普通生态学-05教学课件

第二节大气组成及其生态作用一.大气环境1.分布：大气层是距地球表面1100km内的空气层。生态学所说的大气层一般指对流层，即大气的最底层，在温带地区平均厚度为10–12km。对流层集中了大气总量的3／4，具有三大特点：（1）气温与气压随海拔高度增加而降低。（2）大气经常产生垂直运动，气象学称为对流。（3）由于水汽充沛和对流强烈，产生了风、云、雨、雪等各种天气现象。2.组成：N278.9％，O220.95％其他微量气体：CO2、Ar、He、Ne、Kr、Xe、NH3、CH4、H2O、O3、NOx等。各组成成分中，O2和CO2与生物关系最密切。空气组成比例在不同海拔高度基本恒定。3.气压：海平面为一个标准大气压。（1atm＝760mmHg＝101.32kPa）海拔高度越高，大气压越低，平均每升高300米，大气压降低3.33kPa。各种气体分压随之降低，其中氧分压的降低带来的生态学效应最明显。二氧与生物大气中的氧气主要来源于绿色植物漫长历史中的光合作用（水的光解），外层大气紫外线也可分解水汽产生氧，25－40公里高的高层大气内紫外线使氧气分子与活性氧原子结合生成O3。1.氧与动物能量代谢：空气中氧气浓度高，陆生动物的代谢率较高（恒温动物的进化基础）。水中溶氧量低，水生生物的代谢率较低，而且在缺氧条件下代谢率随之下降（一般规律）。水陆两栖动物在陆上和水中的代谢率差异极大（中华鳖陆上与水中的静止代谢率相差数倍）三CO2的生态作用CO2浓度变化：大气中CO2来源于化石燃料燃烧和生物呼吸作用。前者使CO2浓度逐年增加。后者使CO2浓度有日变化（上午最低，午后升高，夜晚最高）和年变化（春夏低，秋冬高）。温室效应：CO2能透过太阳可见光，吸收红外线（太阳光和地面反射），引发气温升高。导致全球气候变暖、冰川融化和海平面上升。CO2与植物：CO2是光合作用的原料，植物生产量（干物质）主要来源。CO2浓度是光合作用效率的主要限制因子。C3植物比C4植物利用率低。第三节土壤理化性质与生态作用一土壤及其重要性土壤是地球岩石圈（陆地）的疏松表层，是地质风化作用和生物活动的共同产物。由矿物质、有机物质（生物、生物残体及其分解物）、水分和空气组成。土壤是生物（土壤微生物和土壤动物）和非生物环境构成的复合体。从生态学的观点看，土壤是非常重要的生态因子。它是植物生长基质和许多动物的栖息场所，也是生态系统物质循环与转化的主要场所。二土壤的物理性质及其对生物的影响1.土壤剖面

从地表垂直向下直到变化较小的母质（基岩）为止，是土壤（纵）剖面。剖面的特征反映了土壤的形成过程和性质。典型剖面可分为三层：最上层称为表土层或淋溶层，一般富含腐殖质，颗粒大，土质松；第二层称为心土层或淀积层，颗粒小，质地细，肥力高；第三层称为底土层，大多是成土母质，质地粘，有机质少，肥力低。2.土壤质地与结构（1）土壤质地土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统。固体颗粒是组成土壤的物质基础，占土壤总重的85％以上。土壤颗粒按直径大小分为粗砂（2.0-0.2mm）、细砂（0.2-0.02mm）、粉砂（0.02-0.002mm）和粘粒（0.002mm以下）。这些大小不同的土壤颗粒的组合称为土壤质地。根据土壤质地可以分为砂土、壤土和粘土三大类。其颗粒大小、透气透水性和保水保肥能力各异。理想的土壤组成（体积比）（2）土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等。最重要的土壤结构是团粒结构，它是由腐殖质把矿质颗粒粘结成直径0.25-10mm的小团块。团粒结构具有水稳定性（浸泡不散），团粒内部毛细管能保持水分，团粒之间孔隙充满空气，如此协调土壤中水分、空气和营养物的比例，改善土壤的理化性质。这为植物的生长发育和土壤动物的生存栖息提供了良好的条件。土壤动物（地下兽类）对土壤空气条件的适应：血红蛋白携氧能力强，代谢水平低，抗CO2。土壤通气程度影响土壤微生物种类、数量和活性，影响有机物分解和营养释放。

5.土壤温度土壤温度的时空变化（在温度一节已有论述）。土壤温度影响植物生长发育（如种子萌发、根部呼吸和吸收）。土壤温度影响土壤动物的行为（土壤无脊椎动物常随土壤温度变化作季节性的垂直迁移）。三土壤的化学性质及其对生物的影响1.土壤酸度包括酸性强度（又称活性酸度）和酸度数量（又称潜在酸度）两个方面。酸性强度指土壤溶液中的H+浓度，用pH值表示。酸度数量指酸的总量和缓冲性能，代表土壤所含的交换性氢离子和铝离子总量，用交换性酸量表示。酸土改造施加石灰量按酸度数量计算。土壤酸度影响矿质盐分的溶解度从而影响养分的有效性（pH6～7最佳），进而影响植物生长。土壤酸度影响土壤微生物活动和有机质的分解，进而影响土壤肥力。固氮菌和根瘤菌只能生活在中性土壤中，不能在酸性土壤中生存。土壤酸度影响土壤动物区系及分布，酸度过高则种类贫乏。嗜酸性种类：金针虫，大蚊幼虫；嗜碱性种类：小麦吸浆虫幼虫。2.土壤有机质土壤肥力的重要标志，分为非腐殖质和腐殖质。非腐殖质指动植物残体及其初步分解的产物，腐殖质是土壤微生物分解有机质后合成的较稳定的多聚体化合物（主要是胡敏酸和富里酸）。四植物对土壤的适应根据植物对土壤酸碱度的适应范围和要求，可把植物分成酸性土植物（pH<6.5）、中性土植物（pH6.5-7.5）和碱性土植物（pH>7.5）。盐碱土植物：盐土可溶性盐的含量高达1％以上，碱土富含碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸钾，pH>8.5盐土植物分为聚盐性植物、泌盐性植物和不透盐性植物。沙生植物：生长在以砂粒为基质的沙区，荒漠、半荒漠、干草原等地区。地下茎和根系发达，抗风吹、抗日晒、耐高温、耐沙埋、耐干旱。第四节火及其生态作用一火的性质、成因与类型火是一种剧烈的氧化反应，严格的说不属于物质，但是它能在短时间内大幅度改变物质环境。炎热、干旱和雷击是导致自然火灾的主要因素。人为火灾诱发因素包括人类的生活和生产用火。林冠火：发生在林木冠层，火势猛烈，破坏地上所有植物和动物，毁灭性强。过火后恢复期长。地面火：发生在地面，破坏枯枝落叶层、草本层和灌木层的植物和动物。过火后恢复期短。二火对生物的作用主要是对植物的作用，受火的强度、生长环境（气候干旱程度）和植物本身（种类、密度、材质、年龄）等多种因素影响。1.