生物与环境（个体生态学）ppt课件

第二章生物与环境目的：了解生物生活的环境掌握主要环境因子对生物的影响生物对环境因子的适应方式\n第二章生物与环境第一节环境的概念第二节生态因子作用分析第三节生态因子的生态作用及生物的适应\n第一节环境的概念后者为生态环境的内容1.环境某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。环境因子：生物体以外所有的环境要素。\n第一节环境的概念环境科学：以人为主体。生物科学：以生物为主体。生态学：由于生态学以生物的不同层次为研究对象，不同层次的对象所对应的环境亦不同。分子个体种群群落生态系统景观生物圈环境：某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。\n第一节环境的概念环境的内容其它鲤鱼非生物因素虾,水蚤水草等异种生物一条鲤鱼鲤鱼种群池塘群落研究主体环境的概念既具体，又是相对的，在谈到环境时，总要包含特定的主体。\n第一节环境的概念2.环境因子分类①美国生态学家Daubenmire(1947年)将环境因子分为：3大类：气候类、土壤类和生物类；7个并列的项目：土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物因子。\n第一节环境的概念②Dajoz(1972年)依据生物体对环境的反应和适应性，将环境因子分为：第一性周期因子温度、光照、潮汐等因子(它是因为地球本身自转和公转，这些因子也就有日、月、季、年的周期变化，而且生物对这些因子也形成了周期性适应)\n第一节环境的概念次生性周期因子大气湿度、降水是由温度等第一性周期因子变化所引起的；非周期性因子因子是突然出现或者不存在周期性。\n第一节环境的概念③Gill（1975年）将非生物的环境因子分为3层次：第一层：植物生长所必须的环境因子（如，光、温、水）第二层：不以植物是否存在而发生的对植物有影响环境因子（如，风暴、火山爆发、洪涝）第三层：存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植被的环境因子（如，放牧、火烧）\n第一节环境的概念3.环境的类型（1）按环境主体（2）按环境性质（3）按环境范围环境是由很多环境要素组成的！\n第一节环境的概念（1）按环境主体：①以人为主体：人类环境；（人类以外的所有环境要素）②以生物为主体：生物体以外的所有自然条件。属于一种“不明确的”环境分类！\n第一节环境的概念3.环境的类型（1）按环境主体（2）按环境性质（3）按环境范围\n第一节环境的概念（2）按环境性质：①自然环境②半自然环境（被人类破坏后的自然环境）③社会环境（人工环境）例：人类环境中的自然环境、半自然环境和社会环境\n第一节环境的概念3.环境的类型（1）按环境主体（2）按环境性质（3）按环境范围\n第一节环境的概念（3）按环境范围①内环境（innerenvironment）生物体内组织或细胞间的环境。\n第一节环境的概念（3）按环境范围①内环境（innerenvironment）②微环境（micro－environment）由于某一个（或几个）圈层的细微变化而产生的环境差异所形成的小环境。\n第一节环境的概念（3）按环境范围①内环境（innerenvironment）②微环境（micro－environment）③区域环境（regionalenvironment）占有某一特定地域空间的自然环境。\n第一节环境的概念（3）按环境范围①内环境（innerenvironment）②微环境（micro－environment）③区域环境（regionalenvironment）④地球环境（globalenvironment）指大气圈的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈\n第一节环境的概念（3）按环境范围①内环境（innerenvironment）②微环境（micro－environment）③区域环境（regionalenvironment）④地球环境（globalenvironment）⑤宇宙环境（spaceenvironment）指大气层以外的宇宙空间。\n第一节环境的概念（3）按环境范围①内环境（innerenvironment）②微环境（micro－environment）③区域环境（regionalenvironment）④地球环境（globalenvironment）⑤宇宙环境（spaceenvironment）从同一个体不同空间尺度上和不同个体之间进行比较！\n第一节环境的概念（3）按环境范围①内环境（innerenvironment）②微环境（micro－environment）③区域环境（regionalenvironment）④地球环境（globalenvironment）⑤宇宙环境（spaceenvironment）校园内的1株落叶松!\n第一节环境的概念（3）按环境范围①内环境（innerenvironment）②微环境（micro－environment）③区域环境（regionalenvironment）④地球环境（globalenvironment）⑤宇宙环境（spaceenvironment）北方的落叶松，南方的杉木！\n第二章生物与环境第一节环境的概念第二节生态因子作用分析第三节生态因子的生态作用及生物的适应\n第二节生态因子作用分析一、生态因子的概念生态因子（ecologicalfactors）：环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。环境因子：生物有机体以外所有的环境要素。生物的生存条件：生态因子中生物生存所不可缺少的环境条件。生态环境（ecologicalenvironment）：所有生态因子的总和。生境（Habitat）：具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境。物种——生境——②微环境③区域环境\n第二节生态因子作用分析综合作用主导因子作用直接作用和间接作用阶段性作用不可代替性和补偿作用二、生态因子作用的一般特征\n第二节生态因子作用分析自然界任何生态因子都不是独立的。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（需要考虑交互作用）\n东北主要树种倒木分解释放的CO2通量在倒木丰富的森林生态系统中，倒木分解释放的CO2通量（RCWD）是生态系统碳收支中不容忽视的一个组分。比较11个树种的RCWD、倒木温度（TCWD）和倒木含水量（WCWD）；量化RCWD与TCWD和WCWD的关系。\n东北主要树种倒木分解释放的CO2通量在倒木丰富的森林生态系统中，倒木分解释放的CO2通量（RCWD）是生态系统碳收支中不容忽视的一个组分。比较11个树种的RCWD、倒木温度（TCWD）和倒木含水量（WCWD）；量化RCWD与TCWD和WCWD的关系。（白桦、山杨、紫椴、胡桃楸、蒙古栎、色木槭、春榆、红松、黄菠萝、落叶松和水曲柳）\n东北主要树种倒木分解释放的CO2通量不同树种的倒木温度TCWD虽然没有显著性差异（p>0.1），但其倒木含水量WCWD差异极显著（p<0.001）。所有树种的TCWD、WCWD及其交互作用显著地（p<0.01）影响RCWD。不同树种RCWD的季节变化呈现基本一致的单峰曲线格局。\n第二节生态因子作用分析综合作用主导因子作用直接作用和间接作用阶段性作用不可代替性和补偿作用二、生态因子作用的一般特征\n第二节生态因子作用分析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。如植物春化阶段的低温因子就是主导因子。\n东北主要树种倒木分解释放的CO2通量所有树种的TCWD、WCWD及其交互作用显著地（p<0.01）影响RCWD。不同树种RCWD的季节变化呈现基本一致的单峰曲线格局，主要受TCWD的驱动。\n第二节生态因子作用分析综合作用主导因子作用直接作用和间接作用阶段性作用不可代替性和补偿作用二、生态因子作用的一般特征\n第二节生态因子作用分析\n第二节生态因子作用分析喜马拉雅山，东西向的弧形山系。在珠穆朗玛峰周围5000多km2内，有8000米以上高峰4座，7000米以上高峰38座，这种高峰汇集的现象为世界所仅有，被成为“世界屋脊”。将南极、北极、青藏高原统称地球三极，是中国科学家的创造，现在已为国际科学界所广泛承认。喜马拉雅山脉南面陡峭，而北坡较平缓。南坡面临印度洋西南季风，故降雨充沛，林木茂密。喜马拉雅山北面，以缓坡和藏南谷地相接，宜农宜牧，成为藏族人民的生活聚集地。\n第二节生态因子作用分析将喜马拉雅山炸开一个大缺口会不会发生奇迹？真的能将喜马拉雅山炸开一个大缺口，把印度洋的暖湿气流引向塔里木沙漠、引向黄土高原吗？科学家建议将喜马拉雅山炸开缺口\n第二节生态因子作用分析将喜马拉雅山炸开一个大缺口会不会发生奇迹？真的能将喜马拉雅山炸开一个大缺口，把印度洋的暖湿气流引向塔里木沙漠、引向黄土高原吗？科学家建议将喜马拉雅山炸开缺口综合作用（地形和大气环流）主导因子作用\n第二节生态因子作用分析2006年9月17日，中国科协学术年会“科学探险考察与原始创新”分会场，科学家们关于“地球三极”的演讲叶笃正院士、高登义研究员组织力量对此进行了3年多专门研究，证明这个建议从气象学上讲是不成立的。喜马拉雅山和青藏高原不是一层薄薄的山壁，不是凿一个孔就能过汽过水，这其实是非常简单的常识，却引发这么多似是而非的问题，甚至连一些大科学家都卷入其中。”,“再大的科学家离开了自己的专业领域，也会有盲区，所以不论媒体也好、科学家也好，写文章、做事情，一定要以事实为依据，更严谨些，更慎重些。”\n长白山自然保护区阔叶红松林林隙更新的研究是否是林隙温度-光照林中更新幼苗数间接因子直接因子\n第二节生态因子作用分析综合作用主导因子作用直接作用和间接作用阶段性作用不可代替性和补偿作用二、生态因子作用的一般特征\n第二节生态因子作用分析由于生物生长发育不同阶段对生态因子的需求不同（往往需要生态因子的不同强度），因此，生态因子对生物的作用也具阶段性。低温——春化阶段发挥作用（冬小麦、种子发芽）鱼类的洄游——大马哈鱼、鳗鲡\n第二节生态因子作用分析综合作用主导因子作用直接作用和间接作用阶段性作用不可代替性和补偿作用二、生态因子作用的一般特征\n第二节生态因子作用分析不可代替性：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。如种子发芽试验成熟种子+温度+过多水分成熟种子+恰当的温度+恰当的水分+适当的空气\n第二节生态因子作用分析补偿作用：任何生态因子都不可缺少，无法替代，但是，数量的不足可以由其它因子一定程度补偿。但只能是在一定范围内作部分补偿。例如光照不足所引起的光合作用的下降可由CO2浓度的增加得到补偿。\nCO2施肥大棚内增加CO2能明显地增加开花。在春天当叶子放开时开始增加CO2浓度,最适宜的增加CO2的时间是早晨。CO2施肥过程中所有通风口必须关闭,直到树木开始利用所有增加的CO2时为止。CO2的施肥方法是燃烧甲烷,甲烷是在钢瓶内贮存,以CO2发生器燃烧释放。\n第二节生态因子作用分析综合作用主导因子作用直接作用和间接作用阶段性作用不可代替性和补偿作用二、生态因子作用的一般特征\n第二节生态因子作用分析三、生态因子的限制性作用（一）限制因子（LimitingFactor）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就是限制因子。限制因子不固定，不限于1个因子！\n第二节生态因子作用分析在众多的生态（环境）因子中，任何一种生态因子只要接近或超过某种生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。如：耐受范围有上下限！生态因子成为限制因子的判定标准\n第二节生态因子作用分析成千吨在南方生成的“稻飞虱”随着台风带来的下降气流登陆上海，申城市区大规模遭受稻飞虱侵袭。晚间的一场大雨使得申城气温骤降，短短一天之内，来势汹汹的稻飞虱突然之间数量急剧下降，虫量大幅下降到高峰期的百分之一。强冷空气令数千吨"稻飞虱"一夜暴毙图为满地的稻飞虱\n第二节生态因子作用分析在众多的生态（环境）因子中，任何一种生态因子只要接近或超过某种生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。生态因子动态变化，任何因子均有可能成为限制因子！依据遥感信息判定林型时需考虑植被的分布范围——生态因子的限制作用！气候变化影响下，物种分布范围的预测时，也需考虑此种因子！\n\nC01.水体及水生植被C02.两年三熟或三年四熟粮作C03.暖温带草原(山地丘陵草丛)C04.人工林、乔灌木C05.暖温带两年三熟旱作C06.暖温带常绿针叶林C07.南亚热带一年两熟或两年五熟粮作;C08.暖温带旱作(局部水稻)+落叶经济林及果园C09.山地草丛C10.常绿落叶经济林及果园C11.单季稻、亚热带旱作(水稻、冬麦、枇杷、石榴)C12.水稻、芝麻、茶和柑桔等经济林及果园C13.温带、亚热带落叶灌从C14.温带落叶灌从+温带草原C15.防护林网(暖温度落叶阔叶林带)C16.双季稻或双季稻连作喜温旱作C17.暖温带落叶阔叶林(栎类、桦类)C18.单(双)季稻连作喜凉旱作C19.亚热带灌从C20.暖温带旱作(局部水稻)、落叶经济林及果园C21.一年两熟或两年三熟旱作C22.常绿经济林(桑、油桐、油菜等)C23.中亚热带常绿经济林C24.温带、暖温带落叶阔叶混交林C25.亚热带针阔混交林C26.亚热带常绿针叶林+灌丛+农作物C27.暖温带、亚热带过渡常绿、落叶阔叶混交林C28.亚热带常绿落叶、阔叶林带C29.亚热带、过渡性热带针叶林C30.中亚热带常绿阔叶林C31.单双季稻、热带旱作、常绿经济林C32.过渡性热带针阔混交林C33.季雨林+季雨林型常绿阔叶林C34.亚热带过渡性热带常绿针叶林(杉木、马尾松)C35.热带雨林、季节性雨林\n利用黑龙江省80个气象站点1961—2003年的逐日观测资料,采用克立格法(Kriging)和地理信息系统(GIS)等技术,分析黑龙江省43a来的气候变化情况,并按照桑斯维特气候分类法,探讨气候变化对黑龙江省生态地理区域界限的影响。\n在气温增高、降水量波动变化的背景下,黑龙江省温带与暖温带的热量界限发生了北撤和东移,寒温带与温带的热量界限发生了大幅度的北撤;分布于小兴安岭北部具有湿润气候特征的地区转变成半湿润的气候特征;黑龙江省西南部半干旱区与半湿润区界限并无明显变化,但在三江平原中部地区半干旱区面积有所扩大。可参考，可做后续研究！！！\n\n生态地理区域界线的改变将对自然界和人类的生产、生活产生一系列的影响。1990—2003年的寒温带与温带的温度效率指数界限较1961—1990年明显北移,其结果必将对生长在变化区域的兴安落叶松林产生影响,大兴安岭北段的兴安落叶松林是俄罗斯东西伯利亚明亮针叶林的向南延伸部分,是我国寒温带针叶林区北段的地带性植被类型,由于热量指标的变化,该森林生态系统中的优势树种就可能会被其他树种代替,这些树种对变化后的热量指标更加适合,从而使兴安落叶松林在我国的天然分布面积逐渐缩小。缺少验证，缺少长期预测！\n第二节生态因子作用分析德国化学家Liebig于1840年著书分析了土壤与植物生长的关系，认为每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养元素，并阐明在植物生长所必需的元素中，供给量最少（与需要量比较，二者相差最大）的元素决定着植物的产量。因此他提出：（二）Liebig最小因子定律Liebig最小因子定律：植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量”。。此处应注意“最小量”不等于最小质量（重量）而是指“与需要量比相差最大”。\n第二节生态因子作用分析测土施肥在进行有效的测土之后，根据土壤先前的状况和作物需求，进行配方施肥，以满足植物生长需求\n第二节生态因子作用分析施肥，越多越好？另外一个因子(如水)可能成为限制产量的因子严重时可能引起渗透胁迫盲目增加用量，如底肥过多，会造成烧苗综合作用主导因子作用直接作用和间接作用阶段性作用不可代替性和补偿作用二、生态因子作用的一般特征\n第二节生态因子作用分析美国生态学家Shelford于1913年指出：生态因子不仅处在最小量时可能成为限制因子，过量时也同样可能成为限制因子。(例如，施肥)该定律把因子的最低量和最高量相提并论，把任何接近或超过耐性下限或耐性上限的因子都称作限制因子。（三）Shelford耐性定律\n第二节生态因子作用分析生物的存在与繁殖，依赖于综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。这概念后人称为Shelford耐性定律。耐性定律是最小因子定律的进一步发展，考虑了生态因子的上限。\n第二节生态因子作用分析\n（四）生态幅生态幅：生物对环境因子适应范围的大小。第二节生态因子作用分析主要决定于各个种的遗传特性。没有明确指明是何种环境因子\n第二节生态因子作用分析耐受限度与生态幅的联系与区别一般说来，它与耐受限度一致：耐受限度越宽，生态幅也越大。二者又是不同的：耐受限度是对某一生态因子而言，是从生物本身出发，主要指该种生物的生物学特性；生态幅既指某一生态因子，又指环境条件的综合，是从生态适应角度来谈的。\n第二节生态因子作用分析（五）生物内稳态（homeostatis）及其保持机制内稳态：生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制。\n第二节生态因子作用分析生物为保持内稳态，发展了很多复杂的形态和生理适应，如：高等植物——叶子和花瓣的昼夜运动和变化。如豆叶，向日葵的花序。动物——爬行类改变姿势接受太阳辐射；洄游、迁徙、迁移；建造巢穴等。\n第二节生态因子作用分析内稳态机制是生物进化、发展过程中形成的一种更进步的机制。它使生物减少了对外界条件的依赖性，提高了生物对生态因子的耐受范围。\n第二节生态因子作用分析耐受限度的驯化除内稳态机制可调整生物的耐性限度外，还可通过人为驯化的方法改变生物的耐性范围。\n第二节生态因子作用分析金鱼在24℃和37.5℃两种温度条件下长期驯化后，对温度的耐受范围分别为：5-36℃15--41℃\n第二节生态因子作用分析驯化有机体在实验或自然条件下所诱发的生理补偿机制。可分为：人工驯化（或叫实验驯化）(acclimation）短时间即可完成。气候驯化（acclimatization）需较长时间完成；\n第二节生态因子作用分析（六）指示生物生物在与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留下环境的烙印。因此，常用生物作为指示者，反映环境的某些特征。如：利用指示生物找矿\n第三节生态因子作用分析生物指示作用仅限于一定时空范围内，在其他条件下可能失去指示意义。如铜矿：安徽海州指示植物为香薷（ru）香薷在辽宁、河北等地是路边杂草。辽宁的指示植物为丝石竹\n第二章生物与环境第一节环境的概念第二节生态因子作用分析第三节生态因子的生态作用及生物的适应