chapter_3能量环境

1、基础生态学基础生态学 2Part 个体生态学个体生态学能量环境能量环境341 能量概念能量概念5一、基本概念一、基本概念6二、能量的特点二、能量的特点782 地球上光的分布地球上光的分布9太阳辐射变太阳辐射变化的规律化的规律一、一、 10111213二、地球表面太阳能分布不均的原因二、地球表面太阳能分布不均的原因14n地球表面各处太阳光照不均衡。地球表面各处太阳光照不均衡。151617三、三、 18紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线380760 25004000 波长波长(nm)能能量量强强度度 193 生物对光的适应生物对光的适应20一、光质的生态作用与生物的适应一、光质的生态作用与生物的

2、适应2122高山植物茎干粗短，高山植物茎干粗短， 叶面缩叶面缩小，毛绒发达的生长型或小，毛绒发达的生长型或莲座状莲座状叶丛。叶丛。23n高山植物高山植物(Alpine plant)特殊的特殊的莲座状莲座状叶丛叶丛24二、光强的生态作用与生物的适应二、光强的生态作用与生物的适应光合作用的强度和速率光合作用的强度和速率植物的形态结构植物的形态结构(如果实品质、含糖量如果实品质、含糖量)动物的形态结构动物的形态结构(如眼球结构与大小如眼球结构与大小)动物行为动物行为(如如昼伏夜出昼伏夜出)25n光合作用率在光合作用率在光补偿点光补偿点附近与光强度成正比，附近与光强度成正比，但达但达光饱和点光饱和点后

3、后, 不随光强增加。不随光强增加。n陆生植物对不同光照强度产生了适应，形成陆生植物对不同光照强度产生了适应，形成阳阳性植物性植物、阴性植物阴性植物和和耐阴性植物耐阴性植物 。n水生植物对光照强度产生了适应性的水中分布水生植物对光照强度产生了适应性的水中分布262728n耐阴性植物耐阴性植物2930313233343536三、日照长度与生物的光周期现象三、日照长度与生物的光周期现象 迁徙和换毛换羽等，是对日照长短的规迁徙和换毛换羽等，是对日照长短的规律性变化的反应律性变化的反应37长日照植物：长日照植物：日照日照14小时小时短日照植物：短日照植物：日照日照10小时小时中日照植物：中日照植物：约为

4、约为12小时小时日中性植物：日中性植物：任何日照时间任何日照时间3839繁殖的光周期现象繁殖的光周期现象昆虫滞育的光周期现象昆虫滞育的光周期现象换毛和换羽的光周期现象换毛和换羽的光周期现象动物迁徙的光周期现象动物迁徙的光周期现象n长日照动物长日照动物(long-day animals)：在温带和高纬度地区许在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长时性腺发育增大并开始多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长时性腺发育增大并开始产仔。产仔。 如鼬、刺猬、田鼠、雉等。如鼬、刺猬、田鼠、雉等。n短日照动物短日照动物 (short-day animals)： 一些动物只有在白昼一些动物只有在白昼逐步缩短的秋

5、冬之际性腺发育增大，但孕期延长仍在春逐步缩短的秋冬之际性腺发育增大，但孕期延长仍在春夏产子。如绵羊、山羊和鹿等。夏产子。如绵羊、山羊和鹿等。40植物光周期现象的应用植物光周期现象的应用n使花期不同的植物同时开花，以便进行杂交。使花期不同的植物同时开花，以便进行杂交。n采用短日照处理，使树木提早休眠，准备御寒，采用短日照处理，使树木提早休眠，准备御寒，增强越冬能力。增强越冬能力。n将南方作物品种黄麻栽种在北方，延迟开花，促将南方作物品种黄麻栽种在北方，延迟开花，促进营养生长，取得好收成。进营养生长，取得好收成。414 地球上温度的分布地球上温度的分布42一、地表大气温度的分布和变化一、地表大气温

6、度的分布和变化大气温度大气温度的变化的变化43二、土壤温度的变化二、土壤温度的变化 44三、水体温度的变化三、水体温度的变化 水温变化水温变化的特点的特点 455 生物对温度的适应生物对温度的适应n变温与温周期变温与温周期46n参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度。高温度，即三基点温度。一、温度因子的生态作用一、温度因子的生态作用温度对生物的生长有重要影响温度对生物的生长有重要影响n外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加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，形成年轮；速和减弱的交替，形成年轮；n外温影响动物的生

7、长规模。外温影响动物的生长规模。在一定的范围内，在一定的范围内，生物的生长速率与温度成正比。生物的生长速率与温度成正比。4748温度对生物的发育有重要影响温度对生物的发育有重要影响4950温度对生物分布有影响温度对生物分布有影响51温度对生物行为有影响温度对生物行为有影响5253温度对生物生理结构与反应有影响温度对生物生理结构与反应有影响温的生态作用温的生态作用54555657二、生物对温度的适应二、生物对温度的适应温的适应温的适应保暖保暖抗冻抗冻58芽和叶片有油脂类物质的保护芽和叶片有油脂类物质的保护芽有鳞片的保护芽有鳞片的保护植物器官的表面有蜡粉和密毛植物器官的表面有蜡粉和密毛树皮有较发达

8、的木栓组织树皮有较发达的木栓组织植株矮小，常成匍匐垫状或莲座状植株矮小，常成匍匐垫状或莲座状温的适应温的适应适应措施适应措施适应适应59匍匐垫状匍匐垫状60n温度影响植物的形态温度影响植物的形态南方阔叶林北方针叶林61生理适应生理适应原生质特性改变（原生质特性改变（降低冰点）降低冰点）增加红外线和可见光的吸收带增加红外线和可见光的吸收带(高山和极地植物高山和极地植物)植物在低温时及时转入休眠植物在低温时及时转入休眠n原生质降低冰点的特性改变策略原生质降低冰点的特性改变策略n减少细胞中的水分减少细胞中的水分n水解淀粉等，增加糖的浓度水解淀粉等，增加糖的浓度n增加脂类、色素等物质增加脂类、色素等物

9、质生理适应生理适应62温的适应温的适应贝格曼规律贝格曼规律阿伦规律阿伦规律增加隔热层增加隔热层(毛、羽及皮下脂肪毛、羽及皮下脂肪)肢体中动静血管的几何排列肢体中动静血管的几何排列适应措施适应措施适应适应63n贝格曼规律贝格曼规律(Bergmanns rule)n生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大，这种趋向称温暖气候中的同类个体更大，这种趋向称贝格贝格曼规律曼规律，是相对体表面变小减少散热的适应。，是相对体表面变小减少散热的适应。n东北虎：平均东北虎：平均1.8-2.0米米n华南虎：华南虎：平均平均1.45-1.8米米64n阿

10、伦规律阿伦规律(Allens rule)n寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露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）有明显趋于缩部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称小的现象，称阿伦规律阿伦规律，是减少散热的适应。，是减少散热的适应。n沙漠兔沙漠兔n雪兔雪兔65n逆流热交换逆流热交换(Countercurrent heat exchange)n海豚海豚Dolphin的的浆状附肢、尾浆状附肢、尾叶、背鳍上具叶、背鳍上具有逆热流交换有逆热流交换系统维持体温系统维持体温恒定。恒定。66增加基础代谢产热增加基础代谢产热褐色脂肪组织形成非擅抖性产热褐色脂肪

11、组织形成非擅抖性产热急性冷暴露中形成擅抖性产热急性冷暴露中形成擅抖性产热局部异温：局部异温：局部体温降低减少散热局部体温降低减少散热生理适应生理适应生理适应生理适应67迁徙、迁移迁徙、迁移选择温度适宜的环境选择温度适宜的环境冬眠冬眠躲过寒冷季节躲过寒冷季节集群（企鹅）集群（企鹅）减少冷暴露面积减少冷暴露面积行为适应行为适应行为适应行为适应6869n企鹅集群有利抗寒企鹅集群有利抗寒7071保保 水水抗辐射抗辐射散散 热热温的适应温的适应72温的适应温的适应适应适应适应适应密毛、鳞片滤光密毛、鳞片滤光体色反光体色反光植物叶片垂直主轴排列，叶缘向光植物叶片垂直主轴排列，叶缘向光叶片对折，减少辐射叶片

12、对折，减少辐射50%茎干具厚的木栓层，绝热和保护作用茎干具厚的木栓层，绝热和保护作用73生理适应生理适应降低细胞含水量降低细胞含水量减缓代谢率，降低体温减缓代谢率，降低体温增加糖或盐浓度增加糖或盐浓度减缓代谢率，降低体温减缓代谢率，降低体温蒸腾作用旺盛蒸腾作用旺盛某些植物具反射红外光的能力某些植物具反射红外光的能力生理适应生理适应7475行为适应行为适应关闭气孔关闭气孔保保 水水叶片卷曲叶片卷曲减少辐射减少辐射叶片运动叶片运动躲避阳光躲避阳光行为适应行为适应7677温的适应温的适应体形变小，外露部分增大体形变小，外露部分增大腿长将体抬离地面腿长将体抬离地面背部具厚的脂肪隔热层背部具厚的脂肪隔热

13、层阴囊型精巢阴囊型精巢脑颅周围特殊的血管结构降低脑血温度脑颅周围特殊的血管结构降低脑血温度适应适应适应适应78放宽恒温范围放宽恒温范围贮存热量，减少内外温差贮存热量，减少内外温差生理适应生理适应生理适应生理适应79夏夏 眠眠穴穴 居居昼伏夜出昼伏夜出行为适应行为适应行为适应行为适应8081n温周期：温周期：n自然条件中，温度的周期性变化称为温周期。自然条件中，温度的周期性变化称为温周期。三、变温与温周期三、变温与温周期基本概念基本概念n生物对温度有生物对温度有节奏的昼夜变节奏的昼夜变化和季节变化化和季节变化具有生理和行具有生理和行为等反应。为等反应。82n变温能提高种子萌发率，主要是由于降温后

14、可变温能提高种子萌发率，主要是由于降温后可增加氧在细胞中的溶解度，从而改善了萌发中增加氧在细胞中的溶解度，从而改善了萌发中的通气条件。的通气条件。n变温对植物生长有明显的促进作用。变温对植物生长有明显的促进作用。n变温有利于开花结实：变温有利于开花结实：春化作用。春化作用。n变温有利于产品品质：变温有利于产品品质：哈密瓜、山苍子哈密瓜、山苍子 (柠檬柠檬酸：云南酸：云南 60-80% (日较差较大的高原日较差较大的高原)，浙江，浙江35-50%)。n变温有利于干物质积累：变温有利于干物质积累：银胶草（橡胶积累：银胶草（橡胶积累：26.5、7）83n采用引种经验：采用引种经验：n北种南移比南种北

15、移容易成功北种南移比南种北移容易成功 (如凤凰木、荔如凤凰木、荔枝、大白菜枝、大白菜)n草本植物比木本植物容易成活草本植物比木本植物容易成活n一年生比多年生容易成功一年生比多年生容易成功n落叶植物容易成功落叶植物容易成功四、温度与引种驯化四、温度与引种驯化n 在引种过程中要注意气候相似性原则在引种过程中要注意气候相似性原则84五、城市热岛效应五、城市热岛效应n城市人口密集，建筑物林立，是一个人工补加城市人口密集，建筑物林立，是一个人工补加能量的城市生态系统。其市内温度明显高于周能量的城市生态系统。其市内温度明显高于周围环境温度，是一个是明显的热岛。围环境温度，是一个是明显的热岛。8586城市的热岛效应城市的热岛效应87产生热岛效应的主要原因产生热岛效应的主要原因88896 提问提问 复习复习 总结总结90n在一定条件下，光照强度影响着植物体叶绿素在一定条件下，光照强度影响着植物体叶绿素的形成，制约着植物光合作用的强度和速率。的形成，制约着植物光合作用的强度和速率。 n光强对植物的形态结构、光强对植物的形态结构、 果实的品质等有影果实的品质等有影响，能增加果实含糖量。响，能增加果实含糖量。n光强对动物的形态结构有影响：如形成不同的光强对动物的形态结构有影响：如形成不同的眼球结构与大小等。眼球结构与大小等。n光强对动物行为有影响：光强对动物行为有影响：如动物的