生物对环境的响应

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。
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。
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。
三 植物对土壤的适应
长期生活在不同土壤上的植物，对该种土壤产生了一定的
适应特征。据植物对土壤ＰＨ的反应，可把植物分为三类： 酸性土植物（pH<6.5）、中性土植物（pH 6.5—7.5）和碱性 土植物（pH>7.5）。大多数植物和农作物适宜在中性土壤中 生长。生活在盐碱土中的植物和沙基质中的植物，分别归为 盐碱土植物和沙生植物。
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。
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。
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
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地球表面的总水量大约为15亿km , 其中大约有97%包含在海洋库中。
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淡水中：两极冰盖29 000 km 、地下水8 000 km 、湖泊河流100 km
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土壤水分100 km 大气中水13 km 生物体中水1 km 。
水分的大循环与小循环：
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，
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
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。
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。
1，空间上的分布 • 海拔 • 纬度 • 经度 • 地貌
降雨量：地球上的降雨量随着纬度发生很大变化。在赤道南北两侧纬度0-20°降 雨量最大，年达100-200cm。纬度20°- 40°地带，由于空气下降吸收水分，降雨 量减少，在南北半球40°- 60°地带，由于南北暖冷气团相交形成气旋雨，致使 年降雨量超过25cm，成为中纬度湿润带。极地地区降水很少，成为干燥地带。 等雨线：华南降水量为1500—2000 mm，长江流域为1000—1500 mm，秦岭和淮河 大约为750 mm，从大兴安岭西坡向西，经燕山到秦岭北坡为500 mm，黄河上中游 约250—500 mm。内蒙西部至新疆南部为100 mm以下。
类的生存提供了净化的空气环境。
四、 CO 与植物
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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）。
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。
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。
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。
• 沉水植物 • 浮游植物 • 挺水植物 （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 与大气不相同。
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。
• 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
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
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。
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
• 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ห้องสมุดไป่ตู้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
二、土壤的物理性质与生物
土壤是由固体、水份和空气组成的三相复合系统。固体包括无机颗粒与有 机物。土壤固相颗粒是土壤的物质基础，占土壤总重量的85%以上。土壤颗 粒的组成、性质及排列形式，决定了土壤的理化性质与生物特性。
1.土壤质地与结构 组成土壤的各种大小颗粒按直径可分为粗砂（2.0—0.2 mm），细砂(0.2— 0.02 mm)，粉砂(0.02-0.002 mm)和粘粒(0.002 mm以下)。这些不同大小颗粒 组合的百分比，称为土壤质地（texture）。
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.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。