chapter1生物与环境省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

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,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文献,*,*,第一章 生物与环境,基本概念,生态因子类型,生态因子作用特点,Liebig最小因子定律,限制因子,Shelford耐性定律(耐受程度与生态幅),河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,1,1/55,1基本概念,环境(Environment),通俗定义：,指某一特定生物体或生物群体周围一切总和，包含空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存各种原因。,由此定义，不一样学科有不一样了解。,环境因子,环境由许多不一样成份组成，这些从环境中分析出来不一样成份事物单位，即是“环境因子”。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,2,2/55,生态学定义,全部生物和非生物因子之和，它围绕并可能影响着有机体。,生物因子比如：竞争、互利、他感等有机体间相互作用；,非生物因子包含：全部化学、物理原因。这些原因影响生物生长及其分布。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,3,3/55,环境类型,按环境范围大小,大环境(macro environment)：,指地域环境、地球环境和宇宙环境。,小环境(micro environment)：,指对生物有直接影响邻接环境，即小范围内特定栖息地。,大环境不但影响着小环境，而且对生物体也有着直接或间接影响。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,4,4/55,环境类别,大环境,宇宙环境(space environment),大气层以外宇宙空间,地球环境(global environment),生物圈(biosphere),地球上有生命部分,大气圈(atmosphere),地球表面大气层,水圈(hrdroosphere),地球表面海洋、内陆淡水水域及地下水,土壤圈(pedosphere),岩石圈表面风化壳上发育土壤,岩石圈(lithosphere),地球表面3040 km厚地壳,区域环境(regional environment),指占有某一特定地域空间自然环境小环境,生境(habitat)、生态位(niche),指生物生长详细地段生态因子综合,微环境(microhabitat),指靠近生物个体表面，或个体表面不一样部位环境,体内环境(inner environment),生物体内环境(组织或细胞间),河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,5,5/55,大环境对生物影响,生物群系(biome)-生物群落带,指含有相同群落一个区域生态系统类型，它把含有相同非生物环境和相同生态结构区域连成一个大区。,如热带森林、温带森林、苔原等,依据生物种类一定组合特征(即生物群落)能够区分各个不一样气候区，如热带、温带、寒带等。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,6,6/55,小环境对生物影响,更多情况下，生物更轻易受到其所在小环境影响。,森林植物在其下面可提供一个荫凉场所；,植物落叶及其所形成枯枝落叶层覆盖地面而起着绝热层作用；,挖掘地道穴居动物往往无意中为其它动物创造着可利用新环境；,动物排出粪堆也能影响局部土壤条件，粪堆本身也为食粪动物创造了一个新小环境。,生态学工作中应该尤其重视在小环境层次上对非生物因子进行研究。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,7,7/55,小气候与蜂鸟巢关系,据预计，假如鸟卵不是放在绝热鸟巢内和受雌鸟孵卵话，那么鸟卵温度到晚上就会靠近空气温度(约4左右)，而鸟巢内卵在夜晚时温度通常都在30以上。总之，因为小气候创造鸟卵周围环境温度要比气象所统计大气候温度高得多。,1973年，W A Calder研究发觉，蜂鸟巢位置总是选择在使卵和雏鸟不致受到不利温度伤害地方。蜂鸟巢几乎毫无例外地建筑在一个突出树枝下方，这个树枝就成了鸟和天空之间遮护物。鸟巢本身又是一个绝热体，可使鸟卵温度大大高于孵卵雌鸟身体表面温度。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,8,8/55,按环境性质分类,自然环境,自然没有些人为干预环境。,大气圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)、岩石圈(lithosphere)、土壤圈(pedosphere)、生物圈(biosphere),人工环境,广义人工环境包含全部栽培植物、引种驯化以及全部农作物需要环境。,狭义人工环境指是人工控制下植物环境。,社会环境,人类社会经济情况、文化、宗教等,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,9,9/55,生态因子与生境,生态因子(Ecological factor)：,环境要素中对生物起作用因子,例：食物、热量、水分、气候、土壤等,生存条件：,在生态因子中，对生物生存不能缺乏环境要素,生态环境：,全部生态因子组成生物生态环境,生境(habitat)：,特定生物体或群体栖息地生态环境,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,10,10/55,2生态因子类型,2.1依据生态因子性质,生物因子,指生物之间各种相互关系，如捕食、寄生、竞争和互惠共生等；,另一分类：除人以外生物；人为条件,非生物因子,气候因子:温度、湿度、光、降水,风、气压和雷电等；,土壤因子：包含土壤结构、土壤有机和无机成份理化性质及土壤生物等；,地形因子：海拔、坡度、坡向等，这些因子对植物生长和分布有显著影响。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,11,11/55,生物因子与非生物因子,生物因子,非生物因子,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,12,12/55,2.2依据生态因子作用,直接生态因子：对生物起直接作用,如：光、温度、水分等；,间接生态因子：经过影响直接生态因子间接影响生物,如：地形因子。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,13,13/55,2.3依据生态因子改变,孟卡斯基分类法,稳定因子,终年恒定不变因子，如地磁、地心引力和太阳辐射常数等，这些稳定生态因子作用主要是决定生物分布；,变动因子,周期变动因子：如一年四季改变和潮汐涨落等；,非周期变动因子：如刮风、降水、捕食和寄生等，这些因子主要是影响生物数量。,普通生物对稳定因子适应性较大，生物在其生活早期就有所适应。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,14,14/55,稳定因子与变动因子,稳定因子,周期性变动因子,非周期性变动因子,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,15,15/55,?,河南1天内3发“暴雪预警”深山积雪齐腰深(大河网-01-21),杭州市区积雪到达30厘米 创近30年来最高统计(中国新闻网-02-02),武汉东湖,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,16,16/55,2.4依据对种群数量调整作用,密度制约因子(density dependent factor),对生物种群数量影响强度随其种群密度而改变，从而调整种群数量。,食物、天敌等。,非密度制约因子(density independent factor),对生物种群数量影响强度不随种群密度而改变。,温度、降水等。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,17,17/55,不一样生态因子分类与各类群间对应关系,调整因子,因子性质,蒙恰茨基分类,R 达若分类,与密度无关原因,非生物原因,稳定因子(温度、光、潮汐),A.气候因子,温度、光,周期性变动因子,相对湿度、降水,其它因子,周期性或非周期性变动因子,B气候以外自然因子,水域环境因子,与密度相关原因,非周期性变动因子,土壤因子,生物原因,基本上是周期性变动因子,C食物因子,D生物因子,种内相互作用,非周期性变动因子,种间相互作用,R 达若.生态学概论甘肃人民出版社(有修改),河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,18,18/55,3生态因子作用几个特点,生态因子作用综合性及相对独立性,生态因子作用非等价性,生态因子作用阶段性,生态因子同等主要性及互补性,直接作用和间接作用,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,19,19/55,3.1生态因子作用综合性及相对独立性,综合性表明，每一个生态因子都是在与其它因子相互影响、相互制约中起作用，任何一个因子改变都在不一样程度上引发其它因子改变。,光照强度改变和温度分不开，不但可直接影响空气温度和湿度等气候因子改变，同时也会引发土壤因子温度、湿度、蒸发、蒸腾等改变。这一点在森林等植物群落中尤其显著。,春化处理(Vernalization)并非单独低温处理，适宜氧气和充分光照条件也是必需。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,20,20/55,小林窗,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,21,21/55,综合作用,生态因子之间相互影响、相互作用、相互制约，任何一因子改变都会在不一样程度上引发其它因子改变。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,22,22/55,相对独立性,生态因子作用相对独立性表明，尽管生态因子是综合作用，但各因子作用依然不一样。,比如：光照强度引发树木耐荫性不一样，而光照长度则引发植物光周期现象。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,23,23/55,3.2生态因子作用非等价性,组成环境全部生态因子，都是植物直接或间接所必需，但在一起或一定条件下，其中必有一个或两个是起主导作用。,主导因子：,对生物起作用众多因子中，其中12个是起决定性作用，其改变会引发其它生态因子发生改变或使生物生长发育发生改变，这个因子称为主导因子。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,24,24/55,主导因子含义,第一，从因子本身来说，当全部因子在质和量相等时，其中某一个因子改变，能引发植物全部生态关系发生改变，这个能对环境起主导作用因子，就是主导因子。,比如：空气因子由静风转变为暴风时所起作用,第二，对植物而言，因为某一因子存在是否和数量改变，而使植物生长发育情况发生显著改变，这类因子也称为主导因子。,比如：植物春化阶段低温因子，光周期现象中日照长度，低温对南方喜温植物危害等。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,25,25/55,3.3生态因子作用阶段性,生物在生长发育不一样阶段往往需要不一样生态因子或生态因子不一样强度。所以，某一生态因子或彼此相关联若干因子结合，对同一植物各个不一样发育阶段，所起生态作用是不一样。,比如：低温在植物春化阶段中是必需生态条件，但在以后生长时期中则是有害另外，同一生态因子在植物某一发育阶段可能不起作用，而在另一发育阶段，则为植物所必需,比如光照长短，在植物春化阶段并不起作用，但在光周期阶段则是必需。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,26,26/55,3.4不可替换性与互补性(可调剂性),任何一个因子，因为对生物含有不一样作用，其缺失都不能由另一个因子来代替，,这就是植物生态因子不可代替性和同等主要性规律。,微量元素与大量元素,N元素用于合成蛋白质，不可能由C、O或H代替,在一定情况下，某一因子在量上不足，能够由其它因子增加或加强而得到调剂，而且依然有可能取得相同或相等生态效益。,比如：增加CO2浓度，能够赔偿因为光照减弱所引发光合强度降低效应。不过生态因子之间赔偿作用，也并非经常和普遍。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,27,27/55,一些软体动物利用Sr代替Ca,腹足类,海螺,海蜗牛,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,28,28/55,3.5直接作用和间接作用,环境中地形因子，它坡度、坡向、坡位、海拔高度等对生物作用不是直接，但他们能影响光照、温度、雨水等因子分布，因而对生物产生间接作用，这些地方光照、温度、水分情况则对生物类型、生长和分布起直接作用。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,29,29/55,焚风效应,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,30,30/55,4 Liebig最小因子定律(Law of the minimum),1840年，德国有机化学家Justus von Liebig 在其著作有机化学及其在农业和生理学中应用一书中发觉：作物产量并非经常受到大量需要营养物质如CO2、水限制，因为它们在自然界中很丰富，而却受到一些原料如B等限制，它们需要量虽少，但在土壤中也非常稀少。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,31,31/55,Liebigs law of minimum,土壤中,氮：可维持250千克产量,钾：可维持350千克产量,磷：可维持500千克产量,实际产量为250千克；若氮增加1倍，产量为350千克。,植物生长取决于处于最小量情况营养物质量,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,32,32/55,两点补充,最小因子法则只能严格地用于稳态条件下，也就是说，假如在一个生态系统中，物质和能量、输入输出不是处于平衡状态，那么植物对于各种营养物质需变量就会发生改变，在这种情况下，Liebig 最小因子法则就不能应用,应用最小因子法则时候还必须考虑到各种因子之间相互关系。假如有一个营养物质数量很多或轻易被吸收，它就会影响到数量短缺那种营养物质利用率。另外，生物经常能够利用所谓代用元素，即生态因子作用互补性。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,33,33/55,5限制因子定律(Law of limiting factors),Blackman(1905)：在外界光、温度、营养物质等因子数量改变状态下，探讨生理现象(如同化过程、呼吸、生长等)改变，通常可将其归纳为3个主关键点。,生态因子低于最低状态时，生理现象全部停顿；在最适状态下，显示了生理现象最大观察值；在最大状态之上，生理现象又停顿。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,34,34/55,耐受程度,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,35,35/55,限制因子(Limiting factors),任何生态因子，当靠近或超出某种生物耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这一生态因子即是限制因子。,注意条件：某一时间、地点、情况、生物阶段。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,36,36/55,Limiting factors,限制因子包含超出生物忍耐力量不足或超出。任何一个生态因子只要靠近或超出生物耐受范围，就会成为这种生物限制因子。,假如一个生物对某一生态因子耐受范围很广，而且这种因子又非常稳定，那么这种因子就不太可能成为限制因子；相反，假如一个生物对某一生态因子耐受范围很窄，而且这种因子又易于改变，则这种因子很可能就是一个限制因子。,比如：O2在陆地上及在水体中之不一样。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,37,37/55,限制因子意义,对其确定及判定其改变对植物影响，是说明生态预测理论主要依据之一。生态学家一旦找到了限制因子，就意味着找到了影响生物生存和发育关键性因子，并可集中力量研究它。,在预测环境改变对生物有机体及生态系统影响效果方面也含有主要意义。,主导因子不一定能成为限制因子，但限制因子则一定是主导因子。一旦环境改变，植物对主导因子需要得不到满足，主导因子便很快地成为限制因子。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,38,38/55,生态幅,(ecological amplitude),每一个生物对每一个生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上最低点和最高点。在最低点和最高点之间范围。,生态价、生态幅度、耐受程度,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,39,39/55,生态幅,对同一生态因子不一样种类生物耐受范围是不一样。,种类,对温度耐受范围(度),鲑鱼,0-12,豹蛙,0-30,斑鳉,10-40,南极鲟,-2-2,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,40,40/55,6谢尔福德耐性定律(Shelfords law of tolerance),美国生态学家V E Shelford于1913年提出,任何一个生态因子在数量上或质量上不足或过多，即当其靠近或到达某种生物耐受程度时，会使该种生物衰退或不能生存。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,41,41/55,钟形耐受曲线,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,42,42/55,钟形耐受曲线,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,43,43/55,广生态幅与狭生态幅,Eurytherm(,广温,性生物),and stenotherm,euryhydric and stenohydric(狭湿,性生物),euryhaline(,广盐,性生物),and stenohaline,euryphagic(,广,食性生物),and stenophagic,euryphotic(,广,光性生物),and stenophotic,euryecious(,广栖,性生物),and stenoecious,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,44,44/55,补充定律,(,1)生物能够对一个因子耐受范围很广，而对另一因子耐受范围很窄；,(2),对全部因子耐受范围都很宽生物，普通分布很广；,(3),在一个因子处于不适状态时，对另一个因子耐受能力可能下降；,(4),生物在整个发育过程中，耐受性不一样，繁殖期通常是一个敏感期；,(5)生物实际上并不在某一特定环境因子最适范围内生活，可能是因为有其它更主要因子在起作用。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,45,45/55,生物忍耐力,假如生物能经过生理、形态等方面特征，抗御生态因子不利影响而不受损害，我们称这种能力为生物忍耐力，或耐性、抗性。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,46,46/55,湖南张家界,禹县大涧,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,47,47/55,温度与湿度耐性程度,温度、湿度结合考虑，在中湿和中温条件下，生物耐受程度最高。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,48,48/55,生物内稳态及耐性程度调整,内稳态(homeostasis)及其保持机制：,(1)内稳态：生物控制体内环境使其保持相对稳定机制，它能降低生物对外界条件依赖性，从而大大提升生物对外界环境适应能力。,(2)保持机制,：a.生理过程：恒温动物经过控制体内产热过程以调整体温；b.行为调整：变温动物靠降低散热或利用环境热源是身体增温。如沙漠蜥蜴,具内稳态机制生物增加自己生态耐受幅度，成为广生态幅种，但不能无限扩大耐受范围。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,49,49/55,耐性程度驯化,人为驯化改变生物适宜生存范围，并形成新最适点,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,50,50/55,Acclimatization,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,51,51/55,驯化温度对高山生态型和北极生态型肾叶山蓼选择最适光合作用温度影响(Bilings,1971),地点/生态型,光合作用最适温度,高温驯化(32/21),中温驯化(21/10),低温驯化(12/4),加州/高山,28,21.5,17,阿拉斯加/北极,21,20.5,20,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,52,52/55,指示生物,生物指示作用：生物在与环境相互作用、协同进化过程中，每个种都留下环境烙印。所以生物反应环境一些特征。,天气：燕子低飞要下雨；蜻蜓高飞天要晴；,地下水：我国北方草原区，芨芨草成片生长地段，有浅层地下水分布。,指示生物相对性：仅在一定时空范围内起作用，而在另一时空条件下失去指示意义。如在安徽海州指示铜矿植物为香薷，而在辽宁、河北等地，是路边杂草。同是铜矿，在四川西部指示植物是头状蓼，而在辽宁指示植物为丝石竹。,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,53,53/55,本章回顾,什么是环境与环境因子，什么是生态因子与生境？,生态因子4种分类方法。,生态因子作用5个特点：主导因子。,生态幅、限制因子,两个定律：Libig,Shelford,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,54,54/55,SEE YOU!,河南农业大学(WMZ)参考资料来自各文件,5/3/2026,55,55/55,