基础生态学第三章

图显示，人由海拔850 m进入4540 m高度后，这三项指标 逐渐升高，数周后达到最大值，并维持在此高水平上。当 从高海拔回到平原后，这些指标将逐渐下降，恢复到原水 平。
血球比积 红细胞
血红蛋白
3. 植物与氧
植物与动物一样呼吸消耗氧，但植物是大气中氧的主要生产 者。植物光合作用中，每呼吸44g CO2，能产生32g O2。白 天，植物光合作用释放的氧气比呼吸作用所消耗的氧气大20 倍。据估算，每公顷森林每日吸收1吨CO2，呼出0.73吨氧； 每公顷生长良好的草坪每日可吸收0.2吨CO2，释放0.15吨O2。 如果成年人每人每天消耗0.75 kg氧，释放0.9 kg CO2，则城 市每人需要10 m2森林或50 m2草坪才能满足呼吸需要。因此 植树造林是至关重要的，不仅是美化环境，更主要的是给人 类的生存提供了净化的空气环境。
四、 CO2与植物
植物在光能作用下，同化CO2与水，制造出有机物。在 高产植物中，生物产量的90—95%是取自空气中的CO2，仅 有5—10%是来自土壤。因此，CO2 对植物生长发育具有重 要作用。 各种植物利用CO2的效率不同，C3植物（水稻、小麦、 大豆等）对CO2的利用效率低于C4植物（甘蔗、玉米、高粱 等）。 空气中CO2浓度虽为0.032%，但仍是高产作物的限制因 素。这是因为CO2进入叶绿体内的速度慢,效率低。 在强光照下，作物生长盛期，CO2不足是光合作用效率 的主要限制因素，增加CO2浓度能直接增加作物产量。
2，时间上的分布规律
• 季节上的变化
二、生物对水环境的适应性
1，陆地生物对水环境的适应 （1）植物对水环境的生态适应

• 旱生植物 • 中生植物 • 湿生植物
（2）动物对水环境的生态适应 • 形态上
节肢动物体表角质层及蜡纸层、爬行动物体表的鳞片、昆虫气孔的 开放与关闭、多数陆生动物呼吸具有逆流交换的机理等。
图 土壤pH对矿物养分 的有效性影响。以带宽 度表示
2.土壤有机质 土壤有机质是土壤肥力的一个重要标志。土壤有机质可分成 腐殖质(humus)和非腐殖质。非腐殖质是死亡动植物组织和 部分分解的组织。腐殖物质是土壤微生物分解有机质时，重 新合成的具有相对稳定性的多聚体化合物。腐殖质是植物营 养的重要碳源和氮源。还是异养微生物的重要养料和能源， 能活化土壤微生物。土壤微生物活动旺盛，给植物提供丰富 的养料。土壤有机质的多少，又影响到土壤动物的分布与数 量。在富含腐殖质的草原地带黑钙土中，土壤动物的种类和 数量特别丰富，而荒漠与半荒漠地带，土壤动物种类趋于贫 乏。
土壤有机质对土壤团粒结构的形成、保水、供水、通气、 稳温也有重要作用，从而影响植物生长。
3.土壤矿质元素
植物生命活动需要9种大量元素（钾、钙、镁、硫、磷、氮、碳、氧、 氢、）和7种微量元素（铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯）。除碳、氢、 氧以外，植物所需的全部元素均来自土壤矿物质和有机质的矿物分解。 不同植物需要各种矿质元素的量不同，若浓度比例不合适将限制植物 生长发育。
多的氧，保证了陆生动物有高的代谢率，能进化成恒温
动物。 • 由于陆地上氧浓度高，从海平面直到海拔6000 m，动物 代谢率没有表现出随氧浓度而改变。但氧浓度对代谢的 影响可通过极低分压时表现出来。
• 由于水中溶解氧少，氧成为水生动物存活的限制因子，一
些鱼类耗O2量依赖于水中溶氧量而改变，
图. 在低氧浓度下，金鱼的氧耗随水中氧浓度成线性改变
根据土壤质地，土壤可分为砂土、壤土和粘土三大类。
• 砂土土壤颗粒较粗、土壤疏松、粘结性小，通气性能强，但蓄水性能差，易 干旱，因而养料易流失，保肥性能差。 • 壤土质地较均匀，土壤不太松，也不太粘，通气透水，是较好适宜农业种植 的土壤。 • 粘土土壤的颗粒组成细，质地粘重结构致密，湿时粘，干时硬，保水保肥能 力强，但透水透气性能差。 土壤质地影响生物的分布与活动。如细胸金针虫多出现在粘土中，蝼蛄喜 欢在湿润的含沙质较多的土壤中，沟金针虫发生在粉砂壤土和粉砂粘土中。
2 .内温动物对高海拔低氧的适应 • 动物或人从低海拔进入高海拔后，最明显的适应性反应表 现在呼吸与血液组成方面。首先是由于低氧刺激，动物产生 过度通气（呼吸深度的增加）。
• 高海拔土著动物、人，或是驯化到高海拔上（3100—5500 m）的人、大白鼠、豚鼠，其骨骼肌中的肌红蛋白浓度均增 加（肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白），为低氧状态下 的组织提供更多氧。人与其他哺乳动物从平原进入高海拔后， 血液中的红血球数量、血红蛋白浓度及血球比积将升高。
• 生理上 亨利氏袢越长（相应肾脏髓质越厚），尿浓缩越高；鸟类、 爬行类的大肠和泄殖腔以及昆虫的直肠有重吸水的作用。
陆生动物在蛋白质代谢产物的排泄上也表现出陆地适应性。如 两栖类、兽类排泄尿素、鸟类与昆虫类排尿酸。 • 行为上 夏眠、昆虫的滞育、昼伏夜行等。 2，水生生物对水的生态适应性 （1）水生植物对水的生态适应性 • 沉水植物 • 浮游植物 • 挺水植物
2.土壤水分
土壤水分(soil moisture)能直接被植物根吸收利用。土壤水分有利于矿 物质养分的分解、溶解和转化，有利于土壤中有机物的分解与合成，增 加了土壤养分，有利于植物吸收。此外，土壤水分能调节土壤温度，灌 溉防霜就是此道理。 土壤水分的过多或过少，对植物、土壤动物与微生物均不利。土壤水 分过少时，植物受干旱威胁，并由于好气性细菌氧化过于强烈，使土壤 有机质贫瘠。土壤水分过多，引起有机质的嫌气分解，产生H2S及各种 有机酸，对植物有毒害作用，并因根的呼吸作用和吸收作用受阻，使根 系腐烂。
土壤水分影响了土壤动物的生存与分布。各种土壤动物对湿度有一定 的要求，如等翅目白蚁，需要相对湿度不低于50%，叩头虫的幼虫要求 土壤空气湿度不低于92%，当湿度不能满足时，它们在地下进行垂直移 动。当土壤湿度高时，叩头虫跑到土表活动；干旱时，将到1m深的土层 中。因而它在春季对庄稼危害大，夏季小，雨季危害最大。土壤中水分 过多时，可使土壤动物因缺氧而闷死。
与大气不相同。
• 由于海拔增高大气压降低，因此氧分压也随海拔增高而降低， 这给哺乳动物的生存带来威胁。 • 在大气组成成分中，对生物关系最为密切的是O2与CO2。
二、风的类型
1，季风
2，寒流 3，海陆风 4，焚风 5，山风 6，谷风
三、 氧的作用与生物的适应
1．氧与动物能量代谢 • 空气中的氧比水中容易获得，所以陆地动物能得到足够
第三章（3）生物与土壤的关系
一 、土壤的生态意义：
1 土壤位于陆地生态系统的底部，具有营养物传递系统，再 循环系统和废物处理系统，是陆地生态系统的基底或基础。 在土壤中进行的两个最重要的生态过程是分解和固氮过程。 2土壤为陆生植物提供了基质，为陆生动物提供了栖息地。 土壤是植物萌芽、支撑和腐烂的地方，又是水和营养物储 存场所；是动物和微生物藏身处，排污处；是污染物质转 化的重要基地。因此土壤无论对植物或动物都是重要的生 态因子，是人类重要的自然资源。
二.
土壤化学性质与生物
1.土壤pH及对生物的影响
（１）土壤pH影响矿质盐分的溶解度，从而影响植物养分的有效性。土 壤酸度一般在pH6—7时，养分的有效性最高（图3-20）。（２）土壤pH 通过影响微生物活动而影响养分的有效性和植物的生长。如细菌在酸性 土壤中的分解作用减弱；固氮菌、根瘤菌等不能在酸性土壤中生存，使 许多豆科植物的根瘤在土壤酸性增加时死亡，它们只能生长在中性土壤 中。（３）土壤酸度影响土壤动物区系及其分布。例如，在酸性的森林 灰化土和苔原沼泽中，土栖动物区系很贫乏，只有一些喜酸性的金针虫， 某些蚯蚓。小麦吸浆虫的幼虫生活在pH 7—11的碱性土壤中，而不能生 存在pH 3—6的土壤中。
3.土壤空气
土壤空气主要来自大气。但土壤空气中的O2 含量和CO2含量与大气有很 大的差异，土壤中O2浓度一般为10—12%，CO2一般在0.1%左右，这些 浓度随季节、昼夜和深度而变化。在积水和透气不良的情况下，土壤空 气含量可降到10%以下，抑制植物根系呼吸。动物可向土壤表层移动选 择适宜的场所。
土壤中的高CO2，一部分以气体扩散和交换的方式不断进入地面空气层， 供植物叶利用，另一部分直接为根系吸收。如果土壤中CO2积累过多， 达到10—15%时，将会阻碍根系生长和种子发芽；若CO2浓度进一步增 长会阻碍根系的呼吸和吸收，甚至因呼吸窒息而死亡。 土壤兽类如鼢鼠、鼹形鼠对土壤中的低氧和高CO2浓度产生了很好的 适应性，地下兽对低氧的适应表现在血红蛋白的浓度增加，血红蛋白的 氧结合能力增加，同时降低能量代谢，降低体温。地下兽的脑中枢对 CO2的敏感性降低，通过肾脏调整盐离子排泄速度，以及提高血液的缓 冲能力。 土壤通气程度影响土壤微生物的种类、数量和活动情况，进而影响植物 的营养状况。通气不良，抑制土壤中好气微生物活动，减慢了有机物的 分解与营养物的释放；通气过分，使有机物分解速度过快，养分释放太 快，而腐殖质形成减少，不利于养分的长期供应。
（2）水生动物对水的生态适应性 • 淡水水域 • 海水水域
第三章（2）生物与大气的关系
一、 大气组成及其生态作用
• 在干燥空气中，O2占大气总量的20.95%，N2占78.9%， CO2 占0.032%。这个比例在任何海拔高度的大气中基本相似。 但在地下洞穴或通气不良的环境中，空气中的O2和CO2含量
第三章（1） 生物对水因子的适应
一、水在地球表面的分布规律
地球表面的总水量大约为15亿km3, 其中大约有97%包含在海洋库中。 淡水中：两极冰盖29 000 km3、地下水8 000 km3 、湖泊河流100 km3 、 土壤水分100 km3 、大气中水13 km3 、生物体中水1 km3 。
水分的大循环与小循环：
4.土壤温度
（１）土壤温度影响植物的发育生长。如小麦和玉米发芽的 最低温度分别为12℃和10—11℃，最适为18℃和24℃。（２） 土温影响根系的生长、呼吸和吸收性能。大多数作物在土温 10—35℃范围内，随土温增高，生长加快。土温过低会影响 根系的呼吸能力和吸收作用，如向日葵在土温低于10℃时， 呼吸减弱；棉花在土温17℃-20℃并具丰富水的土壤中，会因 根吸水减弱而萎蔫；温带植物冬季因为土温太低阻断根的代 谢活动，而使根系停止生长。土温过高，也会使根系或地下 储藏器官生长减弱。（３），土温影响了矿物质盐类的溶解 速度、土壤气体交换、水分蒸发、土壤微生物活动以及有机 质的分解，而间接影响植物的生长。 土温的变化，导致土壤动物产生行为的适应变化。大多数 土壤无脊椎动物随季节变化进行垂直迁移：秋季常向土壤深 层移动，春季常向土壤上层移动。而狭湿性的土壤动物，在 较短时间范围内也能随土温的垂直变化调整自身在土壤中的 位置。