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1、主要内容主要内容第一节第一节 环境与生态因子环境与生态因子第二节第二节 生物与环境相互作用的规律生物与环境相互作用的规律第三节第三节 光因子与生物的生态关系光因子与生物的生态关系第四节第四节 温度与生物的生态关系温度与生物的生态关系第五节第五节 水与生物的生态关系水与生物的生态关系第六节第六节 土壤与生物的生态关系土壤与生物的生态关系第七节第七节 大气与生物的生态关系大气与生物的生态关系第八节第八节 生物对综合环境的生态适应生物对综合环境的生态适应第1页/共153页学习目的与要求学习目的与要求 本章是环境生态学的基础。通过学习，要求了解环境的分类、功能和基本特征；理解光照、温度、水分、土壤、大
2、气等主要生态因子对生物特别是植物的生态作用，生物对生态因子的适应类型和特点，掌握生物与环境相互作用的基本规律。掌握环境、生态因子、生态环境等一些重要概念，为学习后面内容打下坚实基础。第2页/共153页第一节第一节 环境与生态因子环境与生态因子一、环境二、生态因子第3页/共153页 请思考 我们常说的“这里环境真优美！，那里的环境遭到了污染”中的“环境”指的是什么？第4页/共153页一、一、环境概念环境概念就实质而言：P20环境（Environment)：是一个相对于主体而言的客体，它与其主体相互依存，内容随着主体的不同而不同。不同学科中环境的定义是不同的，其差异源于对主体的界定。主体第5页/共
3、153页一、一、环境概念环境概念环境科学与生物环境的不同：P20生态学是研究生物与环境相互关系的科学，其中生物是主体，生物的环境包括非生物环境和生物环境。生物环境随主体所包含的特定对象而不同。生物有不同层次，如个体、种群、群落和生态系统等。若以个体作为研究对象（主体），则对该生物个体有影响的所有其他同种或异种生物均是生物环境。而在环境科学中，环境的含义是以人类社会为主体的外部世界的总体。这里的外部世界主要指：人类已认识到的，直接或间接影响人类生存与社会发展的周围事物。即包括未经人类改造过的自然界众多要素，又包括经过人类社会加工改造过的自然界。既包括这些物质性的要素，又包括这些要素所构成的系统及
4、其所呈现出的状态第6页/共153页一、一、环境概念环境概念环境要素：P21环境要素：构成环境整体的各个独立的、性质不同而又服从总体演化规律的基本物质组分。分为自然环境要素和社会环境要素，目前研究较多的是自然环境要素，因而环境要素通常是指自然环境要素（包括水、大气、生物、土壤、岩石和阳光等）第7页/共153页一、一、环境概念环境概念环境格局：P21环境格局：各环境要素之间通过物质循环和能量流动而形成的配置关系和空间格局。反映的是环境要素怎样结合成一个环境整体的第8页/共153页一、一、环境概念环境概念环境系统：P21环境系统：地球表层围绕人类的各种自然要素（环境要素）或环境结构及其相互关系的整体
5、。由大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈组成，其本质在于各自然要素在其中相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用。大气圈大气圈水圈水圈生物圈生物圈岩土圈岩土圈土壤圈土壤圈第9页/共153页环境功能环境功能环境功能：P21-22提供资源消纳废物生命支持系统文化第10页/共153页环境基本特征环境基本特征环境基本特征：P22环境的整体性环境资源的有限性环境的变动性和稳定性环境的地域差异性第11页/共153页生态环境生态环境生态环境概念：P23生态环境：一般认为其含义相当于自然环境，即环围着人群的空间中可以影响到人类生活、生产的一切自然形成的物质和能量的总称，又称自然环境。构成的物质总类主要是空气、水
6、、土壤、植物、动物、岩石矿物、太阳辐射等，这是人类赖以生存的物质基础。第12页/共153页二、二、生态因子生态因子相关概念？：P24-25（1）气候因子：如光、温度、湿度、降水量、风、气压等；（2）土壤因子：土壤理化性质、营养状况，如土壤深度、质地、母质、pH、盐碱度、肥力等（3）地形因子：指地表特征，如地形起伏、山脉走向、海拔、坡度、坡向等（4）生物因子：指同种或异种生物之间的相互关系，如种群结构、密度、竞争、共生等（5）人为因子：指人类活动对生物和环境的影响。主要是强调人为作用的特殊性和重要性第13页/共153页二、二、生态因子生态因子生态因子的类型？：P25环境因子：组成环境整体的各种物
7、理、化学、生物因子。强调构成环境整体或环境要素的组成部分，环境科学中常用生态因子：环境因子中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的因子。强调生物与环境的相互作用，在生态学中多使用生存因子或生存条件：生态因子中生物生存不可缺少的因子生境或栖息地：具体的生物个体或群体生活区域所有生态因子的综合第14页/共153页第二节第二节 生物与环境相互作用的规生物与环境相互作用的规律律一、生态因子对生物的作用规律二、生物与环境相互作用的基本形式三、人类与环境辩证关系第15页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律限制因子定律耐性定律与生态幅生态因子作用的基本特点第1
8、6页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律最小因子定律(lawoflimitingfacto）:P25德国化学家李比希（JustusvonLiebig）于1840年提出。Liebig最小因子定律“植物的生长取决于数量最不足的那一种营养物质”。进行一步研究表明，此规律也适用于其他生物种类或生态因子。基本内容：“低于某种生物需要的最小量的任何特定因子,是决定该种生物生存和产量的根本因素”。第17页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律限制因子定律:P26生态因子处于最小量时，可以成为生物的限制因子，但生态因子过量昌，同样可以成为限制因子。
9、Blackman限制因子定律生态因子的最大状态也具有限制性影响。第18页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律限制因子的3要点:P26生态因子低于最低状态时，生理现象全部停止；在最适状态下，显示了生理现象的最大观测值；在最大状态之上，生理现象又停止。因此，生物对每种环境因素都有一个耐受范围，只有在耐受范围内，生物才能存活。第19页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律限制因子（limitingfactor）概念:P26限制因子当接近或超过某种生物的耐受性限度而阻止其生存、生长、繁殖的生态因子。第20页/共153页一、生态因子对生物的作
10、用规律一、生态因子对生物的作用规律耐性定律（lawoftolerance）:P26美国生态学家Shelford的耐性定律任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐性限度时会使该种生物衰退或不能生存。耐性定律进一步发展，表现在它不仅估计了生态因子量的变化，还估计了生物本身的耐性限度；同时，耐性定律允许生态因子间的相互作用。第21页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律不同学者对耐性定律的发展:P27每一种生物对不同生态因子的耐性范围存在差异，可能对某一生态因子耐性很宽，对另一因子耐性很窄，且耐性还会因年龄、季节、栖息地等不同而有差异。
11、耐性范围宽的生物，分布区一般很广。生物在整个个体发育过程中，对生态因子的耐性限度是不同的不同的生物，对同一生态因子的耐性是不同。生物对某一生态因子处于非最适状态时，对其他生态因子的耐性限度也下降。第22页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律生态幅:P27生态幅每一种生物对各种生态因子都有一个耐性范围，即有一个生态上的最高点和最低点。最低点和最高点（或称耐受性的上限和下限）之间的范围。第23页/共153页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数量很低数量很低数量最高数量最高不能耐受区不能耐受区 生理受抑制生理受抑制生理受抑制生理受抑制 不
12、能耐受区不能耐受区最适区最适区环境梯度环境梯度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）第24页/共153页生态幅的生态幅的分类分类生态学中，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（eurytherm）狭温性（stenotherm）广水性（euryhydric）狭水性（stenohydric）广盐性（euryhaline）狭盐性（stenohaline）广食性（euryphagic）狭食性（stenophagic）广光性（euryphotic）狭光性（stenophotic）广栖性（
13、euryoecious）狭栖性（stenooecious）第25页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律关于生物生态幅的说明:P28当生物对环境中某一生态因子的适应范围较宽，而对另一种因子的适应范围较狭窄时，生态幅往往受到后一个生态因子的限制。物种的生态幅往往取决于它临界的耐受限度。通常生物繁殖期是一个临界期，环境因子最易起限制作用，使繁殖期的生态幅变狭，繁殖期的生态幅常为该物种的生态幅生物的生态幅对其分布具有重要影响。但在自然界，生物种往往并不处于最适度环境下，这是因为生物间的相互作用，妨碍它们去利用最适宜的环境条件。因此，每种生物的分布区，是由它的生态幅和环境
14、相互作用所决定的。第26页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律生态因子作用的基本特点:P281、生态因子的综合作用2、主导因子作用3、不可代替性和可补偿性作用4、直接作用和间接作用5、阶段性作用第27页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律生态因子综合作用:P28任何一种特定的环境都包含许多生态因子，各种生态因子不是孤立存在的，而是相互关联作为一个整体对生物起作用。一个因子的变化，能不同程度地引起其他因子发生相应的变化，因而在进行生态因子分析时，不能只片面地注意到某一个生态因子而忽略其他因子，只是这些因子中有主要的和次要的、直接的与
15、间接的、重要的和不重要的区别。举例：一个地区湿润程度，不仅取决于降水量一个因素，而是各种气象因素相互作用的综合效应。既取决于水分收入（降水）、又取决于水分支出（蒸发、蒸腾、径流和渗漏等）第28页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律生态因子的主导作用:P29主导因子在一定条件下起综合作用的诸多生态因子中，必有一个或少数几个对生物起主要的、决定性作用的因子。举例：光合作用中，光强是主导因子，温度和CO2浓度是次要因子；春化作用中，温度为主导因子，光强、湿度和通气条件是次要因子等。（喜钙植物、嫌钙植物、沙生植物、盐生植物）生态因子的主次在一定条件下可以发生转化。第29
16、页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律生态因子的不可代替性和可补偿性作用:P29作用于生物的生态因子，都具有各自的特殊作用和功能，从总体上来说每个生态因子对生物的影响都是同等重要的和不可替代的。如果缺少，便会影响生物的正常生长发育，甚至死亡。但某一因子在量上的不足，可以由其他因子来部分补偿，以获得相似的生态效应。举例：植物在光合作用中，光因子的作用是提供光能，CO2的作用是提供碳源，它们同等重要不可替代，但如果光照不足，在一定范围内可以增加CO2的浓度来补偿。生态因子的补偿作用只能在一定的范围内作部分补偿，而不能以一个因子替代另一个因子，而且因子间的补偿作用也不
17、是经常存在的。第30页/共153页一、生态因子对生物的作用规律一、生态因子对生物的作用规律生态因子的直接与间接作用:P29根据生态因子对生物的作用关系来划分。直接作用：光照、温度、水等气候因子的生长分布起直接作用。间接作用：地形因子，如起伏度、坡向、坡度、海拔高度以及经纬度等。第31页/共153页第32页/共153页植被的空间格局(自M.C.Molles,Jr,1999)第33页/共153页第34页/共153页二、二、生物与环境相互作用的基本形生物与环境相互作用的基本形式式生物与非生物环境之间的关系主要表现为作用、适应和反作用：P30生态作用环境对生物的影响生态适应生物改变其自身的结构与过程以
18、便与其生存环境相协调的过程生态反作用生物反过来对环境的影响和改变第35页/共153页二、二、生物与环境相互作用的基本形生物与环境相互作用的基本形式式生态作用（生态因子对生物的作用形式体现在因子的质、量和持续时间3个方面）：P30（1）因子的质：指因子的状态是否对生物有意义，如光对人类的视觉（380760nm），开关变量，即有和无的关系（2）因子的量：在因子的“质”对生物有意义的前提下，因子对生物的作用程度随其“量”的变化而变化，属于多少的关系（3）因子的持续时间，在质和量的基础上，生态因子对生物的作用必须有一定的持续时间才能对生物起作用，使生物做出响应第36页/共153页二、二、生物与环境相互
19、作用的基本形生物与环境相互作用的基本形式式生态适应，有利于生物在新的环境下生存和发展：P31生态适应生物改变其自身的结构与过程以便与其生存环境相协调的过程短期适应：发生在生物体的当代，特别是幼年时期，结果表现为生物体结构的环境饰变，而在过程和功能上表现出偏离原来的状态长期适应：生物如果长期适应特定的环境压力，就可能相起基因型的相应改变，使新的结构一代一代保留下来。第37页/共153页三、人类与生物的辩证关系三、人类与生物的辩证关系辩证关系:P31-32人类是环境发展到一定阶段的产物，环境是人类生存和发展的物质基础，人类与环境是统一的、密不可分的。人类能动地利用和改造环境，被履行的环境又反作用于
20、人类，影响人类的生存和发展；在人类与环境构成的“人类环境”系统中，人是矛盾的主要方面。第38页/共153页第三节第三节 光因子与生物的生态关光因子与生物的生态关系系一、光的性质二、环境中光变化三、光照强度的生态作用及生物的适应四、光照时间与光周期现象五、光质的生态作用第39页/共153页一、一、光的性质光的性质太阳辐射对于地球上的生物来讲，太对于地球上的生物来讲，太阳辐射的作用体现在光和热阳辐射的作用体现在光和热量（温度）两个方面，光的量（温度）两个方面，光的生物学作用表现在三个方面：生物学作用表现在三个方面：光质光质、光照强度光照强度和和光照周期光照周期。第40页/共153页一、光的性质一、
21、光的性质电磁波:P33第41页/共153页一、光的性质一、光的性质光的性质:P33在全部太阳辐射中，红外光占50%60%，紫外光约占1%，其余为可见光。波长越长，增热效应越大，地表热量基本是由红外光产生的。紫外光对生物和人有杀伤和致癌作用。波长短于290nm的将被臭氧吸收。生态意义：只有可见光才能在光合作用中被植物所利用并转化为化学能。植物叶绿素是绿色的，主要吸收红光和蓝光，所以波长620-760nm的红光和435-490nm的蓝光对光合作用最为重要。第42页/共153页二、二、环境中光的变化环境中光的变化光的时空变化规律（强度、时间和光谱成分（光质）：P34（1）光质低纬地区短波光多，随着纬
22、度增加长波光增加；随着海拔升高短波光增加；夏季短波光较多，冬季长波光较多；早晚长波光较多中午短波光较多。（2）日照时间除两极外，春秋分昼夜相等。北半球，春分到秋分昼长夜短，夏至昼最长，并随纬度的升高昼长增加；从秋分到春分昼短夜长，冬至昼最短，并随纬度繁荣昌盛高昼长变短。（3）光强随纬度升高光照强度减弱，随海拔升高光照强度增加；一年中夏季光强最大，冬季最弱；一天中，中午光强最大，早晚最弱；北纬30度，南坡大于平地，平地大于北坡。（注：地表上总辐射量取决于光强和日照时间，所以中纬度地区的总辐射量有时可超过赤道）第43页/共153页三、三、光照强度的生态作用及生物的适光照强度的生态作用及生物的适应应
23、相关概念：P35-36光补偿点在较弱的光照条件下，植物的光合作用也较弱，当植物光合作用所生产的有机物质恰好抵偿呼吸作用所消耗的有机物质时的光照强度。（是植物进行干物质累积的最小光强，在光补偿点以下，植物的呼吸大于光合作用，不能累积干物质）光饱和点随着光照强度的增强，光合作用强度也随之提高，但当光照强度增加到一定程度后，光合作用增加的幅度逐渐减缓，达到某一光强时，光合作用强度不再增强，此时的光照强度。黄化现象植物叶肉细胞中的叶绿体必须在一定的光强条件下才能形成和成熟。弱光下植物色素不能形成，细胞纵向伸长，碳水化全物含量低，植株为黄色软弱状的现象。第44页/共153页第45页/共153页三、三、光
24、照强度的生态作用及生物的适光照强度的生态作用及生物的适应应光强的生态意义：P36光强对植物形态建成有重要作用，光促进组织和器官的分化，制约着器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例。增加光强有利于果实的成熟，影响果实颜色的花青素的含量与光强密切相关。强光照通常有利于提高农产品的产量和品质，如使粮食作用营养物质充分积累，籽粒充实度提高，使水果糖分含量增加，色素等外观品质充分形成等。第46页/共153页三、光照强度的生态作用及生物的适三、光照强度的生态作用及生物的适应应光强生态类型（光强在地表分布不均，植物长期适应一定光强便形成了不同的光强生态类型）:P37阳性植物阴性植物耐阴植
25、物第47页/共153页三、光照强度的生态作用及生物的三、光照强度的生态作用及生物的适应适应阳性植物:P37阳性植物在强光下才能生长发育良好，而在荫蔽和弱光下生长发育不良的植物，其光饱和点、光补偿点都较高，光合作用的速率和代谢速率都比较高，一般是首先占领生境的先锋植物。如蒲公英、桦树、栎。第48页/共153页三、光照强度的生态作用及生物的三、光照强度的生态作用及生物的适应适应阴性植物:P37阴性植物需要在较弱的光照条件下生长，不能忍耐强光照条件的植物.光饱和点和光补偿点都较低。其光合速率和呼吸速率都比较低。如人参、红豆杉、三七。第49页/共153页三、光照强度的生态作用及生物的三、光照强度的生态
26、作用及生物的适应适应耐阴植物:P37耐阴植物介于以上两类之间的植物,既可在强光下良好生长,又能忍受不同程度的遮阴，对光照具有较广的适应能力。但最适宜的还是在全光照下生长。如党参、沙参、叶菜类、一些豆科植物等。第50页/共153页阴阴生生叶叶和和阳阳生生叶叶第51页/共153页形态结构阳生叶阴生叶叶片厚而小薄而大角质层较厚较薄叶肉组织分化栅栏组织较厚或多层海绵组织较丰富叶脉密疏叶绿素较少较多气孔分布较密较稀阴生叶和阳生叶形态结构差别第52页/共153页四、光照时间与光周期现象四、光照时间与光周期现象光周期现象:P37光周期现象日照长度的变化对动、植物都具有重要的生态作用，由于分布在地球各地的动植
27、物长期生活在各自光周期环境中，在自然选择和进化中形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，即是生物中普遍存在的光周期现象。第53页/共153页四、光照时间与光周期现象四、光照时间与光周期现象植物光周期现象:P37根据对日照长度的反应类型可把植物分为长日照植物、短日照植物、日中性（中间型）植物。光照时间对植物开发有重要影响光照时间对植物开发有重要影响第54页/共153页四、光照时间与光周期现象四、光照时间与光周期现象长日照植物（longdayplant）:P37长日照植物是在日照时间超过一定数值（一般14小时以上）才能开花的植物，否则只进行营养生长，不能进行生殖生长的转化的植物。如牛蒡、紫
28、菀、凤仙花、冬小麦、大麦、菠菜、油菜、甜菜、甘蓝、萝卜等，且光照时间越长，开花越早。第55页/共153页四、光照时间与光周期现象四、光照时间与光周期现象短日照植物（shortdayplant）:P37短日照植物只有当日照长度短于一定数值(812小时）才开花，否则只进行营养生长的植物。如牵牛、苍耳、菊花、水稻、大豆、玉米、烟草、麻、棉等。（这类植物通常在早春或深秋开花）。第56页/共153页四、光照时间与光周期现象四、光照时间与光周期现象日中性植物（dayneutralplant）:P38短日照植物是只要其他条件适合，在任何日照条件下都能开花的植物，如黄瓜、番茄、四季豆、辣椒、番薯、蒲公英等。第
29、57页/共153页光周期与植物的地理分布l短日照植物起源于低纬度地区短日照植物起源于低纬度地区(夏半年昼夜相差不大，但白昼夏半年昼夜相差不大，但白昼比高纬度地区短比高纬度地区短)；l长日照植物则起源于高纬度地区长日照植物则起源于高纬度地区(夏半年昼长夜短夏半年昼长夜短)；l在临近赤道的地带，长日照植物一般不能开花结实，只有短在临近赤道的地带，长日照植物一般不能开花结实，只有短日照植物分布；日照植物分布；l在高纬地带在高纬地带(纬度纬度66.5以上以上)，夏季几乎，夏季几乎24小时都有日照，短日小时都有日照，短日照植物不能生长发育，只有长日照植物分布；照植物不能生长发育，只有长日照植物分布；l在
30、中纬度地带，兼有长日照和短日照条件，所以长日照植物在中纬度地带，兼有长日照和短日照条件，所以长日照植物和短日照植物都能生存，但长日照植物多在春末夏初开花，短和短日照植物都能生存，但长日照植物多在春末夏初开花，短日照植物多在秋季开花。日照植物多在秋季开花。l这对植物的引种、育种工作有极为重要的意义。这对植物的引种、育种工作有极为重要的意义。第58页/共153页四、光照时间与光周期现象四、光照时间与光周期现象动物光周期现象:P38在脊椎动物中，鸟类的光周期现象最为明显。许多动物的行为对日照长短也表现出周期性。鸟、兽、鱼、昆虫等的繁殖，以及鸟、鱼的迁移活动，都受光照长短的影响（如延长光照时间，可提高
31、母鸡产蛋量）。日照长度对哺乳动物生殖：长日照兽类：野生哺乳动物（特别是高纬度地区的种类）都是随着春天日照长度的逐渐增加而开始生殖，如雪貂、野兔等。短日照兽类：哺乳动物总是随着秋天短日照的来到而进入生殖期，如绵羊、山羊、鹿等。第59页/共153页五、光质的生态作用五、光质的生态作用表2-2:P39短日照植物是只要其他条件适合，在任何日照条件下都能开花的植物，如黄瓜、番茄、四季豆、辣椒、番薯、蒲公英等。第60页/共153页第四节第四节 温度与生物的生态关系温度与生物的生态关系一、温度的时空变化二、温度对生物的影响三、极端温度与生物四、积温对生物生长发育的影响五、节律性变温对生物的影响及适应第61页
32、/共153页一、温度的时空变化一、温度的时空变化温度的空间变化:P40水平变化：随着纬度逐渐增加，太阳辐射量逐渐减少，气温也逐渐下降，纬度每增加1度，陆地年平均气温下降0.5度。因此，从赤道到北极形与了热带、亚热带、温带和寒带等不同气候带。陆地温度同时受海洋和高山的影响；海水上层水温也随纬度增加而降低。垂直变化：气温：高海拔温度低，变化大，每上升100M气温降低0.61;低海拔温度变化小。水温：以淡水为例，夏季分层，上层热，下层冷，中层变化大；秋季环流，冬季上层0，下层4；秋季风力环流。第62页/共153页第63页/共153页一、温度的时空变化一、温度的时空变化温度的时间变化:P40温度的时间
33、变化指日变化和年变化，这种变化一般随时间有规律地变化，称为节律性变温。日变化：一般于13-14时达最高，于凌晨日出前降至最低。日最高与最低气温之差称为日较差。年变化：一年内最热月与最冷月的平均温度之差称为年较差。大陆性气候越明显的地方年较差越大，纬度越高年较差越大。第64页/共153页二、温度对生物的影响二、温度对生物的影响“三基点”温度:P41“三基点”温度生物经过长期演化选择了适合自己生存的温度范围，通常分为最适温度、最低温度和最高温度，在生态学上称为温度的“三基点”。第65页/共153页二、温度对生物的影响二、温度对生物的影响“三基点”温度:P41说明：当其他生态因子处于最适条件下，生物
34、在最适点温度生长发育最好，若偏高于最适点，则生长发育减缓，当环境温度高于或低于生物所能忍受的温度范围时，生物不能生存。不同生物或同一生物的不同发育阶段所忍受的温度范围有很大差别。一般来说，生长在低纬度的生物高温阈值偏高，而生长在高纬度的生物低温阈值偏低。生物生长与温度的关系也服从“三基点”温度。第66页/共153页二、温度对生物的影响二、温度对生物的影响气温与生物分布:P41-42规律：当环境温度高于生物的最高临界温度，或低于生物的最低临界温度点，生命活动就受到限制或无法生存。所以生物往往分布于其最适温度附近地区。由于多数生物的最适温度为20-30度，因而温暖地区分布的生物种类多，低温地区生物
35、种类少。特殊现象：影响生物分布的温度因子不仅指平均温度，而极端高温和极端低温常成为生物分布的限制因子。高温限度规定了生物分布的南界和山体的下界（苹果等）。低温限度则规定了生物分布的北界和山体的上界（橡胶、椰子、可可等）。第67页/共153页三、极端温度与生物三、极端温度与生物低温伤害的相关概念:P42冷害：是指0以上低温对喜温生物的伤害，低温造成生物生理活动（光合、呼吸、吸收、蒸腾等）机能的降低和生理平衡状态的破坏。如橡胶树在100左右时便不能生长，香蕉在150不能结果。冻害：是指冰点以下低温对生物的伤害，造成生物体内结冰，细胞原生质腊破裂和酶蛋白失活与变性。注：不同的动物和植物冻害发生温度存
36、在较大差异，这与其细胞内原生质体结构和物质组成有关。第68页/共153页三、极端温度与生物三、极端温度与生物生物对低温伤害的适应:P42长期生活于低温环境中的生物通过自然选择，在形态、生理和行为上表现出很多明显的适应。植物：形态上，叶片表面有油类物质；芽具鳞片；体表具蜡粉和密毛；植物矮小并成匍匐状、垫状或莲座状。生理上，水分降低，糖、脂、色素增加，以降低细胞冰点；吸收光谱增宽，能吸收红外线。以利于保持体温，减轻严寒的影响动物：形态上，皮下脂肪加厚；贝格曼定律；阿伦定律；生理上，增加产热，局部异温。行为上，休眠和迁移。在温寒带，变温动物的休眠很常见，在变温动物（如鳖、牛蛙）生态养殖中，提高温度打
37、破冬眠使其快速生长和繁殖，是最重要而有效的手段。第69页/共153页三、极端温度与生物三、极端温度与生物贝格曼定律:P42贝格曼（Bergman）定律：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较少。第70页/共153页三、极端温度与生物三、极端温度与生物北方种类北方种类颅骨长颅骨长（mmmm）南方种类南方种类颅骨长颅骨长（mmmm）东北虎东北虎331-345331-345华南虎华南虎273-313273-313华北赤狐华北赤狐148-160148-160华南赤狐华南赤狐127-140127-140东北野猪东北野猪400-472
38、400-472华南野猪华南野猪295-354295-354雪兔雪兔95-9795-97华南兔华南兔7-867-86中国南北方几种兽类颅骨长度的比较中国南北方几种兽类颅骨长度的比较第71页/共153页三、极端温度与生物三、极端温度与生物阿伦定律:P42阿伦定律：恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境下有变小变短的趋势。这也是减少散热的一种形态适应。北极狐北极狐赤狐赤狐大耳狐大耳狐第72页/共153页蜥蜥蜴蜴身体身体压扁，压扁，黑褐黑褐色，色，利于利于吸收吸收热量热量第73页/共153页蝗虫在低温下体色黑；在高温下体色浅。第74页/共153页三、极端温度与生物三、极端温度与生物生物对
39、高温环境的适应:P43生物对高温环境的适应也表现在形态、生理和行为方面。植物：形态上，某些植物生有密绒毛和鳞片，体呈白色，可反射部分光线；叶片垂直排列；木栓层厚。生理上，含水少，糖、盐浓度高；蒸腾作用旺盛。动物：形态上，难以奏效。生理上，放松对恒温的要求，提高体温。行为上，夜出加穴居。第75页/共153页四、积温对生物生长发四、积温对生物生长发育影响育影响积温对生物生长发育的影响:P43有效积温法则生物总要在一定温度以上才能开始生长发育，同时生物也需要有一定的温度总量才能完成其生活史，即生物在生长发育过程中必须从环境中摄取一定的热量才能完成生活史或某一阶段的发育，并且这个温度总量（热量）通常是
40、常数，即是所谓的有效积温法则积温生物在整个生长发育期或某一发育阶段内，高于一定温度以上的温度总和，称为某生物或某发育阶段的积温，分为有效积温和活动积温。第76页/共153页四、积温对生物生长发四、积温对生物生长发育影响育影响有效积温与活动积温:P44有效积温某一段时间内的平均温度减去生物学零度，再乘以该时期天数。即K=（t-t0)n，式中t0为生物学零度，即为某种生物生长发育的起始温度，亚热带地区植物的生物学零度在10左右。活动积温若以物理学零度代替生物学零度，即t0=0时，计算的积温则为活动积温。第77页/共153页五、节律性变温对生物的影响与适应五、节律性变温对生物的影响与适应相关概念:P
41、44-45温周期现象：由于地表太阳辐射的周期性变化产生温度有规律的昼夜变化，植物对温度有节奏的昼夜变化的反应。变温对种子萌发、个体形态分化和协调生长有促进作用。春化作用：生物的生活周期包括个体的营养生长和生殖生长两个重要阶段，生物只有通过生殖阶段才能繁衍后代。温度高低调节着生物由营养生长向生殖生长转化，某些植物如冬小麦、油菜等一定要经过一个低温阶段才能诱导进入生殖期，进行花芽分化，这个低温阶段即为“春化”过程。这类植物不通过这个特殊阶段就不能完成生活史。第78页/共153页五、节律性变温对生物的影响与适应五、节律性变温对生物的影响与适应相关概念:P44-45物候：温度的季节变化形成相对稳定的年
42、周期性，生物长期适应于一年四季的温度变化而形成相应的生长发育节律。休眠：是生物为抵御不利环境条件而处于一种暂时不活动状态。进入休眠状态的动植物可以忍耐比其生态幅宽得多的环境条件。大多数生物的冬眠、夏眠是对极端温度的适应。第79页/共153页第五节第五节 水与生物的生态关系水与生物的生态关系一、陆地上水的分布二、水的生态作用三、植物对水分的生态适应第80页/共153页一、陆地上水的分布一、陆地上水的分布相关知识:P46地球上海洋与江河湖泊覆盖了地球表面的71%面积,再加上地下水、大气水与冰雪固态水，构成了丰富的水资源。在全球水循环中，大气水通过降水进入地球表面，大气降水包括雨、雪、露、雾等不同形
43、式的降水。在地球上大部分地区，降雨量占降水量绝大部分，而在较高纬度地区，降雪是水分的主要来源之一。露水占降水量的比例虽少，但对于干旱少雨的荒漠地区的植物生长及动物饮水起了相当重要的作用。第81页/共153页第82页/共153页第83页/共153页一、陆地上水的分布一、陆地上水的分布降雨量与大气湿度省略:P46-47第84页/共153页一、陆地上水的分布一、陆地上水的分布我国降水量地域分布:P47基本规律：从东南往西北降水逐渐减少。华南降水量为1500-2000mm长江流域为1000-15000mm秦岭淮河地区约为750mm从大兴安岭西坡向西，经燕山到秦岭北坡为500mm黄河上中游约250-50
44、0mm内蒙古西部至新疆南部为100mm以下。第85页/共153页第86页/共153页二、水的生态作用二、水的生态作用生态作用:P47-48水是任何生物体都不可缺少的重要组成部分水是生物代谢过程中的重要原料水分能保持植物的固有姿态水的热容量很大，使水体温度不像大气温度那样变化剧烈，为生物创造了一个相对稳定的温度环境土壤含水量对植物的生长也有最高、最适和最低3个基点，土壤含水量低于最低点，植物萎蔫、生长停止；高于最高点，根系缺水窒息、烂根；只有处于最适范围，才能维持植物的水分平衡，以保证植物有最优的生长条件。第87页/共153页三、植物对水分的生态适应三、植物对水分的生态适应水生植物与陆生植物特性
45、（表2-3）:P48-49第88页/共153页水对植物的影响水对植物的影响（1 1）陆生植物：）陆生植物：指在陆地上生长的植物，它包括指在陆地上生长的植物，它包括湿生、中湿生、中生和旱生生和旱生植物三类。植物三类。旱生植物旱生植物 指能长期干旱而维持水分平衡的高度抗旱性指能长期干旱而维持水分平衡的高度抗旱性的植物。如的植物。如硬叶旱生植物硬叶旱生植物，沙拐枣、沙生针茅、骆驼刺等沙拐枣、沙生针茅、骆驼刺等；肉质旱肉质旱生植物生植物，仙人掌科植物仙人掌科植物。湿生植物湿生植物指生长在过渡潮湿地点的植物指生长在过渡潮湿地点的植物。阴性湿生阴性湿生，秋海秋海棠等棠等，阳性湿生阳性湿生，水稻、灯心草、半
46、边莲、毛茛、泽泻等水稻、灯心草、半边莲、毛茛、泽泻等 。中生植物中生植物指生长在中等湿度地方的植物。指生长在中等湿度地方的植物。是种类最多、分是种类最多、分布最广和数量最大的陆生植物布最广和数量最大的陆生植物 。（2 2）水生植物：）水生植物：植物体全部或部分沉没于水中的植物。可植物体全部或部分沉没于水中的植物。可以分为以分为沉水植物、浮水植物和挺水植物沉水植物、浮水植物和挺水植物三类。如三类。如苦草、金鱼藻苦草、金鱼藻和黑藻；凤眼莲、浮萍、槐叶萍和黑藻；凤眼莲、浮萍、槐叶萍 ；芦苇、香蒲等；芦苇、香蒲等 第89页/共153页（二）生物对水因子的适应1.1.植物依其对水分需求划分为水生植物、陆
47、生植物两植物依其对水分需求划分为水生植物、陆生植物两大类型。大类型。2 2）陆生植物：可分为湿生植物、中生植物和旱生植）陆生植物：可分为湿生植物、中生植物和旱生植物等。物等。第90页/共153页（二）生物对水因子的适应旱生植物对干旱环境的适应表现干旱环境的适应表现在根系发达根系发达叶面积很小叶面积很小发达的贮水组织发达的贮水组织高渗透压的原生质。高渗透压的原生质。第91页/共153页发达的根系：发达的根系：如沙漠地区的骆驼刺地面部分只有几公分，而地下部分可深达15米，扩展范围623m2，可更多吸收水分.第92页/共153页第93页/共153页第94页/共153页叶面积很小:叶片化成刺状、针状或
48、鳞片状，且气孔下陷。如仙人掌科：叶片化成刺状第95页/共153页发达的储水组织发达的储水组织如南美的瓶子树：可储水如南美的瓶子树：可储水4吨以上。它的树干两头细中间粗，最粗吨以上。它的树干两头细中间粗，最粗的地方直径达的地方直径达5米，纺锤树的上端有少数生叶子的枝条。远远看去，米，纺锤树的上端有少数生叶子的枝条。远远看去，这种树又象一个插着枝条的花瓶，因此又叫瓶子树。这种树又象一个插着枝条的花瓶，因此又叫瓶子树。旱季时，人们常砍棵纺锤树作为饮水的来源。若以每人平均每天饮旱季时，人们常砍棵纺锤树作为饮水的来源。若以每人平均每天饮水水6斤计算，砍一棵纺锤树至少可供四口之家饮用半年。斤计算，砍一棵纺
49、锤树至少可供四口之家饮用半年。第96页/共153页西非的猴面包树第97页/共153页动物对水因子的适应1 1）水生动物水生动物:主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡。等渗等渗：海洋无脊椎动物，如海胆、贻贝。不需调节。：海洋无脊椎动物，如海胆、贻贝。不需调节。高渗高渗：海月水母、枪乌贼、龙虾等，以排泄器官排除多余的水。：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。排稀尿，直肠腺调离子。低渗低渗：海洋硬骨鱼，大量饮水，以排泄器官和盐腺排出溶质。：海洋
50、硬骨鱼，大量饮水，以排泄器官和盐腺排出溶质。次生水生动物次生水生动物：爬行动物具盐腺（鼻、侧鼻、舌下、围眶腺），：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。海鸟具鼻腺，海兽排高浓度的尿。第98页/共153页动物对水因子的适应2 2）陆生动物）陆生动物l形态形态结构上的适应：以各种不同形态结构，使体内结构上的适应：以各种不同形态结构，使体内水分平衡，如昆虫的几丁质体壁；爬行动物的厚角质水分平衡，如昆虫的几丁质体壁；爬行动物的厚角质层；鸟类的羽毛和尾脂腺；哺乳动物的皮脂腺和毛。层；鸟类的羽毛和尾脂腺；哺乳动物的皮脂腺和毛。l行为行为上的适应：沙漠动物昼伏夜出；迁徙等。