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1、第1页/共63页水生生物与水生生物与水水1.水的粘滞性大，水生动物的运动阻力大，浮力也大 植物借其浮力而不下沉，有的具有充满气体的球形物；单细胞浮游植物含油滴。鱼类利用脂肪、减少骨骼和盐分、充气的鳔等增加浮力。以流线体型快速运动。因浮力大，水生动物体型也大，如蓝鲸体长33米，体重达100吨，而陆地现存最大的动物象仅7吨，水生动物支持结构无力，所以鲸鱼一旦上岸将窒息死亡。二、水生生物与水的关系第2页/共63页水与呼吸水与呼吸2.水与生物的呼吸 水含氧量低、粘滞性大。植物有发达的通气系统，叶片薄、带状。与陆生动物相比，水生动物呼吸耗能大。水：含 量 7mlO2/L，获 得 1gO2，需100Kg的
2、水完全交换。陆地：含量210mlO2/L，获得1gO2，需5g的空气进行交换。第3页/共63页水与体温水与体温3.热传导快、但温度变幅小 植物、变温动物较适宜。变温动物代谢率低，生长速度快，饵料系数低，营养价值高，应重视发展水产业。第4页/共63页植物对水的依赖程度植物对水的依赖程度一般来讲，植物每生产1g干物质约需300600g水，称为植物的需水量，不同植物不同。水生植物：沉水植物：整株沉没于水下，金鱼藻。浮水植物：叶片漂浮于水面，浮萍。挺水植物：植物大部分挺出水面，芦苇。陆生植物：湿生植物：不能长时间耐受缺水。中生植物：湿度适中的环境。旱生植物：能耐受长时间干旱。第5页/共63页4.水生生
3、物的渗透压调节 变渗生物：水生生物的渗透压随环境的变化而变化。恒渗生物：水生生物的渗透压保持相对恒定，不随环境的变化而变化。植物：淡水植物自动调节渗透压；海水植物等渗。第6页/共63页渗透压调节渗透压调节 动物：（1）海洋动物：等渗：海洋无脊椎动物，如海胆、贻贝。不需调节。高渗：海月水母、枪乌贼、龙虾等，以排泄器官排除多余的水。海洋软骨鱼，在体液中保存尿素和氧化三甲胺而略呈高渗，肾脏排稀尿，直肠腺调离子。低渗：海洋硬骨鱼，大量饮水，以排泄器官和盐腺排出溶质。次生水生动物：爬行动物具盐腺（鼻、侧鼻、舌下、围眶腺），海鸟具鼻腺，海兽排高浓度的尿。第7页/共63页渗透压调节渗透压调节（2）淡水动物：
4、均为高渗，排泄器官排稀尿，摄取食物和通过鳃吸收钠离子以补充溶质。（3）洄游性鱼类：溯河性鲑鳟鱼类和降河性鳗鲡。体表渗透性很低，具黏液（鳗鲡）；能改变尿量，淡水中排尿量大，海水中尿量小；鳃在海水中排盐，淡水中摄盐；海水中吞饮海水。第8页/共63页陆生生物与水陆生生物与水保水是陆生生物的的首要任务。1.植物：植物失水主要是蒸腾作用（运输矿物元素、营养物质）、气体交换（CO2含量低，0.03%），摄取CO2需交换的空气量大。形态上，具细毛、棘刺（散热、遮光）、蜡质表皮；生理上，气门可自动开关，气孔陷于叶中，摄O2快速（生化）、转化储存，晚上行光合作用。三、陆生生物与水的关系第9页/共63页2.动物：
5、皮肤蒸发、呼吸、排泄失水。昆虫有几丁质的外骨骼和蜡质层，气门由气门瓣控制；爬行动物：具角质鳞和皮下脂肪；鸟兽：呼吸道长；肾重吸收能力强；排尿酸和尿素；鸟类皮肤腺退化；某些鸟兽高温时可提高体温（黄鼠、羚羊和骆驼等）；鼻腔冷凝水，重吸收。第10页/共63页湿度与相对湿度湿度与相对湿度空气中蒸汽的含量或空气干湿程度称为湿度。湿度有两种常用的表示方法，即绝对湿度和相对湿度。绝对湿度是指大气中实际含水的总量。相对湿度（r）是指大气中水蒸汽的实际含量（e）和同温条件下饱和含量（E）之比。常用百分率表示，即 r=e/E 100相对湿度和温度成反比，且和生物体内水分的蒸发有关。因此，相对湿度在生态学中应用较广
6、。在实际工作中通过干湿球温度计测得结果 第11页/共63页湿度对植物的影响湿度对植物的影响实验表明，相对湿度从95减至5时，植物的蒸腾作用大约要增加6倍禾谷类作物成熟过程中，如遇上较高的相对湿度，成熟期往往推迟，谷粒含水量增高。反之，谷物成熟期提早，籽粒也不饱满实践表明，相对湿度的过大过小都会给植物带来不利后果，尤其对开花和授粉阶段的植物影响更大 第12页/共63页动物对湿度的选择 陆地环境中湿度情况很不一样。动物可在其中选择适宜的湿度。马陆、鼠妇等是喜湿的，而许多仓库、沙漠中生活的动物则多偏喜干燥。生活在潮湿环境中的弹尾目昆虫，只能生活在饱和湿度的环境内、在相对湿度降到50时，1小时内即会死
7、亡。烟蓟马则难以忍受30以下的湿度。第13页/共63页湿度影响昆虫的生长发育湿度影响昆虫的生长发育湿度可直接影响昆虫的生长发育。一般湿度过低过高均抑制昆虫的发育例如对粘虫卵发育的影响表明：在温度为16及21时，相对湿度为20、40、60、80和100的组合中，卵均能孵化但以相对湿度60、80条件下孵化率较高，而在相对湿度40或100的条件下，孵化率均有所降低。第14页/共63页湿度影响动物的繁殖湿度影响动物的繁殖湿度对动物的繁殖有一定的影响。相对湿度在75以上时，对粘虫成虫产卵比较有利。在相对湿度低于40时，即使其他生态条件合适，产卵量也一定很低。例如将10对成虫置于20.9条件下饲养，相对湿
8、度平均为40.9时，10头雌蛾只产卵11块，合计卵195粒，平均每头雌蛾只产19.5粒，而且孵化率甚低当相对湿度为84.7时，10头雌蛾共产卵110块，合计卵7561粒，平均每头雌蛾756.1粒，孵化率均在90以上。第15页/共63页湿度影响动物的寿命湿度影响动物的寿命 湿度对动物寿命也有一定的影响。如飞蝗在相对湿度70时，性成熟最快，但寿命最短。随着相对湿度增加，不仅性成熟延缓，其寿命也随之延长。第16页/共63页飞蝗成虫到性成熟所需时间飞蝗成虫到性成熟所需时间(A)(A)和成虫寿命和成虫寿命(B)(B)与湿与湿度关系度关系第17页/共63页第18页/共63页干旱对生物的影响干旱对生物的影响
9、 干旱是一种严重的缺水现象。植物受干旱影响是多方面的：（1）降低了植物各种生理过程。干旱时，气门关闭，减弱了蒸腾降温作用，抑制了光合作用，增强了呼吸作用。可是，干旱时，呼吸所释放的能量并非都用在生长和生物合成等方面。因为，此时三磷酸腺苷酶的活性也随之增加，进而破坏了三磷酸腺苷的转化循环。干旱不利于植物的生长。第19页/共63页水分重新分配水分重新分配（2）干旱引起植物体内各部分水分的重新分配。不同器官和不同组织间的水分，按各部位的水势大小重新分配。水势高的向水势低的流动。例如，禾谷类作物其幼穗分化时缺水，茎叶向幼穗吸水，穗子的发育即受损害；如灌浆时缺水，茎叶组织便向正在灌浆的籽粒吸水，使灌浆过
10、程受阻。第20页/共63页影响植物产品质量影响植物产品质量（3）干旱影响植物产品的质量。果树在干旱情况下，果实小，淀粉量和果胶质减少，木质素和半纤维素增加 第21页/共63页植物受干旱危害的原因植物受干旱危害的原因植物受干旱危害的原因也是多方面的。（1）能量代谢的破坏。干旱使植物体内能量代谢紊乱，使植物在代谢过程中能量利用率降低。因而植株生长和生物合成减弱，原生质结构破坏，物质吸收和运输受阻。（2）蛋白质代谢的改变。许多试验表明，干旱使植物体内蛋白质合成过程受阻，分解的过程却有所加强。植物在刚发生萎蔫时，还有蛋白质的合成作用，随着进一步的脱水，合成作用便为水解作用所代替。第22页/共63页酶活
11、性变化酶活性变化（3）合成酶活性降低，分解酶活性加强。当植物缺水时，合成酶活性减低，就无法形成植物生长所必须的物质，植物生长变慢，甚至停止。然而，在小麦的研究中发现，叶片含水量低时，磷酸化酶的活性却有所恢复；当失水少时，合成活力降低，水解活性增强。因此，酶作用的方向与干旱的关系，目前尚无定论 第23页/共63页动物对干旱的生理适应动物对干旱的生理适应水对动物生存、活动起着重要的作用。因此，动物必须采取种种措施抵抗干旱，经常保持水分摄入与排出的动态平衡陆生动物对于干旱的适应是滞育、夏眠或迁徙,有些动物在降雨季节常成群栖息、生活在河滩、水沟旁的一些小水坑里，雨季一过，即进入滞育 第24页/共63页
12、动物对干旱的行为适应动物对干旱的行为适应鱼类中如非洲肺鱼（Protopterus annectens）在饮水时，常在污泥中打洞，钻入洞中，分泌粘液成囊，在里面夏眠。许多鸟类和兽类在干旱季节来临之前，常成群迁移到气候比较湿润的地方去。如非洲的斑马（Equus burchelli）、汤姆逊羚羊（Gazella thomsoni）等都是大规模迁徙的动物。第25页/共63页获水途径获水途径陆生动物解决水需求的措施：（1）饮水或取食。许多陆生动物通常通过饮水或取食来获得水分。一般而言，动物取食含水量高的食物，动物体内的含水量就高，取食含水量低的食物，动物的含水量就低第26页/共63页（2）通过体壁（或卵
13、壳）从环境中取水。青蛙和蟾蜍的皮肤是透水的。有一种褐蝗（Locusta pardalina）卵在发育前先要从外界吸入一些水。这种吸收受吸水细胞的控制，水是从吸水膜的许多孔道进入卵内的 第27页/共63页（3）减少体内失水。许多生活在干燥环境中的陆生动物保存水的重要措施之一是减少体内水分的丧失。昆虫后肠有再吸收水分的功能。黄粉甲、衣鱼等昆虫的排泄物，通过后肠时水分被再吸收。这种作用对维持其体内水分的平衡有重要的意义。脊椎动物肾脏的进化反映了这种适应，陆生脊椎动物的肾小球数目较少，但它们具有的肾小管比水生的长，以增加再吸收水的能力 第28页/共63页（4）从自身的生物氧化中获得水分。生活在干旱地区
14、的陆生动物，常利用其自身的生物氧化的水，以弥补水分的不足。实验结果显示，1g脂肪完全氧化可产生1.07g的代谢水。1g碳水化合物氧化后可产生0.55g水，而1g蛋白质氧化后，可产生0.41g水 第29页/共63页动物和植物水的吸收和损失动物和植物水的吸收和损失第30页/共63页骆驼与仙人掌等 耐受高温和干旱第31页/共63页降水对生物的影响降水对生物的影响降水强烈地影响着陆生生物的分布。各类生态系统以及植物、动物生态类型的形成均直接或间接地受到降水的影响。雨量对于植物的影响，不仅看年雨量的多少，还要看一年四季中的雨量分配情况。因为，一定量的降雨，分散降落比集中降落渗入土壤的量大，流失的量小。如
15、果一年内的降雨能比较均匀地分配，特别是在生长季节内能均匀地降雨，那么，肯定对植物的生长有利。第32页/共63页降雨对动物的影响降雨对动物的影响降雨对动物的影响也是多方面的。降雨常常是昆虫数量消长的原因之一。降雨对棉蚜、棉蓟马等影响较大，可直接杀死。对棉铃虫也有较大的冲刷作用。大雨常阻止昆虫活动，影响交配和产卵。降雨对蝗虫的发生影响较大。如在孵化期中遇雨，蝗虫会大量死亡，减轻其发生。在蝗虫每年发生二代的沿淮蝗区，雨期愈提前，对蝗虫的发生愈不利；雨季愈推后对蝗虫发生愈有利。特别是蝗卵发育后期和孵化期中雨量的影响最大，直接决定蝗虫发生的盛哀 第33页/共63页动物繁殖与降雨季节动物繁殖与降雨季节许多
16、动物的繁殖常常与降雨季节同步。在热带地区，澳洲鹦鹉等动物的繁殖季节多在雨季，遇到干旱年份就停止繁殖雨燕在西澳洲的繁殖是在23月或67月，究竟在什么时候，则由降雨量来决定羚羊的繁殖也与雨季相一致。它的幼仔出生的时间正好是降雨和植被盛发的时期 第34页/共63页温度和湿度的综合作用温度和湿度的综合作用生态系统中温度和湿度总是同时存在的。二者相互影响、相互作用并综合作用于生物温度及湿度的联合作用是复杂的。不同温度及湿度的组合，对生物的生存、发育、繁殖等都产生不同程度的影响对某一种生物来说，适宜的温度范围，可因湿度限制而转移。反之，适宜的湿度范围也因温度限制而转移 第35页/共63页温湿度系数温湿度系
17、数在说明温湿度组合对生物的影响时，常常采用温湿度比值，即温湿度系数 温湿度组合的常用公式为Q=RH/T 式中，Q为温湿系数，R H为相对湿度，T为平均温度。由上式可进一步得出一些温湿度的关系。例如，积温湿度系数（Q）,Q=R/(T-C)式中，R为降水量，T为平均温度，C为发育起点温度。也可以用蒸发系数（E）E=R/P 式中，R为降水量，P为蒸发总量 第36页/共63页温湿度系数应注意问题温湿度系数应注意问题 温湿度系数的作用，必须限制在一定温度和湿度的范围内。因为，不同温湿度组合可得到相同的温湿度系数。如10、20和30三种温度及30、60和90三种相对湿度分别组合的系数都是3，但各自的作用则
18、差异很大 第37页/共63页玉米螟发生与温湿度的关系玉米螟发生与温湿度的关系玉米螟的发生与温湿度和降水量的关系十分密切,在越冬代幼虫化蛹和成虫羽化产卵期间，降雨量多有利于玉米螟的发生。相反，气候干旱则抑制发生河南开封地区农科所通过分析历史资料，找出影响第一代玉米螟消长的主导因素是4、5两月的温湿系数。每当4、5月温湿系数增减0.1时，则一代有虫株率将随之增减2.2。如温湿系数达4以上，就有大发生的可能；34之间则中度发生；3以下就显著减轻。第38页/共63页温度温度,小麦含水量对米象的作用小麦含水量对米象的作用第39页/共63页生物与土壤一、生物的物质环境 地球上的物质环境除了水圈以外，还有岩
19、石圈、大气圈，以及复合性的生物圈。第六节 生物与土壤的关系第40页/共63页1.岩石圈 岩石圈主要由地球的地壳层构成，是生物所需要的各种元素和化合物的源泉，也是成土母质、海洋盐类、大气和一切自由水的源泉。地球的构成（6400Km）地幔(2895Km)硅酸盐地核（3475Km)铁和镍地 壳（1640Km）O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg等第41页/共63页土土 壤壤 地壳表面的岩石 风化 成土母质 生物作用 土壤。土壤由固体、液体、气体三种状态的物质组成的，具有通气性、持水性、湿度、热容量等物理性质。土壤是陆生植物生长、动物栖息和活动的场所，完成生态系统的许多基本功能，如分解过程、固氮
20、作用、脱氮作用、去污作用（CO转化）等。第42页/共63页土壤环境土壤环境土壤是所有陆地生态系统的基础,是有机物质分解和无机元素返回养分循环的一个重要场所土壤具有肥力，大多数粮食生产依靠着它。因此,土壤是具有决定性意义的生命支持系统土壤还具有固定性的特点，并不像其他生产资料可以根据需要而转移土壤中生活着大量生物种类和个体，有独自的食物链。大多数生物死亡后都要回归到土壤中 土壤的生态意义第43页/共63页生物栖居的场所生物栖居的场所 土壤中最多的生物是微生物，已知菌种的50以上栖息于土壤。每1克土中估计超过25000个细菌和为数略少的真菌，在肥沃土中，每1克土中有54万，甚至到l亿个细菌栖居土壤
21、中的动物，小的有原生动物，大的有蜗牛、马陆、啮齿类和鼹鼠等。蚯蚓约有1800种，线虫有几千种。昆虫有98以上种类与土壤有联系。土壤中还有50种以上的酶与之结合，不易分离。这些酶有的是生物分泌的胞外酶，有的是细胞死后释放出来的胞内酶。第44页/共63页生物栖居的场所生物栖居的场所据调查，在面积为1m 2，深度为30 cm的麦田中，有73000个无脊椎动物，其中6000个是昆虫同样大小的荒草地有198000个无脊椎动物，其个有昆虫8700个。它们参与土壤有机质的捣碎、分解和腐烂等过程，从而提高了土壤的肥力 第45页/共63页土壤中生物密度及其生物量土壤中生物密度及其生物量 第46页/共63页土壤是
22、生物进化的过渡环境土壤是生物进化的过渡环境 生物在进化过程中由水到陆地，然后发展到空间，土壤是介于水和空气之间的环境土壤中既有空气，又有水分，正好成为生物进化过程中的过渡环境借助于土壤，一些生物实现了由水生向陆生生活方式的转变土壤在昆虫纲的进化过程中就具有特殊重要的意义 第47页/共63页植物生长的基质和营养库植物生长的基质和营养库 绝大多数植物以土壤作为生活的基质。土壤提供了植物生活的空间、水分和必需的矿质元素植物的根系与土壤之间有着频繁的物质交换。高等植物不能直接吸收大气中的氮，只能从土壤中吸收游离状态的氮植物生长发育过程中，至少有16种元素是不可缺少的。无机元素N、P、K、S、Mg、Ca
23、、Fe、Cl、Mn、Zn、B、Cu、Mo等13种元素和有机质都来自土壤。第48页/共63页污染物转化的重要场地污染物转化的重要场地 土壤中含有大量微生物和小型动物，它们对于污染物质有分解的能力。例如，土壤中存在能分解酚的微生物，能破坏酚化合物，将酚化合物作为碳和能量的来源加以利用土壤是细菌将一氧化碳转化为其他产物的场所。空气中一氧化碳含量达到30ll时，人体就有5的血红蛋白的功能受到障碍。土壤细菌的转化作用显得十分重要。土壤在环境保护中的净化作用是很重要的 第49页/共63页土壤理化性质对生物的影响土壤理化性质对生物的影响1.密度：（1）有孔隙土壤：小型动物穿行，身体细长，角质表皮。（2）松软
24、土壤：推进式挖掘，如蚯蚓。（3）硬土壤：凿掘运动，动物具爪、颚器、门齿（鼹鼠）。二、生物与土壤的关系第50页/共63页2.水分：植物根系可从土壤中直接吸收水分，适当的水有利于营养物质的溶解和移动；水分的作用还包括：磷酸盐的水解，有机磷的矿化，调节土壤温度。不同动物对土壤水分的要求不同。如：节肢动物生活在水分饱和（土壤的空气湿度为100%）的土壤中，常进行周期性垂直迁移。土壤中充满水时，常使动物缺氧死亡。土壤的含水量影响昆虫的发育和生殖力。如东亚飞蝗，含水量8-22%时产卵量最大，最适孵化湿度3-16%，超过30%大部分不能正常发育。第51页/共63页土壤水分影响土壤内无脊椎动物的数量及分布。如
25、等翅目白蚁，需要相对湿度不低于50。它们能钻到地下12m处寻找水分。蚯蚓在土壤干旱时，常钻进较深的土层中，或夏蛰、随着雨水的来临，它们才又恢复活动土壤动物比陆生动物更易失水，因为其适应潮湿环境，保水能力较差。第52页/共63页土壤中的空气土壤中的空气3.空气：土壤中的空气含氧量低（10-12%），CO2含量高（0.1%），各种成分的含量不稳定，有季节、昼夜和深度的变化。土壤动物的内呼吸能力强。通气不良时，土壤中的空气含氧量会更低（10%以下），CO2含量高达10-15%，对动植物都有毒害作用，抑制好气微生物，减缓有机物质的分解活动；反之，通气过分，分解有机物加快，腐殖质数量减少，不利于营养物质
26、长期供应。第53页/共63页土壤温度4.温度：温度影响植物种子的萌发、实生苗的生长、根系的生长和呼吸能力。土壤动物对温度的适应，主要表现在垂直迁移上。第54页/共63页一般说，农作物在1035范围内，随着土壤温度的增高，生长也加快温带植物由于土壤温度太低，植物根系在冬季停止生长。若土温过高，则会使植物的根系或地下贮藏器官的生长减弱土温影响根系的吸收作用，如棉花在土温1720左右，即使土壤水分充足，吸水也减弱。第55页/共63页土壤酸碱度5.酸碱度：土壤酸碱度的划分：强酸性（PH8.5）。第56页/共63页直接影响土壤养分的有效性,使植物的养分供应受到一定的限制破坏土壤结构，对植物的生长产生不良
27、影响通过土壤微生物而影响植物的养分供应，还会对植物根系构成毒害作用利用寄主和寄生生物对pH的不同反应，对若干植物病害加以控制。例如，棉花根腐病、烟草根黑病病菌常发生在碱性土壤中，十字花科蔬菜根肿病和猝倒病病苗则喜酸性土壤 第57页/共63页小麦吸浆虫幼虫最适宜于碱性土壤中生活，pH 711时生活正常，pH36时，不能生存PH为45.2的土壤中，金针虫数量最多，而在pH8.1的土壤中可找到Limonius属的金针虫软体动物，特别是有贝壳的种类，它们出于对石灰质的需要，绝大多数生活于pH值等于或高于7.0的土壤中 蚯蚓（8.0）第58页/共63页土壤有机质6.有机质：能改善土壤的物理结构和化学性质
28、，有利于土壤团粒结构的形成，促进植物生长和养分的吸收。一般地，土壤有机质的含量越多，土壤动物的种类和数量也越多。第59页/共63页土壤无机元素土壤无机元素 7.无机元素：植物生长发育所需的无机元素有13种，7种为常量元素（N,P,K,S,Ca,Mg,Fe），6种为微量元素（Mn,Zn,Cu,Mo,B,Cl），还有一些为某些植物所必需。土壤中的无机元素对动物的分布和数量有一定的影响。如石灰质土壤中蜗牛数量较多；鹿生活在母岩为石灰岩的土壤地区，其角坚硬、体重也大；NaCl丰富的土壤能吸引食草有蹄动物；缺钴常会使很多反刍动物变得虚弱、贫血、消瘦和食欲不振，严重缺钴甚至死亡。第60页/共63页施肥与土中生物的关系施肥与土中生物的关系有机肥料能刺击植物性微生物的活动,加速有机物分解,同时引入适生于粪肥内的特殊动物相(微植物区系,弹尾目,双翅目)化肥会毒化环境,改变土壤原来的生物群落土居生物有地带性的不同,主要受土壤地带性的理化条件,农耕制度,和气候三者的综合影响第61页/共63页其它气候因子还有雷、电、风（大气流动）、水流、火、海拔、纬度以及气候的综合作用。（根据参考书和文献自学）第62页/共63页感谢您的观看！第63页/共63页