第三章 动物的适应课件

2.动物的适应3.第三章动物的适应2.1适应的概念动物受到内、外环境因素的刺激而产生的生理反应、形态变化或遗传反应称之为适应。良好的适应判定标准：在不利的环境条件下动物的繁殖性能、生长发育、生产性能以及抗病性能等基本保持正常。23.第三章动物的适应表型适应和遗传适应动物对所受刺激产生形态、解剖、生理生化和行为等方面的变化称之为表型适应。表型适应又可以分为形态适应和生理适应。由于自然选择和人工选择的作用，淘汰了不适应环境变化的个体，保留了适应环境变化的个体，使群体获得了可以适应某种特定环境的遗传特征，称之为遗传适应。33.第三章动物的适应适应过程的调节家畜在受到环境因素改变的刺激时，可以通过神经系统和内分泌系统调节体内的能量平衡、化学平衡和循环平衡，实现各个组织器官机能之间的协调，从而保证机体的繁殖性能和生产性能不受影响。43.第三章动物的适应53.第三章动物的适应关于适应的视频链接动物的适应-王治华编辑制作18F63.第三章动物的适应2.2动物对光的适应

2.2.1光的性质2.2.2地球上光的分布2.2.3生物对光的适应73.第三章动物的适应2.2.1光的性质

光是一个十分复杂而重要的生态因子，对于地球上的生物来讲，太阳辐射的作用体现在光和热量（温度）两个方面，光的生物学作用表现在三个方面：光质、光照强度和光照周期。

83.第三章动物的适应（一）地球上光的组成

光是由波长范围很宽的电磁波组成的。地球上的电磁波的波长范围为数米--1/10000nm。相差13个数量级。太阳辐射的波长范围为150-4000nm。93.第三章动物的适应光的组成1.微波和无线电波（0.4mm以上，一般1m以上）：微波通讯、广播、电视等。2.红外线（0.4mm-760nm）：产生热效应。大气层外的太阳辐射中50％的能量是红外线。3.可见光（760-380nm）：太阳辐射中41％的能量是可见光。可见光分七色，红光（760-620nm）和蓝光（490-435nm）是光合作用的主要光谱。4.紫外线(380-4nm)：紫外线对生物有杀伤和致癌作用，大气层允许290-380nm的紫外线到达地球表面。5.X射线和γ射线

(10-10-4nm)：高能辐射，可伤害原生质，主要来自原子能。103.第三章动物的适应太阳辐射能(仿A.Mackenzieet.al,1999)光的性质：波长150－4000nm,分紫外光、可见光和红外光三类，波长在380－760nm之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是380－700nm之间。紫外线可见光红外线400630100025004000

波长(nm)能量强度113.第三章动物的适应

上述人为分类是相对于人而言的，对于不同的动物和植物，会有一定的差异，例如，一定波长的红外线是某些动物的可见光。123.第三章动物的适应2.2.2地球上光的分布（一）太阳辐射的变化规律（二）光质的变化

（三）光强度的变化（四）光照周期(Photoperiod)的变化133.第三章动物的适应143.第三章动物的适应153.第三章动物的适应大气圈各种成分的吸收、反射、散射。地球自转时，赤道附近照射的时间长（日周期）地球公转时，夏天北半球照射的时间长；冬天南半球照射的时间长（季节周期）低纬度地区有较为恒定的热量，高纬度比低纬度地区接受的能量更少（太阳高度角）海拔高度、朝向、坡度。23°27'冬至23°27'夏至NSWENWES（一）太阳辐射的变化规律163.第三章动物的适应（二）光质的变化

1.空间：高纬度，短波光少；高海拔，短波光多，紫外线影响植物的生长和分布。2.时间：季节，夏天短波光多，冬天短波光少。日，中午短波光多，早晚长波光多。3.地貌：陆地，主要被植物的叶子吸收和反射。水体，水体吸收和散射作用强，大部分红外线被吸收，紫蓝光散射（水色），绿光深入水中。

在海水中10米深处，可见光消减50％，100米处仅剩7％。173.第三章动物的适应（三）、光强度的变化

太阳常数为1.94卡/厘米2/分钟(Cal/cm2/m)1.空间：高纬度，低强度；低纬度荒漠年平均光强200KCal/cm2，北极为120KCal/cm2。高海拔，高强度；海拔1000米，入射光能的70％，海平面为50％。坡向：南坡、平地和北坡强度越来越低。与坡度有关，不同纬度的最强光照的坡度不同。2.时间：季节，夏天高强度；冬天强度低日，中午强度最高；早晚强度较低3.生态系统：上层，强度高；下层，强度低。183.第三章动物的适应

植物和水体都分层。清澈静止的水体1.8米深处，50％衰减。根据光照强度将水体分为：

光亮带（euphoticzone）：光合作用大于等于代谢能。

弱光带（dysphoticzone）：光合作用小于代谢能。

无光带（aphoticzone）：无光合作用。193.第三章动物的适应四、光照周期(Photoperiod)的变化

北半球：夏至最长，冬至最短。南半球：相反赤道：昼夜平分两极：半年白天，半年黑夜。不同纬度处的日照长度203.第三章动物的适应213.第三章动物的适应3.2.3生物对光的适应一、光质变化对生物的影响及生物的适应二、光强度变化对生物的影响及生物的适应三、光周期现象及生物的适应223.第三章动物的适应光合作用：photosynthesis

绿色植物依赖叶绿素将辐射能转换成具有丰富能量的糖的过程。光合有效辐射photosyntheticallyactiveradiation）:光合作用系统只能利用太阳光谱的一个有限带（380-710nm）的辐射能。光合能力

photosnytheticcapacity：当饱和的辐射能、温度适宜、相对湿度高、大气中的CO2和O2的浓度正常时是的光合作用的速率。233.第三章动物的适应一、光质变化对生物的影响及生物的适应1.光质的生态作用：影响植物光合有效辐射影响植物的光合强度影响植物的形态建成、向光性、色素的形成。243.第三章动物的适应光质对植物形态建成的影响

253.第三章动物的适应2.生物对光质的适应植物：海洋植物—

光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性:海水表层植物色素吸收蓝、红光；深水植物光合色素有效地利用绿光。高山植物—

对紫外光作用的适应，发展了特殊的莲座状叶丛。

陆生植物－主要吸收红光和蓝光视频：王治华制作保护色4F263.第三章动物的适应

动物：动物—

不同动物发展不同的色觉。灵长类、鸟类、鱼类、节肢动物等都有很发达的色觉，应加强这方面的研究。不同发育阶段对光质反应不同，如红光促进鸡的繁殖，抑制啄肛，短波光（蓝光）有助于生长。鱼类对绿、蓝、红光比较敏感。273.第三章动物的适应二、光强度变化对生物的影响及生物的适应1.光强度的生态作用：动物：影响动物的生长发育。影响动物的体色或毛色。影响冷血动物的代谢和行为。植物：影响叶绿素的形成（黄化现象）影响植物细胞、组织、器官的增长和分化。影响果实的成熟和品质视频：蜥蜴晒太阳海洋沙漠珍奇动物22F283.第三章动物的适应2.生物对光强度的适应1.陆生植物对光强度的适应性变化:植物叶子的每日运动－光强度和光方向的日变化温带落叶树叶子的脱落－光强度的年周期的变化植物光合能力对光强度的反应差异－C3、C4植物植物种间对光强度的适应：阴地植物阳地植物耐阴性植物293.第三章动物的适应阳性植物(cheliophytes)、阴性植物(sciophytes)和耐阴性植物(shadeplant)：阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件下才能进行正常生长；阴性植物对光的需要远较阳性植物低，光补偿点低，呼吸作用、蒸腾作用都较弱，抗高温和干旱能力较低；耐阴性植物对光照具有较广泛的适应能力，对光的需要介于前两类植物之间。303.第三章动物的适应

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313.第三章动物的适应2.水生植物对光强度的适应性变化水生植物在水中的分布与光照强度有关.

只能生活在水体的透光带（1--数百米）。海带等巨型藻类在大陆沿岸生活，单细胞浮游植物只能在海洋上层生活。323.第三章动物的适应3.动物对光强度的适应性变化视觉器官形态的变化动物开始活动时间的变化。根据动物的活动时间将动物分为：昼行性动物：多数鸟类、灵长类、有蹄类等；家畜家禽夜行性动物：夜猴、蝙蝠、家鼠等。鳖属夜行性，光照强度（10-3000lux）越低，摄食量越大，生长越快。大麻哈鱼、鲽类等必须有一定的光照强度才能摄食。多数鸟类在光亮时活动，但光照过强时也抑制其活动。333.第三章动物的适应三、光周期对生物的影响及生物的适应1.光周期的生态作用：信号作用2.生物对光周期的适应：

昼夜节律

光周期现象343.第三章动物的适应昼夜节律353.第三章动物的适应光周期现象光周期现象(photoperiodism)：Garner等人(1920)发现明相暗相的交替与长短对动植物的生长发育有很大的影响。我们把动植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。例如：植物的开花结果、落叶及休眠。动物的繁殖、冬眠、迁徙、换毛、换羽。363.第三章动物的适应光周期现象1.

植物：光周期影响植物的生长发育和繁殖，根据其开花与光照周期的关系，将植物分为：

长日照植物：日照时间超过一定数值（因种而异）才能开花。如冬小麦、油菜、萝卜。

短日照植物：日照时间少于一定数值（因种而异）才能开花。如玉米、大豆、烟草、棉、麻等。

中日照植物：昼夜长度接近是才开花的植物。甘蔗

日中性植物：光照时间与开花无关。如黄瓜、番茄、蒲公英等。

373.第三章动物的适应光周期现象的应用时令花卉的培育采用的技术之一就是人工限光、补光。383.第三章动物的适应2.动物：光周期对动物的影响表现在以下几个方面：（1）决定动物的迁徙、迁移或洄游的时间；（2）影响畜禽换羽、毛（短光照、限食、限水）；（3）影响畜禽的生殖时间。例如家禽的产蛋性能与光照周期有密切的关系.

（4）影响动物的冬眠和滞育（常与温度有关）。393.第三章动物的适应403.第三章动物的适应动物的生物学周期动物受自然界许多周期性变化因素的影响，在行为、生理以及数量、分布、生活方式等方面出现了一系列周期性变化，称之为生物学周期。生物学周期可以分为近似昼夜节律、近似周节律、近似月节律、近似年节律等。413.第三章动物的适应动物的生物钟控制动物生理机能和生活习性的某种内部计时功能称之为生物钟。生物钟在畜牧学上的应用？请大家思考…，你身边有生物钟吗？人体生物钟空难惊魂40F）（必要时播放前后各10F）视频：动物节律行为5F423.第三章动物的适应生物钟的生理作用及其意义1〕它是动物的生物行为计时器。2〕生物钟的调节机制能够将一些生理过程和环境条件紧密结合起来，使动物更容易适应环境。3〕医学上可利用生物钟的知识鉴别诊断周期性疾病，控制给药时间，掌握病畜对药物的耐受规律。4〕在生产上可用于控制禽的产蛋，调节牛、羊的发情和配种。5〕在杀虫害方面，可帮助确定最佳施药时间。433.第三章动物的适应2.3动物对温度的适应

一、温度分布的主要决定因素二、温度的变化三、温度与生物的关系

1.温度与动物类型

2.温度对动物代谢的影响（温度系数Q10）

3.温度对生物的作用

4.生物对极端温度的反应

5.

温度与生物发育的关系（有效积温法则）

6.温度与动物寿命的关系

7.温度与生物的分布

443.第三章动物的适应一、温度分布的主要决定因素

地球上的温度取决于该地区的太阳辐射和地貌1.空间：

赤道辐射强度最大，温度最高。

高纬度地区，太阳入射的角度较大，单位辐射面积较大，太阳光穿透大气层的厚度较大，单位面积辐射强度小，温度低。

两极地区的太阳辐射仅为赤道的40％，温度最低。

高海拔地区，太阳辐射较强，但由于风的作用，热散失快，所以温度较低。453.第三章动物的适应463.第三章动物的适应2.地貌：陆地吸热和散热均较快，温度变化大（年、昼夜）

海洋吸热和散热均较慢，温度变化小（年、昼夜）473.第三章动物的适应二、温度的变化483.第三章动物的适应温度的变化(大气、水、土壤）1.地球上温度的变化幅度：水温：海洋大洋海水-2.5—36℃，潮间带-2.0—45℃

淡水0—40-45℃

陆地：南极最低-89.6℃，沙漠最高60℃，沙漠土壤表面80℃

2.时间变化：

（1）昼夜：海洋水温昼夜变幅<4℃；大陆气温一般约17℃，沙漠40℃，高海拔地区变化大；土壤表面变幅最大，35-100cm以下无变化。493.第三章动物的适应（2）季节：

海洋：赤道变化大；温带变化中等，10—15℃；两极变化小，<=5℃；深层无变化，稳定于-0.5—4℃。

陆地：热带雨林变化幅度小（24-28℃）相差4℃；温寒带变幅较大，如西藏-37—40℃，相差

77℃；土壤表面变化最大，一般>100℃，30米以下的土壤无季节性变化。503.第三章动物的适应（3）空间：水平变化：纬度每增加1度，陆地年平均气温下降0.5陆地温度同时受海洋和高山的影响；海水上层水温也随纬度增加而降低。垂直变化：气温：高海拔温度低，变化大，每上升100M气温降低0.5—1℃;低海拔温度变化小。水温（成层现象）：以淡水为例，夏季分层，上层热，下层冷，中层变化大；秋季环流，冬季上层0℃，下层4℃；秋季风力环流。513.第三章动物的适应3.第三章动物的适应三、温度与生物的关系

1.温度与动物类型2.温度对动物代谢的影响（温度系数Q10）3.温度对生物的作用4.生物对极端温度的反应5.

温度与生物发育的关系（有效积温法则）6.温度与动物寿命的关系7.温度与生物的分布

533.第三章动物的适应1.温度与动物类型543.第三章动物的适应2.温度对动物代谢的影响

（温度系数Q10）3.第三章动物的适应3.温度对生物的作用温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；不同生物的三基点不同；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替，形成年轮；外温影响动物的生长规模。563.第三章动物的适应温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规律是有效积温。临界温度：环境温度超出动物等热区，动物代谢率开始升高时的环境温度，称为临界温度。温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化，动物繁殖的早迟。温度与生物分布：许多物种的分布范围与温度区相关。573.第三章动物的适应4.生物对极端温度的反应1.

极端温度：（1）低温：温度低于一定的数值，生物会因低温而受害，该值称为临界(下限)温度。低于临界温度生物受冷害；低于0℃受冻害（生物体内形成冰晶）(霜害)。

583.第三章动物的适应（2）高温：当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用.生物呼吸加强，多因体液不平衡所致（缺水、代谢物积累、蛋白质凝固）。

植物：光合作用下降；呼吸作用加强；水分代谢不平衡；代谢物积累；蛋白质凝固。

动物：呼吸作用加强；排泄失调；蛋白质凝固，酶失活；神经麻痹。593.第三章动物的适应4.生物对极端温度的适应

长期生活于极端环境中的生物通过气候驯化或进化变异，在形态、生理和行为上表现出很多明显的适应。潜热：蒸发方式散发的热量包含在水汽中，不能直接用测热仪测定，所以叫潜热或非可感热。603.第三章动物的适应（1）植物：低温：形态上叶片表面有油类物质；芽具鳞片；体表具蜡粉和密毛；矮小。

生理上水分降低，糖、脂、色素增加，以降低细胞冰点；吸收光谱增宽，能吸收红外线。高温：形态上某些植物生有密绒毛和鳞片，体呈白色，可反射部分光线；叶片垂直排列；木栓层厚。生理上含水少，糖、盐浓度高；蒸腾作用旺盛。

行为上关闭气孔

613.第三章动物的适应（2）动物低温：形态上增加隔热层，体形增大（贝格曼规律）、外露部分减小（阿伦规律）、约旦规律。生理上增加产热，局部异温。行为上休眠、集群和迁移。在温寒带，变温动物的休眠很常见，在变温动物（如鳖、牛蛙）生态养殖中，提高温度打破冬眠使其快速生长和繁殖，是最重要而有效的手段。高温：形态上难以奏效。生理上放松对恒温的要求，提高体温。行为上夜出、穴居、休眠。623.第三章动物的适应阿伦规律(Allen’srule):寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称阿伦规律，是减少散热的适应。贝格曼规律(Bergman’srule):生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大，这种趋向称贝格曼规律，是减少散热的适应。约旦规律(Jordan’srule):鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多。633.第三章动物的适应格罗杰法则(Gloger,1833)—生活在温暖潮湿地区的哺乳动物及鸟类，其皮肤中的黑色素比寒冷干旱地区的同种动物多。威尔逊法则(Wilson,1854)—动物绒毛的含量与温度呈反比，粗毛的含量与温度呈正比。643.第三章动物的适应阿伦定律3.第三章动物的适应北极狐663.第三章动物的适应赤狐673.第三章动物的适应非洲大耳狐683.第三章动物的适应贝格曼法则与动物体格由贝格曼法则分析气候与动物体格的关系，一般说来，同种动物北方的品种比南方的大，原因在于：1）从气候上比较，北方比南方寒冷2）从家畜散热角度分析，体型大则单位体重所占散热面积小。故有利于适应寒冷气候；

3）从热调节分析，家畜只有产热和散热总量平衡，才能保持恒定的体温，因而体型大的适应于寒冷地区，体型小的适应于炎热地区。

693.第三章动物的适应1〕解剖学和形态学表现（1）动物体格一般较大，皮肤皱褶较少，体表面积相对较小，体躯粗短；（2）腿、脚和耳：动物腿较短，脚上角质坚实耳较大；（3）体被方面：皮肤颜色浅、厚度变厚，被毛较厚、密，外层是鬃状粗毛，内层是绒毛。（4）皮下脂肪多起到保温作用。2〕生理学表现：（1）产热量升高,被毛竖立、毛孔收缩；（2）生产能力降低。3）行为表现：蜷缩、打堆、寒颤等；

动物在寒冷气候条件下的适应表现703.第三章动物的适应（五）、适应组合（adaptivesuites）

生物对一组特定环境条件的适应表现出彼此之间的相互关联性，这一整套协同的适应特性就称为适应组合。3.第三章动物的适应胡椒蛾黑化胡椒蛾个体胡椒蛾黑化-视频：拟态伪装自卫26f723.第三章动物的适应1008060300200100Wintersmoke,ug/m3Percentfrequencyofmelanicpepperedmoths196019701980烟尘实测值烟尘变化趋势黑化蛾变化趋势随污染条件的改善，黑化蛾在群体中的频率逐渐下降733.第三章动物的适应夜间降低代谢率有花蜜供给，没有休眠，要消耗大量能量食物与代谢743.第三章动物的适应上屏

下屏

仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应753.第三章动物的适应（1）沙漠植物的适应组合形态上：叶表皮增厚、气孔减少、形成气孔窝、表皮毛发达、叶子退化成为刺状或针状等；生理上：细胞质浓厚，形成贮水组织，进行景天酸循环。最耐旱的肉质植物将雨季吸收的（大量水分储存在根、茎、叶中，同时它仅在晚间打开气孔，并吸收环境中的CO2，合成有机酸储存在组织中，白天有机酸脱羧将CO2释放出来，供低水平光合作用使用。763.第三章动物的适应（2）沙漠动物的适应组合

主要涉及热量调节和水分平衡，其中水分平衡是关键。

以骆驼为例，骆驼清晨取食有露水的植物嫩枝叶或多汁的植物获得必需的水分，尿浓缩减少水损失；驼峰和体腔中储存脂肪，代谢时可产生代谢水；白天体温升高减缓吸热过程，晚上散热时，皮下脂肪转移到驼峰中，加快散热，体温变化减少出汗失水；骆驼一次饮水量大,其瘤胃可以储存大量的水，汗腺不发达，体温可以在适当范围内变动（34--40℃），减少了体温与环境温度的差距，从而减少水分消耗。773.第三章动物的适应有关视频链接狂野非洲沙漠1_狂野非洲沙漠2_783.第三章动物的适应蜥蜴身体压扁，黑褐色，利于吸收热量793.第三章动物的适应蝗虫

在低温下体色黑；在高温下体色浅。803.第三章动物的适应产热

1.增加基础代谢产热2.非颤抖性产热813.第三章动物的适应局部异温1.空间异温性

2.时间异温性：日麻痹、季节性麻痹（冬眠、夏眠）

适应性低体温：内温动物的受调节的低体温现象。823.第三章动物的适应833.第三章动物的适应843.第三章动物的适应5..

温度与生物发育的关系

（有效积温法则）

温度直接影响了外温动物和植物的发育和生长速率。生物学零度

biologicalzero/发育阈温度developmentalthresholdtemperature：各种生物生长发育的最低温度C。853.第三章动物的适应有效积温法则（1）概念：外温动物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的总热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温sumofheat或有效积温（sumofeffectivetemperature）①

K=N×T(式中K为有效积温（常数），N为发育历期，即生长发育所需时间，T为发育期间的平均温度)②生物都有一个发育的起点温度（又称生物学零度C），所以，应对平均温度进行修饰。上式变为：

K=N×(T-C)或T=C+K/N,

温度T与发育时间N呈双曲线关系，由于发育速度V=1/N,所以，T=C+KV，温度与发育速度呈线性关系。863.第三章动物的适应873.第三章动物的适应③生物的发育也有一个高限温度，发育时间也有生理极限，即最短发育时间N0，

K=(N-N0)(T-C)

鳖的胚胎发育时间（N）与温度（T）的关系如下：

109=(N-30.6)(T-22.5),有效积温为109度天，最短孵化期为30.6天，最低发育温度为22.5度。即N=30.6+109/(T-22.5)883.第三章动物的适应（2）有效积温法则的应用：①预测生物发生的时代数；②预测生物地理分布的北界，全年有效积温大于K；③预测害虫来年发生程度④推算生物的年发生历；⑤据此制定农业气候规划，合理安排作物，预报农时。893.第三章动物的适应（1）局限性：①有效积温和发育起点温度是在恒温下测得的，变温下昆虫发育较快。

②温度和发育速度的关系为S型，而非直线型。

③生物的生长还受温度外其他因素的影响，如长日照促进小麦发育。

④不能用于休眠、滞育生物的时代数计算。

903.第三章动物的适应6.温度与动物寿命的关系

变温动物在较冷环境中寿命较长，恒温动物在最适温度寿命较长。某一特定温度下生殖力最强。一般在最适温度以下。913.第三章动物的适应7.温度与生物的分布

（1）极端温度是限制生物分布的首要因素。

高温：新疆细毛羊、牦牛等不适宜在华南高温高湿气候条件下生存；果蝇不能忍受３０℃以上的气温；白桦、云杉不能在华北平原生长；苹果、梨、桃不能在热带开花结果；。

低温：水牛等分布于我国的华南地区。企鹅、北极熊等极地动物适宜在寒冷气候条件下的南北极生存；东亚飞蝗的北界为等温线13.6℃。923.第三章动物的适应（2）有效积温足够完成一个生活周期的地方才能分布。昆虫大发生时常暂时地超越其分布北界；温度对恒温动物分布限制小可通过其食物等生态因子而影响其分布。933.第三章动物的适应8、家畜的风土驯化(1)、风土驯化：指家畜逐步适应新环境条件的复杂过程。(2)