南京师范大学环境生态学(王国祥)期末考试复习资料第二章

1、第二章生物与环境生态因子:指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素,如温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。生态因子也可认为是环境因子中对生物起作用的因子。生态类群:多种不同的植物,对某一生态因子(如生理、形态、结构以及物候等,具有相似需求性和耐受力,表现出比较一致的适应性特征.生态型(ecotype: 分布在不同地域的同一种群,适应于分布区内各个部分的局部条件,而出现某些生理、形态上的差异,称为生态型,也称生态差型(ecocline,以表示种内生态属性的连续性变化。光补偿点(light compensation point:光合作用合成与呼吸所消耗

2、的碳水化合物达到平衡时的光照强度,即光合作用所固定的CO2与呼吸释放的CO2相等时的光照强度。光饱和点(light saturation point:在一定的光强范围内,植物的光合强度随光照度的上升而增加,当光照度上升到某一数值之后,光合强度不再继续提高时的光照度值。例如10为某作物的生物学零度,其中某三天12.1、9.8、13.5,则这三天的活动积温为25.6,其中9.8低于生物学零度,不统计在内。例如,某作物的生物学零度为10,某日温度12.1,则该日有效温度为12.1-10.0=2.1,蒸腾作用(transpiration:水分以气体状态通过植物表面(主要是叶子蒸发散溢到体外的现象。蒸腾

3、作用可以促进植物对水分的吸收和运转,降低植物的体温,促进营养盐的运转和分布。土壤供水适宜、通气好、光照强、温度高、风速大,都能促进蒸腾作用。生态对策:是生物进化过程中所形成的各种特有的生活史特征,是生物适应于特定的环境所具有的一系列生物学特性的设计。也称为生活史对策(life history strategy.一、生态因子主要包括哪些类型?1、以主客体分:生物因子(动物、植物、微生物等非生物因子(条件因子:温度、湿度、pH;资源因子:营养物、水、光照等。2、以因子性质分类:气候因子:如温度、湿度、光、降水、风、气压和雷电等。土壤因子:土壤是在岩石风化后在生物参与下所形成的生命与非生命的复合体,

4、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:如地面的起伏,山脉的坡度和阴坡阳坡等,这些因子对植物的生长和分布有明显影响。生物因子:包括生物、生物之间的各种相互关系,如捕食、寄生、竞争和互惠共生等。人为因子:人为因子是生物因子的一种类型,指人及人类活动产生的二、生态因子作用的一般规律。1、综合作用:多因子对生物的联合作用、因子之间的相互作用2、主导因子作用:在诸多因子中,对生物起决定作用的生态因子称为主导因子,主导因子的作用就是对生物群体生长、发育、演替等生态过程有决定意义的作用。3、直接和间接作用:一些生态因子直接对生物及其群落产生影响,而一些生态因子通过对其他因

5、子的影响发生作用,这称为间接作用。如地形因子中起伏程度、坡向、坡度、海拔高度及经纬度等对生物的作用不是直接的。4、阶段性作用:在生物及其群落生长发育的不同阶段,各种因子的作用特性差异明显。5、因子的不可替代性和补偿作用:各生态因子对生物的作用虽然不尽相同,但都不可缺少,一个因子的缺失不能由另一个因子来替代。但某一因子的数量不足,有时可以靠另一因子的加强而得到调剂和补偿。例如如果光照不足,可以增加二氧化碳浓度来补偿。三、限制因子与Liebig最小因子定律及其应用。1、限制因子规律(不同于木桶原理:任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围,它就成为这种生物的限制因子。限制因子(Limiting

6、 factors: 生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用,其中限制生物生存和繁殖的关键性因子称为限制因子。限制因子的特点:易变性、狭域性、敏感性限制因子作用的补充和完善:限制因子定律只有在严格稳定状态下适用;因子之间的相互作用,因子的补偿作用;限制因子是对物种、种群而言的,不同生物乃至同一生物种群的不同发育阶段,限制因子可能会发生变化;限制因子强调的是因子的不足,实际上因子过高也会对生物生长发育产生抑制作用。2、Liebig(利比希最小因子规律:植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量。应用:1、园林绿化的植物品种引种栽培与管理;2、农业生产中,农作物品种的引种驯化;3、农业生产中,合

7、理科学施肥;4、渔业生产中,天然饵料生物的增殖;5、有害生物防治与控制;6、生态修复重建中,生境修复与关键生物引种。四、耐受限定律、生态幅的概念以及应用。Shelford(谢尔福德耐性定律:任何一个生态因子在数量和质量上的不足或者过多,即当其接近或达到某种生物的耐受限度时,就会使该生物衰退或不能生存。生态幅(耐受力、耐受幅、生态价:每一个种对环境因子适应范围的大小即生态幅,亦称生态价。五、举例说明指示生物及意义。指示生物:一些生物在与环境相互作用、协同进化过程中,留下了明显的形态、生理等特征,可以反映和指示环境的某些特征。意义:1、气候指示:热带地区:椰树;寒带:针叶植物;亚热带:青冈栎。2、

8、水分指示:水生植物在水湿环境中生长,使它具有柔嫩、硕大的叶子,但是根系并不发达。莲、芦苇的生长则反应了水湿环境。旱生植物在干旱环境中生长,使它的叶子已经退化成细小的刺,以减少水分的蒸腾;但是根系很发达,能从很深很广的地下吸取水分。如骆驼刺的生长反应了干旱环境。3、土壤指示:铁芒萁是我国长江流域一带红土壤等酸性土壤的指示植物;碱蓬的生长则指示了盐碱性的土壤环境;弹尾类和蜱螨类土壤动物指示土壤重金属污染。4、地质指示:海州香薷(“铜草”生长茂盛的地方就有铜矿;鸡脚蘑、凤眼兰等植物生长旺盛的地方,往往是藏金之地。5、季节(时间指示:雁子南飞,预示冬季的到来;报春花开花、柳树吐絮,则标志着春天的到来;

9、蛇床花凌晨3点开放;牵牛花凌晨4点开放等。6、环境污染指示:苔藓对重金属(砷、镉、铬、铜、铁、铅、镍、矾、锌污染的指示意义;菠菜可以探测重金属;菖兰可探测HF、氯化氢;苜蓿和黑麦草可探测铁、硫;荨麻可探测过氧乙酰硝酸;玉米可探测HF、SO2、重金属;矮牵牛可探测乙烯、烃、甲醛;烟草可探测臭氧、NO等等。7、环境演变指示:地层年龄;古地理气候变迁;冰川消长;太阳黑子活动等。六、简述光的生态作用以及生物的适应性。1、光强的生态作用与生物的适应光强对光合作用的影响光补偿点:光合作用合成与呼吸所消耗的碳水化合物达到平衡时的光照强度,即光合作用所固定的CO2与呼吸释放的CO2相等时的光照强度。光饱和点:

10、在一定的光强范围内,植物的光合强度随光照度的上升而增加,当光照度上升到某一数值之后,光合强度不再继续提高时的光照度值。黄化现象:植物因受光不足,不能形成叶绿素而呈现黄色、机械组织不发达、茎细软、伸长较快、叶子不舒展的现象。某些植物的黄化后具有较高的经济价值,如豆芽、韭黄、石刁柏等。影响光强的环境因素a、纬度、天气、地形(山地的阴坡、阳坡;b、植被(高大植物、森林植物顶冠层的遮光;c、水体(光在水体中的衰减、水体消光系数、光补偿深度等;d、大气中的颗粒物组成及含量。植物对光照强度的适应:据需光度,植物的生态型分为阳生植物(heliophyte,喜阳植物heliophyllus适应性特点:叶一般小

11、而厚,枝叶稀疏、树冠透光、枝下高较高。光补偿点相当于全光照的3%5%。如:蒲公英、杨、柳、桦、松、杉和栓皮栎。阴地植物(sciophyte,喜阴植物、适阴植物sciophiles适应性特点:叶一般大而薄,枝叶浓密、枝下高较矮。光补偿点相当于全光照的0.5%1%。如:人参、三七、半夏、细辛、铁杉、观音座莲、山酢浆草、连钱草、紫果云杉、红豆杉。2、光质的生态作用与生物的适应光质的生态效应:生理有效辐射、生理无效辐射。光谱成分红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,其随空间发生变化的一般规律为:短波光随纬度增加而减少,随海拔升高而增加。在时间变化上,冬季长波光增多,夏季短波光增多;一天之内中午短波光较多,早晚长

12、波光较多.生理有效辐射:植物光合作用利用的光谱范围在可见光区(380760 nm大部分波段的光,这部分辐射称为生理有效辐射。红、橙光主要被叶绿素吸收,对叶绿素合成有促进作用,糖的合成;蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收,促进蛋白质合成;生理无效辐射:绿光等很少被植物吸收利用的辐射。影响光质的主要因素:海拔高度、空气湿度、大气中的尘埃、臭氧层、植物顶冠层。有色薄膜的生态应用:有色薄膜可改变光质影响作物生长,达到增产,改善品质的目的。实验研究表明:浅蓝色薄膜育秧与无色薄膜相比,浅蓝色薄膜秧苗根系较粗壮,插后成活快,生长健壮,叶色浓绿,鲜重和干重都有增加,测定的淀粉、蛋白质含量较高。主要是因为太阳光

13、通过有色薄膜时,被选择透过和吸收,这样薄膜内的光质因薄膜颜色不同而发生变化。如浅蓝色薄膜可以大量透过光合作用所需的380-490纳米的光(透过率60%以上,因而有利于植物的光合和代谢过程。3、光周期的生态作用及生物的适应光周期:昼夜节律、季节节律光周期现象:受光照和黑夜时间长短变化所制约,植物的各种生理活动依次有规律出现的现象。影响光周期的因素:由于地球的自转和公转规律恒定,因此,光周期是地球上最严格和最稳定的周期性变化现象。影响光周期的主要因素有季节变化和纬度变化。植物对光周期的适应长日照植物:通常是在日照时间超过一定数值时,植物才能够开花,否则只能进行营养生长,不能形成花芽。如:凤仙花、冬

14、小麦、大麦、油菜、菠菜、甜菜、甘蓝和萝卜等。短日照植物:通常是在日照时间短于一定数值植物才能够开花,否则只能进行营养生长而不开花。如:牵牛、菊类、水稻、玉米、大豆、烟草、麻和棉等,通常在早春或深秋开花。中日性植物:中日性植物只有在某一定中等长度的日照条件下才能开花,而在较长或较短日照下均保持营养生长状态的植物。例如甘蔗,最适日照长度是12.5小时,再长和再短的日长下都不开花。中间性植物:在任何日照条件下都可以开花,如番茄、黄瓜等。动物的光周期:侯鸟:侯鸟的迁徙由日照长度的变化所引起;鸟类的开始生殖时间也受日照长度的周期性变化决定;鱼类的生殖和迁移也有光周期现象;昆虫的光周期现象;哺乳动物的生殖

15、和换毛:长日照兽类:随着春天日照长度的逐渐增加而开始生殖,如雪貂、野兔和刺猬等,尤其是高纬度的种类;短日照兽类:随着秋天日照逐渐缩短,开始交配繁殖,到春天条件较好时产出幼子。七、温度对生物作用的“三基点”和积温的生态学意义。三基点:温度是生物生命活动不可缺少的因素,任何生物都生活在具有一定温度的外界环境中并受着温度变化的影响。生物在长期的演化过程中,各自选择了自己最合适的温度,通常分为最低温度、最适温度和最高温度。在生态学上称为温度的“三基点”。在适温范围内生物生长发育良好,超过这一范围,则生长发育停滞、受限,甚至死亡。不同生物的“三基点”是不一样的。有效积温是某作物生育时期内日有效温度的总和

16、,日平均温度减去生物学零度的差值即有效积温。K = N · (T-C例如,某作物的生物学零度为10,某日温度12.1,则该日有效温度为12.1-10.0=2.1,某发育时段逐日有效温度之和,即为该发育时段的有效积温。有效积温中不包含低于生物学零度(起始温度的温度值,所以用来表征作物生长发育对热量条件的要求更为准确。与活动积温相比,有效积温变化小,相对较为稳定,多应用于作物生育速度的计算和发育时期的预报。八、温度对植物分布的影响。1、在全球范围内的区域分布(水平分布:热带雨林;亚热带常绿阔叶林、常绿硬叶林;温带夏绿阔叶林、寒温性针叶林及草原;寒带苔原。2、在山区垂直分布山地常绿阔叶林;

17、山地常绿、夏绿阔叶混交林;山地夏绿阔叶林;山地针阔叶混交林;亚高山针叶林;高山矮林带;亚高山草甸;高山灌丛带;高山草甸;山地苔原;九、水分对生物的影响以及生物的适应。1、水的生态作用(a 水是生物生存的重要条件(b 水对植物生长发育的影响2、陆生植物的水分平衡,植物吸收水分产生蒸腾作用,形成土壤-植物-大气连续体3、植物对水的适应(a 陆生植物:湿生植物、中生植物、旱生植物(b 水生植物的适应性特征:通气组织发达,以保证各器官对氧气的需求;机械组织不发达甚至退化,适应于水流,以增强植物的弹性和抗扭曲能力;水下叶片多分裂为带状、线状,而且叶片很薄(有的甚至仅一层细胞,以增加吸收阳光、无机营养盐和CO2的叶面积。(c 水生植物类型:沉水植物、浮叶植物、漂浮植物、挺水植物。十、土壤的生态作用以及植物的适应性。1、土壤的生态作用(a 土壤的特性:土壤是岩石