2生态学2能量环境

1、2 2 能量环境能量环境2.1 光的生态作用及生物对光的适应光的生态作用及生物对光的适应2.2 生物对温度的适应生物对温度的适应2.3 风对生物的作用及防风林风对生物的作用及防风林2.4 火作为生态因子对于生物的影响及火作为生态因子对于生物的影响及管理管理2.1.12.1.1地球上光的分布地球上光的分布（1 1）太阳辐射及其光谱组成）太阳辐射及其光谱组成（2 2） 地球上光的分布规律地球上光的分布规律2.1光的生态作用及生物对光的适应光的生态作用及生物对光的适应500 1000 2000 3000 4000500 1000 2000 3000 4000可可见见光光红红外外线线紫紫外外线线波长波

2、长nmnm能能流流强强度度v紫外光：波长紫外光：波长380nm760nm760nm， 46%46%（2 2）影响太阳辐射的因素和光的分布规律）影响太阳辐射的因素和光的分布规律v影响地表太阳辐射的因素影响地表太阳辐射的因素大气圈，太阳高度角，纬度和季节，海拔、坡度和坡向大气圈，太阳高度角，纬度和季节，海拔、坡度和坡向v光质光质( (光谱成分光谱成分) )低海拔、高纬度长波光多，高海拔、低纬度短波光多低海拔、高纬度长波光多，高海拔、低纬度短波光多夏季、中午短波光多，冬季、早晚长波光多夏季、中午短波光多，冬季、早晚长波光多v日照时间日照时间夏季昼长夜短、冬季昼短夜长夏季昼长夜短、冬季昼短夜长纬度升高

3、、变化加大，两极有极昼、极夜纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夜v光照强度光照强度低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱( (北半球北半球) )南坡光照强度大，北坡光照强度弱南坡光照强度大，北坡光照强度弱地球自转地球自转地球绕日公转地球绕日公转2.1.22.1.2光质的生态作用及生物的适应光质的生态作用及生物的适应 植物的生长发育是在日光的全光谱照射植物的生长发育是在日光的全光谱照射下进行的。但是，不同光质对植物的光合作下进行的。但是，不同光质对植物

4、的光合作用，色素形成，向光性，形态建成的诱导等用，色素形成，向光性，形态建成的诱导等影响不同。影响不同。 光合作用的光谱范围只是可见光区光合作用的光谱范围只是可见光区(380760nm)，其中，红、橙光主要被叶绿，其中，红、橙光主要被叶绿素吸收，对叶绿素的形成有促进作用；蓝紫素吸收，对叶绿素的形成有促进作用；蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收，这部分光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收，这部分辐射称生理有效辐射。绿光则很少被吸收利辐射称生理有效辐射。绿光则很少被吸收利用。用。v叶绿素的吸收光谱叶绿素的吸收光谱蓝紫光：蓝紫光：430430450nm 450nm 红光：红光：640640660nm660

5、nmv不同光质的作用不同光质的作用蓝紫光：促进蛋白质的合成蓝紫光：促进蛋白质的合成 红光：促进糖的合成红光：促进糖的合成v青光、蓝紫光和紫外线等短波光抑制植物的伸长生长，青光、蓝紫光和紫外线等短波光抑制植物的伸长生长，使植物向光性更敏感使植物向光性更敏感v紫外线能杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素紫外线能杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素d d的合成的合成v红外线是地表的基本热源，对外温动物的体温调节和能红外线是地表的基本热源，对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作用量代谢有决定性作用光质的生态作用和生物的适应光质的生态作用和生物的适应蓝蓝紫紫绿绿橙橙紅紅红外线红外线400 500 600

6、700波长波长nm相相对对吸吸收收叶绿素叶绿素的吸收光谱的吸收光谱v太阳鱼视力的灵敏峰值为太阳鱼视力的灵敏峰值为500500530nm530nmv绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光合色绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光合色素的差异素的差异v高山植物含花青素、页面积缩小、毛绒发达高山植物含花青素、页面积缩小、毛绒发达v影响动物的生长发育影响动物的生长发育v影响动物的体色影响动物的体色v影响植物叶绿素的形成影响植物叶绿素的形成黄化现象黄化现象v影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化生长和分化v影响植物花果的数量和质量影响植物花果的数量和质量2.1.3光照

7、强度的生态作用及生物的适应光照强度的生态作用及生物的适应（对生物生长发育和形态建成的作用）（对生物生长发育和形态建成的作用）2.1.32.1.3光照强度的生态作用及生物的适应光照强度的生态作用及生物的适应 （植物对光照强度的适应）（植物对光照强度的适应）v植物的向光性植物的向光性v植物秋季落叶植物秋季落叶vc c3 3植物和植物和c c4 4植物植物v阳性植物和阴性植物、耐阴植物阳性植物和阴性植物、耐阴植物生理差异生理差异形态差异形态差异2.1.32.1.3光照强度的生态作用及生物的适应光照强度的生态作用及生物的适应 （动物对光照强度的适应）（动物对光照强度的适应）v依活动时间的动物分类依活动

8、时间的动物分类v动物开始活动的时间动物开始活动的时间2.1.4 2.1.4 生物对光周期的适应生物对光周期的适应v生物的昼夜节律生物的昼夜节律光的周期性光的周期性生物的昼夜节律生物的昼夜节律外源性周期和内源性周期外源性周期和内源性周期v生物的光周期现象生物的光周期现象植物的光周期现象植物的光周期现象v植物的光周期：长日照、短日照、中日照和日中性植物植物的光周期：长日照、短日照、中日照和日中性植物v植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植动物的光周期现象动物的光周期现象v动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物，意义动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物，意

9、义v昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光周期昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光周期2.1.42.1.4生物对光周期的适应生物对光周期的适应 植物开花对日照长度的反应植物开花对日照长度的反应v长日照植物：长日照植物：小麦、油菜、菠菜、萝卜等（通常在小麦、油菜、菠菜、萝卜等（通常在日照时间超过一定数值才开花日照时间超过一定数值才开花 ）v短日照植物：短日照植物：菊类、水稻、玉米、大豆、烟草、棉、菊类、水稻、玉米、大豆、烟草、棉、麻等（通常在日照时间短于一定数值才开花麻等（通常在日照时间短于一定数值才开花 ）v中日照植物：中日照植物：甘蔗等少数热带植物甘蔗等少数热带植物v日中性植物：日中性植物：蒲公英、四

10、季豆、黄瓜、番茄（只要蒲公英、四季豆、黄瓜、番茄（只要其他条件合适，什么日照条件下都能开花）其他条件合适，什么日照条件下都能开花） 2.2.12.2.1地球上温度的分布地球上温度的分布（1 1）大气温度的分布与变化）大气温度的分布与变化（2 2）土壤温度的分布与变化）土壤温度的分布与变化（3 3）水体温度的分布与变化）水体温度的分布与变化2.2 生物对温度的适应生物对温度的适应中学气象园平面图20m16m123456789n注注:1.风向风速仪2.备用百叶箱3.小百叶箱4.大百叶箱5.雨量筒(器)6.蒸发皿7.日照计8.地表温度场9.地下温度场（1 1）地表大气温度的分布与变化）地表大气温度的

11、分布与变化v空间分布与变化空间分布与变化纬度升高纬度升高1 1，气温降低，气温降低0.50.5沿海地区气温变化小，内陆地区变化大沿海地区气温变化小，内陆地区变化大南坡气温较北坡高，海拔升高南坡气温较北坡高，海拔升高100m100m，气温降低，气温降低0.60.611逆温现象逆温现象v时间变化时间变化日较差：随纬度增高减小，随海拔升高而增加日较差：随纬度增高减小，随海拔升高而增加年较差：随纬度增高增大，大陆性气候越强越大年较差：随纬度增高增大，大陆性气候越强越大 （2 2）土壤温度的分布与变化）土壤温度的分布与变化v土壤温度与气温相关土壤温度与气温相关v土壤温度变化与深度有关土壤温度变化与深度有

12、关v土壤温度变化时间较气温滞后，且与深度有关土壤温度变化时间较气温滞后，且与深度有关v温度变化周期与深度相关温度变化周期与深度相关v土壤温度的年变化与纬度、海拔有关土壤温度的年变化与纬度、海拔有关土壤与空气温度变化比较土壤与空气温度变化比较（3 3）水体温度的分布与变化）水体温度的分布与变化v水温的时间变化水温的时间变化变化幅度较气温小变化幅度较气温小不同深度水体的日变化不同深度水体的日变化不同深度水体的年变化不同深度水体的年变化v水温的成层现象水温的成层现象水温分层：上湖层、斜温层水温分层：上湖层、斜温层( (温梯层温梯层) )和下湖层和下湖层春季环流和秋季环流春季环流和秋季环流低纬度地区：

13、雨季和干季低纬度地区：雨季和干季海洋：低纬度水域、中纬度水域海洋：低纬度水域、中纬度水域温带深水湖水温垂直变化温带深水湖水温垂直变化 2.2.22.2.2温度与动物类型温度与动物类型v常温动物常温动物v变温动物变温动物v外温动物外温动物v内温动物内温动物（1）酶反应速率与温度阈）酶反应速率与温度阈（2）生物发育和生长速率）生物发育和生长速率（3）驯化和气候驯化）驯化和气候驯化2.2.3 2.2.3 生物对温度的反应生物对温度的反应（1）酶反应速率与温度阈）酶反应速率与温度阈温度系数温度系数q q1010高温对生物的伤害高温对生物的伤害高温的伤害：蛋白质高温的伤害：蛋白质( (酶酶) )变性、有

14、机体脱水变性、有机体脱水不同物种对高温的耐受性不同不同物种对高温的耐受性不同低温对生物的伤害低温对生物的伤害低温的伤害：冻害（低温的伤害：冻害（freeze injuryfreeze injury）、冷）、冷害害 (chilling injury)(chilling injury)不同物种对低温的耐受性不同不同物种对低温的耐受性不同生物的抗寒锻炼生物的抗寒锻炼（2）生物发育和生长速率）生物发育和生长速率v发育阈温度发育阈温度( (生物学零度生物学零度) )v总积温总积温( (有效积温有效积温) )：k=n(t-c)k=n(t-c)v发育历期和发育速率发育历期和发育速率效积温法则效积温法则 ：k

15、 kn n（t tc c） k k代表该生物所需的有效积温，它是个常数；代表该生物所需的有效积温，它是个常数；t t为当地该时期的平均温度，为当地该时期的平均温度，；c c为该生物生长活为该生物生长活动所需最低临界温度（生物零度），动所需最低临界温度（生物零度），；n n为天数，为天数，d d。 例例1 1： 地中海果蝇在地中海果蝇在2626下，下，20 d20 d内完成生长发育，内完成生长发育，而在而在19.519.5则需要则需要41.7d41.7d。求它的生长发育最低临。求它的生长发育最低临界温度。界温度。 2020（2626c c）41.741.7（19.519.5c c） c c13.

16、513.5k k250d250d例例2 2： 棉花从播种到出苗，当日平均温度为棉花从播种到出苗，当日平均温度为1515时需时需要要15d15d才能出苗，当日平均温为才能出苗，当日平均温为2020，只要，只要7d7d就能就能出苗。出苗。1515（1515c c）7 7（2020c c）c c10.610.6k k1515（151510.610.6）66d66d 同样，昆虫或是鸟类卵的孵化，不仅需要发育同样，昆虫或是鸟类卵的孵化，不仅需要发育的最低温度（生物零度）而且还需要一定的有效积的最低温度（生物零度）而且还需要一定的有效积温。温。 发育速度发育速度v v，应是，应是n n天数的倒数，即天数的

17、倒数，即v v1/n1/n k kn n（t tc c）k/nk/nt tc ct= k/n+ c t= k/n+ c t= kv+ ct= kv+ c有效积温的意义：有效积温的意义： 有效积温及以上双曲线关系，在农有效积温及以上双曲线关系，在农业生产上有很重要的意义，全年的农作业生产上有很重要的意义，全年的农作物茬口安排必须根据当地的平均温度和物茬口安排必须根据当地的平均温度和每一作物所需的总有效积温；否则，将每一作物所需的总有效积温；否则，将是十分盲目。一种可能是土地得不到充是十分盲目。一种可能是土地得不到充分利用，另一种可能是作物尚未成熟面分利用，另一种可能是作物尚未成熟面低温已经降临，

18、甚至可能颗粒无收。低温已经降临，甚至可能颗粒无收。 积温在农业生产的应用积温在农业生产的应用（1 1）鉴定各地的热量资源（常用年活动）鉴定各地的热量资源（常用年活动 积温）；积温）；（2 2）预测预报植物生育期及病虫害；）预测预报植物生育期及病虫害；（3 3）可作为作物与品种特性的一个重要）可作为作物与品种特性的一个重要 指标，在种子鉴定证书上标明作物指标，在种子鉴定证书上标明作物 与品种从播种到开花、成熟所需的与品种从播种到开花、成熟所需的 积温。积温。不同类型作物需大于不同类型作物需大于10 的的活动积温活动积温作物作物 类型类型早熟型早熟型中熟型中熟型晚熟型晚熟型水稻水稻24002500

19、28003200玉米玉米21002400250027003000马铃薯马铃薯100014001800棉花棉花26002900340036004000（3）驯化和气候驯化）驯化和气候驯化v春化春化 (vernalization(vernalization) ) ：植物在发芽前需要一个寒：植物在发芽前需要一个寒冷期，由低温诱导开花。冷期，由低温诱导开花。v驯化驯化 (acclimation)(acclimation)和气候驯化和气候驯化 (acclimatization)(acclimatization) 驯化驯化 (acclimation)(acclimation)：指通过实验诱导，使：指通过实

20、验诱导，使生物对某种生态因子的耐受性增强的过程（人类饲生物对某种生态因子的耐受性增强的过程（人类饲养培育野生动物使其野性逐渐改变并顺从驱使养培育野生动物使其野性逐渐改变并顺从驱使 ）2.2.4 生物对极端环境温度的适应生物对极端环境温度的适应（1）生物对低温的适应生物对低温的适应（2）生物对高温的适应）生物对高温的适应（1 ）生物对低温的适应）生物对低温的适应植物植物形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮生理适应：细胞内物质含量变化生理适应：细胞内物质含量变化( (糖类、脂肪糖类、脂肪) )动物动物形态：形态：贝格曼规律贝格曼规律、阿仑规律阿仑规律、毛

21、、皮结构、脂肪层、毛、皮结构、脂肪层生理：基础代谢和非颤抖性产热生理：基础代谢和非颤抖性产热( (褐色脂肪褐色脂肪) )，身体异温，身体异温，水生哺乳动物的乳汁构成、热交换器等水生哺乳动物的乳汁构成、热交换器等行为：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群、活动位置行为：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群、活动位置（2）生物对高温的适应）生物对高温的适应植物植物形态适应：叶片毛、鳞片、颜色、排列形态适应：叶片毛、鳞片、颜色、排列生理适应：细胞含水量生理适应：细胞含水量( (糖糖/ /盐浓度、代谢强度盐浓度、代谢强度) )动物动物形态适应：毛皮性质和颜色形态适应：毛皮性质和颜色生理适应：体温过热生理适应：体温过热

22、行为适应：栖居地点、活动时间行为适应：栖居地点、活动时间2.2.5 生物对周期性变温的适应生物对周期性变温的适应v生物与昼夜变温生物与昼夜变温昆虫的发育历期昆虫的发育历期植物的产量与品质植物的产量与品质动物的活动规律动物的活动规律v物侯物侯 生物与季节变温生物与季节变温植物春花秋实植物春花秋实动物休眠、换毛换羽、迁徙、回游、繁殖季节动物休眠、换毛换羽、迁徙、回游、繁殖季节2.2.6 物种分布与环境温度物种分布与环境温度v生物群落分布与温度带生物群落分布与温度带v低温的限制作用低温的限制作用致死致死v高温的限制作用高温的限制作用难以实现春化难以实现春化v温度与其它生态因子的综合作用温度与其它生态

23、因子的综合作用小结：小结： 生物对环境温度的适应是生物对环境温度的适应是多种多样的，主要表现：生物多种多样的，主要表现：生物的分布；物候；休眠（也是一的分布；物候；休眠（也是一种物候现象，包括如植物种子种物候现象，包括如植物种子休眠，动物的休眠：夏眠、冬休眠，动物的休眠：夏眠、冬眠等）眠等） 2.3 风对生物的作用及防风林风对生物的作用及防风林风对生物生长及形态的影响风对生物生长及形态的影响风是传播运输工具风是传播运输工具风的破坏作用风的破坏作用防风林防风林生物对环境的适应和影响一课的课本图片生物对环境的适应和影响一课的课本图片:旗形树（七年级教材）旗形树（七年级教材）2.4火作为生态因子对生物的影响及管理火作为生态因子对生物的影响及管理火源火源自然火源：雷击、火山爆发、物质自然自然火源：雷击、火山爆发、物质自然人为火源：生产生活用火人为火源：生产生活用火火的类型火的类型林冠火：烧着部位在森林上层、毁灭全部森林群落林冠火：烧着部位在森林上层、毁灭全部森林群落地面火：发生在地面上、烧死幼苗和抗火性差的种类地面火：发生在地面