生物奥林匹克竞赛培训(个体生态学)1

第1章个体生态学史刚荣淮北师范大学生命科学学院\n第一节生物与环境关系的基本原理一、生态因子（ecologicalfactors）生态因子：指环境中对生物生长、发育、生殖、行为及分布有直接或间接影响的环境要素。生态环境：所有生态因子的总和。生境（habitat）：具体生物个体或生物群体生活地段上的生态环境。\n二、生态因子作用的一般特征1．综合作用；2.主导因子作用（非等价性）；3.直接作用和间接作用；4．阶段性作用；5.不可替代性和补偿作用。\n1．综合作用生态因子之间相互影响、相互作用、相互制约，任何一因子的变化都会在不同程度上引起其它因子的变化。例如：水体温度与溶解氧的关系。\n水温上升，水中的溶氧量随之下降\n2．主导因子作用（非等价性）主导因子：在诸多的环境因子中，有一个对生物起决定性作用的生态因子。对生物起作用的诸多因子是非等价的，其中有1－2个是起主要作用的主导因子。主导因子的改变常会引起其他生态因子发生明显变化或使生物的生长发育发生明显变化，如光周期现象中日照时间和植物春化阶段的低温因子就是主导因子。\n3.直接作用和间接作用环境中的地形因子，如坡度、坡向、坡位、海拔高度等对生物的作用不是直接的，但他们能影响光照、温度、雨水等因子的分布，因而对生物产生间接作用，这些地方的光照、温度、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接作用。\n\n4．阶段性作用生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。例如低温对冬小麦的春化阶段是必不可少的，但在其后的生长阶段则是有害的。如大马哈鱼生活在海洋中，生殖季节回游到淡水河流中产卵。\n大马哈鱼，又叫鲑鱼。太平洋大马哈鱼大部分时间生活在大海里，成年的大马哈鱼要游到淡水河流中去产卵。到了繁殖季节，它们沿河直流而上，到3200公里的源头去产卵。在本能的驱使下，这些迁徙性的大马哈鱼为了到达产卵地，会奋勇搏击激流，甚至不怕下泻的瀑布，不到目的地誓不罢休。太平洋大马哈鱼在产卵以后很快就会死去。大马哈鱼产卵的时间一般在夏末秋初，卵在深冬孵化，时间要视水温而定，大约在60－200天不等。像大马哈鱼这样在淡水中出生，然后到海洋中长大，成年后再溯河洄游重返故乡生殖后代的鱼称为溯河洄游鱼类。\n5.不可替代性和补偿作用不可替代性：生态因子虽非等价，但都不可缺少，一个因子的缺失不能由另一个因子来代替。如种子发芽试验：（1）成熟种子+温度+无水（2）成熟种子+温度+过多水分（3）成熟种子+恰当的温度+恰当的水分+适当的空气\n补偿作用当某一生态因子的数量不足时，有时可以由其他因子来补偿。但只能是在一定范围内起部分补偿作用。例如光照不足所引起的光合作用的下降可以由CO2浓度的增加得到一定的补偿。\n三、生态因子的限制性作用（一）限制因子生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和繁殖的关键性因子，称为限制因子，如氧气。\n（二）Liebig最小因子定律（Liebig’slawofminimum）1840年德国农业化学家J.Liebig（利比希）在研究营养元素与植物生长间的关系时发现，植物生长并非受到大量需要的营养物质如水和CO2的限制，而是受到一些需要量小的营养物质、微量元素如硼等的影响。\n因此他提出“植物的生长取决于处于最小量状态物质的量”，后人称之为Liebig最小因子定律。E.P.Odum补充两点：一、Liebig定律只能严格地适用于稳定状态，即能量和物质的流入和流出处于平衡的状态下才适用；二、要考虑因子间的替代和补偿作用。\n（三）谢尔福德耐受性定律（Shelford’slawoftolerance）美国生态学家V.E.Shelford于1913年研究指出，生物的生存依赖于环境中的多种条件，而且生物有机体对环境因子的耐受性有一个上限和下限，任何因子不足或过多，接近或超过了某种生物的耐受限度，该种生物的生存就会受到影响，甚至灭绝，这就是Shelford耐受定律。生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间是生物对这种生态因子的耐受范围，可以用钟形耐受曲线表示。\n\n后来的研究对Shelford耐受性定律进行了补充：（1）生物可能对一个因子耐受范围很广，而对另一因子耐受范围很窄；（2）对所有因子耐受范围都很宽的生物，一般分布很广；（3）在一个因子处在不适状态时，对另一个因子的耐受能力可能下降；（4）生物在个体发育不同阶段，耐受限度是不同的，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的范围内生活，可能是因为有其他更重要的因子在起作用。\n生物与生态因子耐受性之间的相互关系在对生物产生影响的各种生态因子之间存在着明显的相互影响。如生物对温度的耐性限度与湿度有密切关系。Pianka(1978)指出：一种生物在什么湿度下适合度最大取决于温度，当温度适中（32.5度）和湿度适中（90%），该生物适合度最大。同样沿着温度梯度上的最适点取决于湿度。\n\n温度、湿度结合考虑，在中湿和中温条件下，生物耐受限度最高。\n实例P.A.Haefner(1970)研究含盐量、温度因子在决定褐虾最适耐受范围时的相互作用。用死亡百分数确定褐虾的忍受限度。\n褐虾最大适合度在两个因子的中值处\n由上可见，固定不变的最适概念只有在单一生态因子起作用时才能成立，当同时由几个因子作用于一种生物时，这种生物的适合度将随着几个因子的不同组合而发生变化，也就是说，这几个生态因子之间是相互作用、相互影响的。\n（四）生态幅生态幅：每一物种对每一种生态因子都有一个耐受范围，最低点与最高点之间的范围称为生态幅或生态价。对于同一生态因子，不同物种的耐受范围是不同的。种类对温度的耐受范围（度）鲑鱼0-12豹蛙0-30斑鳉10-40南极鲟-2-2\nEurytherm(广温性生物)andstenothermEuryhydric(广湿性生物）andstenohydricEuryhaline(广盐性生物)andstenohalineEuryphagic(广食性生物)andstenophagicEuryphotic(广光性生物)andstenophoticEuryecious(广栖性生物)andstenoecious\n\n（五）生物内稳态及耐性限度的调整1.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的机制。它能减少生物对外界条件的依赖性，从而大大提高生物对外界环境的适应能力。（2）保持机制：a.形态变异：如热带沙漠植物；b.生理过程：恒温动物通过控制体内产热过程以调节体温；c.行为调整：变温动物靠减少散热或利用环境热源使身体增温。如沙漠蜥蜴。具有内稳态机制的生物扩大自己的生态耐受幅度，而成为广生态幅物种，但不能无限扩大其耐受范围。\n沙漠蜥蜴\n沙漠蜥蜴\n沙漠蜥蜴\n2.耐受限度的驯化人为驯化可以改变生物的适宜生存范围，并形成新的最适点。\n\n\n生物的生态适应一、生物的生态适应生物在与环境长期的相互作用中，形成一些具有生存意义的特征。依靠这些特征，生物能免受各种环境因素的不利影响和伤害，同时还能有效地从其生境获取所需的物质和能量，以确保个体发育的正常进行。自然界的这种现象称为“生态适应”。生态适应是生物界中极为普遍的现象，一般区分为趋同适应和趋异适应两类。\n1．趋同适应（生活型）趋同适应：指亲缘关系相当疏远的生物，由于长期生活在相同或相似的环境条件下，通过变异、选择和适应，在形态、生理、发育以及适应方式和途径等方面表现出相似性的现象。蝙蝠属哺乳动物，但它与大多数鸟类一样通过飞行来捕捉空中的昆虫，它的前肢不同与一般的兽类，而形同于鸟类的翅膀，适应于飞行活动；鲸、海豚、海狮均属哺乳动物，但由于长期生活在水环境中，体形呈纺锤形，它们的前肢也发育成类似鱼类的胸鳍。\n\n\n植物中的趋同现象如生活在沙漠中的仙人掌科植物、大戟科的霸王鞭以及菊科的仙人笔等，分属不同的植物类群，但都以肉质化的茎、叶子退化呈刺状来适应干旱生境。\n\n按趋同适应的结果对生物进行划分称为生活型。不论植物在分类系统上的地位如何，只要它们的适应方式和途径相同，都属于同一生活型。生活型的划分有不同的方法，例如将植物分为乔木、灌木、半灌木、木质藤本、多年生草本、一年生草本等。\n2．趋异适应（生态型）趋异适应：指亲缘关系相近的同类生物，长期生活在不同的环境条件下，形成了不同的形态结构、生理特性、适应方式和途径等。趋异适应的结果是使同一类群的生物产生多样化，以占据和适应不同的空间，减少竞争，充分利用环境资源。生态型：是与生活型相对应的一个概念，指同种生物内适应于不同生态条件或区域的不同类群，它们的差异是源于基因的差别，是可遗传的。根据引起生态型分化的主导因素，可把生态型划分为气候生态型、土壤生态型和生物生态型等。\n光因子的作用及生物的适应温度的生态作用及生物的适应水分的生态作用及生物的适应第二节主要生态因子的作用及生物的适应\n一、光因子的生态作用及生物的适应（一）光强的生态作用与生物的适应（二）光质的生态作用与生物的适应（三）生物对光周期的适应\n（一）光强的生态作用与生物的适应1.光强的变化*光强随纬度的增加而逐渐减弱：如在低纬度的热带荒漠地区，年光照强度为200大卡以上；而在高纬度的北极地区，年光照强度＜=70大卡*光强随海拔的增加而增强：如在海拔1000米可获得全部入射日光能的70%，而在海平面却只能获得50%。*山的坡向、坡度影响光照强度：在北半球的温带地区，山的南坡接受的光照强度＞平地＞北坡。坡度：随着纬度的增加，在南坡上获得最大年光照量的坡度也随之增大，但在北坡无论什么纬度都是坡度越小光强越大。（南方喜热作物可移栽到北方的南坡）。*四季变化：夏季最大，冬季最小。*一天变化：中午最大，早晚最小。\n2.光强对生物的影响（1）光强对生物生长发育和形态建成有重要作用a.光强与陆生植物光强对植物细胞的增长和分化、体积的增大和重量的增加有重要作用；光还促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例。光强对植物的形态建成和生殖器官的发育影响很大。植物的光合器官叶绿素必须在一定光强下才能形成，许多其他器官的形成也有赖于一定的光强。在黑暗条件下，植物就会出现“黄化现象”。在植物完成光周期诱导和花芽开始分化的基础上，光照时间越长，强度越大，形成的有机物越多，有利于花的发育。光强还有利于果实的成熟，对果实的品质有良好作用。\nb.光强与动物光强与发育：蛙卵、鲑鱼卵在有光下孵化快，发育快；蚜虫在连续有光和连续无光下，产生的多为无翅个体；但在光暗交替条件下么产生较多的有翅个体。光强与行为：有些动物适应于在白天的强光下活动，如灵长类、有蹄类和蝴蝶等，称为昼行性动物；另一些动物则适应于在夜晚或早晨黄昏的弱光下活动，如蝙蝠、家鼠和蛾类等，称为夜行性动物或晨昏性动物；还有一些动物既能适应于弱光也能适应于强光，白天黑夜都能活动，如田鼠等。\n美洲飞鼠\n(2)光强与水生植物远洋区域可依深度分为三个区：透光帶，阳光可穿透的水体称为透光帶，一般介于100－200m深度范围內；半深海帶，可深达6000尺；这个深度以下一直到海底，称为深海底帶。海洋植物只能分布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。\n3.陆生植物对光照强度的适应类型光饱和点（lightsaturationpoint）：在一定范围内，光合作用的效率与光强成正比，但是到达一定强度，若继续增加光强，光合作用效率不仅不会提高，反而下降，这点称为光饱和点。光补偿点（Lightcompensationpoint）：当光合作用合成的有机物的刚好与呼吸作用的消耗相等时的光照强度称为光补偿点。\n不同植物对光强的反应是不一样的，根据植物对光强适应的生态类型可以分为：陆生植物对光强的适应类型\n阳性植物对光强要求比较迫切，只有在足够强的光照条件下才能正常生长，其光饱和点、光补偿点都较高，光合作用速率和呼吸速率也都比较高。如蒲公英、桦树、栎等。（1）阳性植物\n（2）阴性植物阴性植物对光强的需求较阳性植物低，光饱和点和光补偿点都较低。其光合速率和呼吸速率都较低。如人参、三七、红豆杉等。\n（3）中性植物中性植物对光照具有较强的适应能力，对光强的需求介于上述两类植物之间，最适在完全的光照下生长，但也能忍耐适度的荫蔽或在生育期间需要较轻度的遮荫。如党参、沙参等。\nShade-tolerantspecies(阴性种)shade-intolerantspecies(阳性种)\n阴生叶和阳生叶\n（二）光质的生态作用及生物的适应1.光质的变化光质（光谱成分：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）随空间发生变化的一般规律为：短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加。在时间变化上，冬季长波光增多，夏季短波光增多；一天之内中午短波光较多，早晚长波光较多。\n2.光质的生态作用（1）光质与植物不同波长的光对植物的作用不同,植物的光合作用不能利用光谱中所有波长的光，只是可见光区（400-760nm），这部分辐射通常称为生理有效辐射，约占总辐射的40-50%。可见光中红、橙光是叶绿素吸收最多的成分，其次是蓝、紫光，绿光很少被吸收，因此又称绿光为生理无效光。此外，短波光（蓝紫光、紫外线）有利于蛋白质和有机酸的合成，促进花青素的形成，并抑制茎的伸长（在高山上，由于紫外光强，阳性植物大多成莲座状，而且花色特别鲜艳）。\nPAR(PhotosyntheticallyActiveRadiation)\n（2）光质与动物可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、换毛换羽、生长及发育都有影响。不可见光：大多数脊椎动物适应的可见光波范围与人接近，但昆虫则偏于短波光，大致在250-400nm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向性，这种趋光现象已被用来诱杀农业害虫。\n（三）生物对光周期的适应1.日照长度：指白昼的持续时数或太阳的可照时数。2.日照长度的时空变化北半球：春分昼长夜短秋分（夏至昼最长）秋分昼短夜长春分（冬至夜最长）赤道附近：终年昼夜平分；纬度越高夏半年（春分到秋分）昼越长，而冬半年（秋分到春分）昼越短。在两极地区则半年是白天，半年是黑夜。\n3.生物的光周期现象地球的自转与公转，带来了地球上日照长短的周期性变化。长期生活在这种昼夜变化环境中的动植物，借助于自然选择和进化形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式。\n（1）植物的光周期现象根据对日照长度反应类型把植物分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物。\n长日照植物是指在日照时间长于一定数值（一般14小时以上）才能开花的植物，如冬小麦、大麦、油菜及甜菜等。而且光照时间越长，开花越早。\n短日照植物是日照时间短于一定数值（一般14小时以上的黑暗）才能开花的植物，通常早春或深秋开花。如牵牛花、水稻、烟草等。\n中日照植物的开花要求昼夜长短比例接近相等（12小时左右），如甘蔗等。中间型植物是在任何日照条件下都能开花的植物，如番茄、黄瓜和辣椒等。\n光周期与植物的地理分布短日照植物大多数原产地是日照时间短的热带、亚热带；长日照植物大多数原产于温带和寒带，在生长发育旺盛的夏季，一昼夜中光照时间长。如果把长日照植物栽培在热带，由于光照不足，就不会开花。同样，短日照植物栽培在温带和寒带，也会因光照时间过长而不开花。这对植物的引种、育种工作有着极为重要的意义。\n（2）动物的光周期现象许多动物的行为对日照长短也表现出周期性。鸟、兽、鱼、昆虫等的繁殖，以及鸟、鱼的迁移活动，都受日照长短的影响（如延长光照时间，可提高母鸡产蛋量）。日照长度与哺乳动物生殖长日照兽类：哺乳动物（特别是高纬度地区的种类）都是随着春天日照长度的逐渐增加而开始生殖，如雪貂、野兔和刺猬等。短日照兽类：哺乳动物总是随着秋天短日照的来到而进入生殖期，如绵羊、鹿等。\n二、温度的生态作用及生物的适应（一）温度因子的生态作用1.温度对生物生长的影响生物正常的生命活动一般在相对狭窄的温度范围内进行，大致在零下几度到50℃左右之间。温度对生物的作用可分为最低温度、最适温度和最高温度，即生物的三基点温度。\n生存界限:活动界限与致死界限\n2.温度对生物生长发育的影响及有效积温法则温度与生物生长发育的关系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；另一方面反映在有效积温法则上。有效积温法则的主要含义是植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。\n有效积温法则K=N*(T-T0)式中，K为该生物所需的有效积温（常数），N为发育历期，即生长发育所需时间，T为发育期间的平均温度，T0为生物发育起点温度（植物或变温动物，其发育都是从某一温度开始的，而不是从0℃开始，生物开始发育的温度称为发育起点温度或生物学零度）。发育时间N的倒数称为发育速率。\nK=N*(T-T0)（1）T=T0+K/N(2)T=T0+KV(1/N=V)(3)\n有效积温法则不仅适用于植物，也可应用到昆虫和其他一些变温动物。在生产实践中，有效积温可作为:预测生物地理分布北界；预测害虫发生的世代数、来年发生程度以及害虫的分布区、危害猖獗区；根据有效积温制定农业规划，合理安排作物和预报农时。不同作物要求的有效积温不同：如马铃薯的有效积温为1000-1600度；玉米为2000-4000度；椰子为5000度以上）。\n（二）生物对极端温度的适应1.生物对低温的适应寒（冷）害:是指温度在0℃以上对喜温生物造成的伤害。植物寒害的主要原因有蛋白质合成受阻、碳水化合物合成减少及代谢紊乱等。冻害:是指0℃以下的低温使生物体内（细胞内和细胞间）形成冰晶而造成的伤害。植物在温度降至冰点以下时，会在细胞间隙形成冰晶，原生质因此而失水破损。极端低温对动物的致死作用主要是体液冰冻结晶，使原生质受到机械损伤、蛋白质脱水变性等。\n（1）植物对低温的适应形态适应：表现在芽及叶片常有油脂类物质保护，芽具有鳞片，器官的表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达的木栓组织，植株矮小，常呈匍匐、垫状或莲座状；生理适应：低温环境的植物减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素来降低植物的冰点，增加抗寒能力。如鹿蹄草通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-31度。行为适应：休眠来增加抗寒能力。\n（2）动物对低温的适应形态适应：贝格曼（Bergman）规律：生活在高纬度寒冷地区的恒温（内温）动物，其身体往往比生活在低纬度温暖地区的同类个体大。因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较少。如我国东北虎的颅骨长331-345mm，而华南虎仅283-318mm。\n\n阿伦规律（Allen）恒温动物身体的突出部分，如四肢、尾巴和外耳等在低温环境下有变小、变短的趋势。北极狐赤狐大耳狐\n生理适应：增加体内产热量来增强御寒能力和保持恒定的体温；在低温环境下减少身体散热的另一种适应是大大降低身体终端部位的温度，而身体中央的温暖血液很少流到这些部位（如生活在冰天雪地的北极灰狼，其脚爪可保持在接近冰点的温度；站立在冰面的鸥，其脚掌的温度为0-5℃，温度自下而上逐渐升高，到达生有羽毛的胫部为32℃，而鸥的体温38-41℃。）\n行为适应：休眠（抗寒）和迁徙（避寒）。\n2.生物对高温的适应高温对植物的危害：高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物的这两个重要过程失调；破坏植物的水分平衡，促使蛋白质凝固变性、脂类溶解，导致有害代谢产物在体内的积累。高温对动物的危害：（动物对高温的忍受能力因种而异，一般哺乳动物不能忍受42℃以上高温；鸟类不能忍受48℃以上高温）。高温主要是破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性，造成缺氧，排泄功能失调及神经系统麻痹等。\n（1）植物对高温的适应a形态适应：有些植物体具有密绒毛或鳞片，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，减少吸光面积等。b生理适应：降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，有利于减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力；蒸腾作用避免植物体因过热受害。\n（2）动物对高温的适应夏眠；穴居；昼伏夜出；\n（三）温度与生物的地理分布1.有效积温根据生物有效临界温度的天数和日平均温度累计计算。2.极端温度（最高、最低温度）植物：高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡；并且植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段。低温对生物分布的限制作用更为明显，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的主要因素就是低温。如：苹果不能在热带栽培，由于高温的限制不能开花结实；可可、椰子只能在热带分布，因为是受低温的限制；垂直分布：长江流域马尾松分布在海拔1000-1200米以下，这个界限的上部为黄山松，是因为在海拔1000-1200米是马尾松的低温界限，而是黄山松的高温界限。\n温度对动物分布的影响直接限制作用：如昆虫生存地区有效积温少于发育所需的积温时，昆虫不能完成生活史。玉米螟生物学0℃为15℃，若气温15℃以上的日子少于70天，它就不能持久生存。温度对恒温动物分布的直接限制作用较小，通常是通过其他生态因子（如食物）而间接影响其分布。\n（四）变温与温周期现象由于地表太阳辐射的周期性变化导致温度有规律的昼夜变化。许多生物适应了变温环境,多数生物在变温下比恒温下生长得更好。植物生长发育与昼夜温度周期性变化的关系称为温周期现象。\n1.植物的温周期现象（1）种子萌发大多数植物在变温下发芽较好。如毛冬青在变温20-30℃时发芽率为70-80%，恒温条件25℃发芽率仅为20-30%（因为降温后，增加了氧气在细胞中的溶解度；温度交替变化提高了细胞膜的透性，从而促进萌发。）\n（2）生长期植物生长往往要求温度因子有规律的昼夜变化的配合。温度条件番茄茎日生长量/mm昼夜26.5℃23.1昼夜19℃19.5白天20℃，夜间26.5℃19.4白天26.5℃，夜间20℃26.1-35.0\n（3）变温与干物质积累变温对于植物体内物质的转移和积累具有良好的作用。昼夜温差越大，植物产量越高，质量越好。因为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，光合产物消耗减少，净积累增多。如燕麦地昼夜温度都是20℃，每日因同化作用而积累的碳水化合物为300公斤，因呼吸作用而失去的为175公斤，纯增125公斤；若夜温降到10℃，因呼吸作用损失132公斤，纯增168公斤。\n（六）休眠休眠:生物的潜伏、蛰伏或不活动状态，是抵御不利环境的一种有效的生理机制。休眠对适应外界严酷的环境有着特殊意义。植物的休眠主要是种子的休眠。动物的休眠有冬眠和夏眠（夏蛰）。休眠的好处：忍耐较宽的生态幅；减少能量消耗；如植物种子；温带木本植物。\n三、水因子的生态作用及生物的适应（一）水因子的生态作用1.水是生物生存的重要条件（1）水是任何生物体的重要组成部分。（2）水是生命活动的基础。（3）水对稳定环境温度有着重要意义。（4）水是光合作用的原料。（5）水使生物体保持一定的状态。\n2.水对动、植物生长发育的影响水对植物生长发育的影响：水分对植物生长有最低、最适和最高值3基点。水对动物生长发育的影响：水分不足时，引起动物的滞育和休眠；许多动物的周期性繁殖与降水季节性变化密切相关。如澳洲鹦鹉在干旱年份就停止发育。\n3.水对动、植物数量和分布的影响降水分布不均：由于地理纬度、海陆位置、海拔高度不同所造成。对植被的分布：我国从东南到西北可分为3个等雨量区，因而植被类型也分为3个区：湿润森林区、干旱草原区和荒漠区。水分与动、植物种类与数量：降水量最大的赤道热带雨林中的植物达52种/公顷，而降水量较少的大兴安岭红松林中，仅有植物10种/公顷。\n（二）生物对水因子的适应1.植物对水的适应根据栖息地，通常把植物划分为水生植物和陆生植物。（1）水生植物：所有生活在水体中的植物的总称。水体环境：弱光、缺氧、粘性高、密度大、温度变化平缓，能溶解各种无机盐类。\n水生植物特点：a.发达的通气组织，以保证各器官组织对氧气的需要。根、茎、叶形成连贯的通气组织，以保证植物体各部分对氧气的需要。\n荷花从叶片气孔进入的空气，通过叶柄、茎进入地下茎和根部的气室，形成了一个完整的通气组织。\n金鱼藻，属于封闭式的通气组织，该系统不与大气直接相通，系统内可以储存由呼吸作用释放的二氧化碳，供光合作用的需要，而光合作用释放的氧气又被呼吸作用所利用。\nb.机械组织不发达甚至脱化增强植物体的弹性和抗扭曲的能力，适应水体流动。\nc.水下叶片很薄，多分裂成带状、线状水生植物的水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状，以增加吸收阳光、无机盐和CO2的面积。\n水生植物的类型水生植物根据其生长环境中水的深浅又可分成：沉水植物：整个植物体沉没于水下，根部退化或消失。如金鱼藻、黑藻等。\n浮水植物：如浮萍、睡莲。生长在浅水区，叶片浮在水面上，形状多为扁平，机械组织不发达。叶表面有气孔，分为扎根的浮水植物如睡莲，根系或地下茎固定在泥土里，根部所需要的氧气由叶片的气孔经由外界提供，叶柄会随水的深度增加而伸长；不扎根的浮水植物，如浮萍，植物根系并沒有固定于泥土中，而是沉于水中，植物体則飘浮于水面，某些还具有特化的气囊以利于飘浮。\n挺水植物：生长在浅水区，植物体大部分挺出水面，根系固定在水底土壤，将其茎叶的一部份或大部份伸出水面。如荷花、芦苇。\n（2）陆生植物生长在陆地上的植物统称为陆生植物。依据其对水分的需要量及耐旱程度可分为湿生、中生及旱生植物。\n①湿生植物不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。\n②中生植物适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，是种类最多、分布最广、数量最大的一类陆生植物。\n③旱生植物生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且能维持水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热草原和荒漠地区。其对干旱环境的适应主要表现在根系发达、叶面积很小、具有发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。\na.形态适应：（a）发达的根系：如沙漠地区的骆驼刺，地面部分只有几公分，而地下部分可深达15米，扩展范围达623m2，可更多地吸收水分。\n\n（b）叶面积很小叶片变态成刺状、针状或鳞片状，且气孔下陷。如仙人掌科：叶片变成刺状。\n（c）发达的储水组织如南美的纺锤树：可储水4吨以上。它的树干两头细，中间粗，最粗的地方直径达5米。其上端有少数生叶子的枝条，远远看去，象一个插着枝条的花瓶，因此又叫瓶子树。旱季时，人们常砍棵纺锤树作为饮水的来源。若以每人平均每天饮水6斤计算，砍一棵纺锤树至少可供四口之家饮用半年。这类植物能够贮备大量水分，适应在干旱条件下的生活。\n猴面包树\nb.生理适应原生质渗透压特别高（P=RTiC,P为细胞液的渗透压；R为气体常数；T为绝对温度；i为系数；C为溶液的浓度）。淡水水生植物的渗透压：2-3PA，中生植物不超过20PA，旱生植物渗透压高达40-60PA，高渗透压使植物根系能够从干旱的土壤吸收水分，同时不会发生反渗透现象使植物失水。\n2.动物对水的适应动物按栖息地也可以分水生和陆生两类。（1）水生动物：水生动物主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡。（2）陆生动物：a.形态结构；b.行为；c.生理上来适应不同环境水分条件。动物对水因子的适应与植物不同之处在于动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径来主动避开不良的水分环境。\n（1）水生动物对水因子的适应保持盐分与水分的平衡：a.淡水动物对环境是高渗性（淡水的渗透浓度为2-3毫摩尔/升，没有动物体液或血液渗透浓度高）。导致水不断渗入动物体内，过剩的水不断排出体外，保持水分平衡。补充丢失的盐分方法：食物、动物的鳃主动吸收盐类。\nb.海洋生物(a)大多数生物体内盐量与海洋为等渗：如海胆、贻贝等，这些动物不会由于渗透作用而失水或得水，但随代谢废物的排泄损失一部分水。补充水分的方法：从食物中得到；饮用海水并排出海水中的溶质；食物氧化过程中产生代谢水。\n(b)动物血液或体液浓度比海水低（低渗）如鲑鱼、鲱鱼。由于渗透作用失去一些水，会从食物、代谢中或海水中摄入更多的水，其中喝水是主要来源。保持低渗：喝水同时吸入盐，对多余的盐类排除方法：排出高浓度的尿液；鳃通过主动作用把盐类排出体外。\n(c)动物血液或体液浓度比海水高（高渗）龙虾、枪乌贼等。体外的水会渗透到体内，这些动物不需要从饮水、食物和代谢过程中摄取水，而是借助于排泄器官把体内的过剩水排出（排出低浓度尿）。\na.形态适应昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮质腺和毛，防止体内水分过多蒸发。（2）陆生动物对水因子的适应\nb.行为的适应沙漠动物昼伏夜出：沙漠地区夏季昼夜地表温度相差很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发量相差很大。迁徙：在水分和食物不足时，迁移到别处。\n骆驼：储水的胃；储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大量的水分；血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。c.生理适应\n