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生态因子的生态作用及生物的适应 ppt课件

短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加。
在时间变化上：冬季长波光增多，夏季短波光增多；一天之内中午短波光较多，早晚长波光较多。
在水体中，红外光仅在几米深处就会被完全吸收；紫和蓝色等短波光容易被水散射，不能潜入刀痕深深的海水中；在较深的水层中只有绿光占有较大优势。
生态因子的生态作用及生物的适应
2)时间变化:季节,昼夜
❖ 气温变化温度年较差(年变幅):一年内最热月与最冷月平均温度的差值.
❖ 温度季节变化的重要指标,大小受纬度与海陆位置的影响.
❖ 纬度增加,年较差增大;大陆性气候越明显的地方,年较差越明显.
生态因子的生态作用及生物的适应
❖ 温度日较差:昼夜间最高气温与最低气温的差值.
❖水体: 红外光被水体表层吸收,随深度的增加,以黄绿光为主.
生态因子的生态作用及生物的适应
3)光照时间及生物的生态适应(生物对光周期的适应).
❖ ①昼夜节律：植物光合作用的昼夜变化随光合作用途径(CO2同化途径)而不同。
❖ ②光周期现象：生物对白天黑夜的相对长度的反应称为光周期现（photoperiodism）。生物的光周期现象常表现在：日照长短与植物开花、种子萌发、地下部分的生长、动物的生殖、休眠等。
生态因子的生态作用及生物的适应
光补偿点:
1、阳性植物和阳性叶子偏高,阴性植物和遮阴的叶子偏低. 2、同一植株上,阴性叶偏低,阳性叶偏高. 3、 C3植物偏高,C4植物偏.低光补偿点高低与呼吸作用强
弱成正比.
光饱和点:
1、阳性植物高, 阴性植物低。 2、C4植物光饱和点比C3植物高. 3、苗期和发育后期光饱和点低,生长盛期光饱和点高.
要因素：
生态因子的生态作用及生物的适应

环境因子对生物的影响

一、温度因子的生态作用与生物适应1、温度因子与生物生长2、温度因子与生物发育温度与生物发育有着重要联系。

如某些植物一定要经过一个低温“春化”阶段，才能开花结果，如果过不了这关就不能完成生命周期。

温度与生物发育有一个普遍规律——有效积温。

有效积温是从变温动物开始研究总结出来的规律。

K=N（T-T0）主要应用于植物和变温动物。

温度是一个变化较大的生态因子，因此生物要适应温度的变化，必须自行改变。

有句话说得好“如果我们改变不了环境，那么就必须改变自己适应环境”。

1、变温的生物适应1.1生物的地理分布决定某种生物地理分布区的因子，绝不仅仅是温度因子的作用，但是温度因子是一个很重要的方面。

温度制约着生物的生长和发育，经过长时间的优胜劣汰，能够生存在某一区域的生物就是能适应该环境的具有该区域气候特点的生物。

年平均温度、最冷月平均温度、最热月平均温度是影响分布的重要指标。

因此一般介绍一个地域的气候状况，就会测试这几个指标。

例如哈尔滨（年平均气温3.5℃、1月平均气温约-22℃、7月的平均气温约21℃），三亚（年均气温23.8℃，月最高气温25℃-36℃，月最低气温在10℃以上），从这个指标我们大概能推断他们各自处于哪个地域。

人们就是通过这三个指标来划分植被的气候类型。

如热带植被类型：热带雨林、季风林、稀树草原、红树林。

亚热带植被类型：常绿阔叶林、常绿硬叶林（地中海气候下形成，冬季温和湿润夏季炎热干燥的亚热带季风气候）。

温带植被类型：夏绿阔叶林（一年有4-6个月的温暖生长季节，3-4个月的冬季）影响生物分布的指标很重要，但是极端温度是限制生物分布的重要条件。

如椰子、橡胶、可可、罂粟只能分布在热带，这是受到低温的限制；而苹果和某些品种的梨不能在热带地区栽培，这是受到高温的限制。

动物也不例外，大象不会分布到寒冷的地方，因为它受到低温的限制，并且皮肤上没有长毛，没有御寒能力；而北极熊也不会分布到热带去，因为它受到高温的限制，北极熊长有很多毛，有保暖作用，并且汗腺也不发达，如果贸然把北极熊移到热带生活，必然会导致它无法散热而热死。

生态学(2.3.1)--光和温度因子的生态作用及生物的适应

• 长日照植物：萝卜、菠菜、小麦、油菜、凤仙花、牛蒡等 • 短日照植物：玉米、高粱、水稻、棉花、菊花、牵牛等～ • 中日照植物：甘蔗等少数热带植物 • 日中性植物：蒲公英、四季豆、黄瓜、番茄等
长日照植物
《普通生态学》第二章生物与环境
凤仙花
油菜
短日照植物
牵牛花
《普通生态学》第二章生物与环境
《普通生态学》第二章生物与环境
§1.3 生态因子的生态作用及生物的适应
光因子的生态作用及生物的适应温度因子的生态作用及生物的适
应水分因子的生态作用及生物的适
应土壤因子的生态作用及生物的适
《普通生态学》第二章生物与环境
一、光因子的生态作用及生物的适应
光是地球上所有生物赖以生存最基本的能量来源—— 没有光就没有繁茂的生命世界
高山植物
高山植物对紫外光的适应，发展了特殊的莲座状叶丛，含花青素、叶面缩小、毛绒
发达
《普通生态学》第二章生物与环境
紫外线对动物的特殊作用
某些动物靠紫外线才能辨别方向或看清楚物体。例如蜜蜂在找寻花蜜、为花朵传粉的時，须借助紫外线
《普通生态学》第二章生物与环境
生物的趋光性往往与光质有关：
CP sp
B 呼吸作用
率
光强
CP
sp 光饱和点 CP 光补偿点
光净生强产力
陆生植物的类型：
《普通生态学》第二章生物与环境
阳地植物 (Sun species) ：适应于强光照的植物，只有在足够光照条件下才能进行正常生长，光补偿点高，光合和代谢（呼吸）速率高
阴地植物 (Shade species) ：对光的需要远较阳性植物低，光补偿点低，代谢 / 呼吸作用、蒸腾作用较弱，抗高温和干旱能力较低

森林生态学-温度因子

• 建筑物不同朝向的冻土差异
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
冻土时间: 北侧>南侧
• 建筑物南侧与空旷地的冻土差异
•
冻土时间: 空旷地>南侧
地面覆盖对土壤温度的影响表3 裸地与植被覆盖地土壤温度比较
深度裸地土温(℃)
低矮禾草覆盖地土温(℃) 二者
cm max min 差值
max min 差值之差
2.5 36.6 16.3 20.3 31.9 18.6 13.3 7.0
防止热量散失矮化、鳞片、绒毛降低细胞冰点
植物对高温的适应
反射阳光减少光吸收面积降低细胞含水量增加蒸腾散热
形成耐寒型和喜温型的生态类型
耐寒植物半耐寒植物喜温植物
1.3.1.2 节律性变温与植物
（1）昼夜变温形成温周期现象
促进某些种子萌发促进植物生长提高产品质量
（2）季节变温形成物候
抬升，气温回升后土壤回落而植物根系外露
生理干旱冬季或早春土壤结冰，使植物根
系不能活动。当气温回升时地上部分开始蒸腾失水，从而使植物失水干枯和死亡
桂花冻害
柑橘冻害
樟树冻裂
破坏植物的光合呼吸平衡破坏植物的水分平衡园林植物焦叶、根颈灼伤
根颈灼伤夏季土表温度升高灼
伤幼苗柔弱根颈，使根颈处产生宽几厘米的缢缩环带
0.5 0.5 0.8
屋顶绿化的降温效果(OC)
时间
8月10日
8月14日
屋顶绿化对照降温量屋顶绿化对照降温量
7:00 29.0 29.4 0.4
29.0 29.8 0.8
9:00 29.0 29.8 0.8
29.8 30.0 0.2

第2章主要海洋环境因子的生态作用(海洋环境生态学)

如大型水蚤在20℃时从食物同化的能量中有40%用于生长，在20±5℃变温下用于生长的能量提高到68%。
三、盐度因子的生态作用及生物的适应
盐度（salinity）海水总含盐量的度量单位，指溶解于1kg海水中的无机盐总质量（g）。碳酸盐全部转化为氧化物，溴和碘为氯所取代，所有有机物均完全氧化时，1kg海水中所含全部可溶性无机物的总质量（g）。
②对光强的适应类型光合作用速率随光强的逐渐减弱达到光合作用的积累等于呼吸作用的消耗时的光强，即光补偿点(compensation point)。根据饱和点和补偿点的高低，可把植物分成阳生植物和阴生植物。
（1）阳生植物适应于强光照地区生活，其光饱和点和补偿点较高，光合速率和代谢速率亦较高；（2）阴生植物能够利用弱光进行光合作用，其光饱和点及补偿点相对较低，光合速率和代谢速率亦相对较低；（3）中生植物界于两者之间。
➢长日照生物：一般光照长度超过12-14h称为长日照。长日照植物或动物通常是在日照时间超过一定数值才开花、生殖、迁移、冬眠和换毛换羽等。人为延长光照时间可促使这些动植物提前开花、生殖、迁移、冬眠和换毛换羽等。
➢短日照生物：一般每天日照不足8-10h称为短日照。
➢中间日照生物：对日照时间无要求，只要其他条件合适，在什么日照条件下都能的开花、生殖、迁移或休眠等。
二、温度因子的生态作用及生物的适应
（3）温度与海洋生物的迁移很多海洋动物（如大黄鱼、小黄鱼、带鱼、蓝点马鲛、中国对虾等）的洄游路线也与海水温度的季节变化密切相关。水温可作为渔期、渔区预报的重要指标之一。
二、温度因子的生态作用及生物的适应
（4）变温对生物的影响
在适温范围内，周期性的变温对生物产生有益作用。
有的鱼类有春秋两个产卵群体，应分为长光照期和短光照期两个产卵类型。如我国近海的大黄鱼就分为“春宗”和“秋宗”两个产卵类群。

生态因子对生物的生态作用及生物的适应

耐度限制的调节通过下列主要方式： –新环境适应：驯化培育 –休眠——“逃避”限制 –生理节律变化和其他周期性补偿变化调节的目的是对恶劣环境的克服，通过这些方式，使体内生理、行为达到平衡，而抵抗恶劣环境。
三、生态因子对生物的生态作用及生物的适应
1．光因子对生物的生态作用及生物的适应
2．温度因子对生物的生态作用及生物的适应 3．水因子对生物的生态作用及生物的适应 4．土壤因子对生物的生态作用及生物的适应
2．温度因子对生物的生态作用及生物的适应
（1）温度与生物生长发育生长：“三基点”——最低、最适、最高温度。不同的生物“三基点”不一样。发育：植物的春化作用（vernaligation）（某些植物要经过一个“低温“阶段才能开花结果）。（2）生物对极端温度的适应对低温适应——在形态、生理和行为方面的表现
2生物对极端温度的适应对低温适应在形态生理和行为方面的表现mmmm331345273313148160127140400472295354959778622说明了生活在高纬度地区的恒温动物其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大
第二章
• 环境概述
• 生态因子
生物与环境
• 生态因子对生物的生态作用
一．环境概述
• 限制因子（limiting factor）： ①限制生物生存和繁殖的关键性因子。 ②在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限，而且阻止其生长、繁殖或扩散甚至生存的因素。 • 最小因素定律（law of minimum）：能够影响生物的无数因子中，总有一个因素限制生物的生长、生存或繁殖。
• 耐性定律（law of tolerance）：耐性（tolerance）：①指生物能够忍受外界极端条件的能力；②指单个有机体或种群能够生存的某一生态因子的范围。又称shelford 耐性定律。任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受性限制时，而使该种生物衰退或不能生存。

森林生态学：04 . 温度因子

3. 生物对极端温度的适应 3.2 高温与生物
对动物的危害 – 酶活性破坏 – 蛋白质变性 – 缺氧 – 排泄功能失调 – 经神系统麻痹
3. 生物对极端温度的适应 3.2 高温与生物
• 形态适应绒毛、鳞片、白色皮、革质叶——反光叶片垂直排列或折叠——减少光吸收面积木栓组织增厚——隔热
3. 生物对极端温度的适应
• 冻举/冻拔(frost heaving)--苗木 • 冻裂(frost-split/crack/cleft)-西侧 • 冻枯/哨条(parch blight)——生理干旱
3. 生物对极端温度的适应
3.1 低温危害
霜害
3. 生物对极端温度的适应
3.1 低温危害
冻拔
冻梢
冻裂
3. 生物对极端温度的适应
2. 温度的生态作用
(3)节律性变温与生物
2. 温度的生态作用
(3)节律性变温与生物
物候(phenological phenomenon):生物长期适应于一年中气候条件的节律性变化而形成与此相适应的生育节律物候期物候相植物——发芽展叶生长现蕾开花结果果实成熟落叶休眠动物——活动与休眠繁殖期与性腺静止期定居与迁移等
1.温度的变化规律
1.温度的变化规律
（1）温度的空间变化规律是怎样的？为啥要到高山避暑？冬季大雁南飞？沿海和内地温度为何存在差异？
1.温度的变化规律
1. 温度的变化规律
（1）温度的空间变化规律是怎样的？
海拔——海拔每上升100M，年平均温度下降0.5-0.6℃ 纬度——纬度每增加1(111㏎)，年平均温度下降0.50.9℃。经度——大陆性气候强弱，海陆位置：我国属季风气候，夏天为东南方向的温湿海洋性气团；冬天为西北向的极地大陆性气团。普金斯(A.D.Hopkins)定律——在北美温带地区，纬度北移1、或经度移动1、或海拔上升120M(400英尺),生物的物候期在春天和初夏延迟4天,而在秋季提早4天

能量环境——温度因子的生态作用

能量环境——温度因子的生态作用能量环境地球上温度分布地表大气温度的分布和变化土壤温度的变化水体温度的变化生物对温度的适应常温动物与变温动物。

外温动物和内温动物。

在一定的环境温度范围内（热中性区），内温动物消耗的能量是在基础代谢率的水平上。

当环境温度离这个区越来越远时，内温动物维持恒定的体温消耗的能量越来越多。

温度因子的生态作用温度对生物的生长有重要影响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。

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。

在一定的范围内，生物的生长速率与温度成正比。

温度对生物的发育有重要影响春化作用——某些植物需要经过一个低温春华阶段，才能开花结果，完成生命周期，此称为春化作用。

有效积温法则植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。

有效积温法则的意义：预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生历程；制定农业气候区域，合理安排作物；应用积温预报农时。

温度对生物分布有影响高温限制生物的分布：原因：主要是破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡。

低温限制生物的分布：对生物分布的限制作用更为明显。

原因：对植物和变温动物来说，决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低温。

其次是植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段。

温度对恒温动物分布的直接限制相对较小。

温度对生物行为有影响变温动物的行为直接与温度相关联变温动物日出时的取暖行为；变温动物繁殖行为直接与温度相关。

某些恒温动物的行为直接与温度相关联鸟兽随环境温度变化具迁飞或迁徙行为；沙漠动物白天昼伏或穴居躲避高温，晚上出来活动觅食的行为；环境温度对恒温动物的繁殖行为也有一定的影响。

温度对生物生理结构与反应有影响低温的生态作用高温的生态作用驯化和气候驯化：生物体经过锻炼后，使自身变化去适应于环境变化就，以争取生存的生态适应。

2生物与环境3温度、水和土壤因子共30页文档

引起植物体内各部分水分的重新分配。不同器官和不同组织间的水分，按各部位的水势大小重新分配。水势高的向水势低的流动；
影响植物产品的质量。果树在干旱情况下，果实小，淀粉量和果胶质减少，木质素和半纤维素增加。植物受干旱危害的原因有能量代谢的破坏、蛋白质代谢的改变以及合成酶活性降低和分解酶活性加强等。
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（三）温度与生物的地理分布
影响生物分布的温度因子：年平均温度、最冷月、最热月平均温度极端温度高温限制低温限制物种分布规律：
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（四）变温与温周期现象
1.变温与温度生长种子萌发生长期植物的形态特点 2.变温与干物质积累 3.温周期现象
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（五）物候学
概念：物候是指生物长期适应于一年中温度的节律性变化，形成的与此相适应的发育节律。例如大多数植物春天发芽，夏季开花，秋天结实，冬季休眠。
动物：
形态：贝格曼（Bergman）规律，阿伦（Allen）规律，增加羽毛，皮下脂肪身体隔热性能生理：体内产热量
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（二）生物对极端因子的生态作用
2.生物对高温环境的适应植物：
形态：叶、茎，根茎生理：降低含水量，增加糖浓度，减缓代谢和增加原生质的抗凝结能力；发达的蒸腾，反射红外线
动物：
形态：生理：放宽恒温性行为：夏眠，昼伏夜出，穴居
2.温度与生物发育春化作用
有效积温法则 K=N（T-T0）
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（2）生物发育和生长速度
发育阈温度(生物学零度) 总积温(有效积温)：K=N(T-C) 发育历期和发育速率
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（二）生物对极端因子的生态作用
1.生物对低温环境的适应植物：
形态：北极和高山植物芽有鳞片、表面有蜡粉和密毛，矮小等生理：减少水分、增加糖类等降低冰点

温因子的生态作用及生物的适应

Color of the Ground
White sand
Black sand
当前第5五页页，共，4共9页四，十星九期页日。。
Presence of Boulders and Burrows
Microclimates under stones
第当六前页6页，，共共4四9页十，九星期页日。。
Aquatic Temp
（2）Development is only affected by temperature；
（3）Temperature is constant.
Applications of the equation:
（1）Predicting potential distribution of organisms. （2）Predicting emergence of a certain stage of organisms
Pearcy (1977) collected
最
cuttings(插条) of a plant
佳
温
from the Death Valley,
度
California, and planted them
相
under two different
差 8℃
temperatures.
Growing temperature and optimal temp for photosynthesis
Many organisms have evolve ways to compensate for variations in environment by regulating body temperature
Many organisms survive extreme temeratures by entering a resting stage

温度因子的生态作用及生物的适应

（3）Shelford耐性定律考虑到限制植物生长的受生态因子最小量限制，同时也受最大量限制（4）生态幅不同种类的生物对不同环境的耐受能力也不同（如温度、盐度、湿度等）；处于不同发育期的生物对生态因子耐受性不同（生殖期的生态幅较窄）例
（5）生物内稳态及耐性限度的调整 1. 内稳态（homeostasis)及其保持机制内稳态：生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制。保持机制恒温动物通过控制代谢速度调节体温；变温动物靠减少散热或利用环境热源使身体增温非内稳态生物的耐受限度取决于体内酶系统在什么生态因子范围内起作用；内稳态耐受性除受上述因素影响还有赖于内稳态机制发挥作用的大小 2. 耐受限度的驯化通过人为驯化的方法可以改变生物的耐性范围。 3. 指示生物利用生物做指示者反映环境的特征
（二）生物对极端温度的适应 1. 生物对低温环境的适应植物叶片和芽受到油脂类物质的保护，植物体表生有蜡粉和密毛。极地植物图示及其温度曲线动物贝格曼规律：生活在高纬度地区的恒温动物往往比生活在低纬度地区的同类个体大。阿伦规律：恒温动物身体的突出部分在低温环境下有变小变短的趋势 2. 生物对高温环境的适应植物形态的变化动物改变位置（不同的沙子）
•
植物群体对光的利用率更高
（二）光质的生态作用与生物的适应
太阳光质可以简单的分成红外光区、可见光区、紫外光区

植物光合作用可以利用波长为380～760nm的可见光（绿光为生理无效辐射）

紫外光区可以起到杀菌的作用，但是过量也会影响到植物的生长
（三）生物对光周期的适应 1. 昼夜节律大多数生物活动表现出昼夜节律，动物有不同的活动和休息的时间；植物的光合作用、蒸腾作用积累与消耗均是有规律的昼夜变化 2. 光周期现象一天之中白天和黑夜的相对长度称为光周期 (1)植物的光周期现象长日照植物、短日照植物、中间性植物长日照植物日照长度超过一定时间才开花短日照植物日照长度少于一定时间才开花（2）动物的光周期鸟类的迁徙和生殖腺的发育都与光周期有关（通过光照增加鸡蛋产量）

温度的生态作用与生物的适应

（4）物候节律
• 物候是指生物长期适应于一年中温度的节律性变化，形成的与此相适应的发育节律。例如大多数植物春天发芽，夏季开花，秋天结实，冬季休眠。
• 物侯学:研究生物的季节性节律变化与环境季节变化关系的科学.
30
第三十页，共67页。
动物的物候变化（如生物钟）的解释
• 动物的休眠有冬眠和夏眠（夏蛰）
表现在芽及叶片常有油脂类物质保护，芽具有鳞片。
器官的表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达的木栓组织。植株矮小，常呈匍匐、垫状或莲座状；
高山植物红景
天
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第十八页，共67页。
（2）植物对低温的适应
生理适应：
减少细胞中的水分和增加细胞液的浓度。极地和高山植物能吸收更多的红外线。
行为适应：休眠来增加抗寒能力
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第三十五页，共67页。
2.水对动植物生长发育的影响
• 水对植物生长发育的影响：水分对植物生长有最低、最适和最高值3基点。
• 水对动物生长发育的影响：水分不足时，引起动物的滞育和休眠；许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关。如澳洲鹦鹉在干旱年份就停止发育。
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第三十六页，共67页。
3.水对动植物数量和分布的影响
（1）动物对低温的适应
*形态结构：
贝格曼（Bergman）规律：生活在高纬度地区的恒温动物，
其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大,导致相对体表面积变小，单位体重散热量相对较少。
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第十二页，共67页。
13
第十三页，共67页。
阿伦规律（Allen）
• 恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境下有变小变短的趋势。
蛋白质合成受阻、碳水化合物减少和代谢紊乱等。