第二章有机体与环境

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➢ 动物活动与静止出现的昼夜节律,也伴随着代谢水平 的变化。
昼夜节律现象(仿Smith,1980)
动物的昼夜活动节律与外界环境的关系。 ➢ 生态因子的周期性 日周期; 月周期; 季节周期; 年周期; ➢ 生物节律(biological rhythm): 生物在这种周期性的地球上所形成的各种节律, 就叫生物节律。
环境温度随时间的变化 ➢ 昼夜变化: 大陆上昼夜变化幅较大,一般为17 ℃左右。 土壤的昼夜变化随着土壤的深度而变化。 土壤表面温度变化比气温剧烈随着土壤深 度的加大,其温度的变化幅也逐渐减少。 ➢ 季节变化 大陆性气候区气温的季节变化比海洋性气候区 剧烈。温带、寒带气温的季节变化有比热带剧 烈。
北极狐
夏天
冬天
动物的昼夜节律:
➢ 昼行性动物(diurnal animal):有的动物白天活动而 夜间休息;例如大多数鸟类、哺乳类中的黄鼠、松鼠 和许多灵长类。
➢ 夜行性动物(nocturnal animal):而有的动物夜间活动 而白天休息;爬行类中的壁虎。
➢ 晨昏性动物(crepuscular animal):有些动物在黄昏和 早晨活动。
➢ 动物的迁徙
光周期变化可能是引起迁徙的直接因素之一。
长日照
向北飞


短日照
向南飞
➢ 光和换羽、换毛: 实验证明,鸟兽的换羽和换毛与光周期变化有 密切的关系。例如美洲兔、北极熊夏天呈褐色; 冻毛白色。
➢ 昆虫滞育 (diapause):
目前已证明,昆虫的滞育主要与光周期变化有 关。通常把引起种群50%的个体进入滞育的光 周期称为临界光周期。
➢ pH值影响水生动物代谢作用和繁殖发育. 各种动物的繁殖所需要的pH值不同,很多动物 在pH值过高或过低都发育不良. 例如:海胆的卵在pH值6.8-9.8的范围内受精良 好,在pH值6.2-4.8时不能受精,小于4.8以下死 亡.
第三节 动物与气候
光对动物的作用; 地球上环境温度的分布及其变化; 动物对低温和高温的耐受极限; 温度对动物的生长、发育和繁殖的影响; 动物热能代谢的类型和体温调节的特点; 动物对低温和高温环境的适应; 温度与动物的行为; 温度与动物的地理分布; 温度与动物的数量变动;
➢ 水中盐度影响动物的生殖; 例如,中华绒鳌蟹平时在淡水中生殖,而到了 繁殖季节必须回到海水中.
通常海洋动物种类随盐度的降低而减少.
蓝鲸
蓝蓝鲸鲸
pH值对水生动物的影响 ➢根据各种水生动物对pH值的忍受范围,将动 物分为: 狭酸碱性动物: pH=5-10,大多数淡水动物和几乎所有海洋 动物. 广酸碱性动物: 既能生活在酸性水中,有能生活在碱性水中; 如 小斑点鳟,可生活在pH=4.1-8.5的水中.
环境温度的空间变化
➢ 水平变化:
气温在地球上随纬度的不同而变化,这是人所共 知的。从赤道到北极。根据年平均温的不同,可以 划分为热带、温带和寒带。人们通常把赤道南北年 平均温为20 ℃的等温线之间的地区划为热带;把年 平均温20 ℃等温线与最热月10 ℃等温线之间的地 区划为温带;而把最热月10℃等温线与极地之间划为 寒带。
水的特性
水的两个特性使它特别适合于作为许多生物栖息的一种介 质。(i)水有高的热容量,(ii)4℃时水的密度最大。 高热容量意味着它能吸收热能,而只增加很少的温度。其结 果使水生生物减少了受温度波动的影响。在较低温度时, 水的密度增加,因而也更重,最大的密度发生在4℃。因此, 冰浮在水上,水体从上向下冻结。这种现象保护了水生生 物,因为冰作为一种绝热体,阻止下层水的温度进一步降 低。
光对动物的作用
光与动物的热能代谢 动物体本身能够吸收太阳辐射,从而产生热和 化学作用。许多变温动物,在白天活动以前先 晒太阳,吸收光热使体温升高,然后再开始活 动。例如一些昆虫、爬行动物等。
光对动物的作用
光与动物的繁殖 ➢ 长日照动物(long-day animals) 在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际 白昼逐渐延长的季节繁殖后代,称长日 照动物;如雪貂、野兔、刺猬; ➢ 短日照动物(short-day animals): 与此相反,一些动物只有在白昼逐步缩短 的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖, 称短日照动物。如绵羊、山羊和鹿等。
第二节 动物与水
水的生物学意义. 水中溶解的气体对水生动物的意义. 水中溶解的盐类对水生动物的影响. pH值影响水生动物代谢作用和繁殖发育.
水的生物学意义
➢ 水是有机体内部一切生命活动和生化过程的基 本保障.
➢ 水是生物体不可缺少的组成成份; ➢ 水是生物体所有代谢活动的介质; ➢ 水为生物创造稳定的温度环境; ➢ 生物起源于水环境。
此外,硫化氢、甲烷、氨等对生物都是有害的。
水中溶解的盐类对水生动物的影响: ➢水中盐类对水生动物渗透压的影响最大,因为有 机体内代谢作用所必需的渗透压的维持,是由有 机体与环境的盐类代谢来保证的.
➢ 水中盐类对水生动物个体大小的影响: 地球上最大的动物生活在海洋中,蓝鲸体长达 33米,重120 吨.
➢ 生态因子分类: 生物因子( biotic factors) : 同种生物的其他有机体(种内关系)和异种 生物的其他有机体(种间关系)。 非生物因子( abiotic factors) : 温度、光、湿度、pH、氧气等。
耐力定律(Shelford’s law of tolerance): 耐力定律亦称雪佛德定律。作用于动物体的各种环 境因素,均有广阔的变幅,而每种动物所能适应的 范围,却有一定的限度。超出这个限度,动物体的 生长、发育和繁殖等一系列生命活动就会受到影响, 甚至引起死亡。通常每一种因素对动物体的作用有 三个基点,即最低点、最高点和最适点。动物对环 境因素这种最高和最低的忍耐力,称为“耐力定 律”。
的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散 的因子称限制因子
限制因子概念的意义 为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定 了一个便利的基点; 有助于把握问题的本质,寻找解决问题的薄 弱环节。
➢ 生态价: 生态价亦称生态幅,是指动物对外界环境因素忍 受的能力,即动物适应环境因素的限度。动物的 生态价,可区分为广适种和狭适种。
动物对环境的适应并不是完全的、绝对的,而 是有限的、相对的。环境限制动物.动物适应 环境,两者之间是一种对立统一的关系。
环境作用的基本原理
➢ 环境概念 (environment) : 环境一般是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,包括物理化学环境和 生物环境。环境是由许多环境要素构成,这些 环境要素称环境因子。
生物种的耐受性限度图解(仿Smith,1980)
耐受性下限 不能耐受区 生理受抑制
最适区
耐受性上限 生理受抑制 不能耐受区
种 群
种群消失
数量很低


数量最高
数量很低 种群消失

环境梯度

➢ 根据动物对其他非生物因子的耐受性将动物分为:
狭水性
广水性
狭食性
广食性
狭光性
广光性
➢ 限制因子(limiting factors) 在众多生态因子中,任何接近或超过某种生物
随着纬度北移(指北半球),太阳的年总辐射量减 少,年平均温也逐步降低,大约每增加一度纬度, 年平均温度降低0.5 ℃ 。
➢垂直变化
气温的垂直变化。由于地形条件不同,气温随 海拔高度的变化也很大。一般说来。海拔高度每 增加100米,气温就降低0.5—1℃。原因是随着海 拔的增高,大气层变得稀薄,这就使得高原空气 中贮存的热量减少,地面辐射的热量散失很大。 山坡不同的坡向,热量的分配是不均匀的。太阳 辐射一般以南坡最大,所以南坡的空气和土壤的 温度都比北坡高。
动物与环境间的关系 ➢ 环境限制动物
自然界中的动物.都能选择最适宜的环境生存, 并繁衍其后代:不同种类适应的能力差别很大, 对某一种类来说.不适应的环境.常常成为动物 生存、分布的限制。
➢ 动物适应环境
这种适应通常表现在形态、生理和行为生态方 面的种种特征上。动物对环境的适应是经过无 数代长期的自然选择而形成的。就动物系统演 化过程而论,能够生存至今日环境的动物,都 是生存竞争的胜利者。现代的环境对动物仍继 续不断地进行考验.不断地选择.结果是“适 者生存”。
➢ 生态因子(ecological factors)
环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分 布有着直接或间接影响的环境要素。生态因子 是环境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要素。
➢ 生存条件 在生态因子中,凡是有机体生活和发育所不可缺 少的外界环境因素(如食物、热、氧对动物,二 氧化碳和水对植物)就称为生存条件。
(
动物耐寒性变化的一些规律
➢ 变温动物忍受体温(内环境)下降的能力较高,即允 许其体温有较大幅度的下降,而常温动物的体温 (内环境)相对地说比较稳定,忍受体温下降的能力 较强。
➢ 一般说来,处于活动期的动物,可耐受的极限温 度较狭小,而处于非活动期和休眠期的动物,可耐 受的极限较宽广。
温度在动物生活中的意义
决定地球上温度分布的主要因素
➢ 纬度影响地球上温度的分布 ➢ 陆地和海洋吸收热量有明显的区别
环境温度的变化幅
➢ 水环境:由于水的热容量大,因此水的温度不会升得 太高(低于45 ℃ ,也不会降的太低-2.5 ℃)。水环境 温度的变化幅一般在40-45 ℃.
➢ 大陆上的气温:大陆上最低气温是-88.3 ℃(南极大陆). 而沙漠土壤表面温度可高达80 ℃.由此可见,大陆温 度的变化幅可达130-150 ℃ 。
西南林学院
保护生物学学院
郭爱伟 二00五年八月
wenku.baidu.com
第二章 动物与环境间的关系
动物与环境关系的基本原理 动物与水 动物与气候 动物与地形 动物与土壤 动物与植物 动物与动物 动物与人类活动
第一节 动物与环境关系的基本原理
动物是自然地理环境的组成部分 自然地理环境是有各个自然要素:岩石、地形、 大气、水、 土壤、植被和动物群等组成的一 个相互联系、相互制约的综合体——复系的生 态地理系统.动物与其他自然要素一样,是自然 地理环境不可缺少的组成部分.
月周期或潮汐周期 ➢ 月周期主要通过潮汐的改变,而对海边的生物产生 明显的影响 潮水在一天内两涨两退,周期是24小时50分钟, 因此,每天往后延迟50分钟。潮水的高低还随月周 期而变动,14天出现一次极高潮,每月的初一和十 五(新月和满月)是潮水最高的日子。 每天低潮时刻,招潮从沙洞中爬出来活动,寻找绿 藻和退潮时留在泥沙中的微生物为食物。当潮水水 一来,它们又进入自己的洞穴中休息。它们的体表 颜色每到夜间变成白色,而白天变成深色。
水温的垂直变化。水温也随深度的不同而有变化, 但冬季与夏季的垂直分布情况明显不同。以温带 谈水湖泊水温的垂直分布为例,说明其变化情况. 夏季水湿有明显的分层现象。随着深度的降低, 水的密度逐渐加大,并变得更重,开始下沉。
动物对低温和高温的耐受极限
动物对低温的耐受极限和抗寒性
生命的温度下限和低温致死的原因: 动物对低温的耐受极限变化很大,一些动物能耐受-196 ℃的液氮中生活,而一些动物对低温很敏感,在接近冰温 度时即可死亡. ➢ 水结晶使原生质破裂,破坏了细胞内和细胞间的细 微结构。 ➢ 当溶剂水结冰时,电解质浓度改变,引起细胞渗透 压的变化,造成蛋白质变性。 ➢ 脱水使蛋白质沉淀。 ➢ 代谢失调,乃至停止。
海洋中的氧溶量较大陆水域稳定.通常海水中氧 趋饱和。陆地水域容易出现缺氧,有时甚至导致 鱼类死亡。
陆地水域氧的溶解度与温度成反比,而水生动物 对氧的生理需要与温度成正比。
➢ 水中其他一些气体对水生动物的作用: 除了氧对动物的生活有重要作用外.二氧化碳对 动物也有一定影响。主要影响血红素对氧的亲和 力降低。
水中溶解的气体对水生动物的意义 ➢水中溶解的气体: 在海水或淡水水域中溶解有各种气体,其中含 量最多的是氧和氮,其次是二氧化碳,此外, 水中还可能有硫化氢、甲烷等气体存在。
➢ 水中氧的变化 水中氧的溶解量比大气少的多,而且分布不 均.在通气良好的情况下,水中的溶氧量不超 过20-25ml/L. 水中的含氧量,随温度、盐度、水体的深度、 纬度以及季节发生变化;
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