个体生态学(1-2)课件.ppt

1、1第二篇第二篇 个体生态学个体生态学 （生物与环境）（生物与环境）2 环境与生态因子；环境与生态因子；生物与环境关系的基本原理；生物与环境关系的基本原理；生物与气候、光、温度、水、生物与气候、光、温度、水、土壤、营养物、及其它生物之土壤、营养物、及其它生物之 间的关系。间的关系。3第一章第一章 环境与生态因子环境与生态因子 一、环境一、环境 二、生态因子二、生态因子 4一、环境一、环境1 1、概念：、概念：某一特定生物体或生物群体以外的某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接、间接影响该生物体或空间及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。生物群体生存的一切事物的总和。5小环境：

2、对生物有着直接影响的邻接小环境：对生物有着直接影响的邻接环境，如接近植物个体表面的大气环环境，如接近植物个体表面的大气环境，土壤环境和动物洞穴内的小气候境，土壤环境和动物洞穴内的小气候等。等。大环境：指地区环境、地球环境和宇大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境及相应的大气候。宙环境及相应的大气候。2 2、分类：、分类：6大大/小环境小环境大大/小气候小气候 大环境：大环境：地区环境、地球环境、宇宙环境地区环境、地球环境、宇宙环境 如西双版纳的环境，昆明黑龙潭环境等如西双版纳的环境，昆明黑龙潭环境等 小环境：小环境：直接影响生物生命活动的近邻环境直接影响生物生命活动的近邻环境 如洞穴环境，树荫

3、下环境等如洞穴环境，树荫下环境等 环境中的气候环境中的气候 大气候：地区以上范围即大环境的气候条件大气候：地区以上范围即大环境的气候条件 小气候：小气候：小环境的气候条件小环境的气候条件 n 7二、生态因子二、生态因子生态因子：环境中对生物的生长、发育、生生态因子：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殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素如温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳要素如温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等，即和其他相关生物等，即环境中对生物起作用环境中对生物起作用的因子。的因子。环境因子：生物体外部的环境因子：生物体外部的全部环境要素全部环

4、境要素。2 2、生态因子的分类、生态因子的分类不同的分类依据有不同的分类不同的分类依据有不同的分类1 1、概念、概念8生态因子分类生态因子分类之之 1 1依生物种类分类依生物种类分类（1）生物因子（生物因子（biotic factor)biotic factor)同种或异种生物是所研究生物的生物因子，同种或异种生物是所研究生物的生物因子，它们可能影响所研究生物的生命活动。它们可能影响所研究生物的生命活动。（2）非生物因子非生物因子(abiotic(abiotic factor)factor)环境中的各种物质或物质的属性都可能成环境中的各种物质或物质的属性都可能成为影响所研究生物的非生物因子。如

5、温度、为影响所研究生物的非生物因子。如温度、湿度、风、土壤中的各种物质和营养元素，湿度、风、土壤中的各种物质和营养元素，所在环境的纬度、高度等等。所在环境的纬度、高度等等。9生态因子分类生态因子分类之之2 2依性质分类依性质分类(1)(1)气候因子气候因子 温度、湿度、光、降水、风、气温度、湿度、光、降水、风、气压、雷电等压、雷电等 （2 2）土壤因子）土壤因子 土壤结构、土壤有机土壤结构、土壤有机/无机质、理无机质、理化性质和土壤生物化性质和土壤生物 10（3 3）地形因子）地形因子 地面起伏，山的阴地面起伏，山的阴/阳坡等阳坡等 （4 4）生物因子：和按生物种类分类一样）生物因子：和按生物

6、种类分类一样（5 5）人为因子）人为因子 人类活动对生物发生巨大影响，表人类活动对生物发生巨大影响，表现多方面，如污染等。现多方面，如污染等。生态因子分类生态因子分类之之2 2依性质分类依性质分类 11生态因子分类生态因子分类之之3 3依因子的稳定程度分类依因子的稳定程度分类（1 1）稳定因子）稳定因子 终年恒定的因子，如太阳辐射、地磁等，主终年恒定的因子，如太阳辐射、地磁等，主要决定生物的分布要决定生物的分布 （2 2）变动因子）变动因子 周期性变动的因子：周期性变化的因素，如周期性变动的因子：周期性变化的因素，如潮汐，季节性气候变化，昼夜变化等潮汐，季节性气候变化，昼夜变化等非周期性变动的

7、因子：风、捕食、寄生等因非周期性变动的因子：风、捕食、寄生等因素素 这些因子主要影响生物的数量变化这些因子主要影响生物的数量变化123、生态因子作用的特点、生态因子作用的特点（1 1）综合性）综合性 共同作用，相互影响共同作用，相互影响（2 2）非等价性）非等价性 存在主导因子存在主导因子 （3 3）不可替代性和互补性）不可替代性和互补性 不可缺少，不可被替代，但能被调剂和补偿不可缺少，不可被替代，但能被调剂和补偿（4 4）限定性）限定性 不同阶段需要不同的生态因子或生态因子的不同阶段需要不同的生态因子或生态因子的 不同强度不同强度13第二章第二章 生物与环境关系的基本原理生物与环境关系的基本

8、原理 生物与环境之间是相互作用的。环境生物与环境之间是相互作用的。环境对生物的作用多是明显的，而生物对对生物的作用多是明显的，而生物对环境的作用一般不很明显，有时也是环境的作用一般不很明显，有时也是明显的，特别是明显的，特别是人类作为生物对环境人类作为生物对环境的作用是极其巨大的。的作用是极其巨大的。n环境因子中污染物会对生物遗传产环境因子中污染物会对生物遗传产生影响。如曼彻斯特蛾类的种群生影响。如曼彻斯特蛾类的种群基基因频率变化因频率变化。141.1.最小因子法则最小因子法则（Liebig Law Liebig Law）2.2.Shelford Shelford 耐受性法则耐受性法则（Law

9、 of toleranceLaw of tolerance）3.3.限制因子法则限制因子法则（Law of limiting factorsLaw of limiting factors）4.4.生态幅生态幅（ecological amplitudeecological amplitude）5.5.耐受限度的调整耐受限度的调整6.6.生物的内稳态机制生物的内稳态机制7.7.生物的适应性生物的适应性15 1.Liebig law1.Liebig law利必希法则利必希法则 在稳定条件下，处于最小量的营养元素在稳定条件下，处于最小量的营养元素将影响植物的生命活动，将影响植物的生命活动，即低于某种生

10、即低于某种生物所需要的最小量的任何特定因子，是物所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。决定该种生物生存和分布的根本因素。a.a.稳定条件下稳定条件下；如果在不稳定条件下情况如何？如果在不稳定条件下情况如何？b.b.各因子的相互影响；各因子的相互影响；c.c.是否可以将此规律扩大应用范是否可以将此规律扩大应用范围是有争论的。围是有争论的。最小因子法则（最小因子法则（LAW OF THE MINIMUM)LAW OF THE MINIMUM)16 2.2.希尔福德法则（希尔福德法则（ShelfordShelford law law）n生物在任何环境因子随梯度变化时都有各

11、自生物在任何环境因子随梯度变化时都有各自的的最适梯度范围最适梯度范围、亚适应范围亚适应范围，和，和不适应范不适应范围围，并有耐受的高、低两个梯度极限，在此，并有耐受的高、低两个梯度极限，在此限度之外，生物不能生存。限度之外，生物不能生存。即耐受性法则即耐受性法则生物对适应范围的表现：生物对适应范围的表现：1 1）群体数量变化）群体数量变化 2 2）生命活动的能力变化：存活与否、正常）生命活动的能力变化：存活与否、正常生活与否、能够繁殖与否等等。生活与否、能够繁殖与否等等。3 3）极限梯度检验：半数死亡率）极限梯度检验：半数死亡率17生物耐受性的复杂性：生物耐受性的复杂性：1 1）相同生物对同一

12、环境因子的耐受性受）相同生物对同一环境因子的耐受性受其他因素的影响其他因素的影响 请举例？请举例？2 2）同种生物对不同环境因子耐受性存在）同种生物对不同环境因子耐受性存在差异差异 3 3）不同生物对同一环境因子耐受性存在）不同生物对同一环境因子耐受性存在差异差异 4 4）生物生活史的不同时期对各环境因子）生物生活史的不同时期对各环境因子的耐受性存在差异的耐受性存在差异18 3.3.限制因子法则限制因子法则（Law of limiting Law of limiting factors factors）n（1 1）限制因子）限制因子 当环境因子在沿梯度变化时接近或达当环境因子在沿梯度变化时接近

13、或达到生物的耐受极限而阻碍生物的生命到生物的耐受极限而阻碍生物的生命活动时就成为限制因子。活动时就成为限制因子。在诸多环境因子作用于生物时，其中在诸多环境因子作用于生物时，其中在抑制生物的生命活动中起主要作用在抑制生物的生命活动中起主要作用的环境因子为限制因子。的环境因子为限制因子。19 a.a.环境环境温度温度在达到一定程度时植物种子才能在达到一定程度时植物种子才能萌发萌发 如果温度适宜，水份可能成为限制种子如果温度适宜，水份可能成为限制种子萌发的限制因子萌发的限制因子 b.b.陆地淡水水域和海洋成为水生动物分布的陆地淡水水域和海洋成为水生动物分布的天然屏障天然屏障 含盐量含盐量/动物渗透压

14、调节能力与此有关动物渗透压调节能力与此有关 c.Oc.O2 2是厌氧、喜氧微生物生存的限制因子是厌氧、喜氧微生物生存的限制因子 d.d.食物匮乏导致生物种群数量下降食物匮乏导致生物种群数量下降20实例：实例：与分布的关系与分布的关系,对生存的限制对生存的限制，对对昆虫的作用昆虫的作用等。等。生态因子低于最低状态时，生理现象生态因子低于最低状态时，生理现象全部停止；全部停止；在最适状态下，显示了生理现象的最在最适状态下，显示了生理现象的最大观测值；大观测值；在最大状态之上，生理现象又停止在最大状态之上，生理现象又停止。限制因子和限制作用限制因子和限制作用214.4.生态幅或生态价生态幅或生态价e

15、cological amplitude,ecological amplitude,每种生物对每种生态因子都有可耐受的每种生物对每种生态因子都有可耐受的最低和最高点，二者之间的范围就是这最低和最高点，二者之间的范围就是这种生物对这种生态因子的生态幅度，或种生物对这种生态因子的生态幅度，或生态价。生态价。不同生物对相同生态因子的耐受有广狭不同生物对相同生态因子的耐受有广狭之分，我们相应的把该种生物称为该种之分，我们相应的把该种生物称为该种生态因子的广适应性生物或狭适应性生生态因子的广适应性生物或狭适应性生物。物。22 生态幅度生态幅度 广光性广光性 广温性广温性 广湿性广湿性 广盐性广盐性 广食性

16、广食性 广栖性广栖性 狭光性狭光性 喜喜/厌光性厌光性 狭温性狭温性 喜喜/厌温性厌温性 狭湿性狭湿性 喜喜/厌湿性厌湿性 狭盐性狭盐性 喜喜/厌盐性厌盐性 狭食性狭食性 极端：单食性极端：单食性 狭栖性狭栖性你能够举出相应生物的例子吗？试试看你能够举出相应生物的例子吗？试试看!2323 广生态幅度广生态幅度狭生态幅度狭生态幅度生命活动或数量生命活动或数量环境因子变化梯度环境因子变化梯度生态幅度的宽狭比较生态幅度的宽狭比较2424 广温性广温性生物生物狭温喜狭温喜热生物热生物生命活动或数量生命活动或数量温度变化梯度温度变化梯度 低低高高生物对温度的耐受生物对温度的耐受狭温喜冷生物狭温喜冷生物2

17、55.5.耐受限度的调整耐受限度的调整 1 1）驯化：人工的定向诱导或长期的环境驯化：人工的定向诱导或长期的环境影响可以导致生物的耐受限度的变化。影响可以导致生物的耐受限度的变化。两种驯化说明两种驯化说明 层次：生理变化，遗传变化层次：生理变化，遗传变化驯化可能：生理特性差异，诱导条驯化可能：生理特性差异，诱导条件差异件差异 生物学意义：适应环境变化能力生物学意义：适应环境变化能力 262 2）休眠：冬眠、夏眠、冬睡等）休眠：冬眠、夏眠、冬睡等 指生物以降低新陈代谢率使身体处指生物以降低新陈代谢率使身体处于不活动状态度过不良条件的生理于不活动状态度过不良条件的生理状态。状态。表现：新陈代谢降低

18、，呼吸降低，表现：新陈代谢降低，呼吸降低，心率降低等心率降低等 3 3）节律性变化或补偿）节律性变化或补偿 昼夜节律昼夜节律、季节性节律、季节性节律276.6.生物的内稳态机制生物的内稳态机制生物控制自身的体内环境使其保持相对生物控制自身的体内环境使其保持相对稳定的机制，它或多或少能够减少生物稳定的机制，它或多或少能够减少生物对外界条件的依赖性。对外界条件的依赖性。例：控制体温例：控制体温恒温动物主要靠控制体内产热的生理过恒温动物主要靠控制体内产热的生理过程；变温动物主要靠减少热量散失或利程；变温动物主要靠减少热量散失或利用环境热源使身体增温如沙漠蜥蜴；高用环境热源使身体增温如沙漠蜥蜴；高等植

19、物一般靠某个结构的形态或位置变等植物一般靠某个结构的形态或位置变化如向日葵。化如向日葵。287.7.生物的适应性生物的适应性1 1）沙漠植物的适应组合）沙漠植物的适应组合 抗旱、节水、储水，例仙人掌抗旱、节水、储水，例仙人掌2 2）沙漠动物的适应组合）沙漠动物的适应组合 抗旱、节水、储水、储能，例骆驼抗旱、节水、储水、储能，例骆驼生物所表现的对特定环境条件在形态结构、生物所表现的对特定环境条件在形态结构、生理、生化特征及行为上的相互协调的一生理、生化特征及行为上的相互协调的一整套适应称为适应组合整套适应称为适应组合（adaptive suites)adaptive suites)。29仙人掌、

20、骆驼有哪些适应性组合特点呢？仙人掌、骆驼有哪些适应性组合特点呢？30骆驼对沙漠干热环境的适应组合骆驼对沙漠干热环境的适应组合：1 1）形态适应：体大、隔热性能极好的毛）形态适应：体大、隔热性能极好的毛皮皮 2 2）生理适应：利用代谢水，体温过热节）生理适应：利用代谢水，体温过热节水，高尿液，体液浓度比水，高尿液，体液浓度比 3 3）行为适应：可大量饮水，选择含水充）行为适应：可大量饮水，选择含水充分的食物，选择适宜的活动时间分的食物，选择适宜的活动时间仙人掌有哪些适应仙人掌有哪些适应组合呢？组合呢？作业：作业：第三章31一根腐木上的小环境分布格一根腐木上的小环境分布格局（局（Schimitsc

21、hekSchimitschek,1931,1931）下屏下屏适合八齿小蠹32蜂鸟巢上方的树枝减少了孵卵雌鸟蜂鸟巢上方的树枝减少了孵卵雌鸟的热量损失（的热量损失（Calder,1973Calder,1973）返回返回3333 广温性广温性生物生物狭温喜狭温喜热生物热生物生命活动或数量生命活动或数量温度变化梯度温度变化梯度 低低高高狭温喜冷生物狭温喜冷生物上屏 返回 生物对温度的耐受生物对温度的耐受34胡椒蛾胡椒蛾下屏下屏 黑化胡椒蛾个体黑化胡椒蛾个体3535 随污染的降低，黑化蛾在群体中的频率逐渐下降随污染的降低，黑化蛾在群体中的频率逐渐下降1008060300200100Winter smok

22、e,ug/m3Percent frequency of melanic peppered moths1960 1970 1980实测值实测值 变化趋势变化趋势 返回返回 36返回 南北较高纬度的南北较高纬度的低温是阻止非洲低温是阻止非洲蜂进一步向高纬蜂进一步向高纬度范围扩散的限度范围扩散的限制因子。制因子。37限制因子：对生物生存的限制限制因子：对生物生存的限制n 限制作用表现在对生物的生存上：限制作用表现在对生物的生存上：北美鲭鱼北美鲭鱼 生长阶段生长阶段 所用时间所用时间每日死亡率每日死亡率孵化孵化10mm10mm 40 40日日 14%14%10mm10mm幼鱼后期幼鱼后期 数日数日 3

23、0%30%幼鱼后期幼鱼后期50mm 4050mm 40日日 10%10%结果：产卵结果：产卵10106 6个，到个，到50mm50mm长长,仅余约仅余约4 4尾。尾。原因：天敌、食物原因：天敌、食物、严酷的自然条件，浪击、严酷的自然条件，浪击、温度等温度等返回返回3838 最适范围最适范围亚适范围亚适范围 亚适范围亚适范围 不适范围不适范围 不适范围不适范围 不能生存不能生存 因子梯度因子梯度 渐增渐增 生命活动或数量生命活动或数量 生物对环境因子的耐受曲线生物对环境因子的耐受曲线ShelfordShelford 定律定律下屏 39最适范围最适范围 不适范围不适范围 不能生存不能生存 因子梯度

24、因子梯度 渐增渐增 生物对环境因子耐受曲线的实际表现生物对环境因子耐受曲线的实际表现ShelfordShelford 定律定律亚适范围亚适范围 亚适范围亚适范围 不适范围不适范围 返回返回 生命活动强度或数量生命活动强度或数量 亚适范围亚适范围 40最适范围最适范围 不适范围不适范围 不能生存不能生存 因子梯度因子梯度 渐增渐增 生命活动强度或数量生命活动强度或数量 生物对环境因子耐受曲线的实际表现生物对环境因子耐受曲线的实际表现Shelford 定律定律亚适范围亚适范围 亚适范围亚适范围 不适范围不适范围 下屏 41生物生物 环境因子环境因子同种生物同种生物不同生物不同生物同种因子同种因子受

25、生物年龄受生物年龄季节栖息地季节栖息地等影响等影响存在差异存在差异不同因子不同因子存在差异存在差异 存在差异存在差异生物耐受性表现特点生物耐受性表现特点返回 4242 种群死亡率变化种群死亡率变化密度制约因子密度制约因子与非密度制约性因子比较与非密度制约性因子比较种群密度梯度种群密度梯度密度制约密度制约非密度制约非密度制约逆密度制约逆密度制约导致种群死亡率变化导致种群死亡率变化的环境因子作用于种的环境因子作用于种群的强度随种群密度群的强度随种群密度梯度变化而改变梯度变化而改变下屏4343 种群出生率变化种群出生率变化密度制约因子密度制约因子与非密度制约性因子比较与非密度制约性因子比较种群密度梯

26、度种群密度梯度密度制约密度制约非密度制约非密度制约逆密度制约逆密度制约导致种群出生率变化的导致种群出生率变化的 环境因子作用于种群的环境因子作用于种群的 强度随种群密度梯度变强度随种群密度梯度变 化而改变；化而改变；具有调节种群密度作用具有调节种群密度作用返回返回44一根腐木上一根腐木上的小环境分的小环境分布格局布格局（SchimitschekSchimitschek,19311931）蜂鸟巢小气候黎明蜂鸟巢小气候黎明前时的温度，前时的温度，巢上巢上方的树枝减少了孵方的树枝减少了孵卵雌鸟的热量损失卵雌鸟的热量损失（Calder,1973）返回返回 4545 种群死亡率变化种群死亡率变化密度制约

27、因子密度制约因子与非密度制约性因子比较与非密度制约性因子比较种群密度梯度种群密度梯度密度制约密度制约非密度制约非密度制约逆密度制约逆密度制约导致种群死亡率变化的导致种群死亡率变化的 环境因子作用于种群的环境因子作用于种群的 强度随种群密度梯度变强度随种群密度梯度变 化而改变的环境因子化而改变的环境因子下屏4646 种群出生率变化种群出生率变化密度制约因子密度制约因子与非密度制约性因子比较与非密度制约性因子比较种群密度梯度种群密度梯度密度制约密度制约非密度制约非密度制约逆密度制约逆密度制约导致种群出生率变化的导致种群出生率变化的 环境因子作用于种群的环境因子作用于种群的 强度随种群密度梯度变强度

28、随种群密度梯度变 化而改变的环境因子；化而改变的环境因子；具有调节种群密度作用具有调节种群密度作用返回47蝗虫大发生原因蝗虫大发生原因 马世俊曾研究中国历史上蝗灾发生与马世俊曾研究中国历史上蝗灾发生与气候因子的关系得出结论气候因子的关系得出结论 干旱干旱 温度温度 干旱、高温两因子与蝗灾发生表现正干旱、高温两因子与蝗灾发生表现正相关相关返回返回 48 人工驯化人工驯化(acclimation):(acclimation):在实验条件下诱发的生理补偿机制。在实验条件下诱发的生理补偿机制。过程迅速。过程迅速。自然驯化自然驯化(acclimatisation(acclimatisation):):在

29、自然环境下所诱发的生理补偿变化。在自然环境下所诱发的生理补偿变化。过程较缓慢。过程较缓慢。驯化驯化下屏49人工驯化人工驯化是在生物先天的本能行为基是在生物先天的本能行为基础上而建立起来的人工条件反射，是础上而建立起来的人工条件反射，是生物个体后天获得的行为。这种人工生物个体后天获得的行为。这种人工条件反射可以不断强化，也可以消退，条件反射可以不断强化，也可以消退，它标志着驯化程度的加强或减弱。所它标志着驯化程度的加强或减弱。所以，不能把人工驯化看成一劳永逸，以，不能把人工驯化看成一劳永逸，需要不断地巩固。需要不断地巩固。下屏下屏50200 160 120 80 40 010 20 30温度温度

30、 耗氧量耗氧量 （mlmlg g-1-1h h-1-1 ）5 5 驯化驯化25 25 驯化驯化豹蛙在不同温度条件下被驯豹蛙在不同温度条件下被驯化后，导致耗氧量的差异化后，导致耗氧量的差异返回返回 51返回返回 夜间降低代谢率夜间降低代谢率有花蜜供给，没有休眠，要消耗大量能量有花蜜供给，没有休眠，要消耗大量能量52第三章 生物与气候自然环境中对生物影响最大的就是气候。自然环境中对生物影响最大的就是气候。天气天气：温度、湿度、降雨、风、云量和其：温度、湿度、降雨、风、云量和其他大气条件他大气条件在某个特定地点和特定时间的在某个特定地点和特定时间的组合组合。气候气候：天气的长期平均值。即温度、湿度、

31、：天气的长期平均值。即温度、湿度、降雨、风、云量和其他大气条件降雨、风、云量和其他大气条件在某个特在某个特定地点长期的综合情况定地点长期的综合情况。气候决定着生物。气候决定着生物能获得多少热量和多少水分，而且影响着能获得多少热量和多少水分，而且影响着植物所能捕获的太阳能值，从而直接控制植物所能捕获的太阳能值，从而直接控制着植物和动物的分布和数量。着植物和动物的分布和数量。53一、地球与太阳辐射一、地球与太阳辐射整个地球都处在阳光照射下，整个地球都处在阳光照射下，地球大气地球大气层的外缘截获大量的太阳辐射层的外缘截获大量的太阳辐射，这些热，这些热能直接影响着地表的温度，同时又随着能直接影响着地表

32、的温度，同时又随着地球的自转和公转，形成了地球上的风地球的自转和公转，形成了地球上的风和洋流。风和洋流又影响着全球降雨格和洋流。风和洋流又影响着全球降雨格局。局。54太阳在一年中垂直到达地球表面的部位太阳在一年中垂直到达地球表面的部位不同，这就导致产生了不同，这就导致产生了温度和日照长度温度和日照长度的季节性变化的季节性变化。只有在赤道地区，一年。只有在赤道地区，一年的每一天都是的每一天都是1212小时光照和小时光照和1212小时黑暗。小时黑暗。太阳辐射、温度和日照长度的季节变太阳辐射、温度和日照长度的季节变化是随着纬度的增加而增强的。化是随着纬度的增加而增强的。55二、小气候对生物的影响二、

33、小气候对生物的影响 (sp26)生物实际生活的小环境的小气候生物实际生活的小环境的小气候决定着生物的实际生存条件。决定着生物的实际生存条件。56第四章第四章 生物与光生物与光一、地球上光的分布一、地球上光的分布三、光照强度及其对生物的影响三、光照强度及其对生物的影响四、日照长度与光周期现象四、日照长度与光周期现象二、光质的变化及其对生物的影响二、光质的变化及其对生物的影响57 一、地球上光的分布一、地球上光的分布太阳辐射的本质是电磁波太阳辐射的本质是电磁波 紫外光（波长紫外光（波长380nm)380nm)可见光可见光 (380nm 380nm 波长波长760nm)760nm)红外线（波长红外线

34、（波长760nm)760nm)影响地面接受太阳辐射的因素影响地面接受太阳辐射的因素 大气圈的吸收、反射、散射大气圈的吸收、反射、散射 太阳辐射与地面交角太阳辐射与地面交角 时空条件时空条件 水体水体58 1.1.绿色植物依赖叶绿素进行光合作用（绿色植物依赖叶绿素进行光合作用（光合有光合有 效辐射效辐射)，将辐射能转换成具丰富能量的糖。，将辐射能转换成具丰富能量的糖。2.2.光质（光谱成分）不同对植物形态建成、向光质（光谱成分）不同对植物形态建成、向 光性及色素形成的影响也不同。如光性及色素形成的影响也不同。如黄化现象黄化现象。3.3.短波的紫外线有杀菌作用，可引起人类短波的紫外线有杀菌作用，可

35、引起人类 皮肤产生红疹及皮肤癌，但促进体内维生素皮肤产生红疹及皮肤癌，但促进体内维生素 D D的合成。的合成。4.4.光质对动物的分布和器官功能的影响目光质对动物的分布和器官功能的影响目 前还不清楚。前还不清楚。二、光质的变化及其对生物的影响二、光质的变化及其对生物的影响59三、光照强度及其对生物的影响三、光照强度及其对生物的影响（一）光照强度与水生植物一）光照强度与水生植物 光的穿透性限制着植物在海洋中的分光的穿透性限制着植物在海洋中的分布，只有在海洋表层的透光带内，植布，只有在海洋表层的透光带内，植物的光合作用量才能大于呼吸量。在物的光合作用量才能大于呼吸量。在透光带的下部，透光带的下部，

36、植物的光合作用量刚植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗量相平衡之处好与植物的呼吸消耗量相平衡之处，就是所谓的就是所谓的补偿点补偿点。60水生植物需要阳光，所以，扎根海底水生植物需要阳光，所以，扎根海底的巨型藻类通常只能出现在大陆沿岸的巨型藻类通常只能出现在大陆沿岸附近，这里的海水深度一般不会超过附近，这里的海水深度一般不会超过100100米。生活在开阔大洋和沿岸透光带米。生活在开阔大洋和沿岸透光带中的植物主要是单细胞的浮游植物。中的植物主要是单细胞的浮游植物。61 （二）光照强度与陆生植物二）光照强度与陆生植物 不同植物对光强的反应是不一样的，根据植不同植物对光强的反应是不一样的，根据植物对光

37、强适应的生态类型可分为物对光强适应的生态类型可分为阳性植物、阳性植物、阴性植物和中性植物。阴性植物和中性植物。1 1、光照强度与阳性植物、光照强度与阳性植物 阳性植物，对光要求高，只有在足够光阳性植物，对光要求高，只有在足够光照条件下才能正常生长，其光饱和点、光照条件下才能正常生长，其光饱和点、光补偿点都较高，常见种类有蒲公英、蓟、补偿点都较高，常见种类有蒲公英、蓟、杨、柳、桦、槐、松、杉和栓皮栎等。杨、柳、桦、槐、松、杉和栓皮栎等。6263阳性植物阳性植物要求全日照，并且在水分、温要求全日照，并且在水分、温度等条件适合的情况下，不存在光照过度等条件适合的情况下，不存在光照过强的问题。常见的如

38、薄公英、蓟、剌苋强的问题。常见的如薄公英、蓟、剌苋等；树种中的松、杉、麻栎、栓皮栎、等；树种中的松、杉、麻栎、栓皮栎、柳、杨、桦、槐等；药材中的甘草、黄柳、杨、桦、槐等；药材中的甘草、黄芪、白术、芍药等也属于这一类。草原芪、白术、芍药等也属于这一类。草原和沙漠植物以及先叶开花植物和一般的和沙漠植物以及先叶开花植物和一般的农作物也都是阳性植物。农作物也都是阳性植物。64652 2、光照强度与阴性植物、光照强度与阴性植物 阴性植物对光的需求远较阳性植物低，阴性植物对光的需求远较阳性植物低，光饱和点和光补偿点都较低，其光合光饱和点和光补偿点都较低，其光合速率和呼吸速率都比较低。阴性植物速率和呼吸速率

39、都比较低。阴性植物对光照强度的要求并不是越弱越好，对光照强度的要求并不是越弱越好，而是必须达到阴生植物的补偿点，植而是必须达到阴生植物的补偿点，植物才能正常生长。物才能正常生长。66阴性植物多生长在潮湿背阴的地方，或阴性植物多生长在潮湿背阴的地方，或者生于密林内，如树下草本山酢浆草、者生于密林内，如树下草本山酢浆草、连线草等；树种中如铁杉、红豆杉、紫连线草等；树种中如铁杉、红豆杉、紫果云杉、柔毛冷杉等都极耐阴；药用植果云杉、柔毛冷杉等都极耐阴；药用植物如人参、三七、半夏、细辛等均属阴物如人参、三七、半夏、细辛等均属阴性植物。性植物。67胡椒胡椒人参人参68红红豆豆杉杉69细辛703.3.光照强

40、度和中性植物光照强度和中性植物 中性植物对光照具有较广的适应能力，中性植物对光照具有较广的适应能力，对光的需要介于上述两者之间，但最适对光的需要介于上述两者之间，但最适合在完全的光照下生长。合在完全的光照下生长。光对植物的形态建成和生殖器官的发光对植物的形态建成和生殖器官的发育影响很大。同种中性植物在全光下育影响很大。同种中性植物在全光下和庇荫下生长，其叶的形态特征有明和庇荫下生长，其叶的形态特征有明显差异。显差异。71阳生叶阳生叶与阴生与阴生叶形态叶形态特征对特征对比比 72（三）光照强度与动物的行为三）光照强度与动物的行为 光是影响动物行为的重要生态因子，光是影响动物行为的重要生态因子，很

41、多动物的活动都与光照强度有着很多动物的活动都与光照强度有着密切的关系。密切的关系。昼行性动物昼行性动物 、夜行性动物或晨昏性动物夜行性动物或晨昏性动物 73自然界动物每天开始活动的时间是由自然界动物每天开始活动的时间是由光照强度决定的，当光照强度上升到光照强度决定的，当光照强度上升到一定水平（昼行性动物）或下降到一一定水平（昼行性动物）或下降到一定水平（夜行性动物）时，它们才开定水平（夜行性动物）时，它们才开始一天的活动，因此这些动物将始一天的活动，因此这些动物将随着随着每天日出日落时间的季节性变化而改每天日出日落时间的季节性变化而改变其开始活动的时间变其开始活动的时间。昼行性的鸟类昼行性的鸟

42、类每天开始活动的时间也是随季节而变每天开始活动的时间也是随季节而变化的。化的。74四、日照长度与光周期现象四、日照长度与光周期现象地球上不同纬度地区的温度、雨量和地球上不同纬度地区的温度、雨量和昼夜长度等会随季节有规律地变化。昼夜长度等会随季节有规律地变化。在各种气象因子中，昼夜长度变化是在各种气象因子中，昼夜长度变化是最可靠的信号，不同纬度地区昼夜长最可靠的信号，不同纬度地区昼夜长度的季节性变化是很准确的度的季节性变化是很准确的（北半球（北半球不同纬度地区昼夜长度的季节变化不同纬度地区昼夜长度的季节变化表）表）。75光周期（光周期（photoperiodphotoperiod）：自然界一昼夜

43、：自然界一昼夜间的光暗交替称为一个光周期。间的光暗交替称为一个光周期。光周期现象（光周期现象（photoperiodismphotoperiodism）：生长：生长在地球上不同地区的动植物在长期适应在地球上不同地区的动植物在长期适应和进化过程中表现出生长发育的周期性和进化过程中表现出生长发育的周期性变化，动植物对昼夜长度发生反应的现变化，动植物对昼夜长度发生反应的现象称为光周期现象。象称为光周期现象。76（一）植物的光周期现象（一）植物的光周期现象 光周期现象的发现光周期现象的发现美国园艺学家加纳和阿拉德（美国园艺学家加纳和阿拉德（Garner and Garner and AllardAll

44、ard）在）在19201920年观察到烟草的一个变种在年观察到烟草的一个变种在华盛顿地区夏季生长时，株高达华盛顿地区夏季生长时，株高达3 35m5m时仍不时仍不开花，但在冬季转入温室栽培后，其株高不开花，但在冬季转入温室栽培后，其株高不足足1m1m就可开花。他们试验了温度、光质、营就可开花。他们试验了温度、光质、营养等各种条件，发现养等各种条件，发现日照长度是影响烟草日照长度是影响烟草开花的关键因素开花的关键因素。77他们在夏季用黑布遮盖，人为缩短日照长度，他们在夏季用黑布遮盖，人为缩短日照长度，烟草就能开花；冬季在温室内用人工光照延烟草就能开花；冬季在温室内用人工光照延长日照长度，则烟草保持

45、营养状态而不开花。长日照长度，则烟草保持营养状态而不开花。由此他们得出结论，由此他们得出结论，短日照是这种烟草开花短日照是这种烟草开花的关键条件。的关键条件。后来的大量实验也证明：许多植物的开花与后来的大量实验也证明：许多植物的开花与昼夜的相对长度即光周期有关，即这些植物昼夜的相对长度即光周期有关，即这些植物必须经过一定时间的适宜光周期后才能开花，必须经过一定时间的适宜光周期后才能开花，否则就一直处于营养生长状态。否则就一直处于营养生长状态。781.1.长日植物长日植物（long-day plantlong-day plant，LDPLDP）2.2.短日植物（短日植物（short-day pl

46、antshort-day plant，SDPSDP）根据植物对日照长度的反应类型可把植物分根据植物对日照长度的反应类型可把植物分为：为：3.日中性植物日中性植物（day-neutral plantday-neutral plant，DNPDNP）4.4.长长-短日植物短日植物（long-short day plantlong-short day plant）5.5.短短-长日植物长日植物（short-long day plantshort-long day plant）7.7.两极光周期植物两极光周期植物（amphophotoperiodismamphophotoperiodism plant

47、 plant）6.6.中日照植物中日照植物（intermediate-daylengthintermediate-daylength plant plant）79（二）动物的光周期现象（二）动物的光周期现象 1 1、鸟类、鸟类 很多鸟类的很多鸟类的迁徙迁徙(migration)(migration)都是由日照都是由日照长短的变化所引起的，鸟类在不同年份长短的变化所引起的，鸟类在不同年份迁离某地和到达某地的时间都不会相差迁离某地和到达某地的时间都不会相差几天，就是由于日照长短的变化是地球几天，就是由于日照长短的变化是地球上最严格和最稳定的周期变化。上最严格和最稳定的周期变化。80各种鸟类的各种鸟

48、类的生殖时间生殖时间也是由光照长度的变也是由光照长度的变化决定的，温带鸟类的生殖腺一般在冬季化决定的，温带鸟类的生殖腺一般在冬季时最小，处于非生殖状态，随着春季的到时最小，处于非生殖状态，随着春季的到来，生殖腺开始发育，随着日照长度的增来，生殖腺开始发育，随着日照长度的增加，生殖腺的发育越来越快，到产卵时达加，生殖腺的发育越来越快，到产卵时达到最大。到最大。81鸟类节律表鸟类节律表82鸟类生殖期间人为改变光周期鸟类生殖期间人为改变光周期可以控制鸟类的产卵量可以控制鸟类的产卵量，如在，如在夜晚给予人工光照可提高母鸡夜晚给予人工光照可提高母鸡产蛋量。产蛋量。832 2、其他动物、其他动物日照长度的

49、变化对哺乳动物的日照长度的变化对哺乳动物的换毛换毛、生殖生殖(长日照和短日照兽类长日照和短日照兽类)也有明也有明显影响。显影响。昆虫的冬眠和滞育也主要与光周期的昆虫的冬眠和滞育也主要与光周期的变化有关。变化有关。鱼类的生殖和迁移活动也与光有着密鱼类的生殖和迁移活动也与光有着密切关系。切关系。84第五章第五章 生物与温度生物与温度一、温度的生态意义一、温度的生态意义 1 1、生物体内的生物化学过程必、生物体内的生物化学过程必须在一定的温度范围内才能正常须在一定的温度范围内才能正常进行。进行。2 2、温度的变化能引起环境中其他、温度的变化能引起环境中其他生态因子的改变，从而间接影响生生态因子的改变

50、，从而间接影响生物的生命活动。物的生命活动。85二、极端温度对生物的影响及生物二、极端温度对生物的影响及生物的适应的适应（一）低温的影响及生物对低温的适应（一）低温的影响及生物对低温的适应温度低于一定的数值，生物便会因温度低于一定的数值，生物便会因低温而受害，这个数值被称为临界低温而受害，这个数值被称为临界低温。在临界温度以下，温度越低低温。在临界温度以下，温度越低生物受害越重。生物受害越重。冷害、冻害1 1、影响、影响86（二）高温的影响及生物对高温的适（二）高温的影响及生物对高温的适应应n减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物的这两个重要过程失调。的这两个重要