第二章-生物与环境

第二章--生物与环境.第一页，共57页。学习目的能区别微环境、生境和大环境对生物的影响；了解生态因子的类型；掌握最小因子定律和耐受定律；了解光因子、温度因子、水的变化规律；掌握生态因子对生物的影响；了解土壤理化性质及其对生物的作用；了解生物对环境的适应第一页第二页，共57页。第一节环境与生态因子环境气象学：大气圈环境科学、人类生态学：人类赖以生存、从事生产和生活的外界条件生态学：生物个体或群体周围一切事物的总和一、环境第二页第三页，共57页。第一节环境与生态因子环境的大小地球上所有的动植物：整个地球表面。某一生物：所在栖息地当中对该个体发生影响的全部无机因素和有机因素的总和。第三页第四页，共57页。第一节环境与生态因子生物环境大环境(macro-envionment)：指区域环境、全球环境和宇宙环境。微环境(micro-envionment)、生境(habitat)：小范围内的特定栖息地。第四页第五页，共57页。第一节环境与生态因子土壤类型地质形成气候地理区划类型生物类型生态学结论第五页第六页，共57页。第一节环境与生态因子二、生态因子环境因子(environmentalfactor)：在环境中，对生物个体或群体的生活或分布起着影响作用的因素，也我为生态因子(ecologicalfactor)。生存条件：生物生活不可缺少的各种生态因子。适应(adapatation)：生物为了能够在某一环境更好地生存和繁衍，自己不断地从形态、生理、行为等各方面进行调整，以满足特定环境中的生态因子及其变化的需要。第六页第七页，共57页。第一节环境与生态因子三、生态因子的分类按性质分：气候因子；土壤因子；地形因子；生物因子；人为因子。第七页第八页，共57页。第一节环境与生态因子其他分类：简单分类：生物因子与非生物因子；Smith：密度制约因子和非密度制约因子；蒙恰斯基：稳定因子与非稳定因子。第八页第九页，共57页。第二节生物与环境关系的基本原理一、最小因子定律、耐受定律和限制因子最小因子定律（lawoftheminimum）：当某一特定因子的存在量低于某种生物的了小需要量时，便成为决定该物种生存或分布的根本因素。耐受定律(lawoftolerance)：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时，都会影响到该种生物的分布。第九页第十页，共57页。第二节生物与环境关系的基本原理生态幅(ecologicalvalence)：生物对任何一种生态因子最低点和最高点之间的耐受范围。限制因子(limitingfactor)：当生态因子接受或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖、扩散或分布时，这些因子就称为限制因子。第十页第十一页，共57页。第二节生物与环境关系的基本原理二、生态因子的相互关系生态因子是相互关系、相互影响的。生态因子是非等价的，有主次之分，但主次不是固定的，会随条件的变化而变化。第十一页第十二页，共57页。第二节生物与环境关系的基本原理三、生命系统的稳态特性成为系统的必须条件：具有组成系统的若干组成部分；各个组成部分之间通过相互制约和相互作用，形成一个统一的、有机的整体；具有特定的功能整体不等于各个孤立的局部之和。第十二页第十三页，共57页。第二节生物与环境关系的基本原理生命系统为开放系统，稳态是它的重要特性。稳态(homeostasis)：生命系统通过内存的调节机制，各组成成分和谐共处，从而使相对的平衡条件得以保持。负反馈(negativefeedback)是稳态获得和保持的基本机制。反馈(feedback)：系统当中的某一成分变化引起其他成分发生一系列的变化，而后者的变化最终又回过来影响产生变化的成分。第十三页第十四页，共57页。第二节生物与环境关系的基本原理根据稳态理论，生物可分为稳态生物和非稳态生物。而根据生物对外界环境条件的反应，生物又可区分为顺应者和调节者。第十四页第十五页，共57页。第二节生物与环境关系的基本原理四、生物对环境的适应（形态、生理、行为）适应：生物对其环境压力的调整过程。也指感觉器官对它们所感觉到的环境刺激改变的调整。第十五页第十六页，共57页。第二节生物与环境关系的基本原理适应的类型：进化适应；生理适应；感觉适应；通过学习的适应。第十六页第十七页，共57页。第三节生物与光的关系一、光的性质光由波长不同的电磁波组成，波长范围为150~4000nm，其中可见光的由七种波长介于380~760nm之间的光组成。第十七页第十八页，共57页。第三节生物与光的关系二、光质的变化及其对生物的影响空间变化：纬度、海拔；时间变化：季节变化、日内变化。不同的光质对生物有不同的生理作用，紫光抑制植物茎的伸长；动物的色觉也有极大的差别。第十八页第十九页，共57页。第三节生物与光的关系三、光照强度的变化及其对生物的影响（一）光照强度的变化空间变化：纬度、海拔、坡向；时间变化：季节变化、日内变化；系统内部变化：森林生态系统、水生生态系统。第十九页第二十页，共57页。第三节生物与光的关系（二）光照强度与水生植物水体通过反射以及吸收光，使光线只能到达水体一定的深度，造成特殊的水体光照环境，并形成特殊的水生植物生态类型。第二十页第二十一页，共57页。第三节生物与光的关系（三）光照强度与陆生植物适应于不同的光照强度，陆生植物分为阳生植物和阴生植物。几个术语：光补偿点、光饱和点、光能利用率、叶面积指数。第二十一页第二十二页，共57页。第三节生物与光的关系（四）光照强度与动物的行为很多动物的活动与光照强度有密切关系。第二十二页第二十三页，共57页。第三节生物与光的关系四、日照长度的变化与生物的光周期现象地球上不同地区和不同的季节，一天之中的昼夜长短是有规律地变化的。日照长短的周期变化对生物生长发育的影响，称为光周期(photoperiod)现象。第二十三页第二十四页，共57页。第三节生物与光的关系（一）植物的光周期现象长日照植物；短日照植物；中日照植物；日中性植物。第二十四页第二十五页，共57页。第三节生物与光的关系（二）动物的光周期现象鸟类的迁徒；哺乳动物的生殖和换毛；鱼类的生殖和洄游；昆虫的冬眠和滞育。第二十五页第二十六页，共57页。第四节生物与温度的关系一、温度的变化规律影响温度的因素：昼夜；季节；纬度；经度；地形；海拔；海陆位置。第二十六页第二十七页，共57页。第四节生物与温度的关系土壤、水体中的温度变化。土壤温度昼夜不同，年变化一般服从于气温变化规律。水体的温度变化则相对缓和。第二十七页第二十八页，共57页。第四节生物与温度的关系二、温度的生态意义（一）温度与生长生物体内的生物化学过程必须在一定温度内才能正常进行。不同的生物和同一生物的不同发育阶段所忍受的温度有很大的不同。第二十八页第二十九页，共57页。第四节生物与温度的关系（二）温度与生物的发育温度对植物和变温动物的发育速率有明显影响。有效积温(effectiveaccumulatedtemerature)法则：生物的生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育。第二十九页第三十页，共57页。第四节生物与温度的关系（三）极端温度的影响1、低温对生物的影响冷害：喜温生物在0℃以上的低温条件下受害或死亡。冻害：冰点以下的低温使生物体内形成冰晶而造成的损害。第三十页第三十一页，共57页。第四节生物与温度的关系2、高温对生物的影响植物：减弱光合作用，增强呼吸作用，使这两过程失调；还可破坏植物的水分平衡；加速生长发育，促使蛋白质凝固和有害代谢物累积。动物：破坏酶活性；蛋白质变性；缺氧；排泄功能失调；神经系统麻痹。第三十一页第三十二页，共57页。第四节生物与温度的关系三、生物对环境温度的适应（一）生物的分布温度因子对生物在地球上的分布是起决定性作用的。第三十二页第三十三页，共57页。第四节生物与温度的关系（二）对极端温度的适应1、对低温的适应比尔格曼法则(Bergmann’slaw)：同一分类单位的恒温动物的大型种类，趋向于生活在寒冷的气候中。艾伦法则(Allen’slaw)：同一分类单位的恒温动物的突出部分在低温环境中，有变短变小的趋势。总的是在形态、生理以及行为几个方面进行适应。第三十三页第三十四页，共57页。第四节生物与温度的关系2、对高温的适应动物适当放松恒温性或者是行为适应。植物则主要是形态适应和生理适应。第三十四页第三十五页，共57页。第四节生物与温度的关系（三）物候物候：生物长期适应于一年中寒暑节律性变化，形成与此相适应的生物发育节律。第三十五页第三十六页，共57页。第五节水分对生物的生态作用一、地球上的水及其变化规律地球上水分的流动和再分配方式：水汽的大气环流；洋流；河流排水水分循环：大循环（外循环）小循环（内循环）第三十六页第三十七页，共57页。第五节水分对生物的生态作用二、水的生态学意义生物体的组成部分；生物一切代谢活动的介质；对陆生生物的热量调节和能量代谢有重要意义。第三十七页第三十八页，共57页。第五节水分对生物的生态作用三、水与水生生物的关系（一）生物在水中的气体交换水中的溶氧量是水生生物最重要的限制因素之一，水生生物通过多种方式适应水中的低氧环境。水中的二氧化碳有多种来源和多种存在方式，对此，水生的植物和动物各有相应的适应方式。第三十八页第三十九页，共57页。第五节水分对生物的生态作用（二）水生生物的形态特征用各种方式增加浮力；快速移动的动物，身体呈流线型；水生生物的体形不受重力限制，有些体形很大。第三十九页第四十页，共57页。第五节水分对生物的生态作用（三）水与水生植物植物适应水生，形成通气组织系统。漂浮植物；浮叶植物；沉水植物；挺水植物。第四十页第四十一页，共57页。第五节水分对生物的生态作用（四）水与水生动物淡水动物要解决渗透调节问题和溶质丢失问题。海洋动物则主要解决水分损失问题，可以通过食物、代谢水或者直接从海洋中摄取的方式补充水分。第四十一页第四十二页，共57页。第五节水分对生物的生态作用四、水与陆生生物的关系（一）水与陆生动物陆生动物必须保持体内水分平衡。吸水方式：直接饮水；皮肤吸水；代谢得水。失水方式：体表蒸发；呼吸失水；排泄失水。为了操持水分平衡，陆生动物通过如下方式适应：形态适应、生理适应、生态适应。第四十二页第四十三页，共57页。第五节水分对生物的生态作用（二）水与陆生植物陆生植物由于适应不同的水分条件，形成不同的生态类型：湿生植物；中生植物；旱生植物。各类陆生植物也通过形态、生理方面的适应来应对不同的水分条件。第四十三页第四十四页，共57页。第六节生物与土壤一、土壤的生态意义是陆生植物生活的基质和陆生动物生活的基底；是土壤生物赖以生存的栖息场所；是生态系统中物质与能量交换的重要场所；是陆生生态系统的基础。第四十四页第四十五页，共57页。第六节生物与土壤二、土壤的物理性质与生物的关系（一）土壤质地与结构第四十五页第四十六页，共57页。第六节生物与土壤土壤质地砂土粘土壤土第四十六页第四十七页，共57页。第六节生物与土壤土壤质地核状结构微团粒结构柱状结构团粒结构片状结构块状结构第四十七页第四十八页，共57页。第六节生物与土壤（二）土壤水分有利于各种营养物质的溶解和移动；有利于土壤中有机物的分解和合成；磷酸盐的水解和有机态磷的矿化；调节土壤温度。第四十八页第四十九页，共57页。第六节生物与土壤（三）土壤空气基本上来自大气，小部分由土壤中的生化过程产生。土壤空气的成分与大气有所不同。土壤的通气性程度影响微生物的种类、数量和活动情况。土壤空气和土壤水分互为消长。第四十九页第五十页，共57