个体生态学个体生态系统与环境的关系

第三章个体生态学

(个体生态系统与环境的关系)

教学目标：主要让学生掌握生物个体适应环境的机制

第一节地球上光和温度的分布

太阳辐射为地球生命支持系统提供了能量来源，温暖着地球。太阳辐射的强度（光照强度）、光照时间和光谱成分对生物的生长、发育、繁殖、分布产生重大影响。

太阳以电磁波形式发射辐射能。

太阳辐射能的40-50%是可见光谱，其余大部分是红外线，紫外线较少。

可見光380 –760 nanometers

一、地球上光的分布

✶1、地球上光的分布

✶1）光谱成分：紫外光（波长380纳米以下）、可见光（380-760nm)、红外光谱（760nm以上）；

✶2）影响地表太阳辐射的因素

✶大气层成份影响其对太阳辐射的吸收、反射、散射，如：CO2、臭

氧、水雾滴、尘埃颗粒等，仅47%到地表；

✶太阳高度角；

✶地球自转及公转，使地表辐射呈纬度、昼夜、季节变化

✶地理因素：海拔高度、坡向等；

✶3）太阳辐射时间的季节变化

✶除两极以外，春分和秋分光照时间相等（12L:12D）。

✶4）太阳辐射强度的时间和空间变化

✶时间变化：季节变化、日变化

✶空间变化：一般随海拔高度的增加而增加，随纬度的升高而减弱；

✶水体中的光辐射的变化比空气中更大，指数递减，清水中，1.8米

处可见光光强递减到50%，只有1%的可见光能够到达5—10米深度。

✶太阳总辐射的变化：太阳辐射时间×辐射强度

二地球上温度的分布

✶ 1 地表大气温度的变化

✶1）温度的空间变化

✶纬度：随纬度的增加而降低，-0.5℃/+1纬度；

✶水陆分布：海洋对海岸区域气温的调节作用

✶地形地貌：山脉走向、地形变化和海拔高度的影响，干燥空气中，

海拔每升高100米气温降低1℃；（如：吐鲁番盆地的“逆温现象”；

秦岭其气候带分界现象）

✶2）温度的时间变化

✶日较差随纬度增高而减少，随海拔升高而增加，并受地形地貌的影

响（阳坡〉平地〉阴坡）

✶年较差：大陆性气候〉海洋性气候。

✶ 2 土壤温度的变化

✶1）土壤表层温度的变化比气温剧烈，随深度增加变幅减小；

✶12厘米处，土壤温度日变幅减少50%；

✶1米以下无昼夜变化；

✶一般30米以下无季节变化；

✶2）最高温最低温延迟

✶土表最高温度出现在13点，

✶10厘米深度出现在16-17时；

✶深度增加10米，最高最低温度延迟20-30天。

• 3 水体温度的变化

–1）水体温度的时间变化

•水温变幅小于空气；

•海洋水温昼夜变化不超过4℃，15米以下深度无昼夜变化，140米以

下无季节变化

•年较差：赤道海洋不超过5℃，温带海洋10——15度；

–2）水体温度的变化

•水体温度的成层现象；

•低纬度地区水温分层现象不如中、高纬度显著；

•第二节生物对光的适应

•一、光质的生态学作用

• 1 对光合作用的影响

•光合有效辐射能：光合系统只能利用380-710nm之间的辐太阳辐

射；

•叶绿素吸收最强的是640-660nm的红光和430-450nm的篮紫光

•红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成。

• 2 光质对植物形态建成、向光性以及色素形成的影响

•紫外线抑制植物茎的生长，高山植物呈现茎干粗短，叶面缩小；

•青蓝紫光能是植物对向光性更敏感

• 3 光对动物生殖、毛羽更换、生长发育等有影响。

•二、光强的生物学效应

•生长发育、形态建构作用。

•植物黄化现象（eitiolation phenomenon）。

•光照强度对植物组织的生长发育以及分化有重要的影响

•通风透光，果实成色等

•植物对光照强度的适应

•C3（小麦等）、C4（玉米、高粱等）植物光合能力与光强的关系；

•阴生植物和阳生植物叶片的排列，有效利用阳光；

•动物对光照强度的适应

•遗传型适应：夜行性动物眼睛一般比较大，有的动物的眼睛突出眼眶（长焦镜头），地下生活动物眼睛有的退化；

•行为适应：昼行性和夜行性动物（刺猬、家鼠、蝙蝠、壁虎等）；动物每日开始活动的时间。

三、生物的光周期现象

• 1 定义：生物对昼夜光暗循环格局的反应所表现出的现象称之为光周期现象。

•生物和许多周期现象是受日照长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器。

•生物内在节律—外在节律协调一致，才能很好地生活

• 2 植物的光周期现象

•长日照植物：小麦、萝卜、菠菜、凤仙花等；

•短日照植物：玉米、高粱、水稻、棉花等；

•中日照植物：甘蔗，仅少数热带植物属此类；

•日中性植物：蒲公英、四季豆、黄瓜、番茄等。

（光照时间对开花的作用、光照时间对生长的影响）

3 动物的光周期现象

1）光周期对繁殖的影响

长日照动物：鸟类及某些兽类的生殖也与日照长短有关，如鼬、雪貂、野兔、刺猬等都是随着春天日照长度增加而开始生殖（称为长日照兽类）；鸟类的光周期现象最为明显；

大山雀：光照12~13h性腺开始发育，14h以上开始产卵，15h以上停止产卵）鸡等）；

短日照动物：绵羊、山羊和鹿等总随着秋天短日照的到来而进入生殖期（称短日照兽类）。

人工调节光照可以使动物反季节繁殖

2）换毛换羽的光周期现象（美洲兔夏毛褐色、冬毛白色）；

3）昆虫的滞育现象（玉米螟50%滞育的光照时间为13.5h）；

4）动物迁徙的光周期现象（不同光照处理对迁徙方向的影响——天文馆释放试验）

第三节生物对温度的适应