人体缺维生素、人体缺维生素D D一定范围内的一定范围内的补偿！补偿！6、限制性作用及生物的耐受性、限制性作用及生物的耐受性 （1）利比希最小因子定律）利比希最小因子定律 （2）谢尔福德耐性定律）谢尔福德耐性定律 （3）限制性作用）限制性作用（1）利比希最小因子定律）利比希最小因子定律1840年年,德国有机化学家利比希（德国有机化学家利比希（Liebig）提出：）提出：“植物的生长取于最小量的那种营养物质植物的生长取于最小量的那种营养物质”,这就是李比西的这就是李比西的最小因子法则。最小因
15、子法则。这一法则同时也适用于光、温等多种生态因子。这一法则同时也适用于光、温等多种生态因子。两个补充条件（两个补充条件（Odum,1983）：）：1）只适用于稳定状态）只适用于稳定状态2）要考虑生态因子之间的相互作用）要考虑生态因子之间的相互作用（2）谢尔福德耐性定律）谢尔福德耐性定律“耐受性定律耐受性定律”(Shelfords law of tolerance)(V.E.Shelford,1913，美国，美国)“生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多
16、，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。绝。”数量很低数量很低数量最高数量最高生理受抑制生理受抑制种种群群数数量量数量很低数量很低种群消失种群消失种群消失种群消失不能耐受区不能耐受区生理受抑制生理受抑制 不能耐受区不能耐受区最适区最适区 环境梯度环境梯度高高低低耐受性下限耐受性下限耐受性上限耐受性上限生物种的耐受性限度图解（仿生物种的耐受性限度图解（仿Smith,1980Smith,1980）耐受性定律内涵的拓展：耐受性定律内涵的拓展：生物对不同生态因子的耐受范围不同；生物对不同生态因子的耐受范围不同；不同生物种，或不同年龄、季
17、节、栖息地等的同种生物不同生物种，或不同年龄、季节、栖息地等的同种生物对生态因子的耐受性不同；对生态因子的耐受性不同；对很多生态因子耐受范围都很宽的生物，其分布区一般对很多生态因子耐受范围都很宽的生物，其分布区一般很广；很广；当某一生态因子处于非最适状态下时，生物对其他生态当某一生态因子处于非最适状态下时，生物对其他生态因子的耐受限度也下降因子的耐受限度也下降。耐性的可变性耐性的可变性同种生物长期生活在不同生态环境下，对多种生态因子同种生物长期生活在不同生态环境下，对多种生态因子会形成有差异的耐性范围，用进废退；会形成有差异的耐性范围，用进废退；例如：例如：高山雪莲，耐高寒，对其他的条件适应性
18、差。高山雪莲，耐高寒，对其他的条件适应性差。生物的耐性范围还可通过人为驯化改变；生物的耐性范围还可通过人为驯化改变；例如例如：生将金鱼长期饲养在不同温度条件下（生将金鱼长期饲养在不同温度条件下（1818和和32 32），他们对温度的耐性），他们对温度的耐性 限度与生存范围将发生明显的限度与生存范围将发生明显的 变化。变化。生物的自然分布与耐性生物的自然分布与耐性生物的分布区域决定于该生物对多种因子的耐性范围；对生物的分布区域决定于该生物对多种因子的耐性范围；对主要的生态因子耐性范围广的生物，分布就广；主要的生态因子耐性范围广的生物，分布就广；生态幅生态幅：是指生物对环境因子适应范围的大小。这主
19、要决是指生物对环境因子适应范围的大小。这主要决定于各个种的遗传特性。定于各个种的遗传特性。根据生物的耐受范围和生态因子的不同，将生物分为：根据生物的耐受范围和生态因子的不同，将生物分为：广温性（广温性（eurytherm）狭温性（狭温性（stenotherm）广水性（广水性（euryhydric）狭水性（狭水性（stenohydric）广盐性（广盐性（euryhaline）狭盐性（狭盐性（stenohaline）广食性（广食性（euryphagic）狭食性（狭食性（stenophagic）广光性（广光性（euryphotic）狭光性（狭光性（stenophotic）广栖性（广栖性（euryoe
20、cious）狭栖性（狭栖性（stenooecious）不同类型的生物对温度的适应幅度 限制因子限制因子(limiting factor)限制因子是对生物的生命活动起限制作用的因子限制因子是对生物的生命活动起限制作用的因子 当生态因子接近或超过生物的耐受性极限而影响其生存、当生态因子接近或超过生物的耐受性极限而影响其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子成为该生物限制因子生长、繁殖或扩散时，这个因子成为该生物限制因子 限制因子的应用价值限制因子的应用价值限制因子是影响生物生存和发展的关键性因子，是研究生限制因子是影响生物生存和发展的关键性因子，是研究生物与环境复杂关系的钥匙。物与环境复杂关系的钥匙。
21、一旦找到限制因子，通过改善限制因子的数量，得到的效一旦找到限制因子，通过改善限制因子的数量，得到的效益最多益最多（3）限制性作用）限制性作用光质的生态作用与生物的适应光质的生态作用与生物的适应光照强度的生态作用与生物适应光照强度的生态作用与生物适应日照长度的生态作用与光周期现象日照长度的生态作用与光周期现象2.2 生物与光因子生物与光因子 光的生态作用光的生态作用 是食物链的起点是食物链的起点 紫外线具有杀伤和致癌作用紫外线具有杀伤和致癌作用 地表热量基本本上是由红外线产生的地表热量基本本上是由红外线产生的 是重要的能量环境之一是重要的能量环境之一2.2 生物与光因子生物与光因子1.光质光质的
22、生态作用及生物的适应的生态作用及生物的适应 光的性质光的性质(光谱成分光谱成分)波长波长1501504000nm,4000nm,分紫外光分紫外光(1%)(1%)、可见光和红外光三类、可见光和红外光三类(50-60%)(50-60%)，波长在，波长在380380760nm760nm之间的光为可见光。绿色植之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是物的光合作用有效范围是380380700nm700nm之间。之间。400630 1000 25004000 波长波长(nm)紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线能能量量强强度度1.光质光质的生态作用及生物的适应的生态作用及生物的适应 光质变化对生物的
23、光质变化对生物的 影响及生物的适应影响及生物的适应 植物植物 光质不同对植物的光质不同对植物的 形态建成、向光性形态建成、向光性 与色素的形成影响与色素的形成影响 也不同也不同。动物动物发展不同的色觉。发展不同的色觉。如如:蓝紫光和青光能抑制植物伸蓝紫光和青光能抑制植物伸 长，使植物成矮小形态。长，使植物成矮小形态。海洋植物海洋植物 光合作用色素对光谱变化光合作用色素对光谱变化 具有明显的适应性。具有明显的适应性。高山植物高山植物 茎叶含花青素，发展了特茎叶含花青素，发展了特 殊的莲座状叶丛殊的莲座状叶丛 对紫外光作用的适应。对紫外光作用的适应。光照强度光照强度：指单位面积上太阳辐射量的大小。
24、：指单位面积上太阳辐射量的大小。光照强度对生物的生长、发育和形态建成具有重要作用光照强度对生物的生长、发育和形态建成具有重要作用 对植物的影响对植物的影响 影响光合作用影响光合作用 影响叶绿素的形成，促进植物细胞的增长和分化、对影响叶绿素的形成，促进植物细胞的增长和分化、对植物组织和器官的生长发育及分化有重要的影响。植物组织和器官的生长发育及分化有重要的影响。对动物的影响对动物的影响 影响动物的生长发育影响动物的生长发育黄化现象黄化现象：植物一般在黑暗中不能合成叶：植物一般在黑暗中不能合成叶绿素绿素，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄。，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄。2.光强光强的生态作用及生物
25、的适应的生态作用及生物的适应光光合合作作用用率率光光合合作作用用率率光强度光强度光强度光强度净生产力净生产力A 光合作用光合作用B 呼吸作用呼吸作用ABACP 光补偿点光补偿点CPCP阳性植物阳性植物spSP 光饱和点光饱和点B光补偿点光补偿点：光合作用强度和呼吸作用强度相当时的光强度；光合作用强度和呼吸作用强度相当时的光强度；光饱和点：光饱和点：当光照强度达到一定水平后，光合产物不再增加或当光照强度达到一定水平后，光合产物不再增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和点。增加得很少，该处的光强度即为光饱和点。植物的光补偿点示意图植物的光补偿点示意图植物的光补偿点示意图植物的光补偿点示意图(仿仿
26、仿仿Emberlin,1983)Emberlin,1983)Emberlin,1983)Emberlin,1983)sp净生产力净生产力阴性植物阴性植物 植物对光照强植物对光照强 度的适应度的适应 陆生植物陆生植物 对不同光照强度对不同光照强度 的适应产生的适应产生：阳性植物阳性植物(cheliophytes)(cheliophytes)阴性植物阴性植物(sciophytes)(sciophytes)耐阴性植物耐阴性植物(shade plant)(shade plant)阳性植物对光要求比较迫阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件切，只有在足够光照条件下才能正常生长，其光饱下才能正常生长
27、，其光饱和点、光补偿点都较高，和点、光补偿点都较高，光合作用的速率和代谢速光合作用的速率和代谢速率都比较高。如蒲公英、率都比较高。如蒲公英、桦树、栎。桦树、栎。也叫中性植物，对光照具也叫中性植物，对光照具有较广的适应能力，在完有较广的适应能力，在完全的光照下生长，也能忍全的光照下生长，也能忍耐适度的荫蔽或在生育期耐适度的荫蔽或在生育期间需要较轻度的遮荫。如间需要较轻度的遮荫。如党参、沙参。党参、沙参。阴性植物对光的需求远阴性植物对光的需求远较阳性植物低，光饱和较阳性植物低，光饱和点和光补偿点都较低。点和光补偿点都较低。其光合速率和呼吸速率其光合速率和呼吸速率都比较低。如人参、红都比较低。如人参
28、、红豆杉、三七。豆杉、三七。2.光强光强的生态作用及生物的适应的生态作用及生物的适应 动物对光照强度的适应类型动物对光照强度的适应类型 光照强度使动物在视觉器官的形态产生了遗传的适应光照强度使动物在视觉器官的形态产生了遗传的适应 性变化性变化。动物的活动行为与光照强度有密切关系。动物的活动行为与光照强度有密切关系。昼行性动物和夜行性动物昼行性动物和夜行性动物 动物活动动物活动2.光强光强的生态作用及生物的适应的生态作用及生物的适应1212月、月、1 1月：月：4 4、5 5点开始活动；点开始活动；7 7、8 8月时：月时：7 7、8 8点才开始活动点才开始活动3.日照长度日照长度的生态作用及光
29、周期现象的生态作用及光周期现象日照长度：日照长度：日照长度：日照长度：指白昼的持续时间或太阳的可照时数。指白昼的持续时间或太阳的可照时数。指白昼的持续时间或太阳的可照时数。指白昼的持续时间或太阳的可照时数。地球上不同纬度地区白昼的持续时间长短有很大的差别，日照地球上不同纬度地区白昼的持续时间长短有很大的差别，日照地球上不同纬度地区白昼的持续时间长短有很大的差别，日照地球上不同纬度地区白昼的持续时间长短有很大的差别，日照长短的变化是形成生物节律最可靠的信号系统。长短的变化是形成生物节律最可靠的信号系统。长短的变化是形成生物节律最可靠的信号系统。长短的变化是形成生物节律最可靠的信号系统。3.日照长
30、度日照长度的生态作用及光周期现象的生态作用及光周期现象生物对昼夜交替周期性变化的适应形成生物对昼夜交替周期性变化的适应形成昼夜节律，即日节律。昼夜节律，即日节律。光周期现象光周期现象：白天和黑夜交替称为一个光周期，地球各地的生：白天和黑夜交替称为一个光周期，地球各地的生物，在自然选择和进化中形成的特有的对日照长度物，在自然选择和进化中形成的特有的对日照长度变化的反应方式，即光周期现象。变化的反应方式，即光周期现象。根据植物对日照周期的不同反应，可将植物分为三种类群：根据植物对日照周期的不同反应，可将植物分为三种类群：短日照植物短日照植物 是在每日日照短于某一临界时数条件下才能开花的是在每日日照
31、短于某一临界时数条件下才能开花的 植物；如牵牛花、大豆、玉米、水稻、菊花等；植物；如牵牛花、大豆、玉米、水稻、菊花等；长日照植物长日照植物 是每日日照长于某一临界时数才能开花的植物；如是每日日照长于某一临界时数才能开花的植物；如牛蒡、凤仙花、冬小麦、大麦、油菜、萝卜等。牛蒡、凤仙花、冬小麦、大麦、油菜、萝卜等。中间性植物中间性植物 是指每日相对短的日照时数到连续日照在其它条件是指每日相对短的日照时数到连续日照在其它条件满足下均可开花的植物，此类植物又称为光周期钝满足下均可开花的植物，此类植物又称为光周期钝感植物。如黄瓜、番茄、四季豆和蒲公英等。感植物。如黄瓜、番茄、四季豆和蒲公英等。3.日照长
32、度日照长度的生态作用及光周期现象的生态作用及光周期现象光周期现象光周期现象：哺乳动物的换毛和生殖；哺乳动物的换毛和生殖；长日照兽类：长日照兽类：野生高海拔地区的动物，春天日照长度增加时生野生高海拔地区的动物，春天日照长度增加时生 殖，雪貂、野兔、殖，雪貂、野兔、刺猬。刺猬。短日照兽类短日照兽类 秋天日照时数短时开始繁殖，如绵羊、山羊、鹿。秋天日照时数短时开始繁殖，如绵羊、山羊、鹿。如：候鸟的迁徙如：候鸟的迁徙温度因子的生态作用温度因子的生态作用节律性变温的生态作用节律性变温的生态作用极端温度生态作用极端温度生态作用2.3 生物与温度生物与温度1.温度因子温度因子的生态作用的生态作用1、温度与生
33、物的生长、温度与生物的生长：生物体内的生物化学过程必须在一定的温度范围才能正常进生物体内的生物化学过程必须在一定的温度范围才能正常进 行。行。温度过高或过低，生物的生长会受阻，甚至死亡。温度过高或过低，生物的生长会受阻，甚至死亡。在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；温度系数温度系数Q10：温度每升高：温度每升高10生物生长或反应速度增加的倍数。生物生长或反应速度增加的倍数。“三基点三基点三基点三基点”温度：参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和温度
34、：参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和温度：参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和温度：参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度；不同生物的三基点不同；最高温度；不同生物的三基点不同；最高温度；不同生物的三基点不同；最高温度；不同生物的三基点不同；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长外温的季节性变化引起植物和变温动物生长外温的季节性变化引起植物和变温动物生长外温的季节性变化引起植物和变温动物生长 加速和减弱的交替，形成加速和减弱的交替，形成加速和减弱的交替，形成加速和减弱的交替，形成年轮年轮年轮年轮；外温影响动物的生长规模。外温影响动物的生长规模。外温影响动物的生长规模。外温影响动物
35、的生长规模。1.温度因子温度因子的生态作用的生态作用2、温度与生物的发育、温度与生物的发育 温度与生物发育最普遍的规律是温度与生物发育最普遍的规律是有效积温有效积温。温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化，动物繁殖的早迟。温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化，动物繁殖的早迟。3 3、温度与生物分布、温度与生物分布 许多物种的分布范围与温度区相关。许多物种的分布范围与温度区相关。1.温度因子温度因子的生态作用的生态作用4、有效积温法则、有效积温法则植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总
36、热量是一个常发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温。数，称总积温或有效积温。生物开始生长发育的温度，称为生物学零度，即发育起点温度，生物开始生长发育的温度，称为生物学零度，即发育起点温度，生物开始生长发育的温度，称为生物学零度，即发育起点温度，生物开始生长发育的温度，称为生物学零度，即发育起点温度，在生育期内高于生物学零度的温度称为活动温度。在生育期内高于生物学零度的温度称为活动温度。在生育期内高于生物学零度的温度称为活动温度。在生育期内高于生物学零度的温度称为活动温度。K K：某生物全生育期所需的有效积温，为常数；：某生物全生育期所需的有效积温，为常数
37、；：某生物全生育期所需的有效积温，为常数；：某生物全生育期所需的有效积温，为常数；T Ti i：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；T T0 0：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；n n：某生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。1.温度因子温度因子的生态作用的生态作用1.温度因子温度因子的生态作用的生态作用2.节律性变温节律性变温的生态作用的生态作用1、温周期现象、温周期现象有效积温：有效积温：有效积温：有效积温：一
38、定生育期内有效温度的总和。一定生育期内有效温度的总和。一定生育期内有效温度的总和。一定生育期内有效温度的总和。K K：某生物全生育期所需的积温，为常数；：某生物全生育期所需的积温，为常数；：某生物全生育期所需的积温，为常数；：某生物全生育期所需的积温，为常数；T Ti i：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；T T0 0：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；n n：某生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。2.节律性变温
39、节律性变温的生态作用的生态作用1、温周期现象、温周期现象有效积温：有效积温：有效积温：有效积温：一定生育期内有效温度的总和。一定生育期内有效温度的总和。一定生育期内有效温度的总和。一定生育期内有效温度的总和。K K：某生物全生育期所需的积温，为常数；：某生物全生育期所需的积温，为常数；：某生物全生育期所需的积温，为常数；：某生物全生育期所需的积温，为常数；T Ti i：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；：某生物生育期日平均温度；T T0 0：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；：某生物生长活动起点温度；n n：某
40、生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。：某生物生育期的天数。2.节律性变温节律性变温的生态作用的生态作用节律性变温：节律性变温：温度因子昼夜之间及季节之间温度差异的周期温度因子昼夜之间及季节之间温度差异的周期温度因子昼夜之间及季节之间温度差异的周期温度因子昼夜之间及季节之间温度差异的周期 性变化。性变化。性变化。性变化。温度的周期性变化，对生物的生长发育、迁移、集群温度的周期性变化，对生物的生长发育、迁移、集群温度的周期性变化，对生物的生长发育、迁移、集群温度的周期性变化，对生物的生长发育、迁移、集群活动等有重要影响。活动等有重要影响。活动等有重要影响。活动等有重要影响
41、。昼夜变温对许多动物的发育有促进作用；对植物种子萌昼夜变温对许多动物的发育有促进作用；对植物种子萌昼夜变温对许多动物的发育有促进作用；对植物种子萌昼夜变温对许多动物的发育有促进作用；对植物种子萌发和生长起着促进作用；形成植物的温周期现象。发和生长起着促进作用；形成植物的温周期现象。发和生长起着促进作用；形成植物的温周期现象。发和生长起着促进作用；形成植物的温周期现象。变温对于植物体内物质的转移和积累具有良好的作用。变温对于植物体内物质的转移和积累具有良好的作用。变温对于植物体内物质的转移和积累具有良好的作用。变温对于植物体内物质的转移和积累具有良好的作用。生物长期适应于一年中温度的寒暑节律性变
42、化；形成与生物长期适应于一年中温度的寒暑节律性变化；形成与生物长期适应于一年中温度的寒暑节律性变化；形成与生物长期适应于一年中温度的寒暑节律性变化；形成与此相适应的生物发育节律称为物候。植物的物候变化非此相适应的生物发育节律称为物候。植物的物候变化非此相适应的生物发育节律称为物候。植物的物候变化非此相适应的生物发育节律称为物候。植物的物候变化非常明显。动物对不同季节食物条件的变化以及对热能、常明显。动物对不同季节食物条件的变化以及对热能、常明显。动物对不同季节食物条件的变化以及对热能、常明显。动物对不同季节食物条件的变化以及对热能、水分和气体代谢的适应，导致生活方式与行为的周期性水分和气体代谢
43、的适应，导致生活方式与行为的周期性水分和气体代谢的适应，导致生活方式与行为的周期性水分和气体代谢的适应，导致生活方式与行为的周期性变化。变化。变化。变化。3.极端温度极端温度的生态作用的生态作用1、极端、极端低温低温对生物的影响与生物适应性对生物的影响与生物适应性极端低温对生物极端低温对生物影响影响：0对喜温生物造成冷害。使生物生理机能降低，破对喜温生物造成冷害。使生物生理机能降低，破坏生理平衡。坏生理平衡。0造成冻害，使生物体内结冰，细胞原生质膜破裂造成冻害，使生物体内结冰，细胞原生质膜破裂和酶蛋白失活与变性。和酶蛋白失活与变性。3.极端温度极端温度的生态作用的生态作用1、极端、极端低温低温
44、对生物的影响与生物适应性对生物的影响与生物适应性 长期生活在极端温度环境中的生物，通过气候驯化或进化变长期生活在极端温度环境中的生物，通过气候驯化或进化变异，异，在形态、生理和行为在形态、生理和行为等各个方面表现出明显的适应性。等各个方面表现出明显的适应性。在在形态形态方面：方面：1.植物植物芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小；芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小；高山植物红景天高山植物红景天3.极端温度极端温度的生态作用的生态作用 在在形态形态方面：方面：动物动物增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分 减小减小（阿伦规律）。（阿伦规律）。阿伦规律阿伦规律:
45、寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称阿（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称阿伦规律，是减少散热的适应。伦规律，是减少散热的适应。体形法则体形法则体形法则体形法则（贝格曼定律贝格曼定律贝格曼定律贝格曼定律）：同种恒温动物，分布在较冷地区的）：同种恒温动物，分布在较冷地区的）：同种恒温动物，分布在较冷地区的）：同种恒温动物，分布在较冷地区的比较暖地区的体形大。比较暖地区的体形大。比较暖地区的体形大。比较暖地区的体形大。北极狐赤狐大耳狐3.极端温度极端温度的生态作用的生态作用在在生理生理方
46、面的适应方面的适应(低温低温)植物：植物：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低 冰点，增加红外线和可见光的吸收带；冰点，增加红外线和可见光的吸收带；动物：动物：增加体内产热，维持体温恒定；增加体内产热，维持体温恒定；异温性；异温性；休眠休眠(冬眠冬眠)在在行为行为上的适应上的适应(低温低温)主要表现在主要表现在休眠休眠和和迁移迁移两个方面两个方面,前者有利于增加抗寒能力，前者有利于增加抗寒能力，后者可躲过低温环境。后者可躲过低温环境。北极灰狼的脚温度可低于冰点北极灰狼的脚温度可低于冰点3.极端温度极端温度的生态作用的生态作用2、极端、极端
47、高温高温对生物的影响与生物适应性对生物的影响与生物适应性高温对植物的高温对植物的影响影响主要有：主要有：减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物有机物的合成和利用失调。减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物有机物的合成和利用失调。破坏植物的水分平衡。破坏植物的水分平衡。加速生长发育，减少物质和能量的积累。加速生长发育，减少物质和能量的积累。促使蛋白质凝固和导致有害代谢产物在体内积累。促使蛋白质凝固和导致有害代谢产物在体内积累。高温对高温对动物的影响动物的影响主要是：主要是：破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性；破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性；造成缺氧；造成缺氧；排泄功能失调；排泄功能失调；神经系统麻痹。神经系
48、统麻痹。3.极端温度极端温度的生态作用的生态作用2、极端、极端高温高温对生物的影响与生物适应性对生物的影响与生物适应性形态上的适应形态上的适应(高温高温)植物植物:密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。动物动物:体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层的脂肪隔热层生理上的适应生理上的适应(高温高温)植物植物:降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓
49、代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。作用旺盛，降低体温；反射红外光。动物动物:放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。行为上的适应行为上的适应(高温高温)植物植物:关闭气孔关闭气孔 动物动物:休眠，穴居，昼伏夜出等。休眠，穴居，昼伏夜出等。仙人掌和骆驼对高温干旱环境的适应仙人掌和骆驼对高温干旱环境的适应主要概念主要概念 环境，生境，生态环境，生态因子，最小因子定环境，生境，生态环境，生态因子，最小因子定律，限制因子，耐受性定律，生态幅，光周期现律，限制因子，耐受性定律，生态幅，光周期现象，冷害，冻害，贝格曼规律，阿伦规律，生物象，冷害，冻害，贝格曼规
50、律，阿伦规律，生物学零度，有效积温。学零度，有效积温。思考题思考题1、简述环境、生态环境和生境的区别与联系。、简述环境、生态环境和生境的区别与联系。2、环境的类型都有哪些、环境的类型都有哪些?3、根据生态因子的性质，生态因子分为哪几类、根据生态因子的性质，生态因子分为哪几类?4、简述李比希（、简述李比希（Liebig）最小因子定律。）最小因子定律。5、简述谢尔福德（、简述谢尔福德（Shelford）耐性定律。）耐性定律。6、试述生态因子的作用规律。、试述生态因子的作用规律。7、试述光的生态作用。、试述光的生态作用。8、论述温度因子的生态作用。、论述温度因子的生态作用。9、简述高温对植物或动物的