生态学：个体生态学-生物与环境课件

第二章个体生态学-生物与环境生物与环境关系的基本概念生物与环境关系的基本原理主要生态因子的生态作用及生物的适应性生物的生态反作用10/6/20211\n一、生物与环境关系的基本概念（一）生物种与个体生态学(二)环境与生态因子（三）生物与环境的基本关系10/6/20212\n（一）、生物种与个体生态学1.物种species是指一类生物个体的集合，其中的个体之间在自然条件下能相互交配产生具有生殖能力的正常后代个体10/6/20213\n2.个体生态学（Anecology)是以生物个体及栖息地为研究对象，研究栖息地环境因子对生物的影响及生物对栖息地的适应和生态适应的形态、生理及生化机制。由于个体生态学涉及生物个体及生物种的生存和进化，所以可定义个体生态学是研究生物个体发育（individualdevelopment)、系统发育（systematicdevelopment)及其与环境关系的生态学分支10/6/20214\n个体发育与系统发育10/6/20215\n(二)、环境与生态因子环境(environment)是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。条件(conditions)和资源(resources)：环境因子可分为条件和资源二类，不可消耗的称条件，可被消耗的称资源。１.环境的概念10/6/20216\n２.环境的类型按环境的主体分：以人为主体的人类环境，以生物为主体的生物环境。按环境性质分：自然环境；半自然环境；社会环境。按人类对环境的影响与否分：原生环境（自然环境）；次生环境（半自然环境和人工环境）。按环境范围大小分：宇宙环境（星际环境）；地球环境；区域环境；微环境；内环境10/6/20217\n不同等级生命体系的环境10/6/20218\n构成环境的各要素称为环境因子(environmentalfactors)：。生态因子是环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。生态因子中生物生存不可缺少的因子称为生物的生存因子（或生存条件、生活条件）。所有的生态因子综合作用构成生物的生态环境（Ecologicalenvironment）。具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物影响下的次生环境统称为生境（Habitat).环境因子、生态因子、生存因子是既有联系，又有区别的概念。３.生态因子(ecologicalfactors)的概念10/6/20219\n4.生态因子的类型Ⅰ气候因子(climaticfactors)，如光、温、湿度、降雨量和大气运动等因子土壤因子(edaphicfactors)，主要指土壤物理、化学性质，营养状况。地形因子(topographicfactors)，指地表特征。生物因子（bioticfactors)，指生物之间的相互关系。人为因子(anthropogenicfactors)，指人类活动对生物和环境的影响10/6/202110\n生态因子的类型Ⅱ生态因子常分为非生物因子和生物因子两大类生物因子（bioticfactors）：有机体（同种和异种）非生物因子（abioticfactors）：温度、光、湿度、pH、氧气等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10/6/202111\n生态因子的类型ⅢSimith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(densitydependentfactors)：食物、天敌等生物因子非密度制约因子(densityindependentfactors)：温度、降水、气候等因子Мончадский（蒙恰斯基）将生态因子分为稳定因子和变动因子稳定因子(steadyfactors)：地心引力、地磁、太阳辐射常数等长年恒定的因子变动因子(variablefactors)：周期性变动：春夏秋冬、潮夕涨落；非周期性变动：风、降水、捕食10/6/202112\n５.生态因子的空间分布特征纬度地带性：从赤道到两极，整个地球表面具有过渡状的分带性规律。太阳辐射量差异太阳辐射－－热量带－－水分差异－－植被分带－－土壤分带自然地理带：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：因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候自山麓至山顶呈垂直地带分异的规律性变化(干燥空气,-1℃/100m;湿润空气,-0.6℃/100m)。经度地带性：地球内在因素如大地构造形成地貌和海洋分异引起经度地带性分异。如北美大陆和欧亚大陆。10/6/202113\n６.生态因子的作用特征综合作用:环境中的生态因子总是与其他因子相互联系、相互影响、相互制约的.如气候的影响.非等价性(主导因子作用)：生态因子对生物的作用是非等价的，某一因子改变会引起其他生态因子的改变，使生物的生长发育发生变化主导因子：其改变会引起其他生态因子改变，使生物的生长发育发生变化的因子阶段性作用：在不同发育阶段，生物需要不同的生态因子或生态因子的不同强度10/6/202114\n不可替代性和补偿性作用：生态因子的缺少，不能由另外因子来替代；但在一定条件下，某一因子数量的不足，可依靠相近生态因子的加强得到补偿直接作用和间接作用：生态因子对生物的行为、生长、繁殖和分布的作用可以是直接的，也可以是间接的，有时还要经过几个中间因子(食物，降水)直接因子：直接对生物发生影响的生态因子间接因子：通过影响直接因子而对生物发生影响生态因子因子的交互作用10/6/202115\n（三）、生物与环境的基本关系１.基本概念环境对生命系统的影响称为生态作用（Ecologicalaction）生命系统改变其自身的结构与过程以便与其生存环境相协调的过程称为生态适应（Ecologicaladaptation).而生物反过来对环境的影响和改变称为生态反作用（Ecologicalreaction)10/6/202116\n2.生态作用因子的质：指因子的状态是否对生物有意义。因子的量：在生物的质对生物有意义的前提下，因子对生物的作用程度随其量的变化而变化。因子的持续时间：在质和量的基础上，环境因子对生物的作用必须有一定的持续时间才能对生物起作用，使生物做出响应10/6/202117\n３.生态适应生物为了适应环境，从形态、生理及生化机制上做出有利于生存的改变10/6/202118\n４.生态反作用与Gaia假说生态系统在其生命活动中对环境也起着改造作用。如成土作用；水生—陆生；植物的光合。地球大气的化学成分，温度和氧化状态受天文的、生物的或其它的干扰而发生变化，产生偏离。生物通过改变其生长和代谢，如光合作用吸收二氧化碳释放氧气，呼吸作用吸收氧气释放二氧化碳，还有排泄废物、分解等。对偏离作出反应缓和地球表面的这些变化。10/6/202119\nＧaia假说的生态学意义自工业革命以来，热带雨林，对于调节气候，维持空气Ｏ２和ＣＯ２的平衡，保持水土的作用减少，调节能力减弱。目前大气ＣＯ２浓度的升高，一方面与大量燃烧化石燃料有关，另一方面森林面积的急剧减少也是一个重要因素10/6/202120\n二、生物与环境关系的基本原理（一）、生物对非生物因子的耐受限度（二）、生物对各生态因子耐受性之间的相互关系（三）、生物对生态因子耐受限度的调整（四）、生态适应与生物进化10/6/202121\n（一）生物对非生物因子的耐受限度“最小因子定律”(Liebig’slawofminimum)植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子（JustusvonLiebig,1840,德国）。两个补充条件（Odum,1983）：1）严格的稳定状态；2）因子补偿作用(factorcompensation)：生物在一定程度和范围内，能够减少温度、光、水等生态因子的限制作用。10/6/202122\n最小因子定律10/6/202123\n限制因子(limitingfactors)在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子限制因子概念的意义为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点；有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。10/6/202124\n限制因子定律限制因子定律生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高于生物正常生长所需的最大量时，都对生物具有限制性影响Blackman,1905,基于利比希最小因子定律10/6/202125\n“耐受性定律”(Shelford’slawoftolerance)(V.E.Shelford,1913，美国)任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多(当其接近或达到某种生物的耐受限度)时会使该种生物衰退或不能生存10/6/202126\n耐受性定律的发展生物对不同生态因子的耐受范围不同，不同年龄、季节、栖息地等同种生物对生态因子的耐受性也不同对很多生态因子耐受范围都很宽的生物，其分布区一般很广生物个体发育的不同阶段，对生态因子的耐受限度不同不同的生物种，对同一生态因子的耐受性不同某一生态因子处于非最适状态下时，生物对其他生态因子的耐受限度也下降10/6/202127\n高种群数量数量很低种群消失种群消失数量很低数量最高不能耐受区生理受抑制生理受抑制不能耐受区最适区环境梯度低耐受性下限耐受性上限生物种的耐受性限度图解(仿Smith,1980）10/6/202128\n10/6/202129\n（二）生物对各生态因子耐受性之间的相互关系对生物产生影响的各种生态因子之间存在明显的相互影响：如温湿的关系；湿度和溶氧的关系；温度和盐的协同作用生物因子和非生物因子之间也是相互影响的：物种之间的竞争产生的生态位分离10/6/202130\n耐性受其它因子的影响10/6/202131\n生态幅生态幅的概念(ecologicalamplitude,生态价ecologicalvalence)每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。在最低点和最高点(或称耐受性的上限和下限)之间的范围生态幅往往受到适应范围较狭窄的生态因子的限制；物种的生态幅往往取决于它临界期的耐受限度生物的生态幅对其分布具有重要影响10/6/202132\n生态幅度广温性(eurythermal)狭温性(stenothermal)广水性(euryhydric)狭水性(stenohydric)广盐性(euryhaline)狭盐性(stenohaline)广食性(euryphagic)狭食性(stenophagic)广光性(euryphotic)狭光性(stenophotic)广栖性(euryecious)狭栖性(stenoecious)广土性(euryedapic)狭土性(stenoedapic)10/6/202133\n广生态幅度狭生态幅度生命活动或数量环境因子变化梯度生态幅度的宽狭比较10/6/202134\n广温性生物狭温喜热生物生命活动或数量温度变化梯度低→高狭温喜冷生物生物对温度的耐受10/6/202135\n（三）、生物对生态因子耐受限度的调整10/6/202136\n1、驯化实验驯化(acclimation)与气候驯化(acclimatization)：生物在实验／自然条件下，诱发的生理补偿变化称为驯化。有机体对实验环境条件变化产生的生理调节反应称实验驯化；有机体对自然环境条件变化产生的生理调节反应称气候驯化；实验驯化是对环境条件改变的一种生理上而非遗传上的可逆反应。驯化的应用：植物的引种栽培10/6/202137\n20016012080400102030温度℃耗氧量（ml·g-1·h-1）5℃驯化25℃驯化不同温度下驯化导致耗氧量的差异10/6/202138\n生物的耐性机制实际耐性比潜在耐性要窄；维持一定的耐性需要消耗代谢能；适应极端环境时，为提高对某一因子的忍耐要牺牲对其它因子的耐性；通过内稳态可提高耐性；休眠可躲避不利因子而间接提高耐性10/6/202139\n2.内稳态内稳态(homeostasis):生物系统通过内在的调节机制使内环境保持相对稳定。内稳态通过形态、行为和生理适应实现。大多数内稳态机制依赖于负反馈过程。依靠三个基本组成成份：接受器；控制中心；效应器。10/6/202140\n负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性）接受器（下丘脑）控制中心（下丘脑）效应器（肾脏）血液太浓饮水血液渗透性上升口渴反应血液太稀失水反应血液渗透性下降失水(仿A.Mackenzieet.Al.,1999)10/6/202141\n3.生态适应方式与机制适应(adapatation)：生物对环境压力的调整过程。分基因型适应和表型适应两类，后者又包括可逆适应和不可逆适应。如桦尺蠖在污染地区的色型变化。适应方式（形态、生理、行为的适应）：形态适应：保护、保护色、警戒色与拟态行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、防御和抗敌生理生化适应：生物钟、休眠、生理生化变化营养适应：食性的泛化与特化适应组合(adaptivesuites):由于生态因子之间相互作用的关联性、协同性和增效性，生物对环境的适应通常并不仅仅表现在形态适应或生理生化适应或行为适应一种单一的机制，往往要涉及到一组（或一整套）彼此相互关联的适应性，这一整套协同的适应特性10/6/202142\n（四）、生态适应与生物进化趋同适应与生活型趋异适应与生态型生态位10/6/202143\n1.趋同适应与生活型趋同适应：不同生物适应相同环境产生相同的适应叫趋同适应。生活型：趋同适应产生的相同生态习性的不同生物类群叫生活型。10/6/202144\n生态型和趋异适应趋异适应：同种生物适应不同的环境产生不同的适应叫趋异适应。生态型：趋异适应产生的同种生物不同基因型类群叫生态型。10/6/202145\n生态位生态位(niche)与栖息地(habitat)生态位－－有机体在环境中占据的地位；栖息地－－有机体所处的物理环境。超体积生态位(hypovolume)生态位的每一个环境变量称一维，生态位空间的环境变量可以是多个，超过3个维度的生态位空间称超体积生态位。基础生态位(fundamentalniche)和实际生态位(realizedniche)物种理论上占据的生态位空间称基础生态位；实际占有的生态位空间称实际生态位。10/6/202146\n10/6/202147\n三、主要生态因子的生态作用及生物的适应性（一）、光的生态作用及生物的适应性（二）、温度的生态作用及生物的适应性（三）、水的生态作用及生物的适应性（四）、土壤的生态作用及生物的适应性（五）、大气的生态作用及生物的适应性（六）、火的生态作用及生物的适应性10/6/202148\n（一）、光的生态作用及生物的适应性光质的生态作用光照强度的生态作用光照时间的生态作用（光周期现象）10/6/202149\n1.光质的生态作用叶绿素的吸收光谱蓝紫光：430～450nm红光：640～660nm不同光质的作用蓝紫光：促进蛋白质的合成红光：促进糖的合成青光、蓝紫光和紫外线等短波光抑制植物的伸长生长，使植物向光性更敏感紫外线能杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素D的合成红外线是地表的基本热源，对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作用10/6/202150\n光质变化对生物的影响海洋植物—光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性: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—对紫外光作用的适应，发展了特殊的莲座状叶丛。动物—不同动物发展不同的色觉。10/6/202151\n生物对光质的适应太阳鱼视力的灵敏峰值为500～530nm绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光合色素的差异高山植物含花青素、页面缩小、毛绒发达10/6/202152\n2.光照强度的生态作用影响动物的生长发育影响动物的体色影响植物叶绿素的形成（黄化现象）影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化影响植物花果的数量和质量10/6/202153\n植物对光照强度的适应植物的向光性植物秋季落叶C3植物和C4植物（光和能力）阳地植物和阴地植物、耐阴植物生理差异形态差异10/6/202154\n01234567895040302010C4C3光强度/J·m-1·g-1CO2摄取/mgco2·dm-2·h-1光合作用与光照强度的关系高粱玉米小麦阳草水青冈阴草10/6/202155\n光合作用率光合作用率光强度光强度净生产力光合作用呼吸作用ABABACP光补偿点CPCPabspsp光饱和点B光补偿点(compensationpoint)：光合作用强度和呼吸作用强度相当处的光强度;光饱和点(saturatepoint):当光照强度达到一定水平后，光合产物不再增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和点。植物的光补偿点示意图(仿Emberlin,1983)10/6/202156\n陆生生物—对不同光照强度的适应产生阳性植物和阴性植物和耐阴性植物。阳性植物(cheliophytes):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(sciophytes):对光的需要远较阳性植物低，光补偿点低，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(shadeplant)：对光照具有较广泛的适应能力，对光的需要介于前两类植物之间。10/6/202157\n小时植物光合作用的昼夜变化10/6/202158\n动物对光照强度的适应动物开始活动的时间10/6/202159\n昼行性动物全昼夜活动性动物晨昏活动性动物动物活动与光照强度BasalMetabolicRate10/6/202160\n生物的光周期现象光周期现象(photoperiodism)：Garner等人(1920)发现明相暗相的交替与长短对植物的开花结实有很大的影响。这种植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。植物光周期现象—对繁殖(开花)的影响：区分为长日照植物和短日照植物。长日照植物(long-dayplants)和短日照植物(short-dayplants)：日照超过一定数值才开花的植物称长日照植物；短日照短于一定数值才开花的植物称短日照植物，一般需要较长的黑暗才能开花。前者如小麦、油菜，后者如苍耳、水稻。10/6/202161\n动物光周期现象—对鸟类等迁徙影响；对繁殖的影响：区分为长日照动物和短日照动物。长日照动物(long-dayanimals)和短日照动物(short-dayanimals)：在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，称长日照动物；短日照动物与此相反，一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖，称。前者如雪貂、野兔、刺猬；后者如绵羊、山羊和鹿等。10/6/202162\n（二）、温度的生态作用及生物的适应性温度对生物的作用(温度的生态学意义)极端温度对生物的影响生物对极端温度的适应10/6/202163\n1.温度对生物的作用温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温度，即三基点温度；不同生物的三基点不同；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替，形成年轮；外温影响动物的生长规模。10/6/202164\n温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规律是有效积温。温度与生物的繁殖和遗传性：植物春化，动物繁殖的早迟。温度与生物分布：许多物种的分布范围与温度区相关。10/6/202165\n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的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温，T0又称生物学零度，K是总积温（常数）。10/6/202166\n有效积温法则的意义预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程历；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时。10/6/202167\n2.极端温度对生物的影响低温对生物的影响：当温度低于临界(下限)温度,生物便会因低温而寒害和冻害。冻害原因：冰结晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。高温对生物的影响:当温度超过临界(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、氧供应不足、神经系统麻痹等.10/6/202168\n生物对极端温度的适应生物对低温的适应：保暖、抗冻－－形态、生理、行为的适应生物对高温的适应：抗辐射、保水、散热－－形态、生理、行为的适应10/6/202169\n生物对低温的适应形态上的适应－－植物：芽具鳞片、体具蜡粉、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(Allen’srule):寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称阿伦规律，是减少散热的适应（缩减无效附件）。贝格曼规律(Bergman’srule):生活在寒冷气候中的内温动物的身体比生活在温暖气候中的同类个体更大，这种趋向称贝格曼规律，是减少散热的适应。（降低比表面积）10/6/202170\n约旦规律(Jordan’srule):鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多。生理上的适应－－植物：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低冰点，增加红外线和可见光的吸收带（高山和极地植物）；动物：超冷和耐受冻结，当环境温度偏离热中性区增加体内产热，维持体温恒定，局部异温等。行为上的适应－－迁移和冬眠／休眠等。10/6/202171\n生物对高温的适应形态上的适应－－植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层。生理上的适应－－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，减少内外温差。行为上的适应－－植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。10/6/202172\n(自M.C.Molles,Jr,1999)仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应10/6/202173\n温周期现象昼夜变温：形成温周期现象促进某些种子萌发促进植物生长提高产品质量影响动物的行为10/6/202174\n物候物候现象：受环境（气候、水文、土壤）影响出现的以年为周期的自然现象。物候：植物适应一年中的气候条件的季节性变化，形成与之相应的生长发育规律。物候期：物候现象发生的时间10/6/202175\n（三）、水的生态作用及生物的适应性水的生物学意义生物体的水分获得与损失途径生物对水因子的适应10/6/202176\n1.水的生物学意义水是生物体不可缺少的组成成份；水是生物体所有代谢活动的介质和重要原料；水为生物创造稳定的温度环境；水分保持植物的固有姿态、保持动物体水分平衡生物起源于水环境。10/6/202177\n2.生物体的水分获得与损失途径水分的丧失途径植物－－蒸发（蒸腾作用、扩散作用）失水，分泌失水。动物－－蒸发失水，排泄、分泌失水。水分获得途径植物－－根部吸收，叶面吸收。动物－－食物，体表吸收，代谢水。10/6/202178\n3.水生植物对水因子的适应适应方式有发达的通气组织;机械组织不发达或退化;叶片薄而长,以增加光合和吸收营养物质的面积。生态类型沉水植物浮水植物挺水植物10/6/202179\n陆生植物对水因子的适应陆生植物的水平衡调节机制形态适应：发达的根系；叶面小；单子叶植物中一些具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲；具发达的贮水组织；生理适应：水分运输的动力原生质的渗透浓度高。10/6/202180\n陆生植物的生态类型湿生植物中生植物旱生植物10/6/202181\n陆生植物的水势梯度空气中的水势－－较低植物体的水势－－中度土壤中的水势－－较高(自M.C.Molles,Jr,1999)陆生植物水分运输的动力(自M.C.Molles,Jr,1999)10/6/202182\n等渗(isosmoticorganism)：体内和体外的渗透压相等，水和盐以大致相等的速度在体内外之间扩散。仅排泄失水，通过食物、饮水、代谢水获得水，泌盐器官排出多余的盐分。高渗(hyperosmoticorganism)：体内的渗透压高于体外，水由环境中向体内扩散，体内的盐分向外扩散。通过排泄作用排出多余的水，盐分通过食物和组织摄入。低渗(hypoosmoticorganism)：体内渗透压低于体外，水分向外扩散，盐分进入体内。通过食物、代谢水和饮水获得水，多种多样的泌盐组织排出多余的盐分。水生动物的水平衡调节机制(自M.C.Molles,Jr,1999)10/6/202183\n海洋动物鲨鱼和无脊椎动物：等渗硬骨鱼：低渗淡水动物硬骨鱼：高渗河口动物洄游鱼类：变渗透压水生动物的渗透压调节方式(自M.C.Molles,Jr,1999)10/6/202184\n海水及Na+和Cl-由鳃扩散进入体内，通过排尿及盐腺将多余的盐排至体外环境中鲨鱼的渗透调节(自M.C.Molles,Jr,1999)10/6/202185\n水调节：环境中的水通过鳃不断扩散进入体内通过尿将多余的水排出盐调节：伴随尿液将少量的盐排出通过摄食及鳃上的特定氯细胞，将盐摄入体内。淡水硬骨鱼和蚊的渗透压调节10/6/202186\n水调节：失水:水分通过鳃扩散至周围环境.补水：通过饮水获得大量的水，盐调节：增盐：饮水和摄食摄入盐，排盐：泌氯细胞将盐排出；肾脏通过排泄作用排出盐海洋硬骨鱼咸水蚊类的渗透压调节10/6/202187\n陆生动物的水平衡调节机制失水的主要途径：皮肤蒸发、呼吸失水、排泄失水补充水的主要途径：食物、代谢水、饮水10/6/202188\n保水机制减小皮肤的透水性减少身体的表面蒸发减少呼吸失水减少排泄失水利用代谢水生态类型喜湿耐旱10/6/202189\n1.土壤的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;提供生物生活所必须遥矿质元素为水分；提供植物生长所需的水热肥气；维持丰富的土壤生物区系；生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行。（四）、土壤的生态作用及生物的适应性10/6/202190\n2.土壤的理化性质及其对生物的影响①土壤的物理性质及其对生物的影响土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，固体占85％以上，根据土粒的直径大小，可将土粒分为：粗砂、细砂、粉砂和粘粒，其组合百分比称土壤质地，根据土壤质地,可将土壤分为：砂土、壤土和粘土。土壤质地和土壤温度影响植物生长和土壤动物的水平及垂直分布。10/6/202191\n②土壤的化学性质及其对生物的影响土壤酸碱度：过碱性和酸性不利于植物生长，酸性还不利于细菌生长。土壤有机质：植物重要碳源和氮源。土壤无机元素：植物生长的13种重要元素来源（7种大量元素：、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁；6种微量元素：锰、锌、铜、钼、硼、氯）10/6/202192\n（五）、大气的生态作用与生物适应1.大气组成及其生态作用在干燥空气中，O2占大气总量的20.95%，N2占78.9%，CO2占0.032%。地下洞穴或通气不良的环境中，空气中的O2和CO2含量与大气不相同。由于海拔增高大气压降低，氧分压也随海拔增高而降低，这给哺乳动物的生存带来威胁。在大气组成成分中，对生物关系最为密切的是O2和CO2。N2属于惰性气体，不能直接参与代谢。10/6/202193\n氧的作用与生物的适应空气中的氧比水中容易获得，所以陆地动物能得到足够多的氧保证了陆生动物有高的代谢率，能进化成恒温动物。由于水中溶解氧少，氧成为水生动物存活的限制因子，一些鱼类耗氧量依赖于水中溶解氧而改变。10/6/202194\n恒温动物对高海拔低氧的适应动物或人从低海拔进入高海拔后,最明显的适应性反应表现在呼吸与血液组成方面.首先是由于低氧刺激,动物产生过度通气(呼吸深度的增加).高海拔土著动物、人，或是驯化到高海拔上的，其骨骼肌中的肌红蛋白浓度均增加（肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白），为低氧状态的组织提供更多氧。人与其他哺乳动物从平原进入高海拔后，血液中的红血球数量、血红蛋白浓度及血球比积将升高。10/6/202195\nCO2是光合作用的主要原料植物在光能作用下，同化CO2与水，制造出有机物。生物产量的90—95%是取自空气中的CO2。各种植物利用CO2的效率不同，C3植物（水稻、小麦、大豆等）对CO2的利用效率低于C4植物（甘蔗、玉米、高粱等）。在强光照下，作物生长盛期，空气中CO2仍是高产作物的限制因素。这是因为CO2进入叶绿体内的速度慢，效率低。增加CO2浓度能直接增加作物产量10/6/202196\n2.大气污染物的影响SO2、HF、CH2=CH2、NH3、O3、Cl、HCl、Hg等过量对植物造成危害。3.大气运动：风的作用风的类型:季风、海陆风、台风、干燥风、寒露风、焚风、山谷风风的作用：风的输送作用风影响动物的行为，如取食、迁移、分布风媒风的破坏作用（风折、风倒、风拔）10/6/202197\n10/6/202198\n（六）、火的作用及生物的适应1.火发生条件森林火灾主要发生在干旱季节，中高纬度的温带和寒温带，春秋两季干旱、多风、相对湿度低，是火灾易发季节。此处有以针阔混交林和针叶林为主，因树体和森林死地被物含有树脂及挥发油等易燃物。林火发生需要有可燃物、助燃物和火源10/6/202199\n10/6/2021100\n3.火对土壤的影响物理的变化土壤含水率：在低洼地区，如果植被全被烧死，可能造成沼泽化。土壤温度：导致土壤温度增加。化学的变化pH值：火烧后会促使pH值增加。土壤有机质：不同程度的损失。养分含量和可利用性：总的土壤养分含量下降，养分可利用性增加改土、升温、消除有害物质、减低病虫害。10/6/2021101\n4.火对植物的影响和植物的适应Odum把依赖火或耐火种分为两个类型：①再萌芽型，②火后大量结实型营养阶段对火的适应：抗火树皮、减少易燃性、保护芽。繁殖阶段对火的适应：提早开花结实，种子散布火对发芽的影响10/6/2021102\n5.火对动物的影响直接影响：取决于动物的逃避能力、火的燃烧程度和蔓延速度。间接影响：火通过改变环境，使动物种类、多度和繁殖发生变化。火轻重不同地烧过林区时，会形成老龄和幼林植被的镶嵌分布，从而增加动物区系多样性10/6/2021103\n四、生物的生态反作用（森林植被的生态效应）10/6/2021104\n思考题-名词解释1.因子的替代作用（factorsubstitution）2.生态价（生态幅）(ecologicalamplitudeorecologicalvalence)3.  谢尔福德耐受性定律（Shelford’slawoftolerance）4.  耐受冰结*（freezingtolerance）5.  阿伦规律（Allen’slaw）6.  小气候(microclimate)7.  生态因子（ecologicalfactors）8.  光周期现象（photoperiodicity）9.  限制因子（limitingfactors）10. 适应（adaptation）√√√√√√10/6/2021105\n思考题-名词解释11. 贝格曼定律（Bergman’slaw）12. 驯化（acclimationandaccimatization）13. 极端温度（extremetemperature）14. 代谢水（metabolicwater）15. 等渗动物（isosmoticanimal）16. 外温动物（ectotherms）18. 滞育（diapause）*19. 因子补偿作用（factorcompensation）*20. 临界光周期（criticalphotoperiod）*21.长日照生物√√√√10/6/2021106\n思考题-问答题1.试述光与动物密切有关的几种生物节律，并简述其生态适应意义。2.简述陆栖动物的保水机制。（简述陆生动物在水代谢方面的适应性特征。）3.简述耐受性定律及其补充原理。*4.举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。5.从动植物对日照长度变化的适应出发解释生物的光周期现象。6.简述光照强度与陆生动植物的关系。7.从形态、生理和行为三个方面阐述生物对高温环境的适应。（简述生物对极端温度的适应。）8.简述水生动物（鱼类）的水平衡调节机制。√√10/6/2021107\n思考题-问答题9.简述环境因子的分类类型及其生态作用特点。（如何看待生态因子的作用？）10.简述有效积温法则，评述其意义和局限性。11.为什么动物在高温环境下维持恒定体温比在低温下困难？它们对高温环境的适应性特征有哪些？*12.以某种动物或类群为例，说明其适应环境的主要方式。*13.试述全球环境的地带性规律及其形成原因。14.简述生物对环境适应的基本方式及其意义。15.简述温度的生态作用。16.生物如何适应不同的水环境？17.比较Liebig最小因子法则和Shelford耐受性法则的异同。√√10/6/2021108