第三章 植物的生活与环境
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第三章 植物的生活与环境
——植物生态类群的分化
第一节 植物生活环境概述
一、环境及其类型
▪ 生物环境(bio-environment): 特定生物或生物群体(植物/动物/人类)以外的空间， 以及直接或间接影响该生物或生物群体生存的一切事 物的总和。
▪ 宇宙环境(space environment): 指大气层以外的宇宙空间。
对植物生长有直接影响的邻接环境（栖息地生境）。 ▪ 内环境(inner environment):
指生物体内组织或者细胞间的环境。
二、生态因子作用分析
（一）生态因子(ecological factors)的概念
1、生态因子：环境中对生物生长、发育、生殖、行为、分布有直接和
间接影响的环境要素。 所有的生态因子构成生物的生态环境。
耐受性下限
6 5
生态幅 适宜范围
耐受性上限
死亡 降低生命活动
降低生命活动 死亡
生命活动强度
4
最适点
3
2
最适区
限制区
限制区
1
适宜区
适宜区
0
生态因子梯度
百度文库
生态幅与耐受限图解
生态幅基本特征
不同植物具有不同的生态幅 同种植物对不同生态因子的生态幅有别；某些生态因子的适应范 围(即耐性范围)可以重叠 生态因子组合不同，耐性范围不同 不同生长阶段，同一生态因子的生态幅不同 不同环境下的同种植物，同一生态因子的生态幅不同
3、 Shelford耐受限定律 (Law of tolerance):
任何一个生态因子在数量和质量上的不足或者过多，都会使该生物衰 退 或不能生存。因子耐受上限和下限之间的耐性范围越宽，越不易成为 限制因子。
生理过程强度
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
A因子强度（如光照）
限制因子作用示意图
▪ 地球环境(global environment): 指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈及生物圈，又称全
球环境，或地理环境(geoenvironment). ▪ 区域环境(regional environment):
指占有某一特定地域空间的自然环境，由地表不同地区的5个自然 圈层相互配合形成的。 ▪ 小环境(micro-environment):
2、生态因子的基本类型
非生物因子
生物因子
气候因子 土壤因子 地形因子
植物因子 动物因子 人类因子
3、生境(habitat):
具体生物个体和群体生活地段上的生态环境称为生境。
（二）生态因子作用的一般特征
综合作用：生态因子同时作用与植物生长；一因子变化导致其他因 子变化
主导因子作用：光、温、水、营养是影响植物生命活动最基本的因 子。主导因子异常，植物生存即受到抑制或威胁（环境胁迫stress ） 直接间接作用：任意生态因子直接和间接影响植物生长 阶段性作用：不同生理阶段的生态因子需求不同 不可替代作用：生态因子具有独立影响而不可替代，量可以得到一定 程度的补偿和调剂
（一）光合作用
绿色植物吸收太阳能，裂解水分子， 同化二氧化碳，制造有机物质并释 放氧气的过程。
光合过程
光反应
阳光 H2O
天线色素
吸收光能 光能传递
电子流
NADP＋＋H+
少量叶绿素a
电子传递
激发，失去e
NADPH
e 叶绿素a＋ H＋
ADP—ATP；光能—化学能
2、狭义适应
有助于植物生存、繁殖的任何可遗传特征。
（二）生态幅(ecological amplitude)
1、生态幅概念
每个物种对生态因子适应范围的大小，称为生态幅。 该范围内植物具有生命价值，又称生态价（ecological valance）。 生态幅亦指植物耐受幅(tolerance)，即死亡的上下限之间的耐性范围。
窄生态幅种
植物对某项生态因子的耐性范围较窄的种。热窄温植物、中温植 物、冷窄温植物等。 窄生态幅种的适应范围较窄，但对某种极端条件的适应能力较强。
3、生态幅与分布区
生态幅决定植物的生理分布区＆生理最适分布区，与植物的实际分 布区＆最适实际分布区不一致。
生态幅与植物生理分布
生理最适与生态最适
（三）植物内稳态
T:25-27.5℃ ; >35℃ F:80-82.5%; >97.5%
T:30-35℃ F:85-95％
T:27.5-30℃; 32.5-35℃ F:82.5-85％; 95-97.5％
温度与湿度对植物生态幅的综合影响
2、植物的适应类群
广生态幅种
植物对某项生态因子的耐性范围较宽的种。广温性植物、广湿性 植物、广水性植物、广盐性植物等。 广生态幅种的适应范围较宽，但对极端条件的适应能力较弱。
三、植物的生态适应
（一）适应(adaptation)
一种植物在某类生境中能够正常生活繁衍后代的现象称为适应。
1、广义适应
任何有助于植物生存、繁殖的特征(形态、生理、发育、行为等)。 环境影响导致的基因不变而表现型变化的表型可塑性现象 环境因子异常并抑制生命活动或威胁生存的环境胁迫现象 生态因子破坏了部分或全部个体/种群/群落正常生命过程的干扰现象 受干扰的生物及其群落回到健康状态的恢复现象
生态类群：相似环境条件下，由对某一生态因子需求性和耐受
力相似，并具一致适应性特征（如生理、形态、结构以及物候等） 的多种不同植物组成的类群。
生态型(ecotype): 同种植物在分布区内不同生境的局部条件中，
发生基因分化，而出现生理、形态、适应特征各有差异的种群， 称为生态型。
第二节 光照与植物适应 一、光合固碳途径与植物适应类群
植物长期进化过程中，通过控制小环境（微环境和内环境）并 使其保持相对稳定，以减少植物对外界环境依赖性的机制。
（四）植物耐性限度的调整
1、驯化 2、休眠 3、周期性调整
（五）植物的需求性
植物完成生活史所需要的物质、能量等有利条件统称为植物的需 求性。保证植物需求性可以扩展植物耐性范围。
（六）生态类群与生态型
（三）生态因子的限制作用
1、 限制因子(limiting factors):
生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和 繁殖的关键性因子称为限制因子。
2 、 Liebig 最小因子法则(Law of minimum):
植物的生长取决于处在最小量状况的生态因子。 Odum对该法则的补充：(1)只适应于稳定状态；(2)需要考虑生态因 子间的相互影响。
——植物生态类群的分化
第一节 植物生活环境概述
一、环境及其类型
▪ 生物环境(bio-environment): 特定生物或生物群体(植物/动物/人类)以外的空间， 以及直接或间接影响该生物或生物群体生存的一切事 物的总和。
▪ 宇宙环境(space environment): 指大气层以外的宇宙空间。
对植物生长有直接影响的邻接环境（栖息地生境）。 ▪ 内环境(inner environment):
指生物体内组织或者细胞间的环境。
二、生态因子作用分析
（一）生态因子(ecological factors)的概念
1、生态因子：环境中对生物生长、发育、生殖、行为、分布有直接和
间接影响的环境要素。 所有的生态因子构成生物的生态环境。
耐受性下限
6 5
生态幅 适宜范围
耐受性上限
死亡 降低生命活动
降低生命活动 死亡
生命活动强度
4
最适点
3
2
最适区
限制区
限制区
1
适宜区
适宜区
0
生态因子梯度
百度文库
生态幅与耐受限图解
生态幅基本特征
不同植物具有不同的生态幅 同种植物对不同生态因子的生态幅有别；某些生态因子的适应范 围(即耐性范围)可以重叠 生态因子组合不同，耐性范围不同 不同生长阶段，同一生态因子的生态幅不同 不同环境下的同种植物，同一生态因子的生态幅不同
3、 Shelford耐受限定律 (Law of tolerance):
任何一个生态因子在数量和质量上的不足或者过多，都会使该生物衰 退 或不能生存。因子耐受上限和下限之间的耐性范围越宽，越不易成为 限制因子。
生理过程强度
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
A因子强度（如光照）
限制因子作用示意图
▪ 地球环境(global environment): 指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈及生物圈，又称全
球环境，或地理环境(geoenvironment). ▪ 区域环境(regional environment):
指占有某一特定地域空间的自然环境，由地表不同地区的5个自然 圈层相互配合形成的。 ▪ 小环境(micro-environment):
2、生态因子的基本类型
非生物因子
生物因子
气候因子 土壤因子 地形因子
植物因子 动物因子 人类因子
3、生境(habitat):
具体生物个体和群体生活地段上的生态环境称为生境。
（二）生态因子作用的一般特征
综合作用：生态因子同时作用与植物生长；一因子变化导致其他因 子变化
主导因子作用：光、温、水、营养是影响植物生命活动最基本的因 子。主导因子异常，植物生存即受到抑制或威胁（环境胁迫stress ） 直接间接作用：任意生态因子直接和间接影响植物生长 阶段性作用：不同生理阶段的生态因子需求不同 不可替代作用：生态因子具有独立影响而不可替代，量可以得到一定 程度的补偿和调剂
（一）光合作用
绿色植物吸收太阳能，裂解水分子， 同化二氧化碳，制造有机物质并释 放氧气的过程。
光合过程
光反应
阳光 H2O
天线色素
吸收光能 光能传递
电子流
NADP＋＋H+
少量叶绿素a
电子传递
激发，失去e
NADPH
e 叶绿素a＋ H＋
ADP—ATP；光能—化学能
2、狭义适应
有助于植物生存、繁殖的任何可遗传特征。
（二）生态幅(ecological amplitude)
1、生态幅概念
每个物种对生态因子适应范围的大小，称为生态幅。 该范围内植物具有生命价值，又称生态价（ecological valance）。 生态幅亦指植物耐受幅(tolerance)，即死亡的上下限之间的耐性范围。
窄生态幅种
植物对某项生态因子的耐性范围较窄的种。热窄温植物、中温植 物、冷窄温植物等。 窄生态幅种的适应范围较窄，但对某种极端条件的适应能力较强。
3、生态幅与分布区
生态幅决定植物的生理分布区＆生理最适分布区，与植物的实际分 布区＆最适实际分布区不一致。
生态幅与植物生理分布
生理最适与生态最适
（三）植物内稳态
T:25-27.5℃ ; >35℃ F:80-82.5%; >97.5%
T:30-35℃ F:85-95％
T:27.5-30℃; 32.5-35℃ F:82.5-85％; 95-97.5％
温度与湿度对植物生态幅的综合影响
2、植物的适应类群
广生态幅种
植物对某项生态因子的耐性范围较宽的种。广温性植物、广湿性 植物、广水性植物、广盐性植物等。 广生态幅种的适应范围较宽，但对极端条件的适应能力较弱。
三、植物的生态适应
（一）适应(adaptation)
一种植物在某类生境中能够正常生活繁衍后代的现象称为适应。
1、广义适应
任何有助于植物生存、繁殖的特征(形态、生理、发育、行为等)。 环境影响导致的基因不变而表现型变化的表型可塑性现象 环境因子异常并抑制生命活动或威胁生存的环境胁迫现象 生态因子破坏了部分或全部个体/种群/群落正常生命过程的干扰现象 受干扰的生物及其群落回到健康状态的恢复现象
生态类群：相似环境条件下，由对某一生态因子需求性和耐受
力相似，并具一致适应性特征（如生理、形态、结构以及物候等） 的多种不同植物组成的类群。
生态型(ecotype): 同种植物在分布区内不同生境的局部条件中，
发生基因分化，而出现生理、形态、适应特征各有差异的种群， 称为生态型。
第二节 光照与植物适应 一、光合固碳途径与植物适应类群
植物长期进化过程中，通过控制小环境（微环境和内环境）并 使其保持相对稳定，以减少植物对外界环境依赖性的机制。
（四）植物耐性限度的调整
1、驯化 2、休眠 3、周期性调整
（五）植物的需求性
植物完成生活史所需要的物质、能量等有利条件统称为植物的需 求性。保证植物需求性可以扩展植物耐性范围。
（六）生态类群与生态型
（三）生态因子的限制作用
1、 限制因子(limiting factors):
生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和 繁殖的关键性因子称为限制因子。
2 、 Liebig 最小因子法则(Law of minimum):
植物的生长取决于处在最小量状况的生态因子。 Odum对该法则的补充：(1)只适应于稳定状态；(2)需要考虑生态因 子间的相互影响。