生物与环境的生态关系.ppt

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1、第二章 生物与环境的生态关系,主要内容,第一节 环境与生态因子 第二节 生物与环境相互作用的规律 第三节 光因子与生物的生态关系 第四节 温度与生物的生态关系 第五节 水与生物的生态关系 第六节 土壤与生物的生态关系 第七节 大气与生物的生态关系 第八节 生物对综合环境的生态适应,学习目的与要求,本章是环境生态学的基础。通过学习，要求了解环境的分类、功能和基本特征；理解光照、温度、水分、土壤、大气等主要生态因子对生物特别是植物的生态作用，生物对生态因子的适应类型和特点，掌握生物与环境相互作用的基本规律。掌握环境、生态因子、生态环境等一些重要概念，为学习后面内容打下坚实基础。,第一节 环境与生态

2、因子,一、环境 二、生态因子,请思考 我们常说的“这里环境真优美！，那里的环境遭到了污染”中的“环境”指的是什么？,一、 环境概念,就实质而言：P20,主 体,一、 环境概念,环境科学与生物环境的不同：P20,一、 环境概念,环境要素：P21,一、 环境概念,环境格局：P21,一、 环境概念,环境系统：P21,环境功能,环境功能：P21-22,环境基本特征,环境基本特征：P22,生态环境,生态环境概念：P23,二、 生态因子,相关概念？：P24-25,二、 生态因子,生态因子的类型？：P25,第二节 生物与环境相互作用的规律,一、生态因子对生物的作用规律 二、生物与环境相互作用的基本形式 三、

3、人类与环境辩证关系,一、生态因子对生物的作用规律,限制因子定律 耐性定律与生态幅 生态因子作用的基本特点,一、生态因子对生物的作用规律,最小因子定律(law of limiting facto）:P25,一、生态因子对生物的作用规律,限制因子定律:P26,一、生态因子对生物的作用规律,限制因子的3要点:P26,一、生态因子对生物的作用规律,限制因子（limiting factor ）概念:P26,一、生态因子对生物的作用规律,耐性定律（law of tolerance）:P26,耐性定律进一步发展，表现在它不仅估计了生态因子量的变化 ， 还估计了生物本身的耐性限度；同时，耐性定律允许生态因子间

4、 的相互作用。,一、生态因子对生物的作用规律,不同学者对耐性定律的发展:P27,一、生态因子对生物的作用规律,生态幅:P27,种 群 数 量,数量很低,种群消失,种群消失,数量很低,数量最高,不能耐受区,生理受抑制,生理受抑制,不能耐受区,最适区,环境梯度,低,耐受性下限,耐受性上限,生物种的耐受性限度图解（仿Smith,1980）,生态幅的分类,生态学中，根据生物的耐受范围和生态因子的不同，将生物分为： 广温性（eurytherm） 狭温性（stenotherm） 广水性（euryhydric） 狭水性（stenohydric） 广盐性（euryhaline） 狭盐性（stenohaline

5、） 广食性（euryphagic） 狭食性（stenophagic） 广光性（euryphotic） 狭光性（stenophotic） 广栖性（euryoecious） 狭栖性（stenooecious）,一、生态因子对生物的作用规律,关于生物生态幅的说明:P28,一、生态因子对生物的作用规律,生态因子作用的基本特点:P28,一、生态因子对生物的作用规律,生态因子综合作用:P28,一、生态因子对生物的作用规律,生态因子的主导作用:P29,一、生态因子对生物的作用规律,生态因子的不可代替性和可补偿性作用:P29,一、生态因子对生物的作用规律,生态因子的直接与间接作用:P29,植被的空间格局(自M

6、.C.Molles,Jr,1999),二、 生物与环境相互作用的基本形式,生物与非生物环境之间的关系主要表现为作用、适应和反作用：P30,二、 生物与环境相互作用的基本形式,生态作用（生态因子对生物的作用形式体现在因子的质、量和持续时间3个方面）：P30,二、 生物与环境相互作用的基本形式,生态适应，有利于生物在新的环境下生存和发展：P31,三、人类与生物的辩证关系,辩证关系:P31-32,第三节 光因子与生物的生态关系,一、光的性质 二、环境中光变化 三、光照强度的生态作用及生物的适应 四、光照时间与光周期现象 五、光质的生态作用,一、 光的性质,太阳辐射,对于地球上的生物来讲，太阳辐射的作

7、用体现在光和热量（温度）两个方面，光的生物学作用表现在三个方面：光质、光照强度和光照周期。,一、光的性质,电磁波:P33,一、光的性质,光的性质:P33,二、 环境中光的变化,光的时空变化规律（强度、时间和光谱成分（光质）：P34,三、 光照强度的生态作用及生物的适应,相关概念：P35-36,三、 光照强度的生态作用及生物的适应,光强的生态意义：P36,三、光照强度的生态作用及生物的适应,光强生态类型（光强在地表分布不均，植物长期适应一定光强便形成了不同的光强生态类型）:P37,三、光照强度的生态作用及生物的适应,阳性植物:P37,三、光照强度的生态作用及生物的适应,阴性植物:P37,三、光照

8、强度的生态作用及生物的适应,耐阴植物:P37,阴生叶和阳生叶,阴生叶和阳生叶形态结构差别,四、光照时间与光周期现象,光周期现象:P37,四、光照时间与光周期现象,植物光周期现象:P37,光照时间对植物开发有重要影响,四、光照时间与光周期现象,长日照植物（long day plant）:P37,四、光照时间与光周期现象,短日照植物（short day plant）:P37,四、光照时间与光周期现象,日中性植物（day neutral plant）:P38,光周期与植物的地理分布,短日照植物起源于低纬度地区(夏半年昼夜相差不大，但白昼比高纬度地区短)； 长日照植物则起源于高纬度地区(夏半年昼长夜短

9、)； 在临近赤道的地带，长日照植物一般不能开花结实，只有短日照植物分布； 在高纬地带(纬度66.5以上)，夏季几乎24小时都有日照，短日照植物不能生长发育，只有长日照植物分布； 在中纬度地带，兼有长日照和短日照条件，所以长日照植物和短日照植物都能生存，但长日照植物多在春末夏初开花，短日照植物多在秋季开花。 这对植物的引种、育种工作有极为重要的意义。,四、光照时间与光周期现象,动物光周期现象:P38,五、光质的生态作用,表2-2:P39,第四节 温度与生物的生态关系,一、温度的时空变化 二、温度对生物的影响 三、极端温度与生物 四、积温对生物生长发育的影响 五、节律性变温对生物的影响及适应,一、

10、温度的时空变化,温度的空间变化:P40,一、温度的时空变化,温度的时间变化:P40,二、温度对生物的影响,“三基点”温度:P41,二、温度对生物的影响,“三基点”温度:P41,二、温度对生物的影响,气温与生物分布:P41-42,三、极端温度与生物,低温伤害的相关概念:P42,三、极端温度与生物,生物对低温伤害的适应:P42,三、极端温度与生物,贝格曼定律:P42,三、极端温度与生物,中国南北方几种兽类颅骨长度的比较,三、极端温度与生物,阿伦定律:P42,北极狐,赤狐,大耳狐,蜥蜴 身体压扁，黑褐色，利于吸收热量,蝗虫 在低温下体色黑；在高温下体色浅。,三、极端温度与生物,生物对高温环境的适应:

11、P43,四、积温对生物生长发育影响,积温对生物生长发育的影响:P43,四、积温对生物生长发育影响,有效积温与活动积温:P44,五、节律性变温对生物的影响与适应,相关概念:P44-45,五、节律性变温对生物的影响与适应,相关概念:P44-45,第五节 水与生物的生态关系,一、陆地上水的分布 二、水的生态作用 三、植物对水分的生态适应,一、陆地上水的分布,相关知识:P46,一、陆地上水的分布,降雨量与大气湿度省略:P46-47,一、陆地上水的分布,我国降水量地域分布:P47,二、水的生态作用,生态作用:P47-48,三、植物对水分的生态适应,水生植物与陆生植物特性（表2-3）:P48-49,水对植

12、物的影响,（1）陆生植物：指在陆地上生长的植物，它包括湿生、中生和旱生植物三类。 旱生植物 指能长期干旱而维持水分平衡的高度抗旱性的植物。如硬叶旱生植物，沙拐枣、沙生针茅、骆驼刺等；肉质旱生植物，仙人掌科植物。 湿生植物指生长在过渡潮湿地点的植物。阴性湿生，秋海棠等，阳性湿生，水稻、灯心草、半边莲、毛茛、泽泻等 。 中生植物指生长在中等湿度地方的植物。是种类最多、分布最广和数量最大的陆生植物 。 （2）水生植物：植物体全部或部分沉没于水中的植物。可以分为沉水植物、浮水植物和挺水植物三类。如苦草、金鱼藻和黑藻；凤眼莲、浮萍、槐叶萍 ；芦苇、香蒲等,（二）生物对水因子的适应,1.植物依其对水分需求

13、划分为水生植物、陆生植物两大类型。 2）陆生植物：可分为湿生植物、中生植物和旱生植物等。,（二）生物对水因子的适应,旱生植物对干旱环境的适应表现在 根系发达 叶面积很小 发达的贮水组织 高渗透压的原生质。,发达的根系： 如沙漠地区的骆驼刺地面部分只有几公分，而地下部分可深达15米，扩展范围623m2，可更多吸收水分.,叶面积很小: 叶片化成刺状、针状或鳞片状，且气孔下陷。 如仙人掌科：叶片化成刺状,发达的储水组织 如南美的瓶子树：可储水4吨以上。它的树干两头细中间粗，最粗的地方直径达5米，纺锤树的上端有少数生叶子的枝条。远远看去，这种树又象一个插着枝条的花瓶，因此又叫瓶子树。 旱季时，人们常砍

14、棵纺锤树作为饮水的来源。若以每人平均每天饮水6斤计算，砍一棵纺锤树至少可供四口之家饮用半年。,西非的猴面包树,动物对水因子的适应,1）水生动物:主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡。,等渗：海洋无脊椎动物，如海胆、贻贝。不需调节。 高渗：海月水母、枪乌贼、龙虾等，以排泄器官排除多余的水。海洋软骨鱼，在体液中保存尿素和氧化三甲胺而略呈高渗，肾脏排稀尿，直肠腺调离子。 低渗：海洋硬骨鱼，大量饮水，以排泄器官和盐腺排出溶质。 次生水生动物：爬行动物具盐腺（鼻、侧鼻、舌下、围眶腺），海鸟具鼻腺，海兽排高浓度的尿。,动物对水因子的适应,2）陆生动物 形态结构上的适应：以各种不同形态结构，使体内

15、水分平衡，如昆虫的几丁质体壁；爬行动物的厚角质层；鸟类的羽毛和尾脂腺；哺乳动物的皮脂腺和毛。 行为上的适应：沙漠动物昼伏夜出；迁徙等。 生理上的适应：“沙漠之舟”骆驼可以17天喝水，身体脱水达体重的27%，仍然照常行走。,骆驼：储水的胃；储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大量的水分；血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水,第六节 土壤与生物的生态关系,一、土壤的物理性质与生物 二、土壤的化学性质与生物 三、土壤的生物特性 四、植物对土壤的适应,土壤：指陆地表面由风化产物经生物改造作用形成的具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层,是天然植物和栽培作物的立地条件和生长发育的基地。,是土壤的本质属性，指

16、土壤能同时并不断地供应和调节植物在生长过程中所需要的水分、养分、空气、热量的能力,一、土壤物理性质与生物,土壤组成:P50,一、土壤物理性质与生物,土壤质地:P50,一、土壤物理性质与生物,土壤质地类型:P50,砂土：,砂土的粒径最大（0.05mm2.00mm), 潮湿的砂土不能攥团， 摸上去磨手。,壤土的粒径次之（0.002mm0.05mm)， 潮湿的壤土可以攥团。,壤土,粘土的粒径最小 （小于0.002mm)， 潮湿的粘土， 可以搓条，手感粘腻。,粘土,一、土壤物理性质与生物,土壤结构:P50,一、土壤物理性质与生物,土壤水分:P51,一、土壤物理性质与生物,土壤空气:P51,一、土壤物理

17、性质与生物,土壤温度:P52,土壤物理性质对生物的影响,土壤质地、结构等。,土壤水分、土壤空气和土壤温度的变化。,植物根系的生长和营养状况及动物的生活。,二、土壤化学性质与生物,土壤酸度 土壤有机质 土壤矿质元素,二、土壤化学性质与生物,土壤酸度:P52,二、土壤化学性质与生物,土壤酸度与生物:P52-53,二、土壤化学性质与生物,土壤有机质:P53,二、土壤化学性质与生物,土壤有机质的作用:P53,二、土壤化学性质与生物,土壤矿物质:P53,三、土壤的生物特性,土壤的生物特性:P54,四、植物对土壤的适应,植物对土壤适应的类型:P55,四、植物对土壤的适应,盐碱土:P55,四、植物对土壤的适

18、应,盐碱土植物形态与生理:P55,四、植物对土壤的适应,盐碱土植物类型:P55,四、植物对土壤的适应,沙生植物特征:P56,第七节 大气与生物的生态关系,一、二氧化碳的生态作用 二、氧气的生态作用 三、风的生态作用,五、生物与大气因子的关系,大气的成分（Atmospheric Composition）,干洁空气：N2(78.09%), O2(20.95%), Ar(0.93%), CO2(0.03%) 水汽：整个大气包含的水汽平均为1.24X107kg，相当于24mm厚的水层。而大气总降水量为780mm，大气中的水汽每年更替约32次，即11天更替一次。 固体杂质：指悬浮在大气中的烟尘、尘埃、盐

19、粒等固体杂质。 大气污染物:因人类活动影响，混入大气中的有害气体及烟尘。,干洁空气组成图,划分依据： (1)物质组成；(2)温度变化； (3)电荷; (4)大气运动。,大气垂直分层,分层： 1、对流层(Troposphere) 2、平流层(stratosphere) 3、中间层(mesosphere) 4、暖层(thermoshpere) 5、散逸层(exosphere),一、二氧化碳的生态作用,作用:P56,二、氧气的生态作用,作用:P57,二、氧气的生态作用,生物对氧适应类型:P58,三、风的生态作用,概念及作用:P58,三、风的生态作用,影响植物繁殖:P58,三、风的生态作用,风的破坏作

20、用:P59,三、风的生态作用,风对植物生长发育的影响:P58-59,第八节 生物对综合环境的生态适应,一、生态适应 二、生态型 三、生活型,一、生态适应,概念:P60,一、生态适应,生态适应的意义:P60,一、生态适应,生态适应的类型:P60,鲸、海豚、海狮均属哺乳动物，但由于长期生活在水环境中，体形呈纺锤形，它们的前肢也发育成类似鱼类的胸鳍。,动物的趋同进化,趋同进化,生活在沙漠中的仙人掌科植物、大戟科的霸王鞭以及菊科的仙人笔等，分属不同类群的植物，但都以肉质化的茎、叶子退化呈刺状来适应干旱生境。,二、生态型,概念:P60,二、生态型,植物生态型类型:P60,三、生活型,概念:P61,三、生活型,划分依据:P62,二、生态型,植物生活型类型:P62,中国几种群落类型的生活型谱,