chapter1生物与环境PPT课件

1、10/25/2021 1第一章第一章 生物与环境生物与环境基本概念基本概念生态因子类型生态因子类型生态因子的作用特点生态因子的作用特点liebig最小因子定律最小因子定律限制因子限制因子shelford耐性定律耐性定律(耐受限耐受限度与生态幅度与生态幅)10/25/2021 21基本概念基本概念环境(environment)通俗定义：指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。由此定义，不同的学科有不同的理解。 环境因子环境由许多不同的成分组成，这些从环境中分析出来的不同成分的事物单位，即是“环境因子”。10/25/2021 3生态学定义

2、生态学定义所有生物的和非生物的因子之和，它围绕并可能影响着有机体。生物因子例如：竞争、互利、他感等有机体间相互作用；非生物因子包括：所有化学、物理的因素。这些因素影响生物的生长及其分布。10/25/2021 4环境的类型环境的类型按环境的范围大小按环境的范围大小大环境(macro environment)：指地区环境、地球环境和宇宙环境。小环境(micro environment)：指对生物有直接影响的邻接环境，即小范围内的特定栖息地。大环境不仅影响着小环境，而且对生物体也有着直接或间接的影响。10/25/2021 5环境类别环境类别大环境宇宙环境(space environment)大气层以

3、外的宇宙空间地球环境(global environment)生物圈(biosphere)地球上有生命的部分大气圈(atmosphere) 地球表面的大气层水圈(hrdroosphere)地球表面的海洋、内陆淡水水域及地下水土壤圈(pedosphere) 岩石圈表面风化壳上发育的土壤岩石圈(lithosphere) 地球表面3040 km厚的地壳区域环境(regional environment)指占有某一特定地域空间的自然环境小环境生境(habitat)、生态位(niche)指生物生长具体地段的生态因子的综合微环境(microhabitat)指接近生物个体表面，或个体表面不同部位的环境体内环境

4、(inner environment)生物体内环境(组织或细胞间)10/25/2021 6大环境对生物的影响大环境对生物的影响生物群系(biome)-生物群落带指具有相似群落的一个区域生态系统类型，它把具有相似非生物环境和相似生态结构的区域连成一个大区。如热带森林、温带森林、苔原等根据生物种类的一定组合特征(即生物群落)可以区分各个不同的气候区，如热带、温带、寒带等。 10/25/2021 7小环境对生物的影响小环境对生物的影响更多情况下，生物更容易受到其所在的小环境的影响。森林植物在其下面可提供一个荫凉场所；植物的落叶及其所形成的枯枝落叶层覆盖地面而起着绝热层的作用；挖掘地道穴居的动物往往无

5、意中为其它动物创造着可利用的新环境；动物排出的粪堆也能影响局部土壤条件，粪堆本身也为食粪动物创造了一个新的小环境。生态学工作中应当特别重视在小环境层次上对非生物因子进行研究。10/25/2021 8小气候与蜂鸟巢的关系小气候与蜂鸟巢的关系据估计，如果鸟卵不是放在绝热的鸟巢内和受雌鸟孵卵的话，那么鸟卵的温度到晚上就会接近空气的温度(约4左右)，而鸟巢内的卵在夜晚时的温度通常都在30以上。总之，由于小气候的创造鸟卵周围环境的温度要比气象所记录的大气候温度高得多。1973年，w a calder研究发现，蜂鸟巢的位置总是选择在使卵和雏鸟不致受到不利温度伤害的地方。蜂鸟巢几乎毫无例外地建筑在一个突出树

6、枝的下方，这个树枝就成了鸟和天空之间的遮护物。鸟巢本身又是一个绝热体，可使鸟卵的温度大大高于孵卵雌鸟身体表面的温度。10/25/2021 9按环境的性质分类按环境的性质分类自然环境自然的没有人为干预的环境。大气圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)、岩石圈(lithosphere) 、土壤圈(pedosphere)、生物圈(biosphere) 人工环境广义的人工环境包括所有的栽培植物、引种驯化以及所有农作物需要的环境。狭义的人工环境指的是人工控制下的植物环境。社会环境人类社会的经济状况、文化、宗教等10/25/2021 10生态因子与生境生态因子与生境生态因子(ecolo

7、gical factor)：环境要素中对生物起作用的因子例：食物、热量、水分、气候、土壤等生存条件：在生态因子中，对生物生存不能缺少的环境要素生态环境：所有生态因子构成生物的生态环境生境(habitat)：特定生物体或群体的栖息地的生态环境10/25/2021 112生态因子类型生态因子类型2.1依据生态因子的性质生物因子指生物之间的各种相互关系，如捕食、寄生、竞争和互惠共生等；另一分类：除人以外的生物；人为的条件非生物因子气候因子:温度、湿度、光、降水,风、气压和雷电等；土壤因子：包括土壤结构、土壤有机和无机成分的理化性质及土壤生物等；地形因子：海拔、坡度、坡向等，这些因子对植物的生长和分布

8、有显著影响。10/25/2021 12生物因子与非生物因子与非生物因子生物因子生物因子非生物因子10/25/2021 132.2依据生态因子的作用依据生态因子的作用直接生态因子：对生物起直接作用如：光、温度、水分等；间接生态因子：通过影响直接生态因子间接影响生物如：地形因子。10/25/2021 142.3依据生态因子的变化依据生态因子的变化孟卡斯基分类法稳定因子终年恒定不变的因子，如地磁、地心引力和太阳辐射常数等，这些稳定生态因子的作用主要是决定生物的分布；变动因子周期变动因子：如一年四季变化和潮汐涨落等；非周期变动因子：如刮风、降水、捕食和寄生等，这些因子主要是影响生物的数量。一般生物对稳

9、定因子的适应性较大，生物在其生活早期就有所适应。10/25/2021 15稳定因子与变动因子稳定因子与变动因子稳定因子周期性变动因子非周期性变动因子10/25/2021 16?河南1天内3发“暴雪预警” 深山积雪齐腰深(大河网2008-01-21)杭州市区积雪达到30厘米 创近30年来最高记录(中国新闻网2008-02-02)武汉东湖10/25/2021 172.4依据对种群数量调节的作用依据对种群数量调节的作用密度制约因子(density dependent factor)对生物种群数量影响的强度随其种群密度而变化，从而调节种群数量。食物、天敌等。非密度制约因子(density indepe

10、ndent factor)对生物种群数量影响的强度不随种群密度而变化。温度、降水等。10/25/2021 18不同生态因子分类与各类群间的相应关系不同生态因子分类与各类群间的相应关系调节因子因子性质蒙恰茨基分类r 达若分类与密度无关因素非生物因素稳定因子(温度、光、潮汐)a.气候因子 温度、光周期性变动因子相对湿度、降水其它因子周期性或非周期性变动因子b气候以外的自然因子 水域环境因子与密度有关因素非周期性变动因子土壤因子生物因素基本上是周期性变动因子c食物因子d生物因子 种内相互作用非周期性变动因子 种间相互作用r 达若.生态学概论.甘肃人民出版社(有修改)10/25/2021 193生态因

11、子作用的几个特点生态因子作用的几个特点 生态因子作用的综合性及相对独立性 生态因子作用的非等价性 生态因子作用的阶段性 生态因子的同等重要性及互补性直接作用和间接作用10/25/2021 203.1生态因子作用的综合性生态因子作用的综合性及相对独立性及相对独立性综合性表明，每一个生态因子都是在与其它因子的相互影响、相互制约中起作用的，任何一个因子的变化都在不同程度上引起其它因子的变化。光照强度的变化和温度分不开，不仅可直接影响空气温度和湿度等气候因子的变化，同时也会引起土壤因子的温度、湿度、蒸发、蒸腾等的变化。这一点在森林等植物群落中特别明显。春化处理(vernalization)并非单独的低

12、温处理，适宜的氧气和充足的光照条件也是必需的。10/25/2021 21小林窗小林窗10/25/2021 22综合作用综合作用 生态因子之间相互影响、相互作用、相互制约，任何一因子的变化都会在不同程度上引起其它因子的变化。10/25/2021 23相对独立性相对独立性生态因子作用的相对独立性表明，尽管生态因子是综合作用的，但各因子的作用仍然不同。例如：光照强度引起树木的耐荫性不同，而光照长度则引起植物的光周期现象。10/25/2021 243.2生态因子作用的非等价性生态因子作用的非等价性组成环境的所有生态因子，都是植物直接或间接所必需的，但在一起或一定条件下，其中必有一个或两个是起主导作用的

13、。主导因子：对生物起作用的众多因子中，其中12个是起决定性作用的，其改变会引起其它生态因子发生变化或使生物的生长发育发生变化，这个因子称为主导因子。10/25/2021 25主导因子的含义主导因子的含义第一，从因子本身来说，当所有的因子在质和量相等时，其中某一个因子的变化，能引起植物全部生态关系发生变化，这个能对环境起主导作用的因子，就是主导因子。例如：空气因子由静风转变为暴风时所起的作用第二，对植物而言，由于某一因子的存在与否和数量变化，而使植物的生长发育情况发生明显的变化，这类因子也称为主导因子。例如：植物春化阶段的低温因子，光周期现象中的日照长度，低温对南方喜温植物的危害等。10/25/

14、2021 263.3生态因子作用的阶段性生态因子作用的阶段性生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。因此，某一生态因子或彼此有关联的若干因子的结合，对同一植物的各个不同发育阶段，所起的生态作用是不同的。例如：低温在植物春化阶段中是必需的生态条件，但在以后的生长时期中则是有害的。另外，同一生态因子在植物某一发育阶段可能不起作用，而在另一发育阶段，则为植物所必需例如光照的长短，在植物的春化阶段并不起作用，但在光周期阶段则是必需的。10/25/2021 273.4不可替代性与互补性不可替代性与互补性(可调剂性可调剂性)任何一个因子，由于对生物具有不同的作用，其缺失都不能由

15、另一个因子来代替，这就是植物生态因子不这就是植物生态因子不可代替性和同等重要性规律。可代替性和同等重要性规律。微量元素与大量元素n元素用于合成蛋白质，不可能由c、o或h代替在一定情况下，某一因子在量上的不足，可以由其它因子的增加或加强而得到调剂，并且仍然有可能获得相似或相等的生态效益。例如：增加co2的浓度，可以补偿由于光照减弱所引起的光合强度降低的效应。但是生态因子之间的补偿作用，也并非经常的和普遍的。10/25/2021 28一些软体动物利用一些软体动物利用sr代替代替ca腹足类海螺海蜗牛10/25/2021 293.5直接作用和间接作用直接作用和间接作用环境中的地形因子，它的坡度、坡向、

16、坡位、海拔高度等对生物的作用不是直接的，但他们能影响光照、温度、雨水等因子的分布，因而对生物产生间接作用，这些地方的光照、温度、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接作用。10/25/2021 30焚风效应焚风效应10/25/2021 314 liebig最小因子定律最小因子定律(law of the minimum)1840年，德国有机化学家justus von liebig 在其著作有机化学及其在农业和生理学中的应用一书中发现：作物的产量并非经常受到大量需要的营养物质如co2、水的限制，因为它们在自然界中很丰富，而却受到一些原料如b等的限制，它们的需要量虽少，但在土壤中也非常稀少。10/2

17、5/2021 32liebigs law of minimum土壤中的氮：可维持250千克产量钾：可维持350千克产量磷：可维持500千克产量实际产量为250千克；若氮增加1倍，产量为350千克。植物的生长取决于处在最小量状况的营养物质的量10/25/2021 33两点补充两点补充最小因子法则只能严格地用于稳态条件下，也就是说，如果在一个生态系统中，物质和能量的、输入输出不是处于平衡状态，那么植物对于各种营养物质的需变量就会发生变化，在这种情况下，liebig 的最小因子法则就不能应用应用最小因子法则的时候还必须考虑到各种因子之间的相互关系。如果有一种营养物质的数量很多或容易被吸收，它就会影响

18、到数量短缺的那种营养物质的利用率。另外，生物常常可以利用所谓的代用元素，即生态因子作用的互补性。10/25/2021 345限制因子定律(law of limiting factors)blackman (1905)：在外界光、温度、营养物质等因子数量改变的状态下，探讨的生理现象(如同化过程、呼吸、生长等)的变化，通常可将其归纳为3个主要点。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。10/25/2021 35耐受限度耐受限度10/25/2021 36限制因子限制因子(limiting factors)任何生态因子，当接近

19、或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这一生态因子即是限制因子。注意条件：某一时间、地点、状况、生物阶段。10/25/2021 37limiting factors限制因子包括超出生物忍耐力量的不足或超出。任何一种生态因子只要接近或超出生物的耐受范围，就会成为这种生物的限制因子。如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广，而且这种因子又非常稳定，那么这种因子就不太可能成为限制因子；相反，如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很窄，而且这种因子又易于变化，则这种因子很可能就是一种限制因子。例如：o2在陆地上及在水体中之不同。10/25/2021 38限制因子的意义限制因子的意义

20、对其确定及判定其变化对植物的影响，是阐明生态预测理论的重要依据之一。生态学家一旦找到了限制因子，就意味着找到了影响生物生存和发育的关键性因子，并可集中力量研究它。在预测环境变化对生物有机体及生态系统影响的效果方面也具有重要意义。主导因子不一定能成为限制因子，但限制因子则一定是主导因子。一旦环境变化，植物对主导因子的需要得不到满足，主导因子便很快地成为限制因子。10/25/2021 39生态幅(ecological amplitude)每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。在最低点和最高点之间的范围。生态价、生态幅度、耐受限度10/25/2021 40生态幅

21、生态幅对同一生态因子不同种类的生物的耐受范围是不同的。种类对温度的耐受范围(度)鲑鱼0-12豹蛙0-30斑鳉10-40南极鲟-2-210/25/2021 416谢尔福德耐性定律谢尔福德耐性定律(shelfords law of tolerance)美国生态学家v e shelford于1913年提出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受限度时，会使该种生物衰退或不能生存。10/25/2021 42钟钟形形耐耐受受曲曲线线10/25/2021 43钟形耐钟形耐受曲线受曲线10/25/2021 44广生态幅与狭生态幅广生态幅与狭生态幅eurytherm(广温性

22、生物) and stenothermeuryhydric and stenohydric (狭湿性生物) euryhaline (广盐性生物) and stenohalineeuryphagic (广食性生物) and stenophagiceuryphotic (广光性生物) and stenophoticeuryecious (广栖性生物) and stenoecious10/25/2021 45补充定律补充定律(1)生物能够对一个因子耐受范围很广，而对另一因子耐受范围很窄；(2)对所有因子耐受范围都很宽的生物，一般分布很广；(3)在一个因子处在不适状态时，对另一个因子的耐受能力可能下降；

23、(4)生物在整个发育过程中，耐受性不同，繁殖期通常是一个敏感期；(5)生物实际上并不在某一特定环境因子最适的范围内生活，可能是因为有其他更重要的因子在起作用。10/25/2021 46生物的忍耐力生物的忍耐力如果生物能通过生理、形态等方面的特性，抗御生态因子不利影响而不受损害，我们称这种能力为生物的忍耐力，或耐性、抗性。10/25/2021 47湖南张家界湖南张家界 禹县大涧禹县大涧10/25/2021 48温温度度与与湿湿度度的的耐耐性性限限度度温度、湿度结合考虑，在中湿和中温条件下，生物耐受限度最高。10/25/2021 49生物内稳态及耐性限度的调整生物内稳态及耐性限度的调整内稳态(homeostasis)及其保持机制：(1