生物对水因子的适应.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,）生物对水因子的适应,一、水在地球表面的分布规律,地球表面的总水量大约为,15,亿,km,3,其中大约有,97%,包含在海洋库中。,淡水中：两极冰盖,29 000 km,3,、地下水,8 000 km,3,、湖泊河流,100 km,3,、,土壤水分,100 km,3,、,大气中水,13 km,3,、,生物体中水,1 km,3,。,水分的大循环与小循环：,1,，空间上的分布,海拔,纬度,经度,地貌,2,，时间上的分布规律,季节上的变化,降雨量：地球上的降雨量随着纬度发生很大变化。在赤道南北两侧纬度,0-20,降,雨量最大，年达,100-200cm,。纬度,20-40,地带，由于空气下降吸收水分，降雨,量减少，在南北半球,40-60,地带，由于南北暖冷气团相交形成气旋雨，致使,年降雨量超过,25cm,，成为中纬度湿润带。极地地区降水很少，成为干燥地带。,等雨线：华南降水量为,1500,2000 mm,，长江流域为,1000,1500 mm,，秦岭和淮河,大约为,750 mm,，从大兴安岭西坡向西，经燕山到秦岭北坡为,500 mm,，黄河上中游,约,250,500 mm,。内蒙西部至新疆南部为,100 mm,以下。,二、生物对水环境的适应性,1,，陆地生物对水环境的适应,（,1,）植物对水环境的生态适应,旱生植物,中生植物,湿生植物,（,2,）动物对水环境的生态适应,形态上,节肢动物体表角质层及蜡纸层、爬行动物体表的鳞片、昆虫气孔的开放与关闭、多数陆生动物呼吸具有逆流交换的机理等。,生理上,亨利氏袢越长（相应肾脏髓质越厚），尿浓缩越高；鸟类、,爬行类的大肠和泄殖腔以及昆虫的直肠有重吸水的作用。,陆生动物在蛋白质代谢产物的排泄上也表现出陆地适应性。如,两栖类、兽类排泄尿素、鸟类与昆虫类排尿酸。,行为上,夏眠、昆虫的滞育、昼伏夜行等。,2,，水生生物对水的生态适应性,（,1,）水生植物对水的生态适应性,沉水植物,浮游植物,挺水植物,（,2,）水生动物对水的生态适应性,淡水水域,海水水域,二、风的类型,1,，季风,2,，寒流,4,，焚风,5,，山风,6,，谷风,3,，海陆风,图,.,在低氧浓度下，金鱼的氧耗随水中氧浓度成线性改变,图显示，人由海拔,850 m,进入,4540 m,高度后，这三项指标逐渐升高，数周后达到最大值，并维持在此高水平上。当从高海拔回到平原后，这些指标将逐渐下降，恢复到原水平。,血红蛋白,红细胞,血球比积,3.,植物与氧,植物与动物一样呼吸消耗氧，但植物是大气中氧的主要生产者。植物光合作用中，每呼吸,44g CO,2,，能产生,32g O,2,。白天，植物光合作用释放的氧气比呼吸作用所消耗的氧气大,20,倍。据估算，每公顷森林每日吸收,1,吨,CO,2,，呼出,0.73,吨氧；每公顷生长良好的草坪每日可吸收,0.2,吨,CO,2,，释放,0.15,吨,O,2,。如果成年人每人每天消耗,0.75 kg,氧，释放,0.9 kg CO,2,，则城市每人需要,10 m,2,森林或,50 m,2,草坪才能满足呼吸需要。因此植树造林是至关重要的，不仅是美化环境，更主要的是给人类的生存提供了净化的空气环境。,四、,CO,2,与植物,植物在光能作用下，同化,CO,2,与水，制造出有机物。在高产植物中，生物产量的,9095%,是取自空气中的,CO,2,，仅有,510%,是来自土壤。因此，,CO,2,对植物生长发育具有重要作用。,各种植物利用,CO,2,的效率不同，,C3,植物（水稻、小麦、大豆等）对,CO,2,的利用效率低于,C4,植物（甘蔗、玉米、高粱等）。,空气中,CO,2,浓度虽为,0.032%,，但仍是高产作物的限制因素。这是因为,CO,2,进入叶绿体内的速度慢,效率低。,在强光照下，作物生长盛期，,CO,2,不足是光合作用效率的主要限制因素，增加,CO,2,浓度能直接增加作物产量。,第三章（,3,）生物与土壤的关系,一、土壤的生态意义：,1,土壤位于陆地生态系统的底部，具有营养物传递系统，再循环系统和废物处理系统，是陆地生态系统的基底或基础。在土壤中进行的两个最重要的生态过程是分解和固氮过程。,2,土壤为陆生植物提供了基质，为陆生动物提供了栖息地。土壤是植物萌芽、支撑和腐烂的地方，又是水和营养物储存场所；是动物和微生物藏身处，排污处；是污染物质转化的重要基地。因此土壤无论对植物或动物都是重要的生态因子，是人类重要的自然资源。,2.,土壤水分,土壤水分,(soil moisture),能直接被植物根吸收利用。土壤水分有利于矿物质养分的分解、溶解和转化，有利于土壤中有机物的分解与合成，增加了土壤养分，有利于植物吸收。此外，土壤水分能调节土壤温度，灌溉防霜就是此道理。,土壤水分的过多或过少，对植物、土壤动物与微生物均不利。,土壤水分过少时，植物受干旱威胁,，并由于好气性细菌氧化过于强烈，使土壤有机质贫瘠。,土壤水分过多，引起有机质的嫌气分解，产生,H,2,S,及各种有机酸，对植物有毒害作用,，并因根的呼吸作用和吸收作用受阻，,使根系腐烂,。,土壤水分影响了土壤动物的生存与分布,。,各种土壤动物对湿度有一定的要求，如等翅目白蚁，需要相对湿度不低于,50%,，叩头虫的幼虫要求土壤空气湿度不低于,92%,，当湿度不能满足时，它们在地下进行垂直移动。当土壤湿度高时，叩头虫跑到土表活动；干旱时，将到,1m,深的土层中。因而它在春季对庄稼危害大，夏季小，雨季危害最大。土壤中水分过多时，可使土壤动物因缺氧而闷死。,3.,土壤空气,土壤空气主要来自大气。但土壤空气中的,O,2,含量和,CO,2,含量与大气有很大的差异，土壤中,O,2,浓度一般为,1012%,，,CO,2,一般在,0.1%,左右，这些浓度随季节、昼夜和深度而变化。在积水和透气不良的情况下，土壤空气含量可降到,10%,以下，抑制植物根系呼吸。动物可向土壤表层移动选择适宜的场所。,土壤中的高,CO,2,，一部分以气体扩散和交换的方式不断进入地面空气层，供植物叶利用，另一部分直接为根系吸收。如果土壤中,CO,2,积累过多，达到,1015%,时，将会阻碍根系生长和种子发芽；若,CO,2,浓度进一步增长会阻碍根系的呼吸和吸收，甚至因呼吸窒息而死亡。,土壤兽类如鼢鼠、鼹形鼠对土壤中的低氧和高,CO,2,浓度产生了很好的适应性，地下兽对低氧的适应表现在血红蛋白的浓度增加，血红蛋白的氧结合能力增加，同时降低能量代谢，降低体温。地下兽的脑中枢对,CO,2,的敏感性降低，通过肾脏调整盐离子排泄速度，以及提高血液的缓冲能力。,土壤通气程度影响土壤微生物的种类、数量和活动情况，进而影响植物的营养状况。通气不良，抑制土壤中好气微生物活动，减慢了有机物的分解与营养物的释放；通气过分，使有机物分解速度过快，养分释放太快，而腐殖质形成减少，不利于养分的长期供应。,二,.,土壤化学性质与生物,1.,土壤,pH,及对生物的影响,（）,土壤,pH,影响矿质盐分的溶解度，从而影响植物养分的有效性。,土壤酸度一般在,pH67,时，养分的有效性最高（图,3-20,）。（）,土壤,pH,通过影响微生物活动而影响养分的有效性和植物的生长。,如细菌在酸性土壤中的分解作用减弱；固氮菌、根瘤菌等不能在酸性土壤中生存，使许多豆科植物的根瘤在土壤酸性增加时死亡，它们只能生长在中性土壤中。（）,土壤酸度影响土壤动物区系及其分布。,例如，在酸性的森林灰化土和苔原沼泽中，土栖动物区系很贫乏，只有一些喜酸性的金针虫，某些蚯蚓。小麦吸浆虫的幼虫生活在,pH 711,的碱性土壤中，而不能生存在,pH 36,的土壤中。,图 土壤,pH,对矿物养分的有效性影响。以带宽度表示,2.,土壤有机质,土壤有机质是土壤肥力的一个重要标志。,土壤有机质可分成腐殖质,(humus),和非腐殖质。,非腐殖质是死亡动植物组织和部分分解的组织。腐殖物质是土壤微生物分解有机质时，重新合成的具有相对稳定性的多聚体化合物。,腐殖质是植物营养的重要碳源和氮源。还是异养微生物的重要养料和能源，能活化土壤微生物。土壤微生物活动旺盛，给植物提供丰富的养料。土壤有机质的多少，又影响到土壤动物的分布与数量。在富含腐殖质的草原地带黑钙土中，土壤动物的种类和数量特别丰富，而荒漠与半荒漠地带，土壤动物种类趋于贫乏。,土壤有机质对土壤团粒结构的形成、保水、供水、通气、稳温也有重要作用，从而影响植物生长。,三植物对土壤的适应,长期生活在不同土壤上的植物，对该种土壤产生了一定的适应特征。据植物对土壤的反应，可把植物分为三类：酸性土植物（,pH7.5,）。大多数植物和农作物适宜在中性土壤中生长。生活在盐碱土中的植物和沙基质中的植物，分别归为盐碱土植物和沙生植物。,1.,盐碱土植物,盐碱土对植物生长的危害表现在伤害了植物组织，特别是根系；由于过多盐积累引起植物代谢混乱；能引起植物生理干旱。,形态适应,：矮小、干硬、叶子不发达、孔下陷，表皮具厚的外皮，常具灰白色绒毛。细胞间隙小，栅栏组织发达。有的具有肉质性叶，有特殊的储水细胞。,生理适应,：根据盐土植物对过量盐类的适应特点，可分为聚盐性植物、泌盐性植物和不透盐性植物。,聚盐性植物,的原生质抗盐性特别强，能忍受高浓度的,NaCl,溶液。其细胞液浓度特别高，根部细胞的渗透压一般为,40,个大气压，甚至可高达,70,100,个大气压，所以能够吸收高浓度土壤溶液中的水分，例如盐角草、海莲子等。,泌盐植物,能把根吸入的多余盐，通过茎、叶表面密布的盐腺排出来，再经风吹和雨露淋洗掉，属于这类植物的有柽柳、红砂、滨海的各种红树植物等。,不透盐性植物,的根细胞对盐类的透过性非常小，它们几乎不吸收或很少吸收土壤中的盐类。这类植物细胞的渗透压也很高，是由体内大量的可溶性有机物，如有机酸、糖类、氨基酸等产生的。高渗透压也提高了根从盐碱土中吸水能力，所以它们被看成是抗盐植物，蒿属、盐地紫苑、盐地风毛菊、碱地风毛菊等都属这一类。,2.,沙生植物,沙生植物生长在沙区，在我国北方分布在荒漠、半荒漠、干草原和草原四个地带中。,沙生植物具有抗风沙、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫瘠等特征。当被流沙埋没时，在埋没的茎上能长出不定芽和不定根，甚至在风蚀露根时，从暴露的根系上也能长出不定芽，如绿沙竹、白刺等。它们的根系生长速度极为迅速，比地上部分生长快得多。根上具有根套，是由一层团结的沙粒形成的囊套，能保护暴露到沙面上的根免受灼热沙粒灼伤和流沙的机械伤害。,沙生植物也具有旱生植物的许多特征，如地面植被矮，主根长，侧根分布宽，以便获取水，同时起了固沙作用；植物叶片极端缩小，有的甚至退化；有的叶具贮水细胞；有的在叶表皮下有一层没有叶绿素的细胞，积累脂类物质，能提高植物的抗热性；细胞具高渗透压，使根系主动吸水能力增强，提高植物的抗旱性。,有的沙生植物在特别干旱时，进入休眠，待有雨时再恢复生长。,