生态因子的生态作用与生物的适应.pptx

第二章 生态因子作用与生物适应能量环境、物质环境1/45一、光因子生态作用及生物适应二、温度生态作用与生物适应三、水生态作用与生物适应四、土壤因子对生物影响五、风对生物作用及防风林六、火作为生态因子对于生物影响及管理七、指示生物2/45第一节 光因子生态作用及生物适应光是一个十分复杂而主要生态因子，经过以下三个方面对生物产生影响，即光质、光强和光照时间。3/451/0000001/1000地球对太阳光利用百分比4/45光谱范围Spectrum:380760 nm5/451）大气中各种成份对太阳光吸收、反射和散射，最终抵达地球表面仅占太阳辐射47%；2）太阳高度角影响了太阳辐射强度；3）地球自转和公转引发不一样纬度地域在不一样季节天天所接收太阳辐射呈周期性改变；4）地面原因引发太阳辐射强度和日照时间改变。地球表面太阳辐射主要影响原因：6/451）光质2）日照时间3）地表光照强度随时间和空间改变；4）水体中太阳辐射情况太阳光在地球上分布特点7/45光质对植物光合作用影响光质对植物光合作用影响光合作用光谱范围只是可见光区，其中红橙光主要被叶绿素吸收，蓝光合作用光谱范围只是可见光区，其中红橙光主要被叶绿素吸收，蓝紫光也能被叶绿素和类胡罗卜素所吸收，这部分辐射称为生理有效辐紫光也能被叶绿素和类胡罗卜素所吸收，这部分辐射称为生理有效辐射。射。光质对植物光合作用产物影响光质对植物光合作用产物影响长波光有利于糖合成，短波光有利于蛋白质合成。长波光有利于糖合成，短波光有利于蛋白质合成。光质对植物形态影响光质对植物形态影响长波光抑制植物加粗生长，促进高生长。短波光相反。长波光抑制植物加粗生长，促进高生长。短波光相反。（一）光质生态作用与生物适应（一）光质生态作用与生物适应8/45试验研究表明：植物栽培中，用浅蓝色薄膜育秧与无试验研究表明：植物栽培中，用浅蓝色薄膜育秧与无色薄膜相比，浅蓝色薄膜秧苗根系较粗壮，插后成活色薄膜相比，浅蓝色薄膜秧苗根系较粗壮，插后成活快，生长茁壮，叶色浓绿，鲜重和干重都有增加，测快，生长茁壮，叶色浓绿，鲜重和干重都有增加，测定淀粉、蛋白质含量较高，主要因为太阳光经过有色定淀粉、蛋白质含量较高，主要因为太阳光经过有色薄膜时，被选择透过和吸收，这么薄膜内光质因薄膜薄膜时，被选择透过和吸收，这么薄膜内光质因薄膜颜色不一样而发生改变。如浅蓝色薄膜能够大量透过颜色不一样而发生改变。如浅蓝色薄膜能够大量透过光合作用所需光合作用所需380-490nm380-490nm光（透过率光（透过率60%60%以上），因而以上），因而有利于植物光合过程和代谢过程。有利于植物光合过程和代谢过程。9/45光质对动物影响光质对动物影响可见光对动物生殖、体色改变、迁徙、羽毛更换、生长和发育可见光对动物生殖、体色改变、迁徙、羽毛更换、生长和发育都有影响。都有影响。不可见光：大多数脊椎动物可见光波范围与人靠近，但昆虫则不可见光：大多数脊椎动物可见光波范围与人靠近，但昆虫则偏于短波光，大致在偏于短波光，大致在250-700nm250-700nm之间，它们看不见红外光，之间，它们看不见红外光，却看得见紫外光。而且许多昆虫对紫外光有趋光性，这种却看得见紫外光。而且许多昆虫对紫外光有趋光性，这种趋光现象已被用来诱杀农业害虫。趋光现象已被用来诱杀农业害虫。10/45（二）光强生态作用与生物适应（二）光强生态作用与生物适应影响光照强度原因：影响光照强度原因：纬度、海拔、坡向、坡度、季节、植被等。光照强度与植物光合作用光照强度与植物光合作用光赔偿点：当光合作用固定光赔偿点：当光合作用固定COCO2 2恰与呼吸作用释放恰与呼吸作用释放COCO2 2相等时光强。相等时光强。光饱和点：光合作用中，伴随光照强度加大，净光合速率逐步减慢，直到光饱和点：光合作用中，伴随光照强度加大，净光合速率逐步减慢，直到光合产物不再增加时光强。光合产物不再增加时光强。光照强度对生物生长发育和形态建成作用光照强度对生物生长发育和形态建成作用黄化现象黄化现象11/45植物对光照强度适应类型植物对光照强度适应类型阳性植物，阴性植物，中性植物。阳性植物，阴性植物，中性植物。12/45Shade plants13/45Sun plants14/45Sun plant(Bruguiera gymnorrhiza)under low light intensity15/45Shade enduring plant16/45Sun plant vs shade plantSun plantShade plantleaf sizesmalllargethicknessthickthincuticlethick and sometimes have flossthinanatomic structuresmall cell,thick cell wall,close arrangement,small cell interval,well-developed palisade tissue（栅栏组织）,underdeveloped spongy tissue（海绵组织）large cell,thin cell wall,sparse arrangement,large cell interval,underdeveloped palisade tissue,well-developed spongy tissueChl contentlow,low a/bhigh,low a/bstomasmall,dense and sinking sometimeslarge,sparse17/45Sun plant vs shade plantSun plantShade plantPn（光合速率）highlowPr（蛋白质）highlowLight saturation point（光饱和点）highlowLight compensation point（光赔偿点）highlow18/45（三）生物对光周期适应（三）生物对光周期适应光周期现象光周期现象植物和动物对昼夜长短日改变和年改变反应。植物和动物对昼夜长短日改变和年改变反应。植物光周期反应主要是诱导花芽形成和开始休眠；植物光周期反应主要是诱导花芽形成和开始休眠；动物光周期反应主要是调整代谢活动和进入繁殖期。动物光周期反应主要是调整代谢活动和进入繁殖期。19/45植物光周期植物光周期依据植物开花所需要日照长度，可区分为长日照植物、短日照植物和依据植物开花所需要日照长度，可区分为长日照植物、短日照植物和中日照植物。中日照植物。长日照植物：较长日照条件下促进开花植物，日照短于一定长度则不能开长日照植物：较长日照条件下促进开花植物，日照短于一定长度则不能开花或推迟开花。通常需要花或推迟开花。通常需要1414小时以上光照才能开花。比如：菠菜、紫小时以上光照才能开花。比如：菠菜、紫菀。菀。短日照植物：较短日照条件下促进开花植物，日照超出一定长度便不开花短日照植物：较短日照条件下促进开花植物，日照超出一定长度便不开花或显著推迟开花。普通需要或显著推迟开花。普通需要1414小时以上黑暗才能开花。深秋或早春开小时以上黑暗才能开花。深秋或早春开花植物多属这类。如牵牛、菊类。花植物多属这类。如牵牛、菊类。中日照植物：花芽形成需要中等日照时间植物。比如甘蔗。中日照植物：花芽形成需要中等日照时间植物。比如甘蔗。还有一类植物，在什么日照条件下都能开花，称为日中性植物，如黄瓜等还有一类植物，在什么日照条件下都能开花，称为日中性植物，如黄瓜等20/45动物光周期动物光周期许多动物行为对日照长短也表现出周期性。鸟、兽、鱼、许多动物行为对日照长短也表现出周期性。鸟、兽、鱼、昆虫等繁殖，以及鸟、鱼迁移活动，都受日照长短影响昆虫等繁殖，以及鸟、鱼迁移活动，都受日照长短影响（如延长光照时间，可提升母鸡产蛋量）。（如延长光照时间，可提升母鸡产蛋量）。日照长度对哺乳动物生殖：日照长度对哺乳动物生殖：长日照兽类：一些野生哺乳动物（尤其是高纬度地域种类）长日照兽类：一些野生哺乳动物（尤其是高纬度地域种类）都是伴随春天日照长度逐步增加而开始生殖，如雪貂、野都是伴随春天日照长度逐步增加而开始生殖，如雪貂、野兔等。兔等。短日照兽类：有些哺乳动物总是伴随秋天短日照来到而进短日照兽类：有些哺乳动物总是伴随秋天短日照来到而进入生殖期，如绵羊、鹿等。入生殖期，如绵羊、鹿等。21/45作业1喜阳、喜阴植物在结构特征上区分？22/45第二节 温度生态作用与生物适应地球上温度改变1）地表大气温度分布与改变；2）土壤温度改变；3）水体温度改变23/45（一）温度因子生态作用（一）温度因子生态作用温度与生物生长温度与生物生长三基点温度：最适温度、低温程度和高温程度。三基点温度：最适温度、低温程度和高温程度。在一定温度范围内，生物生长速率与温度成正比。在一定温度范围内，生物生长速率与温度成正比。范霍夫定律范霍夫定律：指温度每升高指温度每升高1010，化学过程速率即加紧，化学过程速率即加紧2 23 3倍。公式以下。倍。公式以下。其中其中Q10Q10是温度系数，是温度系数，t1t1、t2t2是温度，是温度，R1R1、R2R2为该温度下某生理过程速率。为该温度下某生理过程速率。24/45温度与生物发育温度与生物发育 有效积温有效积温有效积温法则：植物在生长发育过程中，必须从有效积温法则：植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定热量才能完成某一阶段发育，而环境中摄取一定热量才能完成某一阶段发育，而且植物各个发育阶段所需要总热量是一个常数。且植物各个发育阶段所需要总热量是一个常数。25/45有效积温法则在实际应用中。1）预测生物发生世代数。比如，小地老虎（Agrotis ypsilon)完成一个时代所需积温为K1=504.7度，南京地域统计该昆虫发育年总积温为K=2220.9日度，则可发生世代数K/K1=4.54代。实际每年发生4-5代。26/452）预测生物地理分布北界一个生物分布区整年有效总积温必须满足该生物完成一个时代所需要K值，不然该生物就不会分布于此。27/453）预报农时依据作物有效积温和当地时令、苗情以及气温资料，能够预计该作物成熟收割期，方便制订整个栽培办法。28/454）制订农业气候区划，合理安排作物如 马铃薯约需1000-1600日度，玉米-4000，柑橘需4000-4500日度。合理安排作物，适时适地种植，有目标调种、引种，合理搭配品种。据了解，上世纪80年代，我国贵州、云南、四川、广西等地大量引进杨梅试种成功。尤其是四川，春季雨量少，夏季雨量较多自然条件，更适宜杨梅生长和结果。定海区农林局林业站副站长邱立军告诉记者，晚稻杨梅属于乔木类，耐寒耐瘠，土壤只要能确保其有效根系在0.5米就能够生长，适应能力非常强。四川盆地植被很好，因为北部有高山阻挡冷空气，越冬条件好，土壤有机质丰富，加上四季分明，雨量充沛，气候宜人，这些都具备种植晚稻杨梅基本条件。29/45作业2有效积温法则在某种生物研究中应用30/45（二）生物对极端温度适应（二）生物对极端温度适应低温危害低温危害临界温度临界温度：温度低于一定数值，生物便会受害。寒害寒害:是指温度在0以上对喜温生物造成伤害冻害冻害:是指0以下低温使生物体内（细胞内和细胞间）形成冰晶而造成损害。31/45植物对低温适应植物对低温适应 形态适应：形态适应：表现在芽及叶片常有油脂类物质保护，芽含表现在芽及叶片常有油脂类物质保护，芽含有鳞片，器官表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达木栓组织，有鳞片，器官表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达木栓组织，植株矮小，常呈匍匐、垫状或莲座状；植株矮小，常呈匍匐、垫状或莲座状；生理适应：生理适应：低温环境植物降低细胞中水分和增加细胞中糖低温环境植物降低细胞中水分和增加细胞中糖类、脂肪和色素来降低植物冰点，增加抗寒能力。如鹿蹄类、脂肪和色素来降低植物冰点，增加抗寒能力。如鹿蹄草经过在叶细胞中大量贮存五碳糖、粘液来降低冰点，可草经过在叶细胞中大量贮存五碳糖、粘液来降低冰点，可使结冰温度下降到使结冰温度下降到-31-31度。度。行为适应：行为适应：经过休眠来增加抗寒能力。经过休眠来增加抗寒能力。32/45动物对低温适应动物对低温适应 形态结构：形态结构：（1 1）贝格曼（）贝格曼（BergmanBergman）规律：）规律：生活在高纬度地域恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地域同类个体大。因为个体大动物，其单位体重散热量相对较少。（2 2）阿伦规律（）阿伦规律（AllenAllen）：恒温动物身体突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境下有变小变短变小变短趋势。（3 3）在严寒地域和严寒季节增加毛或羽毛数量和质量或增加皮下脂肪厚度，从而提升身体隔热性能。33/45北极狐北极狐赤狐赤狐大耳狐大耳狐Allens lawAllens law34/45动物对低温适应动物对低温适应 生理适应：生理适应：增加体内产热量来增强御寒能力和保持恒定体温；在低温环境下降低身体散热另一个适应为大大降低身体终端部位温度。行为适应：行为适应：休眠（抗寒）和迁徙（避寒）35/45高温危害高温危害温度超出生物适宜温区上限后就会对生物产生有害影响，温度超出生物适宜温区上限后就会对生物产生有害影响，温度越高对生物伤害作用越大。温度越高对生物伤害作用越大。高温对植物危害：高温对植物危害：高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使植高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物这两个主要过程失调；破坏植物水分平衡，促使蛋白质物这两个主要过程失调；破坏植物水分平衡，促使蛋白质凝固、脂类溶解，造成有害代谢产物在体内积累。凝固、脂类溶解，造成有害代谢产物在体内积累。高温对动物危害：高温对动物危害：主要是破坏酶活性，使蛋白质凝固变性，造主要是破坏酶活性，使蛋白质凝固变性，造成缺氧、排泄功效失调和神经系统麻痹等。成缺氧、排泄功效失调和神经系统麻痹等。动物对高温忍受能力因种而异，普通哺乳动物不能忍受动物对高温忍受能力因种而异，普通哺乳动物不能忍受4242度以上高温；鸟类不能忍受度以上高温；鸟类不能忍受4848度以上高温度以上高温。36/45植物对高温适应植物对高温适应形态适应：形态适应：有些植物体含有密绒毛或鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射大部分光线；有些植物叶片垂直排列，或高温下叶片折叠，降低吸光面积等。生理适应：生理适应：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，有利于减缓代谢速率和增加原生质抗凝结力；蒸腾作用防止植物体因过热受害。动物对高温适应动物对高温适应夏眠，穴居，昼伏夜出。温度与动物类型温度与动物类型37/45（三）温度与生物地理分布（三）温度与生物地理分布影响生物地理分布原因：影响生物地理分布原因：有效总积温，极端温度（最高、最低温度）高温高温限制生物分布原因主要是破坏生物体内代谢过程和光合呼吸平衡；而且植物因得不到必要低温刺激而不能完成发育阶段。低温低温对生物分布限制作用更为显著，对植物和变温动物来说，决定其水平分布北界和垂直分布上限主要原因就是低温。如：苹果不能在热带栽培，因为高温限制不能开花坚固；可可、椰子只能在热带分布，因为是受低温限制；垂直分布：长江流域马尾松分布在海拔1000-1200米以下，这个界限上部为黄山松，是因为在海拔1000-1200米是马尾松低温界限，又是黄山松高温界限。38/4539/4540/4541/45（四）变温与温周期现象（四）变温与温周期现象温周期现象温周期现象：因为地表太阳辐射周期性改变产生温度有规律昼夜改变。变温对生物影响：变温对生物影响：生物生长生物生长：植物生长往往要求温度因子有规律昼夜改变配合干物质积累：干物质积累：白天适当高温有利于光合作用，夜间适当低温使呼吸作用减弱，光合产物消耗降低，净积累增多。42/45（五）物候节律（五）物候节律物候：物候：是指生物长久适应于一年中温度节律性改变，形成与此相适应发育节律发育节律。比如大多数植物春天发芽，夏季开花，秋天坚固，冬季休眠。（六）休眠（六）休眠休眠：休眠：生物潜伏、蛰伏或不活动状态，是抵抗不利环境一个有效生理机制。休眠对适应外界严酷环境有特殊意义。植物休眠主要是种子休眠。动物休眠有冬眠和夏眠（夏蛰）。43/45作业3低温、高温对生物造成危害及生物对其适应机制。44/45Many Thanks45/45