植物的生活与环境课件

第三章植物的生活与环境

——植物生态类群的分化1第三章植物的生活与环境

一、环境及其类型第一节植物生活环境概述生物环境(bio-environment):特定生物或生物群体(植物/动物/人类)以外的空间，以及直接或间接影响该生物或生物群体生存的一切事物的总和。2一、环境及其类型第一节植物生活环境概述生物环境(bio宇宙环境(spaceenvironment):指大气层以外的宇宙空间。地球环境(globalenvironment):指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈及生物圈，又称全球环境，或地理环境(geoenvironment).区域环境(regionalenvironment):指占有某一特定地域空间的自然环境，由地表不同地区的5个自然圈层相互配合形成的。小环境(micro-environment):对植物生长有直接影响的邻接环境（栖息地生境）。内环境(innerenvironment):指生物体内组织或者细胞间的环境。3宇宙环境(spaceenvironment):3二、生态因子作用分析（一）生态因子(ecologicalfactors)的概念1、生态因子：环境中对生物生长、发育、生殖、行为、分布有直接和间接影响的环境要素。所有的生态因子构成生物的生态环境。2、生态因子的基本类型非生物因子生物因子气候因子土壤因子地形因子植物因子动物因子人类因子3、生境(habitat):具体生物个体和群体生活地段上的生态环境称为生境。4二、生态因子作用分析（一）生态因子(ecologicalf主导因子作用：光、温、水、营养是影响植物生命活动最基本的因子。主导因子异常，植物生存即受到抑制或威胁（环境胁迫stress）直接间接作用：任意生态因子直接和间接影响植物生长阶段性作用：不同生理阶段的生态因子需求不同不可替代作用：生态因子具有独立影响而不可替代，量可以得到一定程度的补偿和调剂（二）生态因子作用的一般特征综合作用：生态因子同时作用与植物生长；一因子变化导致其他因子变化5主导因子作用：光、温、水、营养是影响植物生命活动最基本的因子（三）生态因子的限制作用1、限制因子(limitingfactors):生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和繁殖的关键性因子称为限制因子。2、Liebig最小因子法则(Lawofminimum):植物的生长取决于处在最小量状况的生态因子。Odum对该法则的补充：(1)只适应于稳定状态；(2)需要考虑生态因子间的相互影响。3、Shelford耐受限定律(Lawoftolerance):任何一个生态因子在数量和质量上的不足或者过多，都会使该生物衰退或不能生存。因子耐受上限和下限之间的耐性范围越宽，越不易成为限制因子。6（三）生态因子的限制作用1、限制因子(limitingf限制因子作用示意图7限制因子作用示意图7三、植物的生态适应（一）适应(adaptation)

一种植物在某类生境中能够正常生活繁衍后代的现象称为适应。1、广义适应任何有助于植物生存、繁殖的特征(形态、生理、发育、行为等)。环境影响导致的基因不变而表现型变化的表型可塑性现象环境因子异常并抑制生命活动或威胁生存的环境胁迫现象生态因子破坏了部分或全部个体/种群/群落正常生命过程的干扰现象受干扰的生物及其群落回到健康状态的恢复现象2、狭义适应有助于植物生存、繁殖的任何可遗传特征。8三、植物的生态适应（一）适应(adaptation)8（二）生态幅(ecologicalamplitude)1、生态幅概念每个物种对生态因子适应范围的大小，称为生态幅。该范围内植物具有生命价值，又称生态价（ecologicalvalance）。生态幅亦指植物耐受幅(tolerance)，即死亡的上下限之间的耐性范围。9（二）生态幅(ecologicalamplitude)1、生态幅与耐受限图解限制区适宜范围死亡死亡降低生命活动降低生命活动耐受性下限耐受性上限最适点最适区适宜区限制区生态幅适宜区10生态幅与耐受限图解限制区适宜范围死亡死亡降低生命活动降低生命不同植物具有不同的生态幅同种植物对不同生态因子的生态幅有别；某些生态因子的适应范围(即耐性范围)可以重叠生态因子组合不同，耐性范围不同不同生长阶段，同一生态因子的生态幅不同不同环境下的同种植物，同一生态因子的生态幅不同生态幅基本特征11不同植物具有不同的生态幅生态幅基本特征11温度与湿度对植物生态幅的综合影响T:30-35℃F:85-95％T:27.5-30℃;32.5-35℃F:82.5-85％;95-97.5％T:25-27.5℃;>35℃F:80-82.5%;>97.5%12温度与湿度对植物生态幅的综合影响T:30-35℃T:27.52、植物的适应类群植物对某项生态因子的耐性范围较窄的种。热窄温植物、中温植物、冷窄温植物等。窄生态幅种的适应范围较窄，但对某种极端条件的适应能力较强。广生态幅种窄生态幅种植物对某项生态因子的耐性范围较宽的种。广温性植物、广湿性植物、广水性植物、广盐性植物等。广生态幅种的适应范围较宽，但对极端条件的适应能力较弱。132、植物的适应类群植物对某项生态因子的耐性范围较窄的种。热窄3、生态幅与分布区生态幅决定植物的生理分布区＆生理最适分布区，与植物的实际分布区＆最适实际分布区不一致。生态幅与植物生理分布143、生态幅与分布区生态幅决定植物的生理分布区＆生理最适分布区生理最适与生态最适15生理最适与生态最适15（三）植物内稳态植物长期进化过程中，通过控制小环境（微环境和内环境）并使其保持相对稳定，以减少植物对外界环境依赖性的机制。（四）植物耐性限度的调整1、驯化2、休眠3、周期性调整（五）植物的需求性植物完成生活史所需要的物质、能量等有利条件统称为植物的需求性。保证植物需求性可以扩展植物耐性范围。16（三）植物内稳态植物长期进化过程中，通过控制小环境（微环境和（六）生态类群与生态型生态类群：相似环境条件下，由对某一生态因子需求性和耐受力相似，并具一致适应性特征（如生理、形态、结构以及物候等）的多种不同植物组成的类群。生态型(ecotype):同种植物在分布区内不同生境的局部条件中，发生基因分化，而出现生理、形态、适应特征各有差异的种群，称为生态型。17（六）生态类群与生态型生态类群：相似环境条件下，由对某一生态第二节光照与植物适应一、光合固碳途径与植物适应类群绿色植物吸收太阳能，裂解水分子，同化二氧化碳，制造有机物质并释放氧气的过程。（一）光合作用光合过程18第二节光照与植物适应一、光合固碳途径与植物适应类群绿色植天线色素吸收光能光能传递少量叶绿素a激发，失去e叶绿素a＋阳光NADP＋＋H+NADPH

电子传递电子流H2OeH＋O2ADP—ATP；光能—化学能光反应19天线色素阳光NADP＋＋H+NADPH电子传递电子流H2O

NADPHNADP＋C3(CH2O)nATPADP＋Pi酶（含有稳定的化学能）NADPH作为还原剂，并可以提供能量。暗反应20酶（含有稳定NADPH作为还原剂，并可以提供能量。暗反应20C3途径：光合作用的暗反应中，CO2固定后的第一个产物是C3化合物(磷酸甘油酸)的过程。C3植物：能实现上述过程的植物，统称C3植物。特征：RuBP酶具有双功能，伴随较强的光呼吸，C损失量25％

卡尔文循环和固碳过程整体完成于叶肉细胞叶绿体C5＋CO22C3（PGA）酶RuBP（二）光合作用的固氮途径及植物类群1、C3途径与C3植物21C3途径：光合作用的暗反应中，CO2固定后的第一个产物是C3C4途径：光合作用的暗反应中，CO2固定后的第一产物是C4化合物(草酰乙酸)的过程。C4植物：能实现上述过程的植物统称C4植物。特征：CO2利用率高，光呼吸损失2-5％卡尔文循环（进行于维管束鞘细胞）与固碳过程（进行于叶肉细胞）存在空间分离C3＋CO2C4（OAA）PEP羧化酶2、C4途径与C4植物22C4途径：光合作用的暗反应中，CO2固定后的第一产物是C4化CAM途径：光合作用的暗反应中，CO2固定后的第一个产物是CAM化合物(景天酸)的过程。CAM植物：能实现上述过程的植物统称CAM植物。特征：能实现昼、夜固碳分离(夜间气孔开放，形成OAA；白天气孔关闭，OAA—C4酸—丙酮酸＋CO2—卡尔文循环)CO2吸收、固定与碳水化合物合成均完成于叶肉细胞光呼吸损失小3、CAM途径与CAM植物23CAM途径：光合作用的暗反应中，CO2固定后的第一个产物是C二、光强的生态作用与生物的适应（一）光强与光合作用光补偿点光饱和点净光合作用真正的光合作用光抑制黄化24二、光强的生态作用与生物的适应（一）光强与光合作用光补偿点光光饱和点(lightsaturationpoint)以下：光合作用速率与光强成正比。光合速率停止时光强的最大值称光饱和点。即植物生长所能接受的最高光强。光饱和点(lightsaturationpoint)以上：光强不再限制光合作用的速率，称光抑制。光补偿点(lightcompensationpoint)以下：植物因受光不足，不能形成叶绿素而呈现黄色，机械组织不发达、茎细软、伸长较快、叶子不舒展，称黄化现象(etiolationphenomenon)。光合速率等于呼吸速率时的光强称光补偿点。即碳水化合物合成与消耗平衡时的光强。是植物生存的最低光强。25光饱和点(lightsaturationpoint)以下各类植物的净光合作用曲线C4植物1高梁2玉米C3阳生植物3小麦4阳生草类5山毛榉C3阴生植物6阴生草类7阴生苔藓浮游藻类26各类植物的净光合作用曲线C4植物26（二）植物对光强的生态适应阳生植物

(heliophyte,喜阳植物heliophyllus)适应强光环境，耐荫力弱，强光利用率高C4植物阴地植物

(sciophyte,喜阴植物、适阴植物sciophiles)适应弱光环境，耐荫力强，弱光利用率高中生植物

(shadeplants)对光的适应范围较宽1、适应类群27（二）植物对光强的生态适应阳生植物(heliophyte2、适应机制阳生植物适应特征：适应强光及其带来的高温干热条件。（1）叶一般小而厚，海绵组织细胞稀少，栅栏组织发达。（2）叶被多毛，叶片与入射光夹角较大。（3）枝叶稀疏，树冠透光，枝下部分较高。（4）光补偿点、光饱和点高。（5）占据群落上层，生长较快，叶随光强作垂直向日运动。如：蒲公英、杨、柳、桦、松、杉和栓皮栎。282、适应机制阳生植物适应特征：28阴生植物适应特征：适应弱光及其带来的阴湿条件。（1）叶一般大而薄，枝叶浓密、枝下高较矮。（2）叶绿素含量较多，但叶绿素a/b比值较小，有利于利用漫射光。（3）缺光条件下植物体机械组织不发达。（4）呼吸损耗较少，光合效率高。（5）光补偿点、光饱和点低。（6）多分布于群落下层，生长较慢，叶随光强作水平向日运动。如：人参、三七、半夏、细辛、铁杉、观音座莲、山酢浆草、连钱草、紫果云杉、红豆杉。29阴生植物适应特征：29（三）光强与水生植物分布光强/％水深/m光强随水深的变化（1）光强随水深的变化导致光合作用随水深增加而减弱。光合作用减弱到与呼吸消耗平衡时的水深称补偿深度。（2）光强与光合作用均受水体透明度的显著影响（3）水生植物在水中呈垂直分布特征。绿藻——褐藻——红藻。30（三）光强与水生植物分布光强/％水深/m光强随水深的红、橙光主要被叶绿素吸收，利于叶绿素合成，促进糖的合成；蓝紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收，促进蛋白质合成；绿光不能被植物吸收利用，被称为生理无效辐射。1、可见光与植物适应可见光波段：0.38～0.76μm，占太阳辐射能的38～49％意义：诱导植物的形态建成、向光性、色素形成、种子萌发、开花结果等。生理有效辐射：可见光大部分波段（0.4～0.7μm）的光能被植物光合作用利用，称为生理有效辐射或光合有效辐射。三、光质的生态作用与生物的适应31红、橙光主要被叶绿素吸收，利于叶绿素合成，促进糖的合成；12、紫外光与植物适应紫外光波段：<0.38μm。分UV-A(0.32～0.38μm)和UV-B(0.28～0.32μm)两部分。对植物的影响：破坏细胞原生质、损伤DNA、抑制光合作用、改变植物生长型。尤以UV-B(0.28～0.32um)辐射的破坏严重。植物适应特征：茎节间缩短变粗、降低根茎比、叶面缩小变厚、多绒毛以提高紫外光反射量、富含花青素增强紫外吸收。红外光波段：>0.76μm，为漫射长波光对植物的影响：利于种子或孢子萌发，提高植物体温，促进枝叶徒长。植物适应特征：枝叶繁茂、茎节伸长、推迟花期。3、红外光与植物适应322、紫外光与植物适应紫外光波段：<0.38μm。分UV-A(四、光照长短与植物光周期光照长短：是指太阳的可照时数。光周期：植物营养生长和繁殖过程受光照长短变化制约的现象。即受光照和黑夜时间长短变化影响，植物有规律依次出现各种生理活动的现象。季节变化——季节节律；昼夜变化——昼夜节律；影响植物生长期33四、光照长短与植物光周期光照长短：是指太阳的可照时数。影响植长日照植物：只有当日照长度超过植物临界日长时才能开花的植物(开花时日照时数>14h的植物)。特征：在短暗期或连续照明条件下能够促进开花。光照时间愈长，开花愈早。延长日照时间可以提前开花。多起源于北方(凤仙花、除虫菊、冬小麦、油菜、甜菜、蚕豆、萝卡、菠菜、胡萝卜等)。（一）光周期与植物繁殖适应34长日照植物：只有当日照长度超过植物临界日长时才能开花的植物(短日照植物——只有当日照长度短于其临界日长时才能开花的植物(开花时日照时数8-12h,且需要连续14h以上的黑暗才能开花)。特征：在一定范围内，暗期越长，开花越早。暗期被中断，植物不能开花。缩短日照时间可以提前开花。多起源于南方(牵牛、苍耳、水稻、玉米、麻、烟草、大豆、粟、芝麻等)。35短日照植物——只有当日照长度短于其临界日长时才能开花的植物(中日性植物：花芽形成需要中等日照时间的植物(开花时日照时数12～14h)。特征：日照时间过长或过短,都不能形成花芽。夜间用强光的探照灯来间断甘蔗的暗期，打断它苛刻的12.5h的日照规律，达到抑制甘蔗开花的目的。中间性植物：开花时对日照时数不敏感的植物。特征：在长短不同的任何日照条件下都能开花的植物。如黄瓜、番茄、蒲公英等。36中日性植物：花芽形成需要中等日照时间的植物(开花时日照时数1（二）光周期与植物营养生长适应种子萌发：日照增长，红光量增加，种子才能发芽生长：春季日照增长，植物进入生长状态落叶或休眠：秋季日照缩短，植物落叶，进入休眠状态光周期生态型分化：不同分布区植物光周期反应的差异南部与北部阴坡与阳坡坡地与谷地低海拔与高海拔日照增长，植物活性增强；日照缩短，植物活性减弱37（二）光周期与植物营养生长适应种子萌发：日照增长，红光量一、温度与植物分布在全球范围内的区域分布（水平分布）热带雨林亚热带常绿阔叶林、常绿硬叶林温带夏绿阔叶林、寒温性针叶林及草原寒带苔原在山区垂直分布山地常绿阔叶林山地常绿、夏绿阔叶混林山地夏绿阔叶林山地针阔叶混交林亚高山针叶林高山矮林带亚高山草甸高山灌丛带高山草甸山地苔原第三节温度与植物适应38一、温度与植物分布在全球范围内的区域分布（水平分布）第三节二、温度与植物生命活动1、温度与水分代谢极端温度可以引起植物生理性干旱温度影响蒸腾温度影响叶面气孔开闭状态（一）温度对植物生理过程的影响植物生理过程：植物生长过程中所包含的物质吸收、有机物合成运输、呼吸作用等综合复杂的物理化学反应及速率，统称为植物生理过程。39二、温度与植物生命活动1、温度与水分代谢极端温度可以引起3、温度与植物呼吸作用呼吸作用需要一定温度范围，温度过高或过低都会严重减弱呼吸作用。植物呼吸作用的强度与温度呈反比。长期高温会导致呼吸作用减弱,甚至停滞。不同地理起源植物呼吸温度的三基点（最低、最适、最高）差异很大。2、温度与光合作用温度直接影响光合暗反应速率。光合作用进行于一定温度范围：光合作用的最低、最适、最高温度分别称为热补偿点、光合最适温度、热饱和点403、温度与植物呼吸作用呼吸作用需要一定温度范围，温度过高（二）温度对植物生长的影响种子萌发率随温度上升而升高地理源不同的植物，种子萌发温度范围不同。环境温度越高，种子萌发温度越高(大麦、小麦1~2℃,玉米、小米8~10℃,水稻、棉花12~14℃,椰子30℃)植物地上部分随温度升高，生长量增加，地下部分则在温度较高时生长缓慢或停滞生长。随温度升高植物地上部分与地下部分的生长差异增大。根比茎更能忍耐极端温度41（二）温度对植物生长的影响种子萌发率随温度上升而升高41积温：大于等于某温度值的天数与每日平均温度的积。有效积温：制约植物生长的下限温度以上的生物学积温。不同植物各发育期有效积温不同；不同植物同一发育期下限温度相似，但有效积温存在较大差异同种植物不同发育期具有不同的下限温度时，可以具有不同的有效积温，也可以具有相近的有效积温。同种植物不同发育期具有相同的下限温度时，有效积温可以相近，也可以不同。（三）植物需热量与适应类群1、积温与有效积温42积温：大于等于某温度值的天数与每日平均温度的积。（三）植物需2、植物需热生态类群生态类型分布区热量指标≧10℃积温最冷月均温极端最低温冰缘植物冰雪带<0低温植物寒带、亚高山、高山<1600<-30<-48微温植物温带1600~3200-30~-10-48~-30中温植物暖温带3200~5000-10~0-30~-20亚高温植物亚热带5000~80004~15-5~5高温植物热带>8000>15>5432、植物需热生态类群生态类型分布区热量指标≧10℃积温最冷月三、极端温度与植物适应冻害：0℃以下的低温，使植物细胞结冰受害的现象。冷害：0℃以上的低温对热带植物造成危害，甚至死亡的现象。低温间接影响：低温——土壤冻结——根系休眠低温——生理干旱低温——细胞透性降低低温——伤芽低温——生长季缩减，降低产量（一）低温胁迫与低温适应1、低温胁迫44三、极端温度与植物适应冻害：0℃以下的低温，使植物细胞结冰受2、低温适应

形态结构：植物体矮小，枝叶匍匐状/垫状，叶小/硬/落叶，具油蜡质保护。

生理机能：冬季增加其他色素吸收更多热量；增加细胞液浓度；增加抗寒性；减弱呼吸；利用代谢热维持花温。行为适应：向热移动（叶片向日运动）；冬季/夜间休眠；452、低温适应形态结构：植物体矮小，枝叶匍匐状/垫状，叶小直接伤害：破坏生物膜，导致细胞死亡；蛋白质变性；形成层或树皮局部组织死亡(皮烧)；根茎灼伤；间接伤害：呼吸速率高于光合速率，植物饥饿死亡抑制氮氧化物合成，导致氨积累致毒蛋白质合成减慢（二）高温胁迫与高温适应1、高温胁迫46直接伤害：破坏生物膜，导致细胞死亡；蛋白质变性；形成层或树皮2、高温适应

避热适应：植物体呈白色/银色；叶鳞片状/革质发亮，叶被或茎密布绒毛，叶片平行于光线入射角，叶深裂；根茎具厚木栓层以绝热等。

耐热适应：植物体体温高于气温仍能维持正常生命活动。主要通过降低细胞含水量，增加可溶盐、糖浓度，增强细胞原生质抗凝结能力。减缓代谢速率。需热适应：种子开裂、发芽，需进行高温预处理。472、高温适应避热适应：植物体呈白色/银色；叶鳞片状/革质四、温度周期与植物物候节律1、温周期——温度的时间变化规律日温周期：植物对昼夜温差的反应。昼夜温差影响植物体内物质转移与积累。日温差大，有利于干物质积累(白天多合成有机物质，夜间弱呼吸损失)年温周期：植物从休眠～生长的年周期性变化。温+光+其它+植物生长节律——物候作物栽培(轮种、倒茬、复种)48四、温度周期与植物物候节律1、温周期——温度的时间变化规律日2、植物物候节律物候：植物生长长期适应稳定的气候季节规律，尤其是随温度变化规律而呈现相应生长节律的现象。随温度变化依次出现发芽、伸叶、现花蕾、开花、结实、落叶、休眠等生长阶段的现象。每一生长阶段的始～终构成一个物候期。物候规律：

不同物候之间存在关联长期的物候资料可以反应气候演变趋势同期物候的空间变化可以反应温度的空间分布趋势（“霍普金斯”物候定律）物候与温度之间存在稳定相关性,但温度突变或移植可以打破物候规律492、植物物候节律物候：植物生长长期适应稳定的气候季节规律，尤水是生物生存的重要条件细胞水：细胞质的主要成分。代谢水：水参与各种代谢过程（光合、呼吸、物质合成、物质运移、物质分解）。水影响植物生长发育不同生长期需水量不同;水分影响器官和组织间水分分配和生长分配。水是联系“土壤-植物-大气”连续体的重要组成部分第四节水分与植物适应（一）水的生态作用一、水分对陆生植物的生态作用50水是生物生存的重要条件第四节水分与植物适应（一）水的生态（二）陆生植物的水分平衡1、植物吸水细胞吸胀吸水：处于凝胶状的原生质（干种子）吸收水分，体积膨胀。细胞渗透吸水：水分在水势作用下,通过植物细胞质膜和液泡膜的渗透而吸水。根系吸水：根压(0.05-0.5MPa)主动吸水和蒸腾拉力被动吸水。植物根部吸水的有效水分是土壤毛管水。影响植物吸水的因素：根部特征（根压、蒸腾拉力）和土壤水分状况（含水量、水势、质地、结构、土温、通气状况、土壤溶液浓度）51（二）陆生植物的水分平衡1、植物吸水细胞吸胀吸水：处于凝胶状蒸腾(transpiration)：水分以气体状态通过植物表面（主要是叶子）蒸发散溢到体外的现象。2、植物水分散失吐水：造成和夜间,根压大于蒸散发,在叶尖和叶缘液滴外溢现象。蒸腾的作用：1)可以促进植物对水分的吸收和运转;2)降低植物的体温;3)促进营养盐的运转和分布。蒸腾方式：角质层蒸腾和气孔蒸腾蒸腾效率：植物每消耗1kg水所形成的干物质重量g。蒸腾效率高者,需水量较小影响蒸腾的因素：植物根茎保护组织、叶面积、气孔状况（关/闭、密度、孔径）、气象条件（相对湿度、风速、气温）、土壤状况（供水、通气）、土壤-植物-大气水势差。52蒸腾(transpiration)：水分以气体状态通过植物表（一）变水植物二、陆生植物对水分条件的适应类群植物体内水分随环境干湿变化而变化的植物(低等植物和苔藓)。干环境——休眠；湿环境——复苏（二）恒水植物植物体具有调节和保持水分的能力，体内所需水分或含水量基本恒定的植物。只有严重缺水，超出其调节能力时，植物生长发育受到威胁甚至死亡。根据适应性，分旱生植物、中生植物、湿生植物三种生态类群。53（一）变水植物二、陆生植物对水分条件的适应类群植物体内水分随1、旱生植物小叶/退化为刺/毛密生叶增厚/肉质/变硬角质层腊质层发达气孔下陷根部发达储水构造541、旱生植物小叶/退化为刺/毛密生54肉质旱生——在植物体薄壁组织中储水。肉质化部位因植物不同而不同。保水性强,光合率低,生长慢,有固定雨季龙舌兰芦荟猴面包树瓶树55肉质旱生——在植物体薄壁组织中储水。肉质化部位因植物不同而不硬叶旱生——角质层发达,叶狭长包卷气孔,根系发达,叶脉密，维持稳定的蒸腾速率，减少失水。橄榄夹竹桃56硬叶旱生——角质层发达,叶狭长包卷气孔,根系发达,叶脉密，维软叶旱生旱生结构+软叶——旱季落叶，湿季蒸腾强烈，但光合效率低，蒸腾效率较低。半常绿灌木，高2-3米，多分枝，枝条平滑，叶长椭圆状披针形，叶色浓绿，由3~5对小叶组成复叶，花鲜黄色，3-5朵腋生或顶生，花期7月中下旬至10月。先期开放的花朵，先长成纤长的豆荚，花实并茂，果实直挂到次年春季。喜光，对土壤要求不严，较耐寒，暖冬不落叶，生长快。伞房决明57软叶旱生半常绿灌木，高2-3米，多分枝，枝条平滑，叶长椭圆状微叶/无叶强旱生叶片强烈缩小(<1cm2)或退化,由绿茎完成光合功能。枝条外有厚角质层。蒸腾强度弱。沙拐枣：蓼科灌木，高2-5米。生于流动沙丘，原产中亚地区。红柳（柽柳）58微叶/无叶强旱生沙拐枣：蓼科灌木，高2-5米。生于流动沙丘，2、中生植物生境优越种类最多，分布最广，数量最大生产率很高——保证其适合的营养条件，能获得高产旱期——避旱结构(休眠/叶薄/落叶/根系发达)湿季——植物体内形成通气组织(不定根/出水通气根)592、中生植物生境优越593、湿生植物抗旱能力低，叶片失水1％便趋于萎蔫叶片厚大、柔软阴生湿生：光照弱（附生或典型阴生）阳生湿生：叶片具角质层，输导组织发达，根系不发达具通气组织、氧气下输，水分上输，蒸腾强烈603、湿生植物抗旱能力低，叶片失水1％便趋于萎蔫阴生湿生：光照水生植物的适应性特征通气组织发达，以保证各器官对氧气的需求；机械组织不发达甚至退化，适应于水流，以增强植物的弹性和抗扭曲能力；水下叶片多分裂为带状、线状，而且叶片很薄（有的甚至仅一层细胞），以增加吸收阳光、无机营养盐和CO2的叶面积。水生植物类型沉水植物(submergedplant)浮叶植物(leaf-floatingplant),漂浮植物(floatingplant)挺水植物(emergentplant)三、水生植物类群61水生植物的适应性特征三、水生植物类群611、沉水植物整个植物体沉没在水下，与大气完全隔绝；表皮细胞没有角质层、蜡质层；能直接吸收水分、矿质营养和水中的气体；表皮细胞取代根的机能，根逐步退化甚至消失；适应水中氧缺乏而形成了一整套的通气组织。621、沉水植物整个植物体沉没在水下，与大气完全隔绝；62金鱼藻狐尾藻苦草眼子菜63金鱼藻狐尾藻苦草眼子菜63

完全漂浮:如槐叶萍属(Salvinia)、浮萍属(Lemma)、凤眼莲、无根萍(Wolffia)等;

扎根:如睡莲属(Nymphaea)、萍蓬草属(Nuphar)、药菜属(Brasania)、眼子菜属(Potamogeton)等的某些种类。2、浮水植物叶片飘浮于水面上表皮着生气孔，通气光照条件较好，覆盖有角质层或腊质层水下部分同沉水植物64完全漂浮:如槐叶萍属(Salvinia)、浮萍属(Lem满江红槐叶萍65满江红槐叶萍65睡莲王莲红菱水罂粟66睡莲王莲红菱水罂粟66茎叶大部分挺伸在水面以上。如芦苇(Phragmites)、香蒲(Typha)、水葱等。根部长期生活在水中，有非常发达的通气组织。普遍具有气生叶和水生叶，形态差异明显。3、挺水植物67茎叶大部分挺伸在水面以上。如芦苇(Phragmites)、金边石菖蒲茭草68金边石菖蒲茭草68适应高盐度内陆水域或海水生活环境细胞液浓度高于周围水体浓度，借助低渗透势维持组织膨压4、咸水植物>18‰——狭域强度耐盐植物2～18‰——狭域中度耐盐植物<1‰——狭域轻度耐盐植物？——广域耐盐植物69适应高盐度内陆水域或海水生活环境4、咸水植物>18‰——狭7070矿物质38有机质12土壤水分15~35土壤空气15~35植物生长期水分涨落孔隙土壤组成成分（图中数字为容积比，％）营养元素的来源*土壤－陆生植物水－水生植物大气－少数植物一、营养元素与植物吸收第五节营养条件与植物适应71矿物质38有机质12土壤水分15~35土壤空气15~35植物

矿质元素：以氧化物形式存在于植物燃烧后遗留的灰分中的元素。也称灰分元素。

矿质营养：植物对N和矿质元素吸收、转化和同化，将矿质元素转化为营养，通称矿质营养。

基本营养：植物生命活动所必需的C、H、O、N元素。

大量元素：植物需要量相对较大的元素，C、O、H、N、K、Ca、Mg、P、S、Si。含量缺则抑制生长。

微量元素：植物需要量相对较少的元素，Cl、Fe、Mn、B、Na、Zn、Cu、Ni、Mo。含量高则产生毒害。（一）植物营养元素72矿质元素：以氧化物形式存在于植物燃烧后遗留的灰分中的元素。（二）营养元素的生理生态作用生理作用：(1)矿质元素是植物细胞结构物质的组成成分(2)矿质元素参与酶的活动(3)平衡离子浓度、稳定胶体、中和电荷生态作用：(1)缺乏营养元素植物生育发生障碍(2)除去某一营养元素，植物表现专一缺乏症(3)对植物的营养生理具有直接效果(4)不可替代性与补偿性73（二）营养元素的生理生态作用生理作用：731、大量元素氮（N）NH4+NH2OHNO2-NO3-N2ON2OrganicnitrogenNOPlantsAnimal,human氮素循环光合作用生成的碳水化合物，与氮结合组成各种生活氨基酸、蛋白质及核酸，植物才能旺盛生长并进行物质和能量代谢。741、大量元素氮（N）NH4+NH2OHNO2-NO3-N2缺氮：生长缓慢、矮小、叶黄、低产过氮：不利于多糖合成不利于机械组织发展或发展不协调导致倒伏推迟种子成熟，减产植物氮吸收：

空气氮（固氮微生物少）离子氮（NH4+、NO3-），来源于土壤。由固氮微生物（需氧细菌、厌氧细菌、光合细菌）完成75缺氮：生长缓慢、矮小、叶黄、低产75参与酶和蛋白质组成参与有机物代谢缺磷：代谢失调、生长缓慢、矮小、叶暗绿/紫红、花期果实期推迟、产量及抗性降低。磷充足：代谢正常，抗性强，成熟早吸收形式：来源于土壤，以磷酸盐的形式（H2PO3-和HPO32-）得以吸收。磷（P）76参与酶和蛋白质组成磷（P）76具有酶促作用，利于呼吸；促进蛋白质、核酸形成和糖类合成转化钾分布于植物生命活动最活跃的部位缺钾：茎秆柔软易倒伏；叶黄，缘枯焦，老叶为先；抗性降低钾充足：块茎块根膨大；糖类合成加快，增加纤维素和木质素，茎秆坚韧，抗倒伏；吸收形式：来源于土壤，氯化钾和硫酸钾（K2SO4和KCl）水解后的钾离子。钾（K）77具有酶促作用，利于呼吸；钾（K）772、微量元素（Fe、Mn、B）Fe：许多氧化还原酶的组成成分；催化叶绿素合成。缺铁造成“黄叶病”Mn：参与光合水解；提高呼吸速率；充当硝化还原酶活化剂；固氮酶的必要组成。缺锰导致叶绿体结构破坏和解体。B：促进糖运输；有利于木质素合成；缺硼时，植物花粉发育不良。782、微量元素（Fe、Mn、B）Fe：许多氧化还原酶的组成成分（三）植物营养元素吸收的条件1、内部条件植物的选择性吸收不同植物选择吸收不同元素不同植物对盐的阴、阳离子具有不同吸收相同土壤中不同植物对同元素具有不同的吸收量(2)植物吸收的阶段性不同生长阶段对某种营养元素的需求量有差异不同生长阶段需要不同元素79（三）植物营养元素吸收的条件1、内部条件植物的选择性吸收79温度与通气状况（土温适当、通气良好，吸收速率高）(2)土壤溶液状况（植物对离子的吸收随溶液浓度升高加快；同种植物在不同土壤溶液中，对同种元素的吸收不同）(3)土壤酸碱度状况不同酸碱度的土壤，元素的溶解沉淀状态不同；植物耐酸碱能力有别2、外部条件80温度与通气状况（土温适当、通气良好，吸收速率高）2、外部条件贫养植物（灰分含量<5%，松、杜鹃、芒萁）富养植物（灰分含量>10%，小麦、榆、槭）喜硝植物（有机垃圾/粪便堆积地/火烧迹地。律草、荨麻、藜、烟草)嫌硝植物（植物对缺氮反应不敏感，羽扇豆）极端钙植物（生长生境富含碳酸钙）喜钙植物（生长于含钙较高的土壤，落叶松、苜蓿)嫌钙植物（含钙较高植物即受危害，泥炭藓）（一）对土壤营养条件的适应养分含量硝态氨含量钙含量二、植物对矿质营养条件的适应类群81贫养植物（灰分含量<5%，松、杜鹃、芒萁）（一）对土壤营养条（二）极端营养条件与植物适应土壤特性

土壤中含有大量铝、锰、铁；盐基大量淋失，土壤呈酸性危害：高价态铝、锰、铁离子可使原生质失去代换能力并脱水凝析酸土植物：耐N贫乏耐矿质营养贫乏（贫养植物），灰分含量≤5％发育菌根1、富铝化土与植物适应82（二）极端营养条件与植物适应土壤特性1、富铝化乌饭树铁芒萁映山红83乌饭树铁芒萁映山红83土壤特性：盐土与碱土的统称。盐土主要含氯化钠和硫酸钠；碱土含大量碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钾。危害：可溶盐含量达0.1-0.5%时，引起生理性干旱吸收过多易溶盐破坏生物膜盐分过多导致生理紊乱（关闭气孔/蛋白质水解/氨积累/酶系统破坏/合成抑制/营养吸收受阻等）碳酸钠、碳酸氢钠可直接腐蚀植物根系适应类群：甜土植物（耐盐范围0.2～0.8％）盐碱植物（盐生植物，耐盐范围1.5～2.0％）2、盐碱土与植物适应84土壤特性：盐土与碱土的统称。盐土主要含氯化钠和硫酸钠；碱土含紫穗槐苦楝甜土植物85紫穗槐苦楝甜土植物85聚盐植物(真盐生植物)：吸收并储存盐分盐节木碱蓬86聚盐植物(真盐生植物)：吸收并储存盐分盐节木碱蓬86泌盐植物：吸收盐分但不储存黄花补血草滨藜大米草、红树林87泌盐植物：吸收盐分但不储存黄花补血草滨藜大米草、红树林87避盐植物：几乎不吸收盐类田菁小獐毛88避盐植物：几乎不吸收盐类田菁小獐毛88盐生旱生植物：假木贼盐生湿生植物：海乳草假木贼海乳草89盐生旱生植物：假木贼盐生湿生植物：海乳草假木贼3、重金属富集与植物适应常见重金属元素：铜、锰、铁、铬、锌、钼、镉、汞、铅危害：破坏活性酶；植物中毒重金属富集适应：专性适应（吸收或储存一种重金属）泛性适应（对重金属均有抗性）蝇子草高羊茅耐锌、铜、铬、镍、砷903、重金属富集与植物适应常见重金属元素：铜、锰、铁、铬、锌、4、松沙土、裸基岩环境与植物适应裸石环境石生植物：根系发达，沿裂隙伸展贫养分泌有机酸溶蚀岩石白刺棘豆松沙土：旱、贫、松沙生植物：根系深，侧根发达萌发不定芽发育沙套914、松沙土、裸基岩环境与植物适应裸石环境白刺棘豆松沙土：旱、5、水生植物与水体富营养化特征：水体中N、P等营养物质富集类型：天然富营养化和人为富营养化影响：浮游植物和藻类先快速繁殖溶解氧含量下降藻类和水生生物大量死亡有害藻类猖獗水华赤潮925、水生植物与水体富营养化特征：水体中N、P等营养物质富集水（一）CO2与植物适应二氧化碳补偿点以上，二氧化碳浓度增加，光和作用强度提高二氧化碳饱和点以下，二氧化碳浓度增加，光和速率加快二氧化碳浓度过高，会抑制植物呼吸作用植物呼吸作用随二氧化碳浓度升高而降低不同植物，二氧化碳补偿点和饱和点不同二氧化碳浓度升高，引起C:N增加，根系发达三、碳营养与植物适应93（一）CO2与植物适应二氧化碳补偿点以上，二氧化碳浓度增加（二）CO2浓度的时空变化1、群落内空气CO2浓度的日变化Day：下降Night：恢复或升高2、土壤空气中CO2的浓度孔隙度低、含水量高——CO2积累孔隙度高、含水量少——CO2浓度低3、水体CO2的溶解度碳酸和重碳酸相互转化水草对HCO3-的吸收4、大气CO2浓度的季节变化南半球小北半球显著94（二）CO2浓度的时空变化1、群落内空气CO2浓度的日变化2第五节生物条件与植物适应直接消费植物、调节植物种群；向植物提供养分；传媒授粉；散布植物种子分布分散缩短生命周期改变形态特征：匍匐或高大改变组织结构：体外细毛、棘刺、革质叶片、坚硬表皮产生黏性分泌物(单宁、抗生素、有毒物质、特殊气味、食虫植物)相应的植物适应一、动物对植物的生态作用与植物适应95第五节生物条件与植物适应直接消费植物、调节植物种群；分布（一）营养关系一种植物寄生于另一种植物体内或体表，摄取寄主的营养和水分来维持生命的现象。寄生关系可分为全寄生和半寄生。全寄生－大花草半寄生－山萝花二、植物间生态作用及相互适应1、寄生96（一）营养关系一种植物寄生于另一种植物体内或体表，摄取寄主的植物之间双方互利的营养关系。共生关系可分为根瘤（高等植物与根瘤菌/放线菌共生）、叶瘤（高等植物与杆菌共生）和菌根（高等植物与固氮蓝藻/真菌共生）植物体供给根瘤菌有机养料，根瘤菌则将空气中的氮转变为含氮的养料，供植物体利用。豆科根瘤菌根2、共生97植物之间双方互利的营养关系。共生关系可分为根瘤（高等植物与根（二）机械性相互作用1、附生植物：全株着生于支柱植物地上器官表面，之间没有营养联系。苔藓、藻类、地衣等。2、藤本植物：扎根土壤，茎不自立，攀援或缠绕支柱植物生长。3、绞杀植物：附生支柱植物，长出气生根并包围树干向下生长，扎入土壤成正常根附生藤本绞杀98（二）机械性相互作用1、附生植物：全株着生于支柱植物地上器官（三）化学性相互作用1、化学促进作用：植物分泌物对其他植物具有促进作用，对自己无影响的偏利共生关系（农业套种/混种）。2、化学抑制作用：植物分泌物抑制其他植物生长。具体存在有利于自己的对抗；对自己无影响的偏害共生关系；双方抑制型三种关系。3、化学致杀作用：植物分泌物杀死细菌/真菌的化学对抗关系。水葫芦根分泌物杀死藻类；大蒜洋葱的汁液杀菌；地榆根水浸液杀病毒（四）竞争关系通过竞争光、热、水、营养等，所形成的一方有利，一方有害的关系。99（三）化学性相互作用1、化学促进作用：植物分泌物对其他植物具银胶菊——双方抑制鼠尾草——偏害共生100银胶菊——双方抑制鼠尾草——偏害共生100第七节地形条件与植物的适应(1)对光、温、水和营养等生态因子进行空间再分配，形成多样的生境，从而间接影响植物的生命活动。(2)地形变化引起生态差异。(3)不同地形因子组合形成的生境条件多样、复杂。(4)影响植物的分布。(5)促进植物生态类群的分异。一、地形作用101第七节地形条件与植物的适应(1)对光、温、水和营养等生态因二、山区地形的影响1、植物的垂直分布阳坡太阳辐射较多，温度较高，水分蒸发较快，为相对干热生境，北坡则恰恰相反，形成相对湿凉生境。迎风坡气候湿润，背风坡干旱暖热（焚风效应）。2、坡向生境差异中型或大型山地，海拔每升高100m，气温降低0.65℃；太阳辐射增强，风速增大;雨量和相对湿度在一定范围内增加随后降低;土壤类型存在显著差异；下部山坡土壤的水分、养分等条件明显优于上部。垂直环境梯度影响植物的垂直分布102二、山区地形的影响1、植物的垂直分布阳坡太阳辐射较多，温水资源较丰富。冷湖效应、焚风效应和局地环流等气候现象。山体可以是植物传播的屏障，山区河谷则可能是不同区域植物物种交流的通道。3、山区河谷地段生境特殊4、高山植物的生态适应高山环境：空气稀薄、太阳辐射强烈、温差大、风力和蒸发强烈、成土作用差。植物适应：耐旱、耐寒、耐瘠、抗风、抗紫外线、株矮根壮等特征。103水资源较丰富。3、山区河谷地段生境特殊4、高山植物的生态三、小地形的生态影响小地形起伏较小，垂直差异较小导致镶嵌式分布平原上小地形差异促进生态序列的发展和植物分布的水平变化。104三、小地形的生态影响小地形起伏较小，垂直差异较小104适宜风：降低叶温、授粉、传播种实、补充二氧化碳极端风：蒸腾加剧；冷风导致低温危害；旱风导致水分不足；热风导致生理干旱；持续强风导致植物倒折、生长下降，甚至死亡；长期单向风形成旗状树冠。植物的适应高山顶部风力大的地带，常形成低矮的苔原植被，植物体呈现莲坐状、匍匐状、垫状。材质坚硬，树冠小，植株根系发达，抗风能力强。枝条沿当地盛行风的下风方向偏长一、风的生态作用及植物的适应第八节风、火、雪与植物适应105适宜风：降低叶温、授粉、传播种实、补充二氧化碳一、风的生态作二、火的生态作用及植物的适应火源：天然火（闪电、火山、泥炭自燃）；人为火火的生态作用：（1）植物直接致死（2）局部土温、气温上升，利于耐寒植物生存（3）提高土壤含水量和通气状况（4）释放大量矿质营养并参与生物循环（5）短期内土壤动物减少植物适应：树皮厚；芽保护；含水量高，树脂和挥发油含量低；初期生长快（迅速恢复生长）；果实遇火开裂，不休眠，有利于种子散播；发育不定芽——形成抗火性/提高抗火能力106二、火的生态作用及植物的适应火源：天然火（闪电、火山、泥炭自三、雪的生态作用雪的生态影响：（1）冻结时引起植物生理干旱（2）融化后提高土壤含水量（3）雪被对植物的保护作用（4）雪被对植物的机械损伤作用107三、雪的生态作用雪的生态影响：107第九节植物生活型与适应策略一、概念生活型(lifeform)：生活型是生物对外界环境适应的外部表现，同一生活型的物种不但体形相似，而且其适应特点也相似。由不同科属植物趋同进化而形成。生态型(ecotype)：分布在不同地域的同一种群，适应于分布区内各个部分的局部条件，而出现某些生理、形态上的差异，称为生态型。108第九节植物生活型与适应策略一、概念108二、生活型分类体系生活型分类主要参照营养器官形态，以及叶和全株寿命等特征。（一）生活型系统/休眠型系统Raunkiaer（1905，1907，1934）认为，芽是植物延续生存至关重要的器官，它娇嫩，对环境最敏感，对不利环境、恶劣条件的防御能力、防御特点可以作为植物适应环境的主要标志。按更新芽着生位置划分生活型（休眠型）：高位芽植物P，地上芽植物Ch，地面芽植物H，隐芽植物Cr，一年生植物T。1、Raunkiaer生活型系统109二、生活型分类体系生活型分类主要参照营养器官形态，以及叶和全

高位芽植物：更新芽距离地面25cm以上。反映植物生长季的湿热气候。>30m为巨高位芽植物；16～30m为大型高位芽植物；8～16m为中型高位芽植物；2～8m为小高位芽植物；<2m为矮高位芽植物；藤本高位芽植物；附生植物。

地上芽植物：更新芽位于土表以上，25cm以下，反映极寒冷气候。多为常绿/落叶的小灌木、半灌木和垫状植物。

地面芽植物：更新芽位于近地面土层内。反映较长的严冬季节，地上部分匍匐状。

隐芽植物：更新芽位于较深土层或水中。反映冷湿气候，多年生草本植物。

一年生植物：留下种子（胚）延续生命，反映极端恶劣的干旱气候。110高位芽植物：更新芽距离地面25cm以上。反映植物生长季的湿2、Braun-Blanquet生活型系统Braun-Blanquet（1928，1932，1951）对Raunkiaer方案的修订。在高位芽植物P、地上芽植物Ch、地面芽植物H、隐芽植物Cr、一年生植物T的基础上增加了浮游植物、土壤微生物、内