环境与生物ppt省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二章 生物与环境环境与生态因子生物与主要生态因子相互关系生态因子作用普通规律第1页第一节 环境与生态因子环境概念生态因子类型生态因子空间分布第2页 一、环境1、定义 环境是指某一特定生物体或生物群体以外空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存一切事物总和，由许多环境要素组成，这些环境要素称环境因子。环境是详细又是相正确。第3页 2、分类能量环境 太阳辐射含有两个功效：热能、光能物质环境 岩石圈和土壤圈、水圈、大气圈 生物圈人为环境 广义：引种（物种入侵）、驯化、培育、城市 狭义：薄膜育苗污染环境 赤潮、白色污染、太空垃圾、核泄漏第4页二、生态因子1、定义 生态因子(ecological factors)：环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响环境要素。生态因子是环境中对生物起作用因子，而环境因子则是指生物体外部全部要素。第5页2、生态因子分类（5种）生态因子通常分为非生物因子和生物因子两大类生物因子（biOtic factors）：有机体（同种和异种）非生物因子（abiotic factors）：温度、光、湿度、pH、氧气等有学者将生态因子分为五类气候因子(climatic factors)、土壤因子(edaphic factors)、地形因子(topographic factors)、生物因子、人为因子(anthropogenic factors)Begon等将非生物因子分为条件和资源两类 条件：温度、湿度、pH等资源：营养物质、水、辐射能等第6页Simith等将生态因子分成密度制约因子和非密度制约因子密度制约因子(density independent factors)：食物、天敌等生物因子非密度制约因子(density dependent factors)：温度、降水、气候等因子（蒙恰斯基）将生态因子 分为稳定因子和变动因子稳定因子(steady factors)：地心引力、地磁、太阳辐射常数等终年恒定因子变动因子(variable factors)：周期性变动：春夏秋冬、潮夕涨落；非周期性变动：风、降水、捕食第7页 重点掌握分类：非生物因子（abiotic factors）：光、温度、水分、土壤、pH、氧气等 eg.改变规律：光（光照强度、光谱成份、光照时间）温度（空间、时间）生物因子（biotic factors）：生物种内和种间关系第8页3、生态因子空间分布纬度地带性：从赤道到两极，整个地球表面含有过渡状分带性规律。太阳辐射量差异 太阳辐射热量带 水分差异植被分带自然地理带：赤道、热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带、亚寒带、寒带植被地带性分布垂直地带性：因太阳辐射和水热情况伴随地形高度不一样而不一样，生物和气候自山麓至山顶呈垂直地带分异规律性改变(干燥空气,-1/100m;湿润空气,-0.6/100m)。经度地带性：地球内在原因如大地结构形成地貌和海洋分异引发经度地带性分异。第9页植被空间格局(据M.C.Molles,Jr,1999)第10页第二节 生物与主要生态因子相互关系生物与光关系生物与温度关系生物与水关系生物与土壤关系第11页生物与光关系光强度改变对生物影响光质改变对生物影响光周期现象第12页光强生态作用与生物适应（P19）书本p46植物光强对植物生长、发育和繁殖有主要影响。叶绿素必须在一定光强下才能形成，黑暗条件下出 现黄化现象 花芽开始分化时，光强有利于有机物形成和花发育 光强有利于果实成熟，提升品质 水生植物在水中分布与光照强度相关。第13页不一样植物对光强反应不一样 陆生植物对不一样光照强度适应产生阳性植物和阴性植物和耐阴性植物。第14页光光合合作作用用率率光光合合作作用用率率光强度光强度光强度光强度净生产力净生产力光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用ABABACP光赔偿点光赔偿点CPCPabspsp光饱和点光饱和点B光赔偿点光赔偿点(compensation point)光饱和点光饱和点(saturate point)：光合作用：光合作用强度和呼吸作用强度相当处光强度为强度和呼吸作用强度相当处光强度为光赔偿点；光赔偿点；当光照强度到达一定当光照强度到达一定水平后，光合产物不再增加或增加得极少，该处光强度即为水平后，光合产物不再增加或增加得极少，该处光强度即为光饱和点。光饱和点。植物光赔偿点示意图植物光赔偿点示意图植物光赔偿点示意图植物光赔偿点示意图(Emberlin,1983)(Emberlin,1983)第15页 阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件下才能进行正常生长；阴性植物对光需要远较阳性植物低，光赔偿点低，呼吸作用、蒸腾作用都较弱，抗高温和干旱能力较低；耐阴性植物对光照含有较广泛适应能力，对光需要介于前两类植物之间。光合作用率在光赔偿点 附近与光强度成正比，但达光饱和点后,不随光强增加。第16页动物 光照强度影响动物行为，昼行性动物在白天强光下活动，夜行性动物在夜晚或弱光下活动。有试验表明，蚜虫在连续有光或连续无光条件下，多产生无翅个体，在光暗交替条件下，多产生有翅个体。家养鸡在天冷时不生蛋，但鸡棚挂上灯泡，会继续生蛋，这是光强对生殖器官发育作用。第17页光质改变对生物影响（P20)海洋植物 光合作用色素对光谱改变含有显著适应性:海水表层植物色素吸收蓝、红光；深水植物光合色素有效地利用绿光。高山植物 对紫外光作用适应动物 不一样动物发展不一样色觉。第18页生物光周期现象光周期现象(photoperiodism)：Garner等人(1920)发觉明暗交替与长短对植物开花坚固有很大影响。这种生物对自然界昼夜长短规律性改变反应，称光周期现象。（植物、动物）植物光周期现象：-对繁殖(开花)影响：分为长日照植物和短日照植物。日照超出一定数值才开花植物称长日照植物，如小麦、油菜；短日照短于一定数值才开花植物称短日照植物，普通需要较长黑暗才能开花，如苍耳、水稻。第19页 -光周期对植物地理分布有较大影响 短日照植物大多原产地是日照时间短热带、亚热带，若将其栽培在温带、寒带会因光照时间过长而不开花。这对植物引种、育种工作有主要意义。第20页动物光周期现象 -对鸟类等迁徙影响：在脊椎动物中，鸟类光周期现象最明 显，因为日照长短改变是地球上最严格最稳定周期变 化，所以是生物节律最可靠信号系统。鸟类在不一样年份迁 离某地和抵达某地时间相差无几。-对繁殖影响：分为长日照动物(long-day animals)和短日照动物(short-day animals)：在温带和高纬度地域许多鸟兽在春夏之际白昼逐步延长季节繁殖后代，称长日照动物；如雪貂、野兔、刺猬；相反，一些动物只有在白昼逐步缩短秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖，称短日照动物，如绵羊、山羊和鹿等。第21页小结：生物对光适应植物对光质适应：彩色塑料大棚；动物体色改变。植物对光强适应：阳性植物和阴性植物和耐阴性植物；光赔偿点、光饱和点光赔偿点、光饱和点。黄化现象、水果品质、动物对光强适应昼行性动物和夜行性动物。植物对光周期现象适应：植物分为长日照植物和短日照植物。动物光周期现象：鸟类等迁徙，繁殖方面分为长日照动物和短日照动物。第22页生物与温度关系温度对生物作用(温度生态学意义)极端温度对生物影响生物对极端温度适应第23页温度对生物作用（2方面）（1）温度与生物生长：温度是最主要生态因子之一，参加生命活动各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；在最低和最适温度范围内，生物生长速率与温度成正比；高于最适温度后，蛋白质凝固，酶失活，影响生物正常生长发育。如温度季节性改变引发植物生长加速和减弱交替，形成年轮。温度高于最高或低于最低温度，即极端温度，生物受到严重危害甚至死亡。不一样生物三基点不一样，即使同一生物不一样发育阶段所能忍受温度范围也有很大差异。第24页（2）温度与生物发育：一方面体现在某些植物需要经过一个低温“春化”阶段，才能开花结果，完成生命周期。其次反映在最普遍规律有效积温法则上。第25页有效积温法则及其意义有效积温法则植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定热量才能完成某一发育阶段发育过程，而且各个发育阶段所需总热量是一个常数，称总积温或有效积温，所以可用公式表示：K N（T-T0）其中，K-总积温（常数），N-生长发育所需天数，T-当地该时期平均温度，T0-发育起点温度，又称生物零度，第26页有效积温法则意义K N（T-T0）预测生物发生世代数；预测生物地理分布北界；制订农业气候区划，选择作物种类（山地、平原）；#植物保护和防治病虫害（书本p51）；#应用积温预报农时，合理安排整年农作物种植。第27页极端温度对生物影响低温对生物影响：当温度低于临界(下限)温度，生物因低温而受寒害和冻害。寒害指温度0对喜温生物伤害，原因是蛋白质合成受阻、代谢紊乱；冻害指0细胞内和细胞间形成冰晶造成损害，此时电解质浓度改变，引发细胞渗透压改变，蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。高温对生物影响：当温度超出临界（上限）温度，对生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供给不足等。第28页生物对温度适应温度因子是决定生物分布主要生态因子。如苹果不能在热带地域栽培，是因为高温限制；椰子只能在热带是受低温限制。生物对低温适应：保暖、抗冻形态、生理、行为适应 生物对高温适应：抗辐射、保水、散热形态、生理、行为适应 第29页生物对低温适应形态上适应植物：芽具鳞片、体具蜡粉、树皮木栓组织发达、植株矮小；动物：增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分减小（阿伦规律）。阿伦规律(Allens rule):严寒地域内温动物较温暖地域外露部分（四肢、尾、耳朵及鼻）有显著趋于缩小现象，降低散热。贝格曼规律(Bergmans rule):生活在严寒气候中内温动物身体比温暖气候中同类个体更大，降低散热适应。约旦规律(Jordans rule):鱼类脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域多。生理上适应植物：降低细胞中水分和增加细胞中糖、脂肪、色素以降低冰点；在冬季叶片变红吸收更多红外线。动物：增加体内产热，维持体温恒定。行为上适应 迁移和冬眠休眠等。第30页生物对高温适应形态上适应植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，降低辐射伤害；干和茎具厚木栓层，绝热。动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚脂肪隔热层。生理上适应植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。动物：放宽恒温范围；贮存热量，降低内外温差。行为上适应植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。第31页仙仁掌和骆驼对高温干旱环境适应仙仁掌和骆驼对高温干旱环境适应第32页生物与水关系水是生物体最需要一个物质，影响生物生存和分布。水生态作用水对动植物生长发育影响水对动植物数量和分布影响生物对水因子适应第33页水生态作用水是生物体不可缺乏组成成份；植物体含水量60-80%，有水生生物达90%，干旱环境中地衣苔藓仅6%左右。水是良好溶剂，生物体全部代谢活动介质；水有较大比容，为生物创造稳定体温和环温；水密度4最大，使水体不会同时结冰，自上而下。第34页水对动植物生长发育影响水量对植物生长也有三基点，低于最低点，植物萎缩，生长停滞；高于最高点，根系缺氧窒息烂根。许多动物周期性繁殖与降雨季节相关，如羚羊出生时间恰好是降雨和植被茂盛期。第35页水对动植物数量和分布影响降水量最大赤道热带雨林中植物达52种/hm2，降水量少大兴安岭仅有10种/hm2，荒漠更少。第36页生物对水因子适应水生植物对水环境适应陆生植物水平衡调整机制陆生动物水平衡调整机制水生动物水平衡调整机制第37页水生植物对水因子适应适应方式为适应缺氧环境，根茎叶形成连贯有发达通气组织，以保障植物体各部分对氧气需要;叶片薄而长,以增加吸收阳光、无机盐、CO2面积。生态类型沉水植物浮水植物挺水植物第38页陆生植物对水因子适应陆生植物水平衡调整机制形态适应：（旱生植物）发达根系；叶面小；陆生植物生态类型湿生植物、中生植物、旱生植物第39页陆生动物水平衡调整机制失水主要路径：皮肤蒸发、呼吸失水、排泄失水补充水主要路径：食物、饮水保水机制减小皮肤透水性降低身体表面蒸发降低呼吸失水降低排泄失水生态类型喜湿耐旱第40页水生动物水平衡调整机制动物生活在水中，似乎不存在缺水问题，其实，因水是良好溶剂，溶有不一样种类和数量盐。动物体表通常含有渗透压，存在渗透压和水分平衡问题。第41页生物与土壤关系土壤生态学意义土壤理化性质及其对生物影响生物适应第42页土壤生态学意义为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所；提供植物生长所需水、热、肥、矿物质、气-土壤肥力；组成土壤生物作用，土壤中生物包含各种菌类、蚯蚓、软体动物、节肢动物等，对土壤有机物分解转化、元素循环有 主要作用，改变土壤物化性质，影响生物生长；生态系统许多很主要生态过程都是在土壤中进行。第43页土壤理化性质及其对生物影响土壤物理性质及其对生物影响土壤由固、液和气组成，依据土粒直径大小可将土壤分为：砂土、壤土和粘土。其组合百分比称土壤质地（固）；土壤水分:旱涝；土壤空气：CO2浓度比大气中高几十到几千倍，O2少。土壤质地影响植物生长和土壤动物水平及垂直分布。-通气、保水功效；水分影响土壤动物数量和分布。植物光合作用所需CO2二分之一来自土壤，过高会窒息。第44页土壤化学性质及其对生物影响土壤酸碱度：过碱性和酸性不利于植物生长，酸性还不利于细菌生长。盐土对植物危害：（我国盐土面积大，NaCl、Na2SO4含量高）引发植物生理干旱。盐分提升了土壤溶液渗透压，根细胞水分外渗。引发细胞中毒。体内盐量大会使蛋白质合成受阻，含N中间产物积累，细胞中毒。影响植物正常营养。因Na竞争，降低对K、P吸收。第45页盐土植物适应聚盐类植物 能从土壤中吸收大量盐类而不受伤，根部细胞有极高渗透压。泌盐类植物 吸进体内盐分经过茎、叶表面排出体外，被风吹雨淋洗掉。不透盐植物 几乎不吸收或极少吸收土壤中盐类。第46页第47页第三节 生态因子作用普通规律 p65生态因子作用特点生态因子对生物作用规律第48页1、生态因子作用特点综合性综合性非等价性（主导因子作用）非等价性（主导因子作用）不可替换性和赔偿性不可替换性和赔偿性直接作用和间接作用直接作用和间接作用阶段性阶段性第49页限制因子限制因子(limiting factors)定义定义 在众多生态因子中，必有一个或少数几个因子是限制在众多生态因子中，必有一个或少数几个因子是限制生物生存和繁殖关键性因子，这些关键性因子就是限制因子。生物生存和繁殖关键性因子，这些关键性因子就是限制因子。任何靠近或超出某种生物耐受性极限而阻止其生存、生长、任何靠近或超出某种生物耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散因子称限制因子。繁殖或扩散因子称限制因子。特点：耐受范围窄、波动大（不稳定）特点：耐受范围窄、波动大（不稳定）意义：意义：a、能简化硕士物与环境相互作用复杂关系；、能简化硕士物与环境相互作用复杂关系；b、有利于把握问题本质，寻找处理问题关键性因子。、有利于把握问题本质，寻找处理问题关键性因子。限制因子有什么作用规律？第50页2、生态因子对生物作用规律“李比希最小因子定律李比希最小因子定律”(Liebigs law of minim）（Liebig,1840,德国）德国）植物生长取决于那些处于最低量营养元素，这些处于植物生长取决于那些处于最低量营养元素，这些处于 最低量最低量营养元素称最小因子。营养元素称最小因子。“谢尔福德耐受性定律谢尔福德耐受性定律”(Shelfords law of tolerance)(美国，1913)p67 每种生物对一个生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学每种生物对一个生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上最低点和一个最高点，在二者之间范围就称为生态幅上最低点和一个最高点，在二者之间范围就称为生态幅。任何生。任何生态因子在数量和质量上不足或过多，都会使该生物衰退或不能生态因子在数量和质量上不足或过多，都会使该生物衰退或不能生存。存。第51页种种群群数数量量数量很低数量很低种群消失种群消失种群消失种群消失数量很低数量很低数量最高数量最高不能耐受区不能耐受区 生理受抑制生理受抑制生理受抑制生理受抑制 不能耐受区不能耐受区最适区最适区 环境环境梯度梯度高高低低耐受性下限耐受性下限耐受性上限耐受性上限生物钟形耐受曲线图解（据Smith,1980）第52页能够解释生物自然分布规律。不一样种类生物耐受范围不能够解释生物自然分布规律。不一样种类生物耐受范围不一样，地理分布不一样；例一样，地理分布不一样；例p67、68各种生物通常在生殖阶段对生态因子要求比较严格，耐受各种生物通常在生殖阶段对生态因子要求比较严格，耐受范围变窄。范围变窄。生物对生态因子耐受程度能够调整生物对生态因子耐受程度能够调整。（耐受曲线可改变）例p68-69问题：自然界动植物都生活在对它们来说是最适宜地方吗？第53页自然界动植物极少能够生活在对它们来说是最适宜地方，经常因为其它生物竞争而把它们从最适宜生境中排挤出去，结果只能生活在它们占有更大竞争优势地方。如很多沙漠植物。第54页理论总结（个体生态学理论）生态因子相互作用理论（作用规律）生态因子相互作用理论（作用规律）生物生长定律（有效积温法则）生物生长定律（有效积温法则）最小因子定律和耐受性定律最小因子定律和耐受性定律第55页思索题1、你认为引种、外来物种入侵对人类、生态、你认为引种、外来物种入侵对人类、生态环境会带来什么影响？环境会带来什么影响？2、光强与植物光合作用率关系怎样？什么是、光强与植物光合作用率关系怎样？什么是光赔偿点和光饱和点？光赔偿点和光饱和点？3、阐述水、土壤生态作用。、阐述水、土壤生态作用。4、有效积温法则内容是什么？在实际生产中、有效积温法则内容是什么？在实际生产中有何意义？有何意义？5、生态因子作用特点是什么？、生态因子作用特点是什么？6、什么是限制因子？作用规律有哪些、什么是限制因子？作用规律有哪些?第56页