生物与环境

枣儿红肚，磨镰割谷。
② 预报天气、灾害
※ 燕子低飞，蚂蚁搬家 ※ 蜻蜓高飞
降雨即将来临
天晴
青冈栎为亚热带树种，在我国分布最广，它对气候 条件反应敏感，当树叶变红时，这个地区在一两天 之内会下大雨，雨过天晴，树叶又呈深绿色
③ 指示水分
芨芨草成片生长的地方表明有浅层地下水分布 酸枣树生长的地方表明地下水位远离地面
直接参与生物生理过程或参与新陈代谢的
因子属于直接因子
通过影响直接因子而对生物作用的因子，
属于间接因子
氧气浓度
海拔高度升高 影响
光辐射 气温
影响
动植物生长发育
相对湿度
间接因子 直接因子
没有直接对生物体起作用，但影响了其他直接因子。
四川二郎山：东坡湿润多雨，常绿阔叶林 西坡干热缺水，耐旱的灌草丛
4、阶段性作用
⑤ 指示污染 苜蓿

唐菖蒲
SO2污染指示植物─紫花苜蓿
1.2mg/L环境下暴露一小时，就会显示可见受害症 状；20mg/L情况下暴露10min，叶面上就会出现灰白 色斑点

氟化物污染指示植物─唐菖蒲
0.069µ g/L环境暴露5h就会出现可见伤害症状

NO2污染指示植物—烟草、番茄
3mg/L环境下4-8h，烟草就有明显受害症状； 25mg/L浓度下7h，番茄叶子会变白
环境（生态学）：指某一特定生 物体或生物群落以外的空间，以及
直接或者间接影响该生物体或生物
群落生存的一切事物的总和。
二、环境的类型
按环境主体划分 →生态学常用分类方法 按环境性质划分 按环境范围划分
按环境主体划分
① 人为主体：其他生命物质及非生
命物质视为环境要素 →人类环境 ② 生物为主体：其他的自然条件为
影响海洋及陆地植物的分布
光补偿点 光饱和点
光补偿点 ：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。它是植物开 A
光 合 始生长和进行净生产所需要的最小光照度。 作 用 B 光饱和点：当光照强度达到一定水平后， 率
光合产物不再随光照强度的增加而增加，
甚至出现下降，则该处的光强度即为光饱
生态因子分类
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。
2. 耐性限度的驯化
通过人工方法，使生物长期处于生态幅的一
侧，导致该生物的耐性限度发生移动，并形
成新的最适点。
人工方法→驯化（对新环境的适应）
实验驯化—气候驯化：
有机体对实验环境条件变化产生的生理调
节反应称实验驯化；实验驯化是对环境条
件改变的一种生理上而非遗传上的可逆反
应。
有机体对自然环境条件变化产生的生理调
替代的，又称同等重要定律。 补偿作用：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。 如：植物生长过程中，光照不足，导致光合 作用下降，可以通过增加CO2的量来补偿
补偿作用只能在一定的范围内才适用，不可能 以一种因子来代替另一种因子。
二、生态因子的限制性作用
⑥ 指示土壤 铁芒萁
植物能指示土壤类型、土壤酸碱度、
土壤水分状况。
蜈蚣草—钙质土
铁芒萁—酸性土壤
碱蓬—盐碱性土壤 碱蓬
蜈蚣草
第三节、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
主 要 内 容
温度因子的生态作用及生物的适应
水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应
生物种内和种间相互关系，如捕食、寄生、竞争和共生等。
四、生态因子的概念
生态因子是指环境中对生物生长、发育、生殖、
行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。 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。
一、光因子的生态作用及生物的适应
太阳辐射是地球上一切生命的能量源泉，
绿色植物吸收太阳光。
光对于植物具有重要的生态作用。
光的生态作用是由光照强度、光谱成分和 日照长度的对比关系构成的，它们随时间 和空间而变化。
1、光照度的生态作用与生物的适应
光强对生物生长发育、形态建成有重要影 响。如：
黑暗环境下植物黄化现象（韭黄、蒜黄、豆芽） 蛙卵有光条件下孵化快，发育快。
芨芨草：喜生于地下水埋深1.5米 左右的盐碱滩沙质土壤上，在低 洼河谷、干河床、湖边，河岸等 地，为中等品质饲草，对于中国 西部荒漠、半荒漠草原区，解决 牲畜冬春饲草具有一定作用。

④ 指示矿藏

我国古书记载有“山上有葱，其下有银； 山上有薤，其下有金。”近年来又研究表 明：海州香薷是铜矿的指示生物。湖南野 韭指示金矿；在美国，一种名叫“灰毛子 穗槐”豆科植物能指示铜矿，在德国和瑞 典发现另一种十字花科的植物能指示锌矿。 至今借助于植物指示作用找到的金属矿还 有：镍、铬、铝、铀、银、金等，非金属 矿物有：硫、石油、天然气等。
1、生态因子的综合作用
环境中各种生态因子彼此联系、互相促进、
互相制约的，对生物的作用不是单一的而
是综合的 。
如：植物种子培育过程中，要保证合适的 光照、温度、湿度…
2、主导因子作用
对生物体的生长发育起关键性(决定性)作用
的因子
热带作物
高温、高湿度 水
荒漠地区的植物
3、直接作用及间接作用
第二章、生物与环境
课程内容简介
基本内容：
第一节 环境的概念及其类型 第二节 生态因子的作用分析 第三节 生态因子的生态作用和生物的适应
教学目标：
掌握环境、环境因子的概念，生态因子概念、分类；掌握几种主要生态因 子对生物的生态作用及生物的适应。理解生态进化和适者生存，树立进化 观点。
限制因子
Liebig（利比希）最小因子定律 Shelford（谢尔福德）耐性定律 生态幅 生物的内稳态及耐性限度的调整 指示生物
1、限制因子
在各种生态因子综合作用于生物时，其中必有一
种或少数几种因子是限制生物生存和繁殖的关键
性因子，那么这些生态因子就称作是限制因子。
接近或超过生物的耐受范围，则成为生物的限制因子
环境因子与生态因子的区别
生态因子也可认为是环境因子中对生物起
作用的因子，而环境因子则是指生物体外
部的全部环境要素。生态因子包含在环境
因子之中。 环境要素>生态因子>生存条件
第二节、生态因子作用的分析
一、生态因子作用的一般特征
综合性
主导因子作用
直接作用和间接作用
阶段性作用
不可替代和补偿作用
环境要素 →生物环境 以人类环境为例…….
生产环境 群落环境 交通环境
大气
人
土壤 岩石
文化环境
水
生物
按环境性质划分
① 自然环境：
空气、水、植物、动物、土壤、岩石矿物、太阳辐射…
② 半自然环境：人类破坏后的自然环境
③ 人工环境：
民用建筑环境、生产环境、人文遗迹…
按环境范围划分
① 宇宙环境：大气层以外宇宙空间
并非所有的生态因子都是非常重要的，在 意 生物与环境的复杂联系中，限制因子就是 义 影响生物生存发展的关键性因子。
氧气→人类；氧气→鱼类
2、Liebig最小因子定律
植物的生长取决于最小量状况的食物的量。
课本示例：种植作物时，作物收成与土壤 水桶效应 补充 中营养元素N、P、K含量息息相关。
严格的稳定状态；
态因子B适应范围较窄的话，那么该物种的生
态幅一般受B所限制
根据生态幅的相对宽度可分为窄及广
窄食性-广食性；窄温性-广温性；窄水性-广水性等
图2-2 窄温性与广温性生物的生态幅
5、生物的内稳态及耐性限度的调整
1. 内稳态及其保持机制
生物通过生理过程或行为来控制体内环境保持相对
稳定。
维持体内环境稳定是生物扩大耐性限度的一种重要
生物所能忍受生态因子 最低量和最高量之间的 数量范围称为耐性限度
4、生态幅
每个种对生态因子适应范围的大小，也即物种
对生态因子的耐受范围。 值得注意的是：影响物种的生态因子很多，如
生物对环境因子适应范围的大小，主要取决于生物 苹果 香蕉 果一物种对生态因子A的适应范围较宽，对生
北极熊、企鹅 的遗传特性。 象、河马、犀牛、狮
④ 微环境：顾名思义“小环境”。区域
环境中，由于某一个或几个圈层发生
细微变化而产生环境差异形成的小环 境 ⑤ 内环境：生物体内组织或细胞间的环 境
三、环境因子的概念及分类
环境因子指的是生物体外部的全部环境要素
关于环境因子的分类方法很多，代表性的有课本列举的三种P13
总体：生物因子和非生物因子 非生物因子： ① 气候因子：如温度、湿度、光、降雨、风、气压和雷电等； ② 土壤因子：土壤因子包括土壤结构、土壤有机和无机成分的 理化性质和土壤生物等； ③ 地形因子：如地面起伏、山脉坡度和阴坡阳坡 。 生物因子：
CP
sp
和点。 补偿点
光强度
饱和点
阳性植物与阴性植物光合作用 根据植物对光强适应的生态类型可分为阳
性（地）植物、阴性（地）植物和中性植
A 物（耐阴植物）。
光 合 作 用 率
①
光 合 阳性植物：对光要求比较迫切，只有在足够 A 作 用 光照条件下才能进行正常生长； B 率
节反应称气候驯化．
结果：对新环境的适应
适应方式 • 形态适应：保护色、警戒色与拟态 • 行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、 防御和抗敌 • 生理适应：生物钟、休眠、生理生化变 化 • 营养适应：食性的泛化与特化
保护色
败叶螳螂 稚鸡
北极熊
云豹
警戒色
某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色
彩和斑纹
※“瑞雪兆丰年”
低温对冬小麦的春化阶段是必不可少 春化现象：单叶子植物必须经历一段时间 的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖 的，但在其后的生长阶段则是有害的。 阶段的生长现象 生态因子的阶段性指生态因子在生物生长 的不同时期具有不同的作用
5、不可替代性和补偿作用
不可替代作用：生态因子对生物体的作用是不可
② 地球环境（地理环境、全球环境）：对流层、 水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈 ③ 区域环境：是一种结构复杂，功能多样的环境。 分自然区域环境(如森林、草原、冰川、海洋)、
社会区域环境(如各级行政区、城市、工业区)、
农业区域环境(如作物区、牧区、农牧交错区)、
旅游区域环境(如西湖、桂林、庐山、黄山)等。
重点与难点：
重点：环境因子、生态因子的概念，几种主要生态因子对生物的生态作用 及生物的适应； 难点：几种主要生态因子对生物的生态作用及生物的适应。
第一节、环境的概念及类型
一、环境的概念
环境的概念总是相对主体而言的，离开了这个主
体或中心也就无所谓环境，因此环境只有相对的
意义。 环境（环境科学）：一般是以人类为主体，是指 围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响 人类生活和发展的各种因素的总体。
荔蝽(三龄若虫)
警告
防止误伤
枯叶蝶源自文库
拟态
舟蛾
枯叶螳螂
6、指示生物
生物在与环境相互作用、协同进化的过程中， 每个种都留下环境的烙印。因此生物反映环
境的某些特征。
反应环境特征的生物 生物反应环境某些特征的现象 指示生物 生物指示
① 指示季节及时间
杨叶如钱大，遍地种棉花。
飞杨花，种棉花。 柳絮乱攘攘，家家下稻秧。 桐树开花，正种芝麻。 桐花落地，谷种下泥。 椿树头，一把抓，家家户户种棉花。 枣芽发，种棉花。枣芽发，芝麻瓜。
如果土壤中的N可维持250kg收成，K
需考虑生态因子之间 可维持350kg，P可维持500kg，则实际收成 的相互作用。 为250kg收成。 N、P、K
3、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，超过了某种生物的耐性限度时，就会
使该物种不能生存甚至灭绝。
耐性限度因生物处于不 同生境和生长期而不同 生物的实际耐性限度比 潜在范围较窄 生物的耐性限度是可以 改变的
机制，但内稳态机制不能完全摆脱环境的限制，它 只能扩大自己的生态幅度与适应范围。
•
在清晨温度比较低时，沙漠蜥常使身体的侧面迎向太阳，并把身体紧贴在 温暖的岩石上，这样就能尽快地使体温上升到最适于活动的水平。随着白 天温度逐渐升高，沙漠蜥会改变身体的姿势，抬起头对着太阳使身体迎热 面最小，同时趾尖着地把身体抬高使空气能在身体周围流动散热。有些种 类则尽可能减少与地面的接触，除把身体抬高外，两对足则轮流支撑身体。 这种姿势可使蜥蜴在一个有限的环境温度范围内保持体温的相对恒定性。