专题3生态适应类型课件

生态适应类型植物的光适应类型光周期适应类型动物婚配制度的类型生境对策类型温度适应性分类型陆生植物类型水生植物类型植物土壤适应类型专题3光光温水水土综综生态幅宽窄植物类型综火气

前苏联的生态学家KawKapoa(1945)生态学研究“生物的形态、生理和行为的适应性”，即达尔文的生存斗争学说中所指的各种适应性。适应

概念adaptation(适应)原意是调整、改变。

适应是指生物个体的生理或行为特征，经过了长时间的天择作用之后，在某个环境下能够顺利的繁衍，并增加数量。适应指环境条件发生变化时系统能通过改变结构、参数或控制策略来保持一定的功能从而在新的环境下继续发挥作用或生存下去的行为.

有时候“适应”会被用来作为“天择”的同义词，但是一般生物学家不这么使用。

适应的对象空气、水、食物与养分。物理状态如温度、光线与热。在天敌的威胁下生存生殖寻找伴侣对以上各种状况发生改变时的反应。

适应类型

①生物适应如生物群体通过遗传和变异来适应新的环境条件，生物个体的水土适应等。

②生理适应如生命有机体对冷热的适应，对高山条件的适应等。

③心理适应如视觉分析器的明适应和暗适应，在噪声作用下听觉钝化等。

④功能适应

如系统的功能随着外界条件的变化而变化，决策者根据新的条件作出新的决策等。其中心理适应和社会适应与人的意志、思维、知识、动机和观念等因素有关。

⑤社会适应如学会新工作，加入新集体，企业适应市场变化等。光适应类型不同植物对光强的反应是不一样的，根据植物对光强适应的生态类型可分为：阳性植物阴性植物中性植物

1.阳性植物

阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件下才能正常生长，其光饱和点、光补偿点都较高，常见种类有蒲公英、蓟、杨、柳、桦、槐、松、杉和栓皮栎等。

2.阴性植物阴性植物对光的需求远较阳性植物低，光饱和点和光补偿点都较低，其光合速率和呼吸速率都比较低。多生长在潮湿背阴的地方或密林内，常见种类有山酢浆草、连钱草、铁杉、云冷杉等。很多药用植物如人参、三七、半夏和细辛等也属于阴性植物。

3.中性植物中性植物对光照具有较广的适应能力，对光的需要介于上述两者之间，但最适在完全的光照下生长

4.阳性植物与阴性植物的主要区别

特征阳地植物叶阴地植物叶形态特征枝叶叶片角质层气孔栅栏组织稀疏较小发达较多发达茂盛较大、薄不发达较少不发达

生理特征

细胞汁液浓度蒸腾作用CO2补偿点的光强度光合作用的光饱和点RvDP羧化酶以干重计的叶绿素可溶性蛋白（=酶）++++高高++++++++低低++++

阴地植物与阳地植物叶的比较光补偿点与饱合点光合作用将随着光照强度的增加而增加，直至达到最大值。在一定范围内，光合作用效率与光强成正比，达到一定强度后实现饱和，再增加光强，光合效率也不会提高，这时的光强称为光饱和点。当光合作用合成的有机物刚好与呼吸作用的消耗相等时的光照强度称为光补偿点。在此处的光照强度是植物开始生长和进行净生产所需要的最小光照强度。温度适应性分类（一）植物的温度适应性分类（二）动物的温度适应性分类（一）植物的温度适应性分类1、按抗寒能力分类

2、按抗热能力分类

1、按抗寒能力分类

冷敏感植物

这一类群包括在冰点以上低温下就严重受害的所有植物，如热带雨林中的维管植物，暖海洋中的藻类等；

霜冻敏感植物

这类植物可以忍耐低温，但是它们的组织内刚开始结冰时就受伤害，生长季内所有维管植物都是霜冻敏感植物。全年都敏感的有热带，亚热带木本植物，以及暖温带的一些种，海洋中的海底植物等；

耐冰冻植物

在寒冷季节，当细胞外结冰，以及与此相关的细胞脱水时能存活下去。如寒冷冬季区域的陆生多年生木本、草本植物和藓类等。（二）动物的温度适应性分类1、温血动物和冷血动物2、外温动物和内温动物1、温血动物和冷血动物

当考察有机体和环境温度相互关系时，通常可将有机体划分为“温血动物”和“冷血动物”。然而，这种划分是主观的；

温血动物=常温动物在动物学中指的是那些能够调节自身体温的动物，它们的活动性并不像冷血动物(变温动物)那样依赖外界温度。鸟和哺乳动物会通过新陈代谢产生稳定的体温。身体的体温调节系统保证体温的恒定，并且能在外界环境升高的状态下排出热量。温血动物(恒温动物)通常需要隔热措施，陆生的动物会通过在羽毛或毛发中封存空气层实现。水生哺乳动物如鲸和海豹还有一些鸟类（企鹅)有一层特殊的隔离脂肪层(“鲸油”)。但是一些哺乳类动物其实并不是严格意义上恒温的，例如在冬眠时，它们的体温会下降10°C或更多。这样它们就可以节省能量，可以不吃或少吃(在间或的苏醒状态下)的情况下度过数月的严冬。如刺猬和冬眠鼠。

冷血动物=变温动物

冷血动物，是没有体内调温系统的动物。一般体温不平，或者以行动来调节体温。如蛇、鳄鱼等较大的冷血动物早上需要晒太阳以使体温升高，这样他们才能活动，因此它们几乎都是白天活动，夜间休息。

调温的方法蛇在石头上晒太阳鱼在水中换到不同的深度沙漠动物白天埋在沙里昆虫颤动翅膀，温暖它们的飞行用的肌肉

评价:

因为冷血动物不需要用自己的能量来取暖或降温，相比温血动物，同样重量的冷血动物只需要1/10-1/3的能量过活，因此也只需要相对少的食物。而低能量消耗意味着冷血动物所吸取的物质能量可以比温血动物更多的积累起来。这对生态非常重要。尽管同样的环境可以有十倍于温血动物的冷血动物存活，可是温血动物大多时候可以把冷血动物逼到绝灭，因为温血动物可以找食物的时间比较多。2、外温动物和内温动物

根据有机体热能的主要来源，把有机体分为外温动物和内温动物。

内温动物

是通过自己体内氧化代谢产热来调节体温.如鸟兽；在一定的环境温度范围内(热中性区)，内温动物消耗的能量是在基础代谢率的水平上。当环境温度离这个区越来越远时，内温动物维持恒定体温消耗的能量越来越多。即使在热中性区，内温动物消耗的能量通常比外温动物多。内温动物由脑控制其产热速率，它们通常保持在35—40℃恒定的体温，因此趋向于向环境散热。

外温动物依赖外部的热源，如鱼类、两栖类和爬行类。但这种划分也不是很完善的，如一些爬行动物和昆虫能够升高体温促进其活动。外温动物调节体温的能力是很低的，总是有点依赖外部热源。湿生植物

抗旱能力小，不能长时间忍受缺水。生长在光照弱、湿度大的森林下层，如热带雨林中的各种附生植物（蕨类和兰科植物）和秋海棠等；又如阴性湿生植物大海芋生长在热带雨林下层隐蔽潮湿环境中，大气湿度大，植物蒸腾弱，容易保持水分，因此其根系极不发达。湿生植物抗旱能力小，不能忍受长时间缺水、土壤水分经常饱和的环境中，但抗涝性很强，根部通过通气组织和茎叶的通气组织相连接，以保证根的供氧。属于这一类的植物有秋海棠、毛茛、水稻、灯芯草等。中生植物适于生长在水湿条件适中的环境中，其形态结构及适应性均介于湿生植物和旱生植物之间，如根系与输导组织比湿生植物发达，保证能吸收、供应更多的水分；叶片表面有角质层，栅栏组织较整齐，防止蒸腾能力比湿生植物高。中生植物是种类最多、分布最广和数量最大的陆生植物，如大多数农作物，森林树种。干旱

干旱的概念

长时期的缺雨或雨水不足，从而引发水分严重不平衡，造成缺水、作物枯萎、河流流量减少以及地下水和土壤水分枯竭。当蒸发和蒸腾(土壤中的水分通过植物进入大气)长时期超过降水量时，即发生干早。对于世界上的所有地区而言，干旱都是农业最严重的自然灾害。

干旱的标准干旱的标准气象上通常将降水量的多少作为干旱的标准。其中，常用的是降水量距平百分率来表示某地某时段内降水量与常年的偏离程度，并以此衡量干旱是否发生及干旱程度。在气象部门日常业务中，干早标准如下表所示：

时间长度一般干旱标准重量标准连续3个月以上-25%－-50%-50%连续2个月-50%－-80%-80%1个月-80%以上

中国的干旱等级划分

小旱：连续无降雨天数，春季达16至30天、夏季16至25天、秋、冬季31至50天。

中旱：连续无降雨天数，春季达31至45天、夏季26至35天、秋冬季51至70天。

大旱：连续无降雨天数，春季达46至60天、夏季36至45天、秋冬季71至90天。

特大旱：连续无降雨天数，春季在61天以上、夏季在46天以上、秋冬季在91天以上。防旱植物本身不能忍耐干旱，通常有两种适应干旱的方式，即保水型和耗水型。

保水型植物最好的例子是肉质和某些硬叶植物。肉质植物能随时、大量吸收可利用水并贮存在薄壁细胞和液泡中。气孔仅在夜间和上午短时间开放，以避免水分损失。

如南美的瓶子树：可储水4吨以上。旱季时，人们常砍棵纺锤树作为饮水的来源。若以每人平均每天饮水6斤计算，砍一棵纺锤树至少可供四口之家饮用半年。

耗水型植物植物蒸腾速率高，以加速水分吸收，保持体内的水分。这类植物根系发达，可扎入土壤深层。叶脉、维管束等输导组织发达，蒸腾速率高、根茎比值极大。如沙漠植物通常地上部分很小，而地下却有庞大的根系。耐旱植物有各种特征达到耐旱或避免脱水的目的，例如严重脱水时，细胞液的溶质含量的提高能使细胞产生低渗透势（高渗透压）维持细胞膨胀，从而防止脱水。尽管植物体内水分含量不高，仍能维持气孔的开放而避免二氧化碳的供应不足，达到耐旱的目的。耐旱象耐低温一样，受预先调节或耐旱“锻炼”的影响。预先调节是将该种植物处在不能致命的干旱条件下进行锻炼，从而可产生对致命干旱生境的抗性。适旱植物具有对形态和生理方面对干旱条件的适应。主要的形态特征是：缩小枝条，增加根系扩展范围，缩小叶面，增加叶厚度，增厚细胞壁和角质层，减少气孔，缩小细胞间隙等。主要的生理特征是：含糖量高，细胞叶浓度高，渗透势低，细胞含水量低，单位叶面积蒸腾速率和光合速率高，开花结实早，寿命长等。

多浆液植物根、茎、叶薄壁组织逐渐变为贮水组织，成为肉质性器官。这是由于细胞内有大量五碳糖，提高了胞汁液浓度，能增强植物的保水性能。由于体内贮有水、生境中有充足的光照和温度，能在极端干旱的荒漠地带长成高大乔木，如仙人掌树高达15—20m，贮水达2t，其致密的浅根网以圆形模式排列，扩展到近似树高的距离。这类植物表面积与体积的比例减少，可减少蒸腾表面积。在干旱时它们中大多数失去叶片，由绿色茎代行光合作用。白天气孔关闭以减少蒸腾量，夜间气孔张开，CO2进入细胞内被有机酸固定。到白天光照下，CO2被分解出来，成为光合作用的原料。由于其代谢的特殊性，植物生长缓慢，生产量很低。

水生植物类型

1.沉水植物整株植物沉没在水下，为典型的水生植物。根退化或消失，表皮细胞可直接吸收水中气体、营养物和水分，叶绿体大而多，适应水中的弱光环境，无性繁殖比有性繁殖发达。如狸藻、金鱼藻和黑藻等。

2.浮水植物叶片飘浮水面，气孔通常分布在叶的上面，维管束和机械组织不发达，无性繁殖速度快，生产力高。不扎根的浮水植物有凤眼莲、浮萍和无根萍等，扎根的有睡莲和眼子菜等。

3.挺水植物植物体大部分挺出水面，如芦苇、香蒲等。中性土植物大多数植物和农作物适宜在中性土壤中生长，为中性土植物。其中耐酸性的农作物有荞麦、甘薯、烟草、紫云英、小麦、大麦、大豆、豌豆。耐碱性的农作物有田菁、甜菜、高粱、棉花等。

(pH6.5-7.5)碱性土植物碱土植物是生长在碱土上的植物。大多是干硬植物。叶子多裂成小裂片或成小针形，覆盖白或灰色毛层，常有很深的根。上述特征，表明碱土植物接近于旱生植物，如盐地假木贼、伏地肤等，它们是盐生与旱生植物之间的过渡类型。(pH＞7.5)钙质土植物又称喜钙植物。钙质土植物生长在含有高量代换性Ca2+、Mg2+，而缺乏代换性H+的钙质土或石灰性土壤上，不能生长在酸性土中。

嫌钙植物如果土壤中钙质（特别是碳酸钙）过多则显著妨碍生长发育，而对钙的存在不适应的植物称为嫌钙植物。实际上，土壤从中性到碱性都成为不适宜的条件。泥炭藓就是最好的例子。盐碱土植物

盐碱土的基本特征盐碱土是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土的统称。

盐土盐土中可溶性盐含量达1％以上，主要是氯化钠与硫酸钠盐，土壤pH为中性，土壤结构未被破坏。我国内陆盐土形成是因气候干旱、地面蒸发大，地下盐水经毛细管上升到地面。海滨盐土受海水浸渍形成。

碱土碱土主要含碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸钾。pH在8.5以上，土壤上层结构被破坏，下层常为柱状结构，通透性和耕性极差。土壤碱化是由于土壤胶体中吸附很多交换性钠而造成。我国碱土仅分布在东北、西北部分地区。

盐碱土对植物的影响盐碱土对植物生长的危害表现在：伤害了植物组织，特别是根系;由于过多盐积累引起植物代谢混乱;能引起植物生理干旱，植物易枯萎;影响植物的营养状况；使土壤的物理性质恶化，土壤结构破坏。

盐碱植物的基本特征

形态上，盐土植物矮小、干硬、叶子不发达、蒸腾表面缩小、气孔下陷，表皮具厚的外皮，常具灰白色绒毛。

内部结构上，细胞间隙小，栅栏组织发达。有的具有肉质性叶，有特殊的贮水细胞，能使同化细胞不受高浓度盐分的伤害。

生理上，盐土植物具一系列的抗盐特性。

盐碱植物的类型根据对过量盐类的适应特点，分：聚盐性植物泌盐性植物不透盐性植物沙生植物

分布沙生植物生长在以砂粒为基质的沙区，在我国北方分布在荒漠、半荒漠、干草原和草原4个地带中。

植物特征

总特征沙生植物在长期自然适应过程中，形成了抗风蚀沙割、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫瘠等特征。如地面植被矮，主根长，侧根分布宽，以便获取水，同时起了固沙作用；又如,有的沙生植物在特别干旱时，进入休眠，待有雨时再恢复生长。

芽当被流沙埋没时，在埋没的茎上能长出不定芽和不定根，甚至在风蚀露根时，从暴露的根系上也能长出不定芽，如绿沙竹、白刺等。

根它们的根系生长极为迅速，比地上部分生长快得多。根上具有根套，是由一层团结的沙粒形成的囊套，能保护暴露到沙面上的根免受灼热沙粒灼伤和流沙的机械伤害。

叶植物叶片极端缩小，有的甚至退化，以减少蒸腾；有的叶具贮水细胞；有的在叶表皮下有一层没有叶绿素的细胞，积累脂类物质，能提高植物的抗热性；

其它方面细胞具高渗透压，如红砂、珍珠渗透压达50atm(5066kPa)，锁锁可达80atm(8106kPa)，使根系主动吸水能力增强，提高植物的抗旱性。

生境对策类型

1、生态类型生境与生活史的模式。一个生境是均质性还是异质性的，是良好还是恶劣的，会因生物的不同而不同。例如，可将生境划分为导致高繁殖付出(高—CR)的生境和导致低繁殖付出(低—CR)的生境。

高—CR生境(那里竞争剧烈，或对小型成体捕食严重)，任何由于繁殖而导致的生长下降都会使未来繁殖付出高代价。因此可预期，在高—CR生境中生活的物种，其繁殖会在达到一个适度的身体大小以后才开始。

低—CR生境(此处竞争弱，大型个体处在较强的捕食压力下，或死亡率很高而且是随机的)，推迟繁殖没有任何优势。

2、Grime的CSR三角形Grime的CSR三角形是对植物生活史的三途径划分，这比r／K二分法应用更广些。这种划分有两个轴，一轴代表生境干扰(或稳定性)，一轴代表生境对植物的平均严峻度。植物的潜在生境有3种类型，且每一种都支持特定的生活史对策。

①低严峻度，低干扰C低严峻度、低干扰生境支持成体间竞争能力最大化的生活史对策(C—选择)；

②低严峻度，高干扰R低严峻度，高干扰生境支持高繁殖率，这是杂草种类特有的杂草对策(R—选择)；

③高严峻度，低干扰S高严峻度，低干扰生境，如沙漠，支持胁迫—忍耐对策(S—选择)。

④高严峻度，高干扰此类生境，如活跃的火山和高移动性的沙丘，生物是不能生活的。CRS动物婚配制度的类型单配偶制雌雄两性都只能独占一个异性一雄多雌制雄性占有多个雌性保卫资源型一雄多雌制雄性间接控制雌性，通过占有最重要资源－食物保卫雌性型一雄多雌制雄性直接控制雌性，由于雌性有集群性雌性优势型一雄多雌制在繁殖季节中，雄性集中格斗，雌性选择雄性配偶暴发性繁殖集会雌雄两性的繁殖期短促而同步，性比接近1，性选择低求偶集会（lek）雄性在集会中为争夺优势地位而进行直接竞争高速多窝型一雄多雌制在短期中生产多窝，雌雄两性各自分别伏窝孵卵一雌多雄制雌性占有多个雄性保卫资源型一雌多雄制雌性间接控制雄性，通过占有最重要资源－食物雌性控制型一雌多雄制雌性不保卫雄性所需资源，但雌性之间相互作用抑制某些雌性与雄性交配。单配偶制

单配偶制(monogamy)出现在一雄与一雌结成配偶对，或者只在生殖季节，或者保持到有一个死亡。单配制在鸟类中很常见，如天鹅、丹顶鹤等，有90％的种是单配制的。但哺乳类中单配制的不多，狐、鼬与河狸属此类。一雄多雌制

一雄多雌制(polygamy)是最普遍的婚配制度。一雄多雌出现在一个雄体与数个或许多雌体交配时。如海狗营集群生活，繁殖期雄兽先到达繁殖地，并争夺和保护领域，雌兽到达较晚。一只雄兽独占雌兽少则3只，多至40只以上。一雌多雄制一雌多雄(polyandry)，即由一个雌体为中心的与多个雄体形成的交配群体，在任何动物类群中都不多见。典型的例子有距翅水雉，其雌鸟可与若干只雄鸟交配，在不同地方产卵。雌鸟比雄鸟大，更具进攻性，可协助雄鸟保护领域。雄鸟负担孵窝和育雏工作。生态幅宽窄植物类型生态学中常用“广”(‘eury-’)和“狭”(‘steno’)表示生态幅的宽度，宽与狭作为字首与不同因子配合，就表示某物种对某一生态因子的适应范围，例如：广温性(eurythermal)狭温性(stenothennal)广水性(euryhydric)狭水性(stenohydric)广盐性(euryhaline)狭盐性(stenohaline)广食性(euryphagic)狭食性(stenophagic)广光性(euryphotic)狭光性(stenophotic)广栖性(euryecious)狭栖性(stenoecious)广土性(euryedapic)狭土性(stenoedapic)广温性生物与狭温性生物的生态幅比较狭温性生物的耐受性下限、上限与最适温度相距很近，对广温性动物影响很小的温度变化，对狭温性生物常常成为临界的。狭温性生物可以是耐低温的(冷狭温性)与耐高温的(暖狭温性)，或处于两者之间的。驯化

概说生物对环境生态因子的耐受范围并不是固定不变的，通过自然驯化或人为驯化可改变生物的耐受范围，使适宜生存范围的上下限发生移动，形成一个新的最适度，去适应环境的变化。这种耐受性的变化是直接与生物化学的、生理的、形态的及行为的特征等相关。

驯化机理

生物借助于驯化过程可以稍稍调整它们对某个生态因子或某些生态因子的耐受范围。如果一种生物长期生活在它的最适生存范围偏一侧的环境条件下，久而久之就会导致该种生物耐受曲线的位置移动，并可产生一个新的最适生存范围，而适宜范围的上下限也会发生移动。这一驯化过程涉及到酶系统的改变，因为酶只能在环境条件的一定范围内最有效地发挥作用，正是这一点决定着生物原来的耐受限度，所以驯化也可以理解为是生物体内决定代谢速率的酶系统的适应性改变。

驯化时间驯化过程可以在很短的时间内完成，对很多小动物来说，最短只需24小时便可完成驯化过程，这里所说的驯化（acclimation）一词是指在实验条件下诱发的生理补偿机制，一般只需要较短的时间。而在自然环境条件下所诱发的生理补偿变化，这种变化通常需要较长的时间。

驯化实例

水温与鱼的适应驯化蛙的驯化

水温与鱼的适应驯化随着冬季向夏季的转变，水温逐渐升高，鱼可能由这种季节的驯化而对温度的耐受限度升高，使耐受曲线向右移动，以至冬季能使鱼致死的高温，在夏季时鱼就能忍受了。这个驯化过程是通过生物的生理调节实现的，即是通过酶系统的调整，改变了生物的代谢速率与耐受限度。蛙的驯化在环境温度10℃条件下检测到，5℃驯化的蛙比25℃驯化的蛙的代谢速率(以耗氧量为指标)提高了一倍，所以5℃蛙能耐受低温环境。

休眠（即处于不活动状态）是动植物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制。环境条件如果超出了生物的适宜范围（但不能超出致死限度），虽然生物也能维持生活，但却常常以休眠状态适应这种环境，因为动植物一旦进入休眠期，它们对环境条件的耐受范围就会比正常活动时宽得多。休眠

关于休眠的一些例证

一个明显的例子是变形虫，当小池塘一旦干涸时就会进入休眠的胞囊期。更高级一些的生物如甲壳纲的丰年虫，它们的卵可以休眠很多年。休眠时间最长的记录是埃及睡莲（潜生现象），它经过了1000年的休眠之后仍有80％以上的莲子保持着萌发能力。埃及睡莲显然是一个极为罕见的例子，但是休眠30年仍能保持萌发能力的植物是很普通的。黄鼠在冬眠期间的心跳速率是每分钟7～10次，而在正常活动时是每分钟200～400次。体温调控很多动物都表现出一定程度的恒温性，即能控制自身的体温。控制体温的方法在恒温动物主要是靠控制体内产热的生理过程，在变温动物则主要靠减少热量散失或利用环境热源使身体增温，这类动物主要是靠行为来调节自己的体温，而且这种方法也十分有效，依靠行为机制也能保持相当恒