世界植被分布规律及植被区

叶片
叶片 运动
叶小而厚，细胞紧密， 叶绿体小而多 垂直向日叶运动
叶大而薄，细胞疏松
水平向日叶运动
适宜 光强
生长 速度 分布 区域
在强光环境下，光呼吸 在弱光环境下，呼吸损耗 损耗相对少 相对少
生长较快 生长较慢
生长在旷野、路边，如 生长在潮湿、背阴的地方， 草原和沙漠植物 如林下蕨类、苔藓等
4.植物的耐荫性
- 同种植物对不同生态因子的生态幅不同
适 合 度
32.5℃ 30℃ 35℃
温 度 40 ℃
35
80
85
90 95 相对湿度 / %
90 % 85 % 95%
100
30
适 合 度
25 80 85 90 95 100
20
25
30 温度 / ℃
35
40
相对湿度 / %
两个生态因子作用对植物适合度的影响
4.植物的适应类群:
耐 受 度
低
梯度
高
耐受极限随环境温度的改变
1-3-2 植物耐受限度的调制
3.休眠:植物主动进入生理不活跃状态，
可以扩大对环境条件的耐性范围，是植物抵 御不利环境条件的一种非常有效的生理机制
4.周期性调整:植物耐性限度的调节往往
有节律，这是植物对生态因子周期变化不断 适应的结果
植物的休眠
1-3-3 植物的需求性
活动力（生长）
冷窄温性
广温性 中温窄温性 热窄温性
温度
广温性生物与狭温性生物的生态幅比较
5.生态幅与分布区
据生态幅可推断植物不能分布在哪里，而 不能推断出植物将分布在哪里
植物分布区
生理分布区 生理最适分布区 生态分布区 生态最适分布区
活动力（生长）
生态、生理最适
生态最适
种1
种1
种2
活动力（生长）
任何一种生态因子只要接近或超过植物所能忍受 的最低限度,就成为这种植物的限制因子 限制因子是一个相对的概念,随植物本身情况和 其他因子综合状况而变化
最大速率
CO2过量；35℃
光 合 速 率
温度是限制因子 CO2过量；20℃
CO2是限制因子 CO2不足（0.01％）；20 ℃ 500 1000 1500 2000 2500 光强（10.76 lx）
CO2
光抑制 光强超过一 定范围后， 光合功能下 降的现象
光照强度
气 体 交 换
CO2 放 出 量
光饱和点
净 光 总 合 光 合
黑暗中释放的CO2量
光 合 速 率
11
14
时间
－光强过强 －气孔关闭，水分不足
植物的午休现象
2-2-2 植物对光强的适应
光 合 速 率
高梁 玉米
C4植物
小麦
阳生草类
C3植物
生态最适
生态、生理最适
种2
种1
种间竞争导致植物种1的生态最适区和 生理最适区分离示意图
1-3-2 植物耐受限度的调制
1.植物的内稳态(homeostasis):植物通过
控制小环境（包括微环境和内环境），使其保持 相对稳定性 内稳态机制是长期进化的结果，能减少植物 对外界环境的依赖性，扩大其耐性限度 内稳态机制多样：形态、生理和行为 只能在一定范围内扩大植物的生态幅与适应 范围，不能完全摆脱环境的限制
C3 植 物 、 植 物 和 植 物 的 适 应 特 征 C4 CAM
生境特征 维管束鞘细胞 CO2固定途径
大部分绿色植物，不包括藻类、蕨类植物 如水稻 和针叶树，常见于有花 植物，如玉米，甘蔗、 高梁、狗尾草等 广泛 开阔、温暖、盐生 无花环型结构 Calvin循环 花环型结构 C4途径 PEP羧化酶 亲和度高 OAA （4C） 低 100 30-45 1-3
阴生草类
光强度
1.光强与植物的光合作用
2.植物对光强的生态类群
C4, C3阳生植物 适应强光环境，耐荫力 弱，对强光的利用力强 C3中生植物 对光的适应范围较宽 C3阴生植物 适应弱光环境，耐荫力 强，对弱光的利用力强
阳生植物
植物
中生植物
阴生植物
3.植物对光强的适应机制
阳生植物 阴生植物
枝叶稀疏，叶片与入射 枝叶茂密，叶片与入射光 枝叶 光夹角较大，叶被毛多， 夹角较小，叶被毛少，单 冠状 层和水平排列
2-4 光周期的生态作用与植物适应
2-4-1 光照长短与植物光周期 ☞ 2-4-2 光周期与植物适应
叶绿体
光
光反应
叶绿体
C 反应
三C糖 (PGA)
GAP
H2O
O2
CO2
细胞呼吸
CO2+2H2O*
(CH2O)+O2*+H2O
糖
纤维素 淀粉 其他有机化合物
1.光合作用
Rubisco
5C糖
RuBP
CO2
第二节
光照条件
2-1 光合固碳途径与植物适应类群
2-1-1 光合固碳途径与植物适应类群 ☞
2-2 光强的生态作用与植物适应
2-2-1 光强与植物光合作用 ☞ 2-2-2 植物对光强的生态适应 ☞ 2-2-3 光强与水生植物的分布 ☞
2-3 光质的生态作用与植物适应
2-3-1 地球上的光质分布 ☞ 2-3-2 光质的生态作用 ☞
1-3-4 生态类群与生态型 ☞
1-1 环境的概念与类型
环境 (environment) 的概念
指某一特定生物体或生物类群周围一切的总和，包 括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的 各种因素。
环境 (environment) 的分类
大环境 （macro-environment) ：宇宙环境、地球环境 和区域环境 小环境 (micro-environment)：有直接影响的邻接环境 - 以大环境为背景 - 影响更直接，更显著
酶
Calvin
3C糖
循环
PGA
O2 2C酸：乙醇酸 H2O+CO2
C3 途径与光呼吸
C3植物
不能固 定 O2
CO2
PEP羧化酶 叶肉 OAA(四C糖） 细胞
CO2
维管 束鞘 细胞
卡尔文循 环
细胞呼吸
糖
纤维素 淀粉 其他有机化合物
C4 途径
C4植物
CO2
细胞呼吸
CO2
夜晚 白昼
糖
纤维素 淀粉 其他有机化合物
Blackman的实验结果
1-2-3 生态因子的限制性作用
Shelford 耐性定律(Law of tolerance)
生物对影响它的每一项生态因子都有其耐 性范围。任何接近或超过植物耐性范围的生 态因子都可以成为限制因子
植 物 生 理 过 程 强 度 生 长 速 度
1.最适点 2.最适区 死亡下限 死亡上限 3.适宜区 4.限制区 5.死亡区 5 3 4 1 2 环境梯度 3 4 5
/
植物对某种生态因子的耐性曲线与生态幅
1-3-1 适应和生态幅的概念
1.适应(adaptation):指一种植物在某类 生境中能正常生长和繁殖的现象
广义概念:植物所具有的任何有助于植物 生存和繁殖的特征 狭义概念:植物所具有的有助于生存和繁 殖的任何可遗传特征,是自然选择的结果 表型可塑性(phenotypic plasticity):由 于环境影响而导致的基因型不变而表现型 变化的现象
2.生态幅(tolerance)：每个种对生态因子适应
范围的大小,即耐性范围
3.生态幅的特征
生态幅主要决定于植物的遗传特征
受多种生态因子综合作用 有一定的时空变异性
- 不同植物对同种生态因子生态幅不同 - 同种植物在不同生长阶段对同种生态因子的生态幅不同
- 同种植物在不同环境中对同种生态因子的生态幅也不同
PEP羧 OAA 化酶
Calvin 循环
苹果酸 苹果酸 液泡 CO2
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CAM途径
CAM植物
景 天 属 植 物
生态类群
仙 人 掌 类 植 物
特征
植物类群
C3植物
C4植物
CAM植物
肉质植物，如波萝、 仙人掌、景天属植 物等 开阔、干旱、温暖、 盐生 无花环型结构 CAM途径 PEP羧化酶 亲和度高 OAA （4C） 白天闭，夜晚开 低 小于1 30-35 1-3
1-2-1 生态因子的概念及分类
生态因子的分类（依据性质、特征）
非生物 因子
气候因子：光、温、降水、风等 土壤因子：土壤结构、物理性质、化学性质 地形因子：海拔、坡度、坡向等 植物因子：植物间机械作用、共生、寄生、
生 态 因 子
生物 因子
附生、竞争等
动物因子：摄食、传粉、践踏等 人为因子：垦殖、放牧、采伐、污染等
植物的需求性（requirement):
植物完成个体生活史需要一定的物质和能 量等有利条件作保证，这种关系即为需求性 需求性与耐性范围是植物适应能力的两个 侧面，相互补充
1-3-4 生态类群与生态型
1.生态类群:在相似的生态环境条件下，经过相
似的自然选择和进化，对某一项生态因子形成相似 的可遗传的适应特征（包括形态、结构、生理、生 长发育等），从而具有相似的需求性和耐性范围， 这群植物组合即为一种生态类群
第二章
植物生活与环境
——植物生态类群的分化
第一节
概 述
1-1 环境的概念与类型 ☞ 1-2 生态因子及其生态作用 1-2-1 概念及分类 ☞ 1-2-2 一般特征 ☞
1-2-3 生态因子的限制性作用 ☞
1-3 植物的生态适应
1-3-1 适应和生态幅的概念 ☞
1-3-2 植物耐受限度的调整 ☞
1-3-3 植物的需求性 ☞
初始酶及对CO2亲 Rubisco酶 和度 亲和度低 CO2固定最初产物 PGA（3C） 气孔 光呼吸 最大光合速率 光合最适温℃ 光补偿点 高 55 20-30 0.2-2
白天开，夜晚闭 白天开，夜晚闭
2-2-1 光强与植物光合作用
吸 收 量
光合速率与呼 吸速率相等时 的光照强度 光补偿点
光合速率 达到最大 值时的光 强
2.生态型:分布广泛的同种植物，长期生活在分
布区内不同生境中，发生基因型分化，形成对各自 生境的不同适应特征（形态、结构、生理、生长发 育等），称为不同的生态型（ecotype)
3.生态差型:同种分布区内不同生境特征连续变
化，同种内不同生态型的适应特征也可能呈现连续 变化的现象，称之为生态差型
来自不同海拔高度的蓍草种子种在同一花园相同条件下 生长出来的植株
低于某种生物需要的最 小量的任何特定因子，是 决定该种生物生存和分布 的根本因素 适用于严格稳定状态 需考虑生态因子间的相互 作用
木桶法则
1-2-3 生态因子的限制性作用
Blackman 限制因子定律(Law of limiting factors) 因子(limiting factor)
限制植物生长和繁殖的关键性生态因子即为限制
植 物 的 内 稳 态
- 40℃
北极植物 Novosie versigaglacialis 温度的变化
1-3-2 植物耐受限度的调制
2.驯化(homeostasis):如果一种植物长期
生活在最适区的一侧，经过一定时间后可以诱发 生理补偿变化，导致该种耐性限度和生态幅改变， 形成新的最适点 自然驯化 （acclimatization) 人工驯化 (acclimation)
1-2-1 生态因子的概念及分类
生态因子的分类（依据作用方式） 非密度制约因子——作用强度与植物 密度无关。如：极端天气事件、温度 等 密度制约因子——作用强度随植物密 度改变而变化。如：物种间竞争、食 草动物的影响；一定条件下的营养、
生 态 因 子
空间、光、水等
1-2-2 生态因子的一般特征
综合作用：各因子非孤立、单独的存在，总是与
其他因子相互联系、相互影响、相互制约
主导因子作用：众多因子非等价，起决定性作用
的因子会引起其他生态因子发生变化，使植物的生长发 育发生变化
阶段性作用：植物需要的阶段性 不可替代和补偿性作用 直接作用和间接作用
1-2-3 生态因子的限制性作用
Liebig 最小因子法则(the law of minimum)
生态学中常用“广”（‘eury-’）和“狭”(窄) （‘steno-’)表示生态幅的宽度，宽与狭作为字首 与不同因子配合，就表示某物种对某一生态因子的 适应范围。如: 广温性（eurythermal) 广水性（euryhydric) 广盐性 (euryhaline) 广光性 (euryphotic) 广土性 (euryedapic) 狭温性 狭水性 狭盐性 狭光性 狭土性 (stenothermal) (stenohydric) (stenohaline) (stenophotic) (stenoedapic)
（1）耐荫性：植物在弱光环境下生长和繁殖的能力
（2）影响因子 － 物种：阴生－中生－阳生
－ 生长阶段：种子－幼株－成株 － 生境： 适宜－不适宜 － 部位：下、内部叶－上部叶
- 生境 （habitat）：植物个体或群体栖息地上
的小环境
1-2-1 生态因子的概念及分类 概念
环境因子 (environmental factors):组成 环境的每个因子 生态因子 (ecological factors)：环境中对 植物生长、发育、生殖、行为和分布有直接 或间接影响的环境因子 生态环境 (ecological environment)：生 态因子的总和