生态学物质环境课件.ppt

1、物质环境物质环境3.1 3.1 地球上水的存在形式与分布地球上水的存在形式与分布3.2 3.2 生物对水分的适应生物对水分的适应3.3 3.3 大气组成及其生态作用大气组成及其生态作用3.4 3.4 土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的理化性质及其对生物的影响3.1 3.1 地球上水的存在形式与分布地球上水的存在形式与分布地球上水的存在形式及分布地球上水的存在形式及分布陆地上水的分布陆地上水的分布水的生态作用水的生态作用水的性质与存在形式水的性质与存在形式水分子具有极性水分子具有极性水具有高热容量水具有高热容量水具有特殊的密度变化水具有特殊的密度变化水具有相变水具有相变陆地上水的分布陆地上水的

2、分布降水量、降雨量降水量、降雨量(precipitation)(precipitation)和相对湿度的概念和相对湿度的概念降水量的变化降水量的变化低纬度湿润带、低纬度少雨带、中纬度湿润带、极地干燥带低纬度湿润带、低纬度少雨带、中纬度湿润带、极地干燥带海陆位置、地形、季节海陆位置、地形、季节相对湿度相对湿度(relative humidity)(relative humidity)的变化的变化随温度变化、昼夜变化、季节变化及其地区差异、地理位置随温度变化、昼夜变化、季节变化及其地区差异、地理位置我国降水量的地域分布我国降水量的地域分布华南、长江流域、秦淮地区、兴安以西行秦岭以北、黄河上华南、长

3、江流域、秦淮地区、兴安以西行秦岭以北、黄河上游、内蒙西部和新疆南部。游、内蒙西部和新疆南部。v相对湿度，指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比 v也就是指在一定时间内，某处空气中所含水汽量与该气温下饱和水汽量的百分比 v相对湿度为空气中实际水汽压（相对湿度为空气中实际水汽压（e）与当时气）与当时气温下的饱和水汽压（温下的饱和水汽压（E)之比，用百分数（）之比，用百分数（）表示表示 v干湿示差 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0v干球温度 相对湿度(%)5097 94 92 89 87 84 82 79 77

4、 74 72 70 68 66 63 6197 94 92 89 86 84 81 79 77 74 72 70 67 65 63 61 4997 94 92 89 86 84 81 79 76 74 71 69 67 65 62 60 4895 91 87 82 78 74 70 66 62 58 54 50 47 43 40 36 2290 80 71 60 51 40 30 21 12 3 0图：中国年降雨量3.2 3.2 生物对水分的适应生物对水分的适应植物与水植物与水动物对水的适应动物对水的适应v陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡根据水分条件划分的陆生植

5、物的类型根据水分条件划分的陆生植物的类型湿生植物、中生植物、旱生植物湿生植物、中生植物、旱生植物v水生植物水生植物水体环境的特征水体环境的特征水生植物的适应特征水生植物的适应特征v植物生产力植物生产力植物与水植物与水陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡v水分来源水分来源根系吸收根系吸收茎叶吸收茎叶吸收体内代谢体内代谢v水分去向水分去向蒸腾作用蒸腾作用体内代谢体内代谢根据水分条件划分的陆生植物的类型根据水分条件划分的陆生植物的类型湿生植物湿生植物：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。中

6、生植物中生植物：适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多、分布及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多、分布最光和数量最大的陆生植物。最光和数量最大的陆生植物。旱生植物旱生植物：生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热草且能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热草原和荒漠地区。原和荒漠地区。其对干旱环境的适应表现在根系发达、叶其对干旱环境的适应表现在根系发达、叶面积很小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。面积很

7、小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。v形态适应形态适应发达的根系、叶面积很小、发达的储发达的根系、叶面积很小、发达的储水组织水组织v生理适应生理适应原生质渗透压特别高原生质渗透压特别高旱生植物的适应特征旱生植物的适应特征植物根系和水分的关系水体环境的特征水体环境的特征弱光弱光缺氧缺氧粘性高粘性高密度大密度大温度变化平缓温度变化平缓水生植物的适应特征水生植物的适应特征发达的通气组织发达的通气组织机械组织机械组织不发达甚至脱化不发达甚至脱化水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状水生植物的类型水生植物的类型沉水植物沉水植物浮水植物浮水植物挺水植物挺水植物动物对水的

8、适应动物对水的适应水生动物水生动物保持盐分与水分的平衡是水生动物适应环境的基础保持盐分与水分的平衡是水生动物适应环境的基础主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡淡水动物淡水动物和和海洋动物海洋动物的差异的差异陆生动物陆生动物形态结构形态结构行为行为生理生理动物对水环境的适应与植物不同之处动物对水环境的适应与植物不同之处动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径来动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径来主动避开不良的水分环境主动避开不良的水分环境淡水动物对水环境的适应淡水动物对水环境的适应淡水动物对环境是高渗性淡水动物对环境是高渗

9、性(淡水的渗透浓淡水的渗透浓度为度为2-3mmol/l2-3mmol/l，而动物体液或血液渗透，而动物体液或血液渗透浓度高浓度高)，导致水不断渗入动物体内，过，导致水不断渗入动物体内，过剩的水不断排出体外，保持水分平衡剩的水不断排出体外，保持水分平衡补充丢失的盐分方法：补充丢失的盐分方法：食物食物鳃主动吸收盐类鳃主动吸收盐类 海洋动物对水环境的适应海洋动物对水环境的适应等渗动物等渗动物这些动物不会由于渗透作用而失水或得水，但随代谢废物的排泄这些动物不会由于渗透作用而失水或得水，但随代谢废物的排泄损失一部分水。损失一部分水。补充水分方法：从食物中得到；饮用海水并排出海水中的溶质；补充水分方法：从

10、食物中得到；饮用海水并排出海水中的溶质；食物氧化过程中产生代谢水食物氧化过程中产生代谢水低渗动物低渗动物由于渗透作用失去一些水，会从食物、代谢中或海水摄入更多的由于渗透作用失去一些水，会从食物、代谢中或海水摄入更多的水，其中水，其中喝水喝水是主要来源是主要来源。保持低渗：喝水同时吸入盐，对多余保持低渗：喝水同时吸入盐，对多余的盐类排除方法：尿液量；鳃通过主动作用把盐类排出体外的盐类排除方法：尿液量；鳃通过主动作用把盐类排出体外高渗动物高渗动物体外的水会渗透到体内，不需要饮水、食物和代谢过程中摄取水，体外的水会渗透到体内，不需要饮水、食物和代谢过程中摄取水，而是借助于排泄器官把体内的过剩水排出而

11、是借助于排泄器官把体内的过剩水排出形态结构适应形态结构适应昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮质腺和毛，防止体内水分过多蒸发。质腺和毛，防止体内水分过多蒸发。行为的适应行为的适应沙漠动物昼伏夜出：沙漠地区夏季昼夜地表温度相沙漠动物昼伏夜出：沙漠地区夏季昼夜地表温度相差很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差差很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差很大很大迁徙：在水分和食物不足时，迁移到别处。迁徙：在水分和食物不足时，迁移到别处。生理适应生理适应储水的

12、胃；储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大储水的胃；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，不易量的水分；血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。脱水。陆生动物对水环境的适应陆生动物对水环境的适应3.3大气的组成及其生态作用大气的组成及其生态作用大气的组成和作用大气的组成和作用氧与生物氧与生物COCO2 2的生态作用的生态作用大气的组成大气的组成N2、O2、CO2、CH4、O3、NxOy、H2O、各种惰气、各种惰气N2 78.9%、O2 20.95%、CO2 0.032%大气压随海拔的变化大气压随海拔的变化海平面海平面 1atm=101.32 kPa海拔升高海拔升

13、高100m，大气压降低，大气压降低1.11 kPa海拔海拔5400m处约为处约为0.5atm大气与生物的关系大气与生物的关系植物光合作用植物光合作用生物的呼吸作用生物的呼吸作用大气的组成和作用大气的组成和作用氧的来源氧的来源光合作用光合作用紫外线的光解作用、紫外线的光解作用、O O3 3的形成和作用的形成和作用氧与动物的能量代谢氧与动物的能量代谢动物对高海拔低氧的适应动物对高海拔低氧的适应植物与氧植物与氧光合作用光合作用 =20=20呼吸作用呼吸作用森林吸收森林吸收COCO2 2释放释放O O2 2的量约为草地的的量约为草地的5 5倍倍成年人呼吸消耗成年人呼吸消耗O O2 2释放释放COCO2

14、 2的量与的量与10m10m2 2森林光合作用的产森林光合作用的产物相当物相当氧与生物氧与生物COCO2 2的生态作用的生态作用大气中大气中COCO2 2的浓度与温室效应的浓度与温室效应 -CO-CO2 2来源：煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和来源：煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和微生物的分解作用。微生物的分解作用。-CO-CO2 2特点：透过太阳辐射，而不能透过地面反射特点：透过太阳辐射，而不能透过地面反射的红外线的红外线 -结果：导致地面温度升高结果：导致地面温度升高COCO2 2与植物与植物 -C-C3 3和和C C4 4植物比较植物比较 -CO-CO2 2与光合作用效率与光合作用效率土

15、壤物理性质及其对生物的影响土壤物理性质及其对生物的影响土壤的质地与结构土壤的质地与结构土壤水分、土壤空气、土壤温度土壤水分、土壤空气、土壤温度土壤化学性质与生物土壤化学性质与生物土壤酸度、土壤有机质、土壤矿质元素土壤酸度、土壤有机质、土壤矿质元素土壤生物特性土壤生物特性植物对土壤的适应植物对土壤的适应3.4土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的生态学意义土壤的生态学意义土壤是陆地生态系统的基础土壤是陆地生态系统的基础土壤是具有决定性意义的生命支持系统土壤是具有决定性意义的生命支持系统土壤是许多生物的栖息场所土壤是许多生物的栖息场所土壤是植物生长的基质和营养库土壤是植

16、物生长的基质和营养库土壤是污染物转化的重要场地土壤是污染物转化的重要场地v土壤土壤是陆地上具有一定肥力、是陆地上具有一定肥力、能够生长植物的疏松表层，是天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然植物和栽培作物的立地条件和生长发育的基地。具有自己的发生长发育的基地。具有自己的发生发展过程、独特的形态和结构生发展过程、独特的形态和结构特征的复杂自然体。特征的复杂自然体。v土壤肥力土壤肥力：指天然植物或作物在生：指天然植物或作物在生长发育过程中，土壤能同时地和不长发育过程中，土壤能同时地和不断地供应和调节所需的水分、养分、断地供应和调节所需的水分、养分、空气和热量的能力。肥力的高低

17、取空气和热量的能力。肥力的高低取决于土体中水、肥、气、热四个肥决于土体中水、肥、气、热四个肥力因素之间整体功能的协调程度，力因素之间整体功能的协调程度，以及能否满足植物生长发育过程中以及能否满足植物生长发育过程中行为特征的要求。行为特征的要求。3.4.1土壤的理化性质及其对生物的土壤的理化性质及其对生物的影响影响v1.颜色：是最明显直观的形态特征。不同土颜色：是最明显直观的形态特征。不同土壤的土层，其颜色是不一样的，许多土壤类壤的土层，其颜色是不一样的，许多土壤类型常以其颜色来命名，如红壤、黄壤型常以其颜色来命名，如红壤、黄壤v2.土壤质地（机械组成）：指土壤颗粒的大小及其土壤质地（机械组成）

18、：指土壤颗粒的大小及其组合情况。如分为砂土、壤土、粘土等。它关系到组合情况。如分为砂土、壤土、粘土等。它关系到土壤比表面积的大小和孔隙的分布，对土壤的理化土壤比表面积的大小和孔隙的分布，对土壤的理化性质有很大影响。性质有很大影响。v（我国土壤颗粒分级标准（粒径（我国土壤颗粒分级标准（粒径mm）：石块）：石块10；石砾石砾101；砂粒；砂粒10.05；粉粒；粉粒0.050.005；泥；泥粒粒0.0050.001；胶粒；胶粒0.001）v土壤质地的分类目前尚未完全统一土壤质地的分类目前尚未完全统一各家采用的标准各家采用的标准和方案都有不同。在各种质地分类中都分出了砂土、和方案都有不同。在各种质地分

19、类中都分出了砂土、壤土（两合土）、粘土（胶粒土）三个基本类别。壤土（两合土）、粘土（胶粒土）三个基本类别。v砂土的特点：粗砂粒多，土体松散，吸收性能和保砂土的特点：粗砂粒多，土体松散，吸收性能和保水能力很弱，养分含量低并易分解和淋失；但通透水能力很弱，养分含量低并易分解和淋失；但通透性好，耕作阻力小，植物根系容易伸展，无粘结和性好，耕作阻力小，植物根系容易伸展，无粘结和塑性，土温容易升降。塑性，土温容易升降。v粘土的性质与砂土刚好相反，粘粒占绝对优势，养粘土的性质与砂土刚好相反，粘粒占绝对优势，养分含量较丰富，保水和吸收性能强，但通透性差，分含量较丰富，保水和吸收性能强，但通透性差，土温不易升

20、降，常为冷土；粘性大，塑怀强，湿时土温不易升降，常为冷土；粘性大，塑怀强，湿时泥泞，干时硬结，耕作阻力大，植物根系不易伸展。泥泞，干时硬结，耕作阻力大，植物根系不易伸展。v壤土的特点是砂粒比例适中，兼有砂土和粘土的优壤土的特点是砂粒比例适中，兼有砂土和粘土的优点而没有它们的缺点。如通透性较好，既能通气又点而没有它们的缺点。如通透性较好，既能通气又能保水，不易受旱也不易渍水；粘而不实，松而不能保水，不易受旱也不易渍水；粘而不实，松而不散，耕作方便；养分充足，各肥力因素容易调节，散，耕作方便；养分充足，各肥力因素容易调节，适种性广。适种性广。v3.结构结构：土壤中的固体颗粒往往不是以单粒状态存在的

21、，而是形成大小不同、形状各异的团聚体。土壤中各种团聚体的结合状况称为土壤的结构。v土壤结构的好坏，对土壤肥力的变化、微生物的活动和耕作性能都有很大影响。土壤结构是构成土壤剖面的一个重要因素，不同的土壤与剖面层次，其结构特点也各不相同。土壤结构的类型有：团粒结构，块状结构，核状结构，柱状和棱状结构，片状结构等。单粒组成的称为无结构或单粒结构。v4.松紧度：表示土体的紧实或疏松的程度。它与土壤结构、孔隙和干湿状况密切相关。松紧度对植物根系的伸展和土壤的耕作性能有很大影响。松紧度通常分为：很松、疏松（适宜）、偏紧、紧实和坚实等级。v孔隙：土壤结构体及其内部存在有许多大小不等的孔隙，通常分为毛细孔隙和

22、非毛细孔隙两类。两者的比例各不相等。土壤孔隙的大小和数量对土壤中的水、气、热状况影响很大。v5.湿度：湿度：它反映土壤中含水量的多少。这取决于地表水和地下水以及土壤本身的性质和外界条件的影响。在野外直观判定时，通常分为四级：v湿：用手挤压时，水可以从土壤中流出。v潮：放在纸上可留下湿痕，可搓成土球或土条。v润：放在手上有凉润感，用手压之稍留印痕。v干：放在手上有凉快感，粒粒成为硬块。v6.土壤剖面构造特征：土壤剖面构造特征：是最典型、最综合的特征之一。从地面向下一直到母质层的垂直断面叫土壤剖面。这是由形态上和性质上各不相同的土层组合而成，并在土体中按一定的上下层次排列。土壤的剖面特征是在土壤形

23、成过程中物质发生移动和转化、淋溶与积聚等作用的结果。土壤发生层、土壤剖面与单个土体图解图5-16 土壤剖面构型的一般综合图式 v（1）自然土壤剖面的基本层次：）自然土壤剖面的基本层次：v枯枝落叶层（覆盖层），以枯枝落叶层（覆盖层），以A0或或O表示：表示：它由地面上枯枝落叶堆积而成，其中可分未分解的（A00）和半分解的（A0）两个亚层。v腐殖质腐殖质-淋溶层（淋溶层（A）层：）层：这是土壤中成土作用最活跃的一层。由于生物地球化学的作用，土壤有机质经腐烂、分解后再合成为腐殖质。它在表土中进行明显的积累，并与矿物质相结合，形成颜色较深、常有团粒状结构和富含养分的腐殖质层（A1）。与此同时，由于水分

24、的下渗作用，亦使水溶液物质往下转移，产生淋溶过程。在淋溶作用特别强烈的土壤中，不仅易溶性物质从此层中淋失，而且难溶性物质如铁、铝及粘粒等也发生化学和机械的迁移，结果在这层的下段只留下难移动的抗风化最强的矿物颗粒，如石英砂等，因而成为颜色浅淡（常为灰白色）、颗粒较粗、养分贫乏的灰化亚层（A2或E）。这在灰化土中最典型。v淀积层（淀积层（B层）：层）：位于表土层与底土层之间，主要特点是淀积着上层淋洗下来的物质，使质地偏粘、土体较紧实，具块状或棱柱状结构，常出现新生体，颜色与A层有明显差别。v母质层（母质层（C层）：层）：位于淋溶、淀积层之下，由未受成土作用影响或影响甚微的风化残积物或堆积物所组成，

25、是形成土壤的母体或基础。在母质层之下则为未风化的基岩（用D或R表示）。v（2）耕作土壤剖面的基本层次：）耕作土壤剖面的基本层次：v耕作土壤的剖面构造特点与自然土壤有些不同，其层次的分化和各层的性质主要受长期耕作活动的影响。通常可分为：v耕作层（耕作层（A）：经长期耕作种植，熟化程度高，腐殖质含量丰富，暗灰色，土层疏松，以团粒结构为主。v犁底层（犁底层（P1）：经长期反复压实，呈片状、层状结构，紧实，腐殖质显著减少。v半熟化层（半熟化层（P2）：受上层渗漏水淋溶作用明显，颜色不均匀，由于耕作时间及技术措施不同，厚度不一，对作物生长和肥力仍有一定影响，为A、B间过渡层之一。v心土层（心土层（B）：

26、熟化程度很弱，淀积作用明显，呈块、柱状或棱柱状结构，颜色与自然土壤的同层次相似，厚度变化大。v底土层（底土层（C）：几乎未受耕作影响，成土作用弱，保持母质的特点，常可出现潜育化现象。v土壤剖面的总厚度和各层的厚度在各种土壤和各个地区都有很大的差异。它既取决于成土条件，也取决于成土过程持续的时间及其历史。因此，土层的厚度往往可作为土壤发育程度的一种标志。v7.土壤有机质土壤有机质：指土壤中所有由动植物来源的物质的总称。它是土壤固体物质的一个组成部分。它是组成土壤的重要物质基础，在成土过程尤其是肥力发展过程中起着极其重要的作用。v进入土壤中的有机质可分为两大类：一类为普通的普通的有机质有机质，包括

27、动植物的残体及其分解的中间产物，如蛋白质、树脂、糖类、有机酸等待。通常它们占土壤有机质总量的10-15%（泥炭土除外），与土粒结合不紧密。另一类为特殊有机质特殊有机质-腐殖质腐殖质，它是由动植物残体通过微生物的作用，发生复杂的转化而成的有机胶体物质。它是组成、结构都比普通有机质更为复杂，性质更为特殊，并与土粒紧密结合在一起的有机化合物。常占土壤有机质总量的85-90%，为土壤中特有的次生有机物质。v此外，土壤中除死的有机质外，还有大量的活有机体，如土壤微生物和土壤动物及植物根系。微生物在土壤有机质的转化一般经历着两个主要的过程：即有机质的矿质化作用和有机质的腐殖质化作用。v v存在于土壤中的复

28、杂有机物，在微生物和其他因素如水等作用下分解为简单的有机物，并有一部分被彻底地分解为简单的矿物质和CO2、NO2、N2、NH3、CH4、H2O等。为种从复杂到简单的转化过程，称为有机质的矿化作用有机质的矿化作用。v 在土壤有机质分解为简单化合物的同时，其中间产物再经微生物参与下发生生物化学作用，合成为一种新的含氮多的高分子有机化合物-腐殖质。这种由简单到复杂的转化过程，称为腐殖化作用腐殖化作用。其实腐殖质的形成过程和种类都相当复杂。有各种不同的解释。v简单来说，腐殖质是一种暗色、酸性、富含氮素的有机胶体物质，是土壤中特有的较稳定的高分子有机化合物。它除富含氮和其他各种养分外，还具有适中的粘结性

29、，较强的吸收代换性能以及缓冲能力等许多特点，对土壤的理化性质和生物学性质有重要的影响。所以，腐殖质是土壤中特有的组成成分，是使土壤不同于成土母质的最典型的特征。v腐殖质虽是一种较为稳定的化合物，但在其形成之腐殖质虽是一种较为稳定的化合物，但在其形成之后同样也还可以进行缓慢的分解，释放出各种养分。后同样也还可以进行缓慢的分解，释放出各种养分。即进行矿质化的转化过程，为植物生长提供有效的即进行矿质化的转化过程，为植物生长提供有效的养分。所以它既是有利于养分的积累也是能持续地养分。所以它既是有利于养分的积累也是能持续地供应养分的一种有机化合物。供应养分的一种有机化合物。v腐殖质的积累量取决于其合成与

30、分解之间的消长关腐殖质的积累量取决于其合成与分解之间的消长关系。系。v从土壤养分状况来看，矿质作用可促进养分的释放，从土壤养分状况来看，矿质作用可促进养分的释放，也可为腐殖化提供原料。但这种过程进行得过于强也可为腐殖化提供原料。但这种过程进行得过于强烈时，使养分分解过快，抵消或超过腐殖质化的作烈时，使养分分解过快，抵消或超过腐殖质化的作用，并易造成养分的流失，腐殖质化则有利于养分用，并易造成养分的流失，腐殖质化则有利于养分的积累，但这种过程进行过于强烈时，又易使养分的积累，但这种过程进行过于强烈时，又易使养分释放过慢，出现供不应求。因此，这两种过程相互释放过慢，出现供不应求。因此，这两种过程相

31、互协调是很重要的。最佳的方式是使其在保证养分供协调是很重要的。最佳的方式是使其在保证养分供应的基础上又有一定的积累，逐步提高养分水平。应的基础上又有一定的积累，逐步提高养分水平。v8.土壤胶体：土壤胶体：它是成土过程中形成的、由粒径1-100mm之间的微粒所组成。按其性质可分为：有机胶体（如腐殖质），无机胶体（相当于土壤中的矿质粘粒部分），有机无机复合胶体（由前两种胶体互相紧密结合而成）。v土壤胶体有多种特性，对整个土壤的性质有决定性的影响。v土壤胶体具有很大的表面能。土壤中胶体含量多或颗粒愈细，其总表面愈大，表面能亦愈大。因而土壤的物理吸收作用愈大，蓄水保水能力愈强。v土壤胶体中带有电荷。其

32、中多数胶体是带负电荷的亦有一些带正电荷的和两性的胶体。正是由于这种带电性，土壤才能吸收、保持许多离子态的有效养分，使其免受淋失，又能随时供应植物的吸收利用。v此外，土壤胶体具有可逆和不可逆的凝聚作用和分散作用。v土壤中的微团聚体、土层的细微孔隙和单个的高度分散胶粒等的表面，具有吸收和保持气体和液体的分子、离子或其他胶粒等的功能，称为土壤的吸收性能。通常，土壤中存在着五种吸收功能：v1）生物吸收：植物根和土壤微生物能选择吸收土壤中可溶性的养分，使它们不易被流失。植物根还能把底层的养分集中于表层。v2）机械吸收：土壤象个过滤器，它能机械地阻滞较粗的物质（如悬浮物）不致流失。v3）物理吸收：土粒的表

33、面能对界面上的分子态气体和水汽等进行吸附。如土壤反潮现象便是吸附水汽的结果。v4）化学吸收：溶于土壤水中的物质与土壤胶体发生化学反应，使可溶性物质变为难溶性的物质而固定在土体中。如磷的固定。v5）物理化学吸收：指土壤胶体吸收离子态的物质并与溶液中的离子进行交换，故又称为代换性吸收。这种作用与上述胶体的带电性有关。v9.土壤水分与土壤溶液：土壤水分与土壤溶液：v土壤是由土粒和团聚体构成的疏松多孔体，颗粒之间存在大小不等的孔隙，它们是土壤水分和空气的通道和贮存库。土壤水分和空气都具有较大的流动性。而且彼此之间所占的体积和数量是互相消长的。土壤水分是土壤重要的组成部分和肥力因素之一。v土壤水是地表水

34、和地下水之间过渡环节。其中存储的水量主要随大气降水或灌溉的补给而增加，通过蒸发蒸腾的消耗而减少，并在土壤中存储之外的剩余水经向下渗漏或形成地表径流而排出。v土壤水分的动态受重力、土粒表面的分子引力、毛土壤水分的动态受重力、土粒表面的分子引力、毛细孔隙的毛管力、植物吸收压力和蒸发力等因素的细孔隙的毛管力、植物吸收压力和蒸发力等因素的控制。按土壤水分存在的形式和状态及其与土壤的控制。按土壤水分存在的形式和状态及其与土壤的关系，可分为以下各主要类型：关系，可分为以下各主要类型：v1）吸湿水：）吸湿水：v2）膜状水：）膜状水：v3）毛管水：）毛管水：v4）重力水：）重力水：v此外，土壤水分中还有化学结

35、合水、汽态水及冰等此外，土壤水分中还有化学结合水、汽态水及冰等形态，它们对植物都是无效的。形态，它们对植物都是无效的。v10.土壤空气：土壤空气：v土壤孔隙中存在的各种气体的混合物称为土壤空气。据气相色谱分析表明，土壤空气中存在20多种气体，主要的有N2、O2、CO2和水汽。它与大气成分基本相似，但又有些不同。v11.土壤的酸碱度：土壤的酸碱度：v土壤溶液中存在H和OH的浓度，称为土壤酸碱度（土壤反应）。通常用pH值表示。一般土壤的pH值常在3-10之间，很少小于3或大于10。pH值的大小，反映了土壤溶液反应的强度关系。土壤溶液中的酸性和碱性物质的种类多而复杂。主要来源于有机物质的转化过程和矿

36、物的风化作用。此外，也受土壤系统外部条件如酸雨、施肥、污灌等的影响。3.4.2土壤的生物特性土壤的生物特性v土壤的生物特性是土壤中的动植物和微生物活动所产生的一种生物化学和生物物理学特性。从土壤发生的意义上说，只有通过生物的活动，岩石的风化物才能形成土壤。根据植物对土壤酸碱度的反应的植物分类根据植物对土壤酸碱度的反应的植物分类酸性土植物、中性土植物和碱性土植物酸性土植物、中性土植物和碱性土植物根据植物对土壤钙质的反应的植物分类根据植物对土壤钙质的反应的植物分类喜钙植物和嫌钙植物喜钙植物和嫌钙植物根据植物对土壤含盐量的反应的植物分类根据植物对土壤含盐量的反应的植物分类盐土植物和碱土植物盐土植物和

37、碱土植物植物对极端土壤环境的适应植物对极端土壤环境的适应盐碱土植物盐碱土植物沙生植物沙生植物3.4.3植物对土壤的适应植物对土壤的适应盐碱土盐碱土盐土：含可溶性盐盐土：含可溶性盐(氯化钠、硫酸钠盐等氯化钠、硫酸钠盐等)1%)1%以上，以上，pHpH中性，土壤结构未被破坏中性，土壤结构未被破坏碱土：含弱酸强碱盐碱土：含弱酸强碱盐(碳酸盐类碳酸盐类)较多，较多，pHpH在在8.58.5以以上，土壤结构被破坏上，土壤结构被破坏盐碱土对植物的危害盐碱土对植物的危害植物对盐碱土的适应植物对盐碱土的适应盐碱土对植物的危害和盐碱土对植物的危害和植物的适应植物的适应盐碱土对植物的危害盐碱土对植物的危害引起植物

38、的生理干旱引起植物的生理干旱伤害植物组织伤害植物组织引起细胞中毒引起细胞中毒影响植物的正常营养影响植物的正常营养在高浓度盐类作用下气孔不能关闭在高浓度盐类作用下气孔不能关闭盐碱土植物对环境的适应盐碱土植物对环境的适应形态形态植物矮小、干硬、叶不发达、蒸腾面小、气孔下陷、植物矮小、干硬、叶不发达、蒸腾面小、气孔下陷、表皮有厚外皮、灰白绒毛表皮有厚外皮、灰白绒毛结构结构细胞间隙小、栅栏组织发达、贮水细胞细胞间隙小、栅栏组织发达、贮水细胞生理生理聚盐性植物：从土壤里吸收盐，并把这些盐积聚在聚盐性植物：从土壤里吸收盐，并把这些盐积聚在体内而不受伤害体内而不受伤害泌盐性植物：植物而是通过茎、叶表面上密布

39、的分泌盐性植物：植物而是通过茎、叶表面上密布的分泌腺，把吸收的过多盐分排出体外泌腺，把吸收的过多盐分排出体外不透盐性植物：根细胞对盐类的透过性非常小，几不透盐性植物：根细胞对盐类的透过性非常小，几乎不或很少吸收土壤中的盐类乎不或很少吸收土壤中的盐类沙生植物对环境的适应沙生植物对环境的适应沙生环境沙生环境高温、干旱、强风、土壤贫瘠高温、干旱、强风、土壤贫瘠植物的适应植物的适应地面植株小、根系发达地面植株小、根系发达页边极端缩小或退化页边极端缩小或退化贮水细胞或脂类物质贮水细胞或脂类物质细胞具有高渗透压细胞具有高渗透压休眠休眠生物的趋同和趋异生物的趋同和趋异 生物与环境的相互作用，通过上述各自生物

40、与环境的相互作用，通过上述各自然因子的论述，一方面讨论了各自然因子的然因子的论述，一方面讨论了各自然因子的生态作用，另一方面从生物的形态、结构、生态作用，另一方面从生物的形态、结构、生理、甚至是行为等方面讨论了生物对各生生理、甚至是行为等方面讨论了生物对各生态因子的适应。态因子的适应。这里应该强调指出，生态因子对生物的这里应该强调指出，生态因子对生物的作用是综合的；就生物而言，出现有趋同和作用是综合的；就生物而言，出现有趋同和趋异的生态适应。趋异的生态适应。生态适应：生态适应：生物为适应环境的变化，从形态、生理、生化等方面作出有利于生存的改变。研究生物与环境之间条件的适应分为：趋同适应趋同适应

41、和趋异适应趋异适应。生物的趋同适应（生活型）趋同适应：趋同适应：指亲缘关系相当疏远的生物，由于长期指亲缘关系相当疏远的生物，由于长期生活在相同环境之中，通过变异、选择和适生活在相同环境之中，通过变异、选择和适应，在器官形态等方面出现很相似的现象。应，在器官形态等方面出现很相似的现象。从生态学的角度来认识，具有相似或相同的从生态学的角度来认识，具有相似或相同的生态位生态位 蝙蝠蝙蝠属哺乳动物，但它和大多数属哺乳动物，但它和大多数鸟类鸟类一样是通过飞行来捕捉空中的昆虫，它的一样是通过飞行来捕捉空中的昆虫，它的前肢不同于一般的兽类，击形同于鸟类的前肢不同于一般的兽类，击形同于鸟类的翅膀。翅膀。鲸、海

42、豚、海象、海狮鲸、海豚、海象、海狮均属哺乳动均属哺乳动物，但它们长期生活在水中，整个身躯呈物，但它们长期生活在水中，整个身躯呈纺缍形胜似纺缍形胜似鲨鱼鲨鱼，它们的前肢也发育成类，它们的前肢也发育成类似鱼类的胸鳍。似鱼类的胸鳍。植物也不例外，植物也不例外，仙人掌仙人掌科的植物适应科的植物适应于沙漠干旱生活，它具有多汁的茎，叶子于沙漠干旱生活，它具有多汁的茎，叶子退化呈刺状。生活在与其相同环境下，而退化呈刺状。生活在与其相同环境下，而属于不同类群的植物，却出现相似的外部属于不同类群的植物，却出现相似的外部形态，如菊科的形态，如菊科的仙人笔仙人笔、大戟科的、大戟科的霸王鞭霸王鞭、萝摩科的萝摩科的海星

43、花海星花等等 按趋同作用的结果，对生物进行划分按趋同作用的结果，对生物进行划分称称生活型生活型。不同学者有不同的划分方法，最一般不同学者有不同的划分方法，最一般的是按植物的大小、形状、分枝以及生命的是按植物的大小、形状、分枝以及生命周期的长短等，将植物分为乔木、灌木、周期的长短等，将植物分为乔木、灌木、半灌木、木质藤本、多年生草本、一年生半灌木、木质藤本、多年生草本、一年生草本、垫状植物等。草本、垫状植物等。丹麦植物学家饶基耶尔（丹麦植物学家饶基耶尔（RaunkierRaunkier）以芽对冬季条件的适应，将植物划分为高以芽对冬季条件的适应，将植物划分为高位芽、地上芽、地面芽、地下芽和一年生位

44、芽、地上芽、地面芽、地下芽和一年生植物、长期以来为人们普遍采用，这部分植物、长期以来为人们普遍采用，这部分内容将在内容将在群落群落部分深入讨论部分深入讨论 生物的趋异适应（生态型）趋异适应：趋异适应：指亲缘关系相近的有机体，由于分布地区的指亲缘关系相近的有机体，由于分布地区的间隔，长期生活在不同环境条件下，形成了不同间隔，长期生活在不同环境条件下，形成了不同的适应方式和适应途径。的适应方式和适应途径。生态适应是生物进化的基础，达尔文生物进生态适应是生物进化的基础，达尔文生物进化论认为各种生物都有共同的祖先，都是由原始化论认为各种生物都有共同的祖先，都是由原始生物不断适应变化的环境演变而来的，这

45、种演变生物不断适应变化的环境演变而来的，这种演变发展过程称为生物的进化过程。进化过程使简单发展过程称为生物的进化过程。进化过程使简单的原始生物变为复杂的现代生物种类，表现出多的原始生物变为复杂的现代生物种类，表现出多样性的增加，而且进化的过程没有终止。样性的增加，而且进化的过程没有终止。同一种生物，生长在不同环境条件下，它们中间可能同一种生物，生长在不同环境条件下，它们中间可能出现不同形态结构和不同生理特性的类型，这些特性的变出现不同形态结构和不同生理特性的类型，这些特性的变异往往具有适应的性质。这种生态变异和分化，早在异往往具有适应的性质。这种生态变异和分化，早在2020世世纪纪2020年代

46、就引起了生物学家注意。瑞典遗传生态学家杜尔年代就引起了生物学家注意。瑞典遗传生态学家杜尔松松(1921)(1921)通过移栽实验发现这些差异的物种栽培在同一条通过移栽实验发现这些差异的物种栽培在同一条件下相当长时间里，这种变异还继续存在，说明这些差异件下相当长时间里，这种变异还继续存在，说明这些差异是可遗传的是可遗传的,是基因型的差别，因此，他将生态型定义为是基因型的差别，因此，他将生态型定义为“一个物种对某一特定生境发生基因型的反应而产生的产一个物种对某一特定生境发生基因型的反应而产生的产物物”。他认为生态型是种内适应于不同生态条件或区域的。他认为生态型是种内适应于不同生态条件或区域的遗传类

47、群。遗传类群。随后，美国的随后，美国的ClausonClauson和和KeekKeek等人进行了大规模的生等人进行了大规模的生态型实验。生态型的概念也更加完善。一般认为生态型包态型实验。生态型的概念也更加完善。一般认为生态型包括三个方面的内容：括三个方面的内容：（1 1）绝大多数广布的生物种，在形态学上或生物学上）绝大多数广布的生物种，在形态学上或生物学上的特性表现出空间的差异；的特性表现出空间的差异；（2 2）这些变异与特定的环境条件相联系；）这些变异与特定的环境条件相联系；（3 3）生态学上的相关变异是可以遗传的。）生态学上的相关变异是可以遗传的。生态型概念区别于亚种的概念。生态型概念区别

48、于亚种的概念。亚种是形态的、地理的和历史的分类亚种是形态的、地理的和历史的分类学概念。多型种中的不同亚种，在分布上学概念。多型种中的不同亚种，在分布上存在地理的隔离，每一亚种包含有一系列存在地理的隔离，每一亚种包含有一系列具有其同起源的种群和完整的地理分布、具有其同起源的种群和完整的地理分布、明显的形态学上的区别。明显的形态学上的区别。而生态型是生态适应的概念在同一地而生态型是生态适应的概念在同一地区，当生境存在差异时，通常可以发现不区，当生境存在差异时，通常可以发现不同生态型。生态型区别在于对环境的不同同生态型。生态型区别在于对环境的不同反应，这些反应，可以表现在形态上，也反应，这些反应，可以表现在形态上，也可以不表现在形态上。可以不表现在形态上。一亚种可以包含一个生态型，也可以一亚种可以包含一个生态型，也可以包含多个生态型。包含多个生态型。