生物地理第一章

1、延 边 大 学 教 案【首页】课程名称生物地理学授课对象地理科学地理信息科学专业授课教师朱卫红职 称教授授课时间2013-2014 学年 第2学期课程类别专业基础授课方式多媒体教学考核方式考试（ ）；考查（ ）课程教学总学时数64学 分 数4学时分配课堂讲授 64 学时； 实验课 6 学时 实习课 10 学时教科书教科书名称生物地理学作 者殷秀琴出版社及出版时间高等教育出版社，2004年参考资料1.朱卫红.图们江下游地区资源保护及可持续利用.延边大学出版社.2012年2.傅伯杰等.景观生态学原理及应用.科学出版社.2010年3.武云飞.系统生态学.中国海洋大学出版社.2004年4.考克斯（英）

2、.生物地理学生态与进化的途径.高等教育出版社.2007年5.秦树辉.生物地理学.科学出版社.2010年注：表中（ ）选项请打“”延 边 大 学 教 案周 次第 1 周， 第 1 次课章 节名 称第一章 生物与环境（第一节 环境与生态因子 第二节 生物与环境关系的基本原理）授 课方 式多媒体教学教学时数2教学目的要求目的：通过讲解生物与环境关系的基本原理、环境与生态因子对生物环境的影响等重点知识，让学生掌握生物地理学中的基础概念及原理并学会运用生物与环境关系的基本原理解释地理现象。要求：1. 学生掌握本节重点知识2. 运用本节中的原理解释具体区域生物与生态因子相互的影响教学重点难点 教学重点：生

3、物与环境关系的基本原理教学难点：1、生物与环境的相互作用；2、环境的限制与生物的适应教学方法手段案例教学与启发式教学为主；课堂讨论为辅教学基本内容（复习旧课、导入新课、授课过程、时间分配、课堂讨论、作业）备注复习旧课导入新课授课过程：第一节 环境与生态因子一、环境的概念环境是指某一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和, 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.大环境直接影响着小环境, 对生物体有直接和间接的影响.二、生态因子及其分类（一）生态因子的概念环境是由许多因子所组成的, 在环境因子中给予生物影响的因子称为生态因子.（二）生存条件的概念在生态因子中, 决定生物生长,

4、发育和繁殖必不可少的外界因素, 称为生存条件. 没有这些条件, 生物就不能生活.（三）生境的概念所有的生态因子构成了生物的生态环境，特定生物体或群落栖息地的生态环境成为生境（四）生态因子分类（两大类，六个基本类型）.非生物因子（）气候因子：光，温度，水分，风，气压和雷电等（）土壤因子：土壤的理化性质，土壤生物等（）地形因子：陆地，海洋，海拔高度，坡度，坡向2. 生物因子（1）植物因子：植物之间的机械作用，共生，寄生，腐生，附生（2）动物因子：摄食，传粉，践踏（3）人为因子：人类的垦殖，放牧，采伐，对环境的污染作用第二节 生物与环境关系的基本原理一、生态因子的作用二、生物与环境的相互作用生物与环

5、境之间是相互作用, 相互影响的. 环境作用于生物, 生物又影响环境. 它们之间是一种对立统一的关系, 这种关系是通过生物有机体的新陈代谢来实现的. 例如: 植物的长大, 根吸收土壤中的水分, 无机盐类等物质. 叶子吸收空气中的 CO2, 制造有机物质另一方面，又经过异化作用，把自身原来的部分物质氧化，分解，把代谢物排泄到外界环境中三、环境的限制与生物的适应.行为上的适应.形态上的适应.生理机能上的适应（一）生物对环境的适应三种适应方式是相互联系的。（二）生物在长期进化过程中的两种发展趋势。1、趋同进化（趋同适应）：指生物亲缘关系较远，但由于长期生活在相同的环境中，并产生了相似的外貌及其他特征例

6、如：生活在沙漠干旱环境中而属于不同类群的植物却出现了相似的外部形态，如仙人笔，霸王鞭，海星花等2、趋异进化（趋异适应）：起源相同或亲缘关系相近的生物，由于长期生活在不同的环境中，而产生不同的形态结构特征这些特征往往具有适应的性质趋同和趋异反映出生物的不同侧面进化的本质为趋异发展，趋同则是表面现象课堂讨论：湿地环境中生物与生态因子间是如何相互影响的？作业：思考题1. 生态因子是如何划分的？2. 生物对环境的适应主要表现在哪些方面？10分钟5分钟60分钟15分钟5分钟第 4页延 边 大 学 教 案周 次第 1 周， 第 2 次课章 节名 称第一章生物与环境（第三节 生物与气候 第四节 生物与地形）

7、授 课方 式多媒体教学教学时数2教学目的要求目的：通过介绍气候与生物、生物与地形间的相互影响, 让学生了解生物环境是一个复杂的地理系统。要求：学生掌握气候与生物、生物与地形间的相互影响机理教学重点难点 教学重点：光照、温度对生物的影响教学难点：气候因子中对生物影响最大的是: 光, 温度, 湿度, 降水和风等.教学方法手段案例教学与启发式教学为主；课堂讨论为辅教学基本内容（复习旧课、导入新课、授课过程、时间分配、课堂讨论、作业）备注复习旧课导入新课授课过程第三节 生物与气候气候对生物的影响极为深刻, 不仅直接限制生物的生活和分布, 而且也通过其他环境因子对生物产生间接影响.气候因子中对生物影响最

8、大的是: 光, 温度, 湿度, 降水和风等.一. 光照光是地球上所有生物赖以生存和繁衍的最基本的能量源泉, 地球上生物所必需的全部能量, 都直接或间接地源于太阳光.(一) 光质波长范围: 150-4000 nm, 可见光: 380-760 nm, 红，橙，黄，绿，青，蓝，紫等种颜色的光红外光 nm 紫外光 nm植物的生长发育是在日光的全光谱下进行的，但不同的光质对植物的影响却不同光合有效辐射：绿色植物的光和作用是在可见光区的大部分波段中进行的，即从nm波长的辐射红光，橙光：被叶绿素吸收蓝紫光：被叶绿素和类胡萝卜素吸收，而绿光很少被利用，称为生理无效辐射实验研究表明：红光对糖的合成有利 蓝紫光有

9、利于蛋白质的合成（二）光强光照强度对生物的生长发育和形态建成有重要作用黄化现象：植物必需在一定的光照条件下才能形成叶绿素，在黑暗条件下则能形成胡萝卜素，导致叶子发黄表现为：植物呈淡黄色，茎细长，软弱，节间距离拉长，叶序小而不展开，植物长度延长而重量显著下降（三）光照持续时间光周期现象：生物的活动性深受光照时间长短变化的制约光周期随季节和纬度的不同而变化1、根据植物对光照时间长短的不同，可分为长日照植物，短日照植物和中间性植物长日照植物：每天的光照时数在h以上才能形成花芽但光照时间愈长，则开花愈早因此人工延长光照时间，可促进这类植物开花温带和寒温带地区的植物，多数是长日照植物中间性植物：这类植物

10、对光照长短没有严格的要求，只要其他生态条件适宜，在不同长短的日照下都能开花短日照植物: 每天日照8 12h才能形成花芽在一定范围内，暗期愈长，开花愈早因此人工缩短光照可以促进植物开花，许多热带，亚热带和温带在早春或秋季开花的植物大都属于此类常见的中间性植物：蒲公英，番茄，黄瓜，番薯等2、节律：动物的周期性变化根据关照时间的长短可将动物的节律分为昼夜节律，季节性节律等昼夜节律：大多数动物的活动都表现出每小时循环一次的现象根据陆栖动物在小时内活动方式的不同，可分为昼行性，夜行性，晨昏性和全昼夜性等类型（1）昼行性动物白天活动，夜间休息，例如：大多数鸟类，灵长类和有蹄类，以及某些爬行类和昆虫等（2）

11、夜行性动物：夜间活动，白天休息，如许多哺乳类和鸟类，以及蟑螂，白蚁和蛾类等（3）晨昏性动物：黎明前和傍晚出来活动，如：蝙蝠，刺猬等（4）全昼夜活动：全昼夜活动者与昼夜交替无多大关系它们常常在饥饿时积极活动，吃饱以后休息，如：紫貂田鼠，旅鼠和柞蚕等二、季节性规律动物的季节性活动，受很多因素的控制，其中光是主要的因素之一光的季节变化对动物形态的影响，以昆虫表现得较为明显许多动物毛色的季节变化，很大程度是受光照所控制（一）温度对生物生长发育的影响在自然界，所有生物的生长，发育都离不开一定的温度条件生物能够生长发育的温度范围，称为有效温度范围，其下限为发育起点温度，也叫生物学零度，其上限为高温临界凡是

12、超过有效温度范围的上限或下限，生物都不能生长，甚至出现死亡现象有效积温法则：温度与生物的发育关系中的最普遍规律是指生物在生长发育过程中，需从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且生物各个发育阶段所需的总热量是一个常数公式K = N(t-t0)K生物所需的有效积温（总热量）N生物发育所需时间（天数）t生物发育期间的平均温度t0生物生长发育最低临界温度(二) 极端温度对生物的影响.生物的温度极限所有生物的生长和繁殖都需在一定的温度范围内进行但各类植物和动物，所能忍受的高，低温的极限是不同的对于低温的忍受，不同的植物有着很大的温度变幅热带植物所能忍受的最低气温为 °C；寒带植物为

13、 °C以下根据生物对温度的忍受幅度, 将生物分为广温性生物和狭温性生物2. 生物对低温的适应长期生活在低温环境中的生物通过自然选择, 在形态, 生理和行为方面表现出很多明显的适应.（1）在形态方面: 北极和高山植物芽和叶片常受到油脂类物质的保护, 芽有芽鳞包被,植物器官表面有蜡层和密毛,植物矮小并常形成匍匐状, 垫状或莲座状等, 这种形态有利于保持较高的温度, 可以减轻严寒的影响.（2）动物对低温在形态上适应的例子很多. 例如: 同种恒温动物, 分布在较冷地区的比较暖地区的体型要大, 如: 棕熊, 野猪, 西伯利亚的要比西班牙的体型大一倍多。这就是贝格曼定律.（3）那么在较寒冷地区的

14、哺乳动物, 四肢, 尾和耳廓明显趋于缩短, 这是阿仑定律, 也是动物对寒冷的一种形态适应. 例如: 非洲热带的大耳狐, 温带的赤狐,北极的北极狐.另外, 在寒冷地区生活的动物, 其心脏的体积与重量均比温带地区的同种动物明显增大, 这种现象称为黑瑟定律.3. 生物对高温的适应生物对高温的适应也表现在形态, 生理和行为等各个方面.长期生活在高温地区的植物, 对高温产生了不同的生态适应. 例如植物体上密生绒毛, 鳞片或植物体呈白色, 这样可以过滤, 反射一部分光线, 降低植物的体温, 厚的木栓层能隔绝热传导; 叶面与光线平行排列可以减少光的吸收面积增强抗高温的内在因素, 则表现在细胞内增加糖分或盐分

15、的浓度,减少细胞含水量, 以防止原生质的凝固.此外，不少植物尚有很强的蒸腾作用通过蒸腾作用来降低植物体的温度，使之免受过热的伤害。动物对高温的适应与植物不同，当环境条件改变，不适合其生存的时候，许多动物则会本能地采取各种措施，比如迁移，休眠和其他一些适应方式。有些动物遇到环境温度变得太高而无法忍受时，就开始断距离的移动，例如：沙漠中的动物，为了避免炎热而从阳光爆晒处迁往有遮蔽的阴凉地方，或者钻入沙中。把所有动物分为三类：恒温动物，变温动物和异温动物（1）恒温动物(常温动物): 新陈代谢水平高而稳定, 并具有各种体温调节机制, 使体温不随环境温度而改变.（2）变温动物: 新陈代谢水平低, 体温不

16、定并无体温调节机制. 其体温与外界环境温度差别很小, 并随外界环境温度而变化, 大多数动物类群属变温动物.（3）异温动物: 这类动物活动时体温升高而且比较稳定, 不活动或休眠时体温下降. 属于这类动物的有单孔类, 一部分有袋类及胎生哺乳类中的休眠性种类.第四节 生物与地形一、地形因子对生物起间接作用. 地形因子对生物的影响主要是由于海陆分布, 海拔高度, 坡向, 坡度大小等不同, 而使得气候, 土壤等条件发生改变, 通过这些变化, 间接地影响生物.地形；大地形、中地形、小地形不同地形, 生物群表现出很大差异（一）大地形可以改变大的气候条件, 因而影响到全球性基本生物群的组成与分布. （二）区域

17、分水岭对其两侧生物群的影响也是很明显的.（三） 当山体的海拔高度达到一定限度, 生物群会产生明显的垂直带性变化, 在同一山体上, 四个或五个生物群可以同时并存, 这些生物群与平地带状分布的生物群类型基本一致.例如: 长白山生物群明显形成垂直带状分布.（四）在气候条件较优越的山区, 物种一般随山体高度的增加而减少.例如: 长白山鸟类, 在相同的统计时间内, 山地针阔混交林带中发现有 129种, 上升到山地真叶林带中减少到48种, 到岳桦林带中只有18种, 而最上部的高山苔原带仅有7种.（五）不同的地貌部位也影响到生物群的组成与分布. 在正常立地(标准)位置, 水热组合条件及土壤发育与地带环境一致

18、, 常形成与地带性条件一致的生物群. 另外, 不同的地貌地位还控制着地表径流和地下水状况, 从而影响到生物群的分布.例如: 东北西部的草原地区, 地面微波起伏的地段中, 地势稍高的位置, 生长着优势的羊草, 草原黄鼠的洞穴也集中分布于这一部位(因这里土壤质地较轻, 土壤水分条件适中, 易于草本植物生长, 同时为黄鼠提供了隐蔽场所和食物.而在地势起伏较大的位置及低洼的河漫滩, 其数量很少.（六）坡向对生物群分布的影响十分显著, 南坡与北坡在辐射, 湿度与温度上均有明显的差异, 南坡辐射总量, 温度均高于北坡, 亦高于同纬度平地, 但湿度明显低于北坡.课堂讨论延边州地区长日照植物、短日照植物和中间

19、性植物各有哪些？作业思考题1. 什么是昼夜节律和季节性戒律？2. 气候因子对生物的作用包括哪些主要方面？3. 试述地形对生物的影响。10分钟5分钟60分钟15分钟5分钟 第10页延 边 大 学 教 案周 次第 2 周， 第 1 次课章 节名 称第一章 生物与环境 （ 第五节 生物与土壤 第六节 生物与水）授 课方 式多媒体教学教学时数2教学目的要求目的：通过课程的讲解让学生掌握生物与环境关系的基本原理，了解生物与地形、生物与土壤之间的关系。要求：学生重点掌握土壤、水对生物的影响机理，并能结合实际进行阐述。教学重点难点 教学重点：地形因子对生物起间接作用 教学难点：地形因子对生物起间接作用教学方

20、法手段案例教学与启发式教学为主；课堂讨论为辅教学基本内容（复习旧课、导入新课、授课过程、时间分配、课堂讨论、作业）备 注复习旧课导入新课授课过程第五节 生物与土壤一个复杂的体系, 它的物理特性, 化学特性和生物特性, 都对生物产生直接或间接的影响.一. 土壤的机械组成对生物的影响土壤的机械组成(土壤的质地), 直接影响土壤的水分, 温度, 空气和养分状况, 因而间接地影响动, 植物的生活.根据土壤的机械组成1、黏土: 矿物质粒径小, 土壤结构紧密, 黏重, 不易通气和透水.土壤里氧气缺乏, 植物根系不易向下生长.因此, 黏土只适合浅根植物生长.2、壤土(质地最好): 多具团粒结构, 既能通气又

21、能涵养水分.由于团粒之间空气充足有利于好气微生物将有机物分解, 转化成能被植物吸收利用的无机养分.壤土是肥力较高的土壤, 适合绝大多数植物生存.3、沙土: 矿物质粒径较大, 土壤结构疏松, 空气通气良好, 但保水、能力差.这类土壤多生长深根系植物.二. 土壤水分对生物的影响对于植物和土壤动物来说, 土壤水分是不可缺少的生态因子.许多植物和土壤动物的分布, 是受土壤水分的多少和存在的形态所制约的.（一）土壤中的水分过多或过少都不利于植物生长发育. 土壤中水分过多, 空气就会减少, 此时植物根呼吸就会减弱, 长期下去就会造成窒息, 导致植物体死亡. 水分过少, 土壤严重干旱时, 土壤中的重力水和毛

22、管水完全消失, 只剩下不能为植物利用的吸附水, 此时植物因失水而逐渐萎蔫, 光和作用速度也随之减弱. 同时, 由于水分不足, 植物合成酶的活性减低, 因而就不能形成植物生长所必需的物质, 致使植物生长变慢甚至停止.（二）土壤水分, 无论在空间上或时间上都经常发生变化, 而栖息在土壤中的动物, 对于土壤水分具有各种不同的要求和忍受范围. 对于多数土壤动物来说, 水分不足则有致命的危险. 水分过剩也会妨碍某些动物的运动, 甚至引起氧气不足（三）土壤水分在很大程度上影响土壤动物的生态分布三. 土壤温度对生物的影响土壤温度取决于气候条件1.土壤本身的特点：通常认为土壤温度的变化是和缓的, 因而栖息在土

23、壤中的动物, 对高, 低温的忍耐是比较弱的.2.土壤动物对高温的忍耐力较弱, 3.一些小型的土壤动物, 在土壤中移动的距离是有限的, 所以一般都具有适应高, 低温的特殊本领.四. 土壤酸碱度对生物的影响土壤酸碱度(PH),直接影响植物的生长和土壤动物的活动通过影响矿质盐类的溶解度和土壤微生物的活动性等, 间接地影响植物的营养和土壤动物的分布.影响微生物的活动.影响土壤动物的分布.根据各种植物对对土壤 PH 值的适应范围, 可将植物分为,1. 酸性土植物 : PH<6.5, 例如: 泥炭藓, 越橘和栽培植物中的咖啡, 橡胶等.2. 碱性土植物: PH>7.5, 例如, 大多数草原和荒

24、漠植物等.美国亚利桑那州菲尼克斯市郊外的荒漠植物园里的仙人掌 4. 中性土植物: PH , 6.5 - 7.5 例如: 红三叶草, 猫尾草以及阔叶林中的许多植物和大多数栽培植物等. 第六节 生物与水一、水对生物的意义1.水是生物体的重要组成成分.(植物体都含有 60%-80%的水分, 有的可达90%以上; 动物含水量一般在75%以上)2.水是一种溶剂, 生物体内一切生物化学过程必须在水中进行. 植物营养物质的吸收, 运输, 光合, 呼吸作用的进行和细胞内一系列的生化过程都必须有水参加.3.水是动, 植物生活所必需的无机盐的载体.4.水生生物的整个生命过程大都在水中进行, 因此水体的理化性质对水

25、生生物具有重要的影响.二. 水对陆生生物的影响1.水对陆生生物的影响, 主要表现在植物方面.2.陆生植物与水分的关系极其密切, 其形态结构, 生长繁殖, 地理分布, 生物量等, 都深受水分条件和体内水分状况的强烈影响.3.陆生动物虽然没有一种能在长期缺水的条件下正常地生存下去,但是许多种类的分布在很大程度上不受水量多寡的限制.这是由于动物在长期演化过程中, 对缺水产生了不同的适应能力.三. 水对水生生物的影响水是水生生物的生存环境, 因而水体的性质和特点直接影响到水生生物的生活和分布.(一) 水生植物水生植物: 植物体或多或少沉没于水中的植物.根据沉没在水中的程度, 将水生植物分成三类,沉水植

26、物: 植物体完全沉没在水中, 有些仅在花期把花伸出水面.浮水植物: 植物体浮在水面上. 其中有一些根着生在水低泥土中, 挺水植物: 植物体下部沉没于水中, 上部露在水面上. (二) 水生动物一切水生动物, 它们的整个生命过程都在水中进行, 因而水的理化性质对水生动物具有极其重要的意义.1. 溶解于水中的气体对水生动物有影响;2. 溶解盐类对水生动物有影响;3. 水流对水生动物的作用.课堂讨论举几个实例说明水对陆生生物的影响。作业思考题1. 试述土壤对生物的影响。2. 水的重要性。3. 试述水对生物的影响。10分钟5分钟60分钟15分钟5分钟第14页延 边 大 学 教 案周 次第 2 周， 第

27、2 次课章 节名 称第一章 生物与环境（第七节 生物之间）授 课方 式多媒体教学教学时数1教学目的要求目的：通过本节课的讲解让学生了解到环境中生物之间的关系以及食物对生物的意义。要求学生能够将食物链相关原理与生态学平衡相结合来解决实际生态环境受到破坏的问题。教学重点难点 教学重点：1、水分对生物的影响 ；2、生物之间的特殊关系 教学难点：生物之间的特殊关系教学方法手段案例教学与启发式教学为主；课堂讨论为辅教学基本内容（复习旧课、导入新课、授课过程、时间分配、课堂讨论、作业）备注复习旧课导入新课授课过程第七节 生物之间生物之间的联系, 主要表现在两个方面:(1) 种内个体之间的关系(2) 种间关

28、系一. 食物对生物的意义(一) 动物食性的类型和食性特化的意义1. 食性的类型(从不同的角度可以把动物食性分为不同类型)(1) 按食物的性质分 植食性动物, 主要取食活的植物, 包括取食植物的叶子, 种子和果实, 吸取植物蜜汁及取食真菌的动物. 肉食性动物, 主要是指取食其他动物的动物. 寄生性动物, 主要以寄主身体的物质为食物的动物. 杂食性动物: 它们既食植物又食动物性实物. (2) 按食物种类多寡划分 单食性动物, 完全以一种植物或动物为食, 主要是无脊椎动物, 寡食性动物, 以少数种类的植物或动物为食物, 在动物界中寡食性比单食性常见, 在无脊椎和脊椎动物中都可见到.例如: 甘蓝蚜,

29、菜粉蝶以十字花科植物为食. 广食性动物: 以多种植物或动物为食物.这类动物是自然界中最常见的, 种类最多的一类, 主要分布在温带和寒温带地区.2. 食性特化极其生物学意义动物食性的特化, 向着两个方向发展:一是, 向寡食性和单食性方面发展;二是, 向广食性方面发展.动物在发展过程中, 因食物而发生的种间竞争可以通过两个方面来解决;一是通过分布区的分离使每个种都有自己的取食区域;二是通过食性特化, 每种动物取食不同种的食物.因此, 种间的竞争关系也是决定食性特化的一个重要因素.二. 植物在动物生活中的意义1.植物是动物的直接或间接食物;2.植物为动物提供了栖息地和隐蔽所;三. 动物在植物生活中的意义1.动物协助植物授粉;2. 动物传播种子和果实;3. 动物为植物提供营养物质;4. 动物影响植物群落的成分和存在状态四. 生物之间的特殊关系植物之间或动物之间在长期的进化过程中形成了一些特殊的生态类型.(一). 寄生寄生是指一种生物寄生在另一种生物的体内或体表, 一方得利而另一方受害的关系. 得利的一方为寄生者, 受害的一方为宿主.寄生者以宿主的体液, 组织或消化好的食物为食, 并且利用宿主来取得营养