第二章 生物与环境

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植物的向光性 植物秋季落叶 C3植物和C4植物 光合能力 水生植物在水中的分布与光照强度有关 阳生植物和阴生植物、耐阴植物 生理差异 形态差异
环 境 生 态 学
光合作用与光照强度的关系





植物的光补偿点示意图(Emberlin,1983)
光饱和点(saturate point):当光照强度达到一定水平后,光合产物不再增 加或增加得很少,该处的光强度即为光饱和点。
红光有利于碳水化合物的合成,蓝光有利于蛋白质的合成。 绿光不被植物吸收称“生理无效光”。红橙光称为生理有效光。
青光、蓝紫光和紫外线等短波光抑制植物的伸长生长,使植物向光
性更敏感。





叶绿素的吸收光谱





高山植物— 对紫外光作用的适应,发展了特殊的莲座状叶丛。
促进花青素的形成,花色鲜艳。 ?高山矮林现象 ?水中的植物





4. 生境:指在一定时间内具体的生物个体和群体生活地段上的 生态环境。也称栖息地 ?蚯蚓的生境 ?鳙鱼的生境 5. 小环境:指接近生物个体表面的环境。 具体说是指生物个体表面不同部位的物理、化学、生物等多种 生态因子的作用下形成的生态环境。(简单说是直接影响生物 生命活动的近邻环境) 例:树的小环境,洞穴环境等 6. 内环境:指生物体内组织或细胞间的环境。
海洋植物— 光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性.
海藻,海带










光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长发
育有影响。
紫外线能促进维生素D的合成 ,波长360nm有杀菌作用,在 340nm~240nm的辐射条件下,可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒 等停止活动。200~300nm的辐射下,杀菌力强,能杀灭空气中、 水面和各种物体表面的微生物,这对于抑制自然界的传染病病原体 是极为重要的。 太阳鱼视力的灵敏峰值为500~530nm。 不同动物发展不同的色觉。
物和耐阴植物。 阳生植物对光要求比较迫切,只有在足够光照条件下才能 进行正常生长; 阴生植物对光的需要远较阳性植物低,呼吸作用、蒸腾作 用都较弱,抗高温和干旱能力较低;
耐阴植物对光照具有较广泛的适应能力,对光的需要介于 前两类植物之间。










(三) 日照长度及其生态作用
光周期现象(photoperiodism):Garner等人(1920)发现明
直接因子:能直接影响生物的生理过程或参与生物的新陈代谢的因子。
间接因子 :通过影响直接因子而间接作用于生物的因子。





光辐射 影响 气温 氧气浓度 风速 相对湿度 间接因子 直接因子 人体的 影响 生理过程 及新陈代 谢过程
海拔高度升高
没有直接对生物体起作用,但由于影响了其他因子产生了变化 环 境 生 态 学





黄化现象
生长在黑暗或光照强度很弱条件下的植物,影响叶绿 素的形成,叶片呈现黄色和其他变态特征的现象。
在蔬菜栽培上,利用这个特点,可栽培韭黄、蒜黄和
豆芽菜,也可用培土方法栽培葱白等以提高经济价值。





动植物对光照强度的适应
植物对光照强度的适应
动物对光照强度的适应





植物对光照强度的适应





(二)环境的分类(根据环境范围的大小)
1. 宇宙环境:指地球大气圈以外的宇宙空间。 大气的外层部分。
2. 地球环境(生物圈):指地球上有生命存在的部分。
范围:海平面以下12公里到海平面以上10公里的高度。 指生活在大气圈的下层岩石圈水圈土壤圈界面的生物所形 成的具有生命活动的圈层。





3. 区域环境:指生物圈内形成的不同区域。 成因:由于地形、气候各自然圈层配合上的差异而形成的生物 圈内不同的地区环境。 区域环境是构成生物圈的基础。 ?昆明、长沙同一纬度,区域环境是否相同
?东北虎、华南虎、孟加拉虎生活的区域环境是否相同
?红松、马尾松、云南松区域环境是否相同
不同区域内生活着与其环境相适应的动植物,而不同 的动植物也需要特殊的区域环境与之适应
光补偿点 (compensation point) :光合作用强度和呼吸作用强度相当处
的光强度为光补偿点;
光 合 作 用 率 A 光 合 作 用 率
A B
B
a A 光合作用
CP
sp
光强度
b
CP CP 光补偿点
光强度 净生产力
B 呼吸作用
sp 光饱和点





陆生植物— 对不同光照强度的适应产生阳生植物和阴生植
预测生物地理分布的边界;
预测害虫来年的发生历程; 制定农业气候区划,合理安排作物; 应用积温预报农时。
第二章
生 物 与 环 境
环境与生态因子 生态因子的生态作用





环 境 与 生 态 因 子
•什么是环境 • 生态因子





什么是环境?
(一)环境的基本概念 指生物有机体周围一切的总和 ,它包括空间
以及其中可以直接或间接影响有机体生活和发展 的各种因素,如大气、水、土壤、生物等。





每一种生物对某一种生态因子都有一个耐受范围,即有一个生态上的最低 点和最高点。在最低点和最高点(或称耐受性的上限和下限)之间的范围。 生态幅度 广温性(eurythermal) 广水性(euryhydric) 广盐性(euryhaline) 狭温性(stenothermal) 狭水性(stenohydric) 狭盐性(stenohaline)
昆虫滞育的光周期 换毛换羽的光周期
Biblioteka Baidu
动物迁徙的光周期
鸟类的光周期现象最为明显,它的迁徙是由日照长 短变化所引起的;





二、温度的生态作用及生物的适应
温度变化的规律
温度与生物的生长
温度与生物的发育 生物对温度的适应
环 境 生 态 学
地球上不同位置温度的差异
地表大气温度差异 空间差异:纬度、高度;内陆、海岸 时间差异:季节、昼夜 土壤温度变化 表层 深层 水体温度 时间差异 温度分层;上湖层、斜温层、下湖层





(二)光强度变化对生物的影响
光照强度的变化及其生态作用
动植物对光照强度的适应





地 球 表 面 的 太 阳 辐 射





光照强度的生态作用
影响植物叶绿素的形成 黄化现象
影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化
影响植物花果的数量和质量。 影响动物的生长发育 光照强度影响动物的行为,昼行性动物在白天强 光下活动,夜行性动物在夜晚或弱光下活动。 影响动物的体色
4.生态因子作用的阶段性
在不同发育阶段,生物需要不同的生态因 子或生态因子的不同强度。
例如:春化作用中的低温 鳗鲡生殖生活阶段对盐分的需要





5.不可替代性和补偿作用
A 不可替代性:生态因子对生物体的作用是不可替代的,又称 同等重要定律。
例如:植物缺硼(结实率下降) 植物缺镁(缺绿症) 人体缺维生素A 人体缺维生素D B 补偿作用(可调剂性)
环境要素:不起作用 起重要作用 生态因子作用有大小利弊之分
环境要素>生态因子>生存条件
环 境 生 态 学
相关概念:
•生态因子:环境要素中对生物起作用的因子。
•生存条件:生态因子中生物生存不能缺少的环境要素。
•生态环境:一定区域所有生态因子的总和。 •生境:特定生物体或群体的栖息地的生态环境。



任何的生态因子都不是单独的、孤立的对生
物体起作用,都是与其他生态因子的配合下
综合起来对生物体起作用的。





2.主导因子的作用
在诸多的环境因子中,对生物起决定作用的生态因子。
例瑞雪兆丰年 春化作用 :植物在生长过程中,必须经过一个较低的温度,才能 正常的开花结果的现象。
3.直接因子和间接因子
生态因子间的替代作用





3.耐性定律(谢尔福德) 生物能忍受生态因子最低量和最高量之间的数量范 围称为耐性限度。 任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多(当 其接近或达到某种生物的耐性限度)时会使该种生物
衰退或不能生存。
















生态幅的概念(生态价)





人 工 环 境
内环境
细胞 组织
小环境
生境
区域环境
区域内 的群落
生物圈
影响整个 生物界
对生物个体 对生物群落 产生影响 产生影响
骨痛 病事 件
捕杀鸟 类,影 响森林 小环境
水体富 营养化
酸雨
温室效应





生态因子
(一)生态因子的概念
指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和
分布有直接或间接影响的环境要素。





(二)生态因子作用的基本特征 (一般规律)
1.生态因子的综合作用 H2O、适温、O2、pH 种子 SO2(2.4mg/m3) NO2(15 mg/m3) SO2 + CO2 NO2 + CO2 NO2 + SO2
环 境
萌发 辣椒 辣椒 辣椒 辣椒 辣椒
生 态 学
不受害 1.3%受害 不受害 1.3%受害 21.9%受害


生态因子的分类(依性质分类 )
气候因子: 温度、湿度、光、降水、风、气压、雷电等 土壤因子: 土壤结构、土壤有机/无机质、理化性质和土壤生物 地形因子: 地面起伏,山的阴/阳坡等 生物因子: 包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用 人为因子 : 人类活动对生物发生巨大影响,表现多方面,如污染等。
生态幅往往受到适应范围较狭窄的生态因子的限制;物种的生态幅往往取决于 它临界期的耐受限度

生物的生态幅对其分布具有重要影响










生物对温度的耐受性
图2-1 窄温性与广温性生物的生态幅 环 境 生 态 学
生态因子的生态作用
•光的生态作用及生物的适应 • 温度的生态作用及生物的适应 •水的生态作用及生物的适应 •土壤的生态作用及生物的适应







温度与生物生长
温度与生物生长:
生长:“三基点”——最低、最适、最高温度。
在一定温度范围内,生物生长的速率与温度成正比;
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;外温影响生物的生长规模。





温度与生物发育
温度高发育速度快 有效积温法则概念 用途 预测生物发生的世代数;
环 境 生 态 学
植物开花对日照长度的反应





动物光周期现象— 对生殖迁徙的影响:
动物繁殖的光周期:长日照和短日照动物
某些兽类的生殖也与日照长短有关,如雪貂、野兔
和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);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。


(1) 环境的定义:环境是指生物有机体赖以生存的所有因素和条件 的综合。 (2) 环境因素(environment factor):直接参加有机体物质循环
和能量流动的组成部分。
(3) 环境条件(environment condition):为环境因素提供物质 和能量基质的组成部分。 (4) 环境科学(environment science):研究人与环境之间物质 转化规律的科学。
相暗相的交替与长短对植物的开花结实有很大的影响。这
种生物生长发育繁殖迁徙过程中适应日照长度有规律的随 季节昼夜变化的现象称光周期现象。 植物光周期现象— 对繁殖(开花)的影响 • 长日照植物、短日照植物、中日照植物、中间型植物。
(不同光照时间对开花的作用而定)
• 植物光周期的应用:杂交、抗性选育、异地种植
多个生态因子综合作用时,由于某因子在量上的不足,可由其他因子来 补偿,以获得相似的生态效应。
例:光照不足,要多施有机肥,使土壤中二氧化碳浓度提高





(三)生态因子的限制性作用
1.限制因子
当诸多的生态因子作用于生物体时,使生物体的 生长发育、生殖以及分布等直接受到限制甚至死亡的 因子,这个因子就是限制因子。 限制生物生存和繁殖的关键性因子。
2.最小因子定律
植物的生长取决于环境中那些处于最小量状态的营养物质 。










利比希最小因子定律(Liebig’s Law of minimum)
植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素
解释:
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。 应用注意 稳定状态
•大气的生态作用





一、光的生态作用及生物的适应
光谱成分及生态作用 光照强度变化对生物的影响 日照长度的生态作用





(一)光谱成分及生态作用
1.光谱组成





2.光质变化对生物的影响 光质的生态作用
叶绿素的吸收光谱(对植物的影响) 蓝紫光:430~450nm 红光:640~660nm
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