3物质环境ppt课件

1、3 物质环境Material Environment3.1 地球上水的存在方式及分布Forms and distribution of water on the Earth3.2 生物对水分的顺应Adaptation of organisms to water3.3 大气组成及其生态作用Atmospheric composition and its ecological role3.4 土壤的理化性质及其对生物的影响Physical and chemical properties of soil and their influences on organisms教学目的了解地球水的存在方式及分

2、布；了解生物对水分的顺应；掌握陆生植物的类型及其顺应特点；水生植物对水环境的顺应；水生动物对高盐度或低盐度环境的顺应；了解大气的组成及其生态作用；大气中氧气、二氧化碳浓度与生物的关系；土壤的理化性质及其对生物的影响；掌握土壤的生物学特性。教学重点与难点1、陆地上水的分布及其变化规律;2、水生植物对水环境的顺应; 水生动物对高盐度或低盐度的顺应;3、氧气和二氧化碳的生态作用；4、土壤的生物学特性;5、难点是湿生植物、中生植物、旱生植物、腐殖质、土壤质地、土壤构造、盐碱地植物、程度衡概念。 学时数 2-33.1 地球上水的存在方式及分布水是生命物质的关键组成成分；A key component o

3、f organic matters水是生命活动的根底；The basis of life activities水为水生生物提供资源和栖息地；Providing resources and habitats for aquatic organisms水影响陆生生物的生长与分布Influencing the growth and distribution of terrestrial organisms Chemical properties of waterWater is the universal internal medium of all organisms, comprising mo

4、re than 90% of living matter. The shape of the water molecule, with an HOH angle of 105results in the side with the hydrogen being positively charged (electropositive) whereas the other side is negatively charged (electronegative). This explains many of waters properties relative to physical and che

5、mical reactions. It also explains why water is attracted to charged ions.3.1.1 水的特性与存在方式Properties and Forms of Water水分子具有极性polarity；水具有高热容量high thermal capacity；水具有特殊的密度变化special density change；水具有相变phase change3.1.2 陆地上水的分布降水量 precipitation 纬度变化：020潮湿带；2040枯燥带；4060潮湿带；极地枯燥带降水量的空间分布海陆分布坡向变化季节变化大气湿度

6、我国降水量的地域分布3.2 生物对水分的顺应3.2.1 植物与水Plant and water3.2.1.1 陆地植物的程度衡water balance3.2.1.2 水生植物3.2.1.3 植物消费力3.2.2 动物对水的顺应Adaptation of animals to water3.2.2.1 水生动物3.2.2.2 两栖类的程度衡3.2.2.3 陆生动物陆地植物的程度衡Water Balance of Terrestrial PlantsWater balance: 得水根吸水absorption、失水叶蒸腾evaporation坚持平衡陆地植物：湿生植物hygrophyte、中生植

7、物mesad、旱生植物siccocolous顺应性：多得水、少失水；形状构造、生理生态、行为调理Changing leaf area: (a) following rainfall ocotillo(墨西哥刺木，蔓仙人掌) plants of the Sonoran Desert develop leaves and flower; (b) during dry periods they lose their leaves and blossoms.水生植物浸透压调理：高渗、等渗、低渗盐胁迫顺应：耐受、分泌排除、降低叶蒸腾 【脯氨酸】缺氧顺应：通气系统开放型如荷、封锁型如金鱼藻、无蒸腾作用、出

8、水通气根mangrove 红树林植物消费力和降雨量亲密相关Taxodium distichum Baldcypress, cypress, swamp cypress沼泽柏、落羽杉、池柏鱼类的程度衡浸透调理：水分渗入与排出淡水硬骨鱼：高渗性hyperosmotic, 排尿肾，摄盐鳃海洋硬骨鱼：低渗性hypoosmotic ，吞海水，泌盐鳃海洋软骨鱼：等渗性Isosmotic ，尿素血液，离子调理广盐性洄游鱼类：肾调理水，鳃调理盐水生动物对水密度的顺应密度大，浮力大：体型庞大，四肢退化，鱼鳔深海高压：鱼类皮肤通透性大，骨骼和肌肉不兴隆，无鳔；肺呼吸动物的胸腔构造，防止“减压病鱼对水中低氧的顺应水

9、体溶解氧浓度大气氧浓度低氧顺应：血氧容量添加、厌氧代谢两栖类的程度衡： 肾功能类似于鱼肾 皮肤功能类似于鱼鳃陆生动物程度衡失水与得水动态平衡得水途径：饮水、进食、代谢水、吸水失水途径：蒸发、呼吸、排泄顺应对策：添加得水、减少失水动物与湿度：行为、发育动物与雪被：dune crest 沙丘顶部groove凹槽evaporative cooling蒸发冷却tap into接近mesquite 豆科灌木burrow洞穴saguaro:巨人柱, insulated绝热的, stomate气孔3.3 大气组成及其生态作用大气层atmosphere：地表到1100 km范围内空气海拔300 m，大气压3.

10、33 kPa。大气组成：氮nitrogen、氧oxygen、二氧化碳carbon dioxide等CO2：植物光协作用原料、生物氧化代谢产物O2：几乎一切生物生存所依赖的媒介3.3.1 氧与生物氧与动物能量代谢: 氧是陆生动物进化成恒温动物的保证；动物代谢率随环境氧分压而改动是普通规律内温动物对高海拔低氧的顺应：限制因子 加大呼吸深度； 添加肺泡气体弥散才干； 添加肌红蛋白数量； 添加红细胞数量及血红蛋白浓度植物与氧：主要消费者Biological Role of OxygenMolecular oxygen, O2, is essential for cellular respiration

11、 in all aerobic好氧 organisms. It is used as electron acceptor电子接受体 in the mitochondria线粒体 to generate chemical energy in the form of adenosine triphosphate (ATP三磷酸腺苷) during oxidative phosphorylation氧化磷酸化. During this reaction, oxygen is reduced复原 to water. Conversely, free游离 oxygen is produced in th

12、e biosphere through photolysis光解作用 (light-driven oxidation and splitting) of water during photosynthesis in cyanobacteria蓝细菌, green algae and plants, thus closing the biological water-oxygen redox氧化复原 cycle.3.3.2 二氧化碳的生态作用大气中CO2与温室效应：greenhouse effect ！温室效应的积极意义CO2与植物：作物生长盛期和强光照下， CO2缺乏是光协作用的限制要素Bio

13、logical Role of Carbon DioxideCarbon dioxide is an end product in organisms that obtain energy from breaking down sugars, fats and amino acids with oxygen as part of their metabolism, in a process known as cellular respiration. This includes all plants, animals, many fungi and some bacteria. In high

14、er animals, the carbon dioxide travels in the blood from the bodys tissues to the lungs where it is exhaled. In plants using photosynthesis, carbon dioxide is absorbed from the atmosphere.3.4.1 土壤的物理性质与生物土壤的生态学意义固、水、气三相复合系统土壤质地与构造：砂土、壤土、粘土；微团粒构造、团粒构造、比团粒更大的构造；直接影响生物水气肥协同；影响土壤水、气、温土壤水分：过多过少均不利土壤空气：低氧

15、、高二氧化碳土壤温度：SoilSoil comprising the pedosphere土壤圈 is positioned at the interface of the lithosphere岩石圈 and biosphere with the atmosphere and hydrosphere. Soil is considered a three phase system, consisting of solid, liquid, and gas. The solid phase consists of mineral and organic matter, including li

16、ving organisms. The liquid phase is known as the soil solution, and is the phase from which plants take up nutrients. The gaseous phase is important for supplying oxygen to the roots for respiration. SoilSoil formation, or pedogenesis土壤发生, is the combined effect of physical, chemical, biological, an

17、d anthropogenic processes on soil parent material母质层 resulting in the formation of soil horizons土层.O: Organic horizon有机质层，具有大量新颖的或部分分解的有机物质。A: Mineral soil mixed with some organic matter受气候、植被、耕作等自然和人为影响最强的最上部土层,称为淋溶层。B: Depositional horizon某种方式受成土因子的影响而构成的独特层次,称淀积层。C: Weathered parent material底土层，普

18、通不受成土因子的影响3.4.2 土壤化学性质与生物土壤酸度：植物营养有效性、动物区系土壤有机质：腐殖质humus:腐殖质是土壤微生物分解有机质时，重新合成的具有相对稳定性的多聚体化合物，主要是humic acid和fulvic acid土壤矿质元素：植物生长发育、动物生长分布土壤的生物属性及生物对土壤的顺应 土壤的生物特性：植物、动物、微生物；促进成土作用、改善土壤植物对土壤的顺应： 盐碱土植物halophyte:A halophyte is a plant that naturally grows where it is affected by salinity in the root ar

19、ea or by salt spray, such as in saline semi-deserts, mangrove swamps, marshes and sloughs, and seashores 沙生植物psammophyte：抗风蚀沙割、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫瘠注：“湿地一词是指被浅水或暂时性积水所覆盖的低地。普通包括：草本沼泽 mashes，灌丛沼泽swamp，苔藓泥炭沼泽bogs，湿草甸wetmeadow，泡沼potholes，浅水沼泽sloughs以及滨河泛滥地bottom land，也包括生长挺水植物emergent vegetation的浅水湖泊或浅水水体，但河、溪

20、、水库和深水湖泊等稳定水体不包括在内。由于这些水体不具有这种暂时性，对湿地土壤植被的开展几乎毫无作用。黑梭梭Haloxylon aphyllum shrubby psammophyte and halophyte, growing on old reed-remnants土壤水分和盐分对美洲斑潜蝇寄主选择性的影响水分和盐分都会影响美洲斑潜蝇的寄主选择性 .干旱、土壤过湿、低质量分数的 Na Cl胁迫都能够添加美洲斑潜蝇的寄主选择性水分胁迫(干旱或土壤过湿)和盐分胁迫不但会影响植物的含水量，而且会抑制蛋白质合成，促使植物蛋白质的降解及可溶性氮的添加，从而有利于昆虫的选择同时它降低植物的光台作用

21、，影响了植物的CN 平衡，从而导致昆虫寄主选择性的加强、涝害还会使植物体内的不饱和肪酸下降 另外，这些胁迫可以促使植物细胞浸透势下降和膨压上升，王珂指出，细胞质浸透压较高时 许多刺吸式害虫不能取食；水分的短缺也能够引起含N、S的防御性化台物 及萜类化台物的添加；土壤水分和盐分对美洲斑潜蝇寄主选择性的影响盐分胁迫也会导致一些有毒氪基酸的积累，从而不利于昆虫的选择 ；高盐质量分数可以导致N 同化受损，蛋白质代谢失调，二胺如腐胺、尸胺及多胺发生积累 引实践上，盐分对昆虫寄主选择性的影响还能够是由于Na 或Cl一对植物生长的影响，如Cl盐可以添加甜菜的糖含量，而且在大多数情况下可使其氨基酸和甜菜碱降低；而运用Na肥也可以添加甜菜的含糖量 因此，土壤水分和盐分对美洲斑潜蝇寄主选择性的影响，是有刹要素和不利要素综协作