环境与生态因子

1、第四章第四章 植物生活与环境植物生活与环境4.1 环境与生态因子环境与生态因子4.1 环境与生态因子环境与生态因子 4.1.1 环境环境 4.1.2 生态因子及其作用生态因子及其作用 4.1.3 植物的适应植物的适应4.1.1 环境环境n环境的概念环境的概念n环境的概念环境的概念n环境因子环境因子n环境的类型环境的类型n按照环境的主体分类按照环境的主体分类n按照环境的性质分类按照环境的性质分类n按照环境影响分类按照环境影响分类n按照环境范围大小分类按照环境范围大小分类n植物与环境的相互作用植物与环境的相互作用4.1.1 环境环境n环境的概念环境的概念q环境的概念环境的概念q环境因子环境因子n环

2、境的类型环境的类型q按照环境的主体分类按照环境的主体分类q按照环境的性质分类按照环境的性质分类q按照环境影响分类按照环境影响分类q按照环境范围大小分类按照环境范围大小分类n植物与环境的相互作用植物与环境的相互作用环境是指某一主体周围一环境是指某一主体周围一切事物的总和。在生态学切事物的总和。在生态学中，环境指某一特定生物中，环境指某一特定生物体或群体以外的空间，以体或群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物及直接或间接影响该生物体或生物群体生存与活动体或生物群体生存与活动的外部条件的总和。的外部条件的总和。 4.1.1 环境环境n环境的概念环境的概念n环境的概念环境的概念n环境因子环境因子:组

3、成环境的各种要素。组成环境的各种要素。n环境的类型环境的类型n按照环境的主体分类按照环境的主体分类n按照环境的性质分类按照环境的性质分类n按照环境影响分类按照环境影响分类n按照环境范围大小分类按照环境范围大小分类n植物与环境的相互作用植物与环境的相互作用4.1.1 环境环境n环境的概念环境的概念n环境的概念环境的概念n环境因子环境因子n环境的类型环境的类型n按照环境的主体分类按照环境的主体分类n按照环境的性质分类按照环境的性质分类n按照环境影响分类按照环境影响分类n按照环境范围大小分类按照环境范围大小分类n植物与环境的相互作用植物与环境的相互作用人类环境人类环境 其他生命物质其他生命物质和非生

4、命物质均和非生命物质均被视为构成人类被视为构成人类环境的要素。环境的要素。生物环境生物环境 即生物体以外即生物体以外的所有要素构成的所有要素构成的环境。的环境。4.1.1 环境环境n环境的概念环境的概念n环境的概念环境的概念n环境因子环境因子n环境的类型环境的类型n按照环境的主体分类按照环境的主体分类n按照环境的性质分类按照环境的性质分类n按照环境影响分类按照环境影响分类n按照环境范围大小分类按照环境范围大小分类n植物与环境的相互作用植物与环境的相互作用自然环境自然环境半自然环境半自然环境社会环境社会环境4.1.1 环境环境n环境的概念环境的概念n环境的概念环境的概念n环境因子环境因子n环境的

5、类型环境的类型n按照环境的主体分类按照环境的主体分类n按照环境的性质分类按照环境的性质分类n按照环境影响分类按照环境影响分类n按照环境范围大小分类按照环境范围大小分类n植物与环境的相互作用植物与环境的相互作用原生环境原生环境( (自然环境自然环境) )次生环境次生环境( (半自然环半自然环境和人工境和人工环境环境) )4.1.1 环境环境n环境的概念环境的概念n环境的概念环境的概念n环境因子环境因子n环境的类型环境的类型n按照环境的主体分类按照环境的主体分类n按照环境的性质分类按照环境的性质分类n按照环境影响分类按照环境影响分类n按照环境范围大小分类按照环境范围大小分类n植物与环境的相互作用植

6、物与环境的相互作用宇宙环境宇宙环境( (或或称星际环境称星际环境) )地球环境地球环境区域环境区域环境微环境微环境内环境内环境4.1.1 环境环境n环境的概念环境的概念n环境的概念环境的概念n环境因子环境因子n环境的类型环境的类型n按照环境的主体分类按照环境的主体分类n按照环境的性质分类按照环境的性质分类n按照环境影响分类按照环境影响分类n按照环境范围大小分按照环境范围大小分类类n植物与环境的相互作用植物与环境的相互作用作用（作用（action）反作用反作用（reaction）相互作用相互作用（interaction）生物生物生物环境生物环境相互作用反作用作用 4.1.2 生态因子及其作用生态

7、因子及其作用 生态因子的概念生态因子的概念 生态因子的类型生态因子的类型 生态因子作用特征生态因子作用特征 生态因子的限制作用生态因子的限制作用 植物的内稳态植物的内稳态 植物耐受限度的调整植物耐受限度的调整生态因子的概念生态因子的概念n生态因子生态因子(ecological factor) 环境因子中一切对生物的环境因子中一切对生物的生长、发育、生殖、行为生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响和分布有直接或间接影响的因子则称生态因子的因子则称生态因子。n生存条件（生存条件（living factors） 生态因子中生物生存不可生态因子中生物生存不可缺少的因子称为生物的生缺少的因子称为生

8、物的生存因子存因子(或生存条件、生活或生存条件、生活条件条件)。n生态环境生态环境(ecological environment) 所有的生态因子综合所有的生态因子综合作用构成生物的环境，作用构成生物的环境，称为生态环境。称为生态环境。n生境生境(habitat) 具体的生物个体或群具体的生物个体或群体生活区域的生态环体生活区域的生态环境与生物影响下的次境与生物影响下的次生环境统称为生境。生环境统称为生境。生态因子的类型生态因子的类型1.1.根据生态因子的性质，通常可将生态因子归纳根据生态因子的性质，通常可将生态因子归纳为为5 5大类大类n气候因子气候因子(climatic factors)

9、(climatic factors) n土壤因子土壤因子(edaphic(edaphic factors) factors) n地形因子地形因子(topographic factors) (topographic factors) n生物因子生物因子(biotic factors) (biotic factors) n人为因子人为因子(anthropogenic factors)(anthropogenic factors)生态因子的类型生态因子的类型2.蒙恰斯基蒙恰斯基(1958)根据根据生态因子的稳定性将生态因子的稳定性将生态因子分为生态因子分为n稳定因子：如地心引稳定因子：如地心引力、地

10、磁力、太阳辐力、地磁力、太阳辐射常数等较恒定。射常数等较恒定。n变动因子：变动因子变动因子：变动因子包括周期变动因子和包括周期变动因子和非周期变动因子。非周期变动因子。3.Smith（1935）将生）将生态因子分为：态因子分为：n密度制约因子密度制约因子（density dependent factors）n非密度制约因子非密度制约因子（density independent factors）生态因子作用特征生态因子作用特征n综合性综合性n非等价性非等价性n不可替代性和互补性不可替代性和互补性n限定性限定性n直接作用和间接作用直接作用和间接作用（图）（图）生态因子的限制作用生态因子的限制作用n

11、限制因子的概念限制因子的概念 植物的生存依赖于各种生态因子的综合作用，其中限植物的生存依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制植物生存和繁殖的关键性因子，称为限制因子制植物生存和繁殖的关键性因子，称为限制因子（limiting factor） 。n生态幅生态幅（图）（图） 每一种植物对每一种生态因子都有其耐受的上限与下每一种植物对每一种生态因子都有其耐受的上限与下限，耐受上限与耐受下限之间的范围，称为生态幅限，耐受上限与耐受下限之间的范围，称为生态幅（ecological amplitude）或生态价（）或生态价（ecological Valence）。）。n限制因子原理限制因子原理nLiebi

12、g最小因子定律最小因子定律n限制因子法则限制因子法则nShelford耐受性法则耐受性法则 广生态幅物种和狭生态幅物种（引自孙儒泳等，广生态幅物种和狭生态幅物种（引自孙儒泳等，1993）Liebig最小因子定律最小因子定律n “植物的生长取决于那些植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养处于最少量状态的营养成分成分”。nLiebig最小因子定律与系最小因子定律与系统论中的水桶理论涵义统论中的水桶理论涵义一致：一致： “一个有多块木板拼成一个有多块木板拼成的水桶，当其中一块木的水桶，当其中一块木板较短时，不管其他木板较短时，不管其他木板多高，木桶装水的总板多高，木桶装水的总量是受最小木板制约量是

13、受最小木板制约的的” 。耐受性法则耐受性法则(1aw of tolerance)n1913年，年，Shelfond提出耐受性法则提出耐受性法则n内容内容： 任何一个生态因子在数量上的不足或过多，任何一个生态因子在数量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受性限度时，即当其接近或达到某种生物的耐受性限度时，就会使该种生物衰退或不能生存。就会使该种生物衰退或不能生存。n耐受性生态学耐受性生态学(toleration ecology)n耐受性法则与最小因子法则只适用于稳定环境。耐受性法则与最小因子法则只适用于稳定环境。耐受性法则与最小因子法则的关系耐受性法则与最小因子法则的关系v最小因子定律只

14、考虑了因子量过少，而耐受最小因子定律只考虑了因子量过少，而耐受性法则既考虑了因子量的过少，也考虑了因性法则既考虑了因子量的过少，也考虑了因子量的过多。子量的过多。v耐受性定律不仅估计了限制因子量的变化，耐受性定律不仅估计了限制因子量的变化，而且也估计了生物本身的耐受性问题。生物而且也估计了生物本身的耐受性问题。生物的耐受性不仅随着种类不同，且在同一种内，的耐受性不仅随着种类不同，且在同一种内，耐受性也因为年龄、季节、栖息地的不同而耐受性也因为年龄、季节、栖息地的不同而有差异。有差异。v耐受性定律允许生态因子之间的相互作用，耐受性定律允许生态因子之间的相互作用，如因子补偿作用。如因子补偿作用。植

15、物的内稳态植物的内稳态v 植物内稳态（homeosltasis）指植物控制小环境使其保持相对稳定的机制。v维持小环境稳定是植物扩大耐受限度的一种重要机制v内稳态机制不能完全摆脱环境的限制 4 植物耐受限度的调整植物耐受限度的调整v驯化驯化(homeostasis):如果如果一种植物长期生活在最一种植物长期生活在最适区的一侧，经过一定适区的一侧，经过一定时间后可以诱发生理补时间后可以诱发生理补偿变化，导致该种耐性偿变化，导致该种耐性限度和生态幅改变，形限度和生态幅改变，形成新的最适点。成新的最适点。v自然驯化自然驯化（acclimatization)v 人工驯化人工驯化 (acclimation

16、)梯梯度度耐受度耐受度低低高高耐受极限随环境温度的改变耐受极限随环境温度的改变4 植物耐受限度的调整植物耐受限度的调整v休眠休眠 植物处在不活植物处在不活动状态，是植物动状态，是植物抵抗暂时不利环抵抗暂时不利环境条件的一种非境条件的一种非常有效的生理机常有效的生理机制。制。v周期性调整周期性调整 通过昼夜节通过昼夜节律合其他周期性律合其他周期性节律变化，使植节律变化，使植物对生态因子耐物对生态因子耐受性的补偿调节受性的补偿调节能力增大。能力增大。植物的适应植物的适应n概念概念n适应的类型适应的类型n适应组合适应组合n生活型生活型n生态型生态型 植物通过改变自身的结植物通过改变自身的结构与过程与

17、其生存的环构与过程与其生存的环境相协调的过程，称为境相协调的过程，称为生态适应（生态适应（ecological adaptation）。）。适应的类型适应的类型n趋同适应趋同适应 趋同适应是指不同种类趋同适应是指不同种类的生物，由于长期生活的生物，由于长期生活在相同或相似的环境条在相同或相似的环境条件下，通过变异、选择件下，通过变异、选择和适应，在形态、生理、和适应，在形态、生理、发育以及适应方式和途发育以及适应方式和途径等方面表现出相似性径等方面表现出相似性的现象。的现象。芦荟与仙人掌均具有发达的贮水组织芦荟与仙人掌均具有发达的贮水组织适应的类型适应的类型n趋异适应趋异适应 趋异适应是指亲缘

18、关系趋异适应是指亲缘关系相近的同种生物，长期相近的同种生物，长期生活在不同的环境条件生活在不同的环境条件下，形成了不同的形态下，形成了不同的形态结构、生理特性、适应结构、生理特性、适应方式和途径等。又称为方式和途径等。又称为辐射适应（辐射适应（adaptive radiation）。）。不同海拔中萎陵菜的形态具有差别不同海拔中萎陵菜的形态具有差别适应组合适应组合(adaptive suites)n植物对非生物环境条植物对非生物环境条件表现出一整套协同件表现出一整套协同的适应特性，称适应的适应特性，称适应组合。组合。n实例实例q仙人掌对炎热干旱仙人掌对炎热干旱环境的适应环境的适应生活型（生活型（

19、life form）n生活型的概念生活型的概念n 生物对于综合生境长期适应而在外貌上反生物对于综合生境长期适应而在外貌上反映出来的生物类型。映出来的生物类型。n生活型系统生活型系统q高位芽植物高位芽植物q地上芽植物地上芽植物q地面芽植物地面芽植物q隐芽植物隐芽植物q一年生植物一年生植物生活型谱生活型谱n概念概念 统计某一地区或某一群落内各类生活型的数统计某一地区或某一群落内各类生活型的数量对比关系，称为生活型谱。量对比关系，称为生活型谱。n制定生活型谱的方法制定生活型谱的方法q弄清整个地区或群落的全部种类，列出名录弄清整个地区或群落的全部种类，列出名录q确定同一生活型的种类，归类。确定同一生活型的种类，归类。q计算每一类群所占百分率计算每一类群所占百分率地区地区统计统计种数种数生活型生活型%Ph.ChHCr.Th.高位芽植物气候（谢尔群岛）高位芽植物气候（谢尔群岛）25861612556地上芽植物气候（斯匹茨尔根）地上芽植物气候（斯匹茨尔根）11012260152地面芽植物气候（丹