《光和温度因子的生态作用资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光和温度因子的生态作用资料（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 生物与环境 l第一节 生物种的概念 l第二节 环境的概念及其类型 l第三节 生态因子作用分析 l第四节 生态因子的生态作用及生物 的适应 DateDate 1 1 第四节 生态因子的生态作用及生物 的适应 一、生物与光的关系 二、生物与温度的关系 三、生物与水的关系 四、生物与土壤的关系 l思考题 DateDate 2 2 一、生物与光的关系 （一）光强的生态作用与生物的适应 （二）光质（光谱成分）的生态作用与 生物的适应 （三）生物对光周期的适应 DateDate 3 3 l光强对生物的生长发育和形态建成的作 用 l光照强度与水生植物 l光照强度与陆生植物 l光照强度与动物的行为 光
2、强的生态作用与生物的适应 DateDate 4 4 光强对生物的生长发育和形态建成的作用 l光强影响植物细胞的增长和分化、体积的增长 和重量的增加； l光促进组织和器官的分化，制约器官的生长发 育速度。黄化现象：是植物对黑暗环境的特殊 适应。植物叶绿体必须在一定光强条件下才能 形成。如种子植物、裸子植物、蕨类植物和苔 藓植物。 l光强影响植物和动物的生长和发育：植物遮光 后,同化量减少,花芽形成减少,造成结实不育或 落果等现象。动物：贻贝、蛙卵、蚜虫等。 l光对果实的品质也有良好作用。强光下能增加 果实的含糖量和耐贮性，且着色良好。 DateDate 5 5 l海洋中，光的穿透性限制海洋植物的
3、分布。透光 带以内，植物的光合作用才能大于呼吸作用。 l光补偿点和光饱和点： 光补偿点：在透光带的下部，植物光合作用量等于 呼吸作用消耗量时的光照强度。不同的水域补偿点 存在很大差异。如清澈水体、混浊水体、受污染水 体等。 光饱和点：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，倘若继续增加光强，光 合作用的效率不仅不再增加，或者增加很少，这时 的光强度称为光饱和点。 l光照强度影响水生生物的分布：如巨型藻类、小 型浮游动物等。 光照强度与水生生物 DateDate 6 6 l植物的光合作用率在光补偿点 附近与光强度成正比，但 达光饱和点后, 不随光强增加。 l陆生生物 对不同光
4、照强度的适应产生阳性植物和阴性 植物和耐阴性植物。 阳地植物(cheliophytes)、阳性植物对光要求比较迫切 ，光补偿点较高，只有在足够光照条件下才能进行正 常生长。如蒲公英、杨、柳、松、桦、槐等； 阴地植物(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。如山酢浆草、观音莲座、铁杉和红豆 杉等。 耐阴性植物(shade plant)：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。如山毛榉、 云杉等。 光照强度与陆生植物 DateDate 7 7 光 合 作 用 率 光 合 作 用 率 光强度光强度 净生产力
5、光合作用呼吸作用 A B A BACP 光补偿点 CPCP a b sp sp光饱和点 B 光补偿点 (compensation point)光饱和点(saturate point)：光合作用 强度和呼吸作用强度相等时的光强度为光补偿点；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，该时的光强度即为光饱 和点。 植物的光补偿点示意图植物的光补偿点示意图( (仿仿Emberlin,1983)Emberlin,1983) a 阳地植物 b 阴地植物 DateDate 8 8 l昼行性（广光性）动物：在白天强光下活动 ，如灵长类、有蹄类、松鼠、旱獭、晰蜴、 蝶类、蝇类等； l夜行性（狭光
6、性）动物：在夜晚或弱光下活 动，如夜猴、蝙蝠、家鼠、夜鹰、壁虎、蛾 类等。 l光照强度决定动物每天开始活动的时间。光 强上升到一定程度（昼行性动物）和下降到 一定程度（夜行性动物），才开始一天的活 动。如夜行性的美洲飞鼠。 光照强度与动物的行为 DateDate 9 9 美洲飞鼠在自然光照条件下 每天开始活动的时间与季节的关系 DateDate1010 光质的生态作用与生物的适应 紫外线 可见光 红外线 380 760 1504000 能 量 强 度 l光的性质：波长1504000nm,分紫外光、可见光和红外光 三类，波长在380760nm之间的光为可见光。全部太阳辐 射中，红外光约占50-6
7、0%，紫外光占1%，其余为可见光。 绿色植物的光合作用有效范围是380760nm之间。 DateDate1111 l可见光对植物光合作用和产量的影响： 生理有效辐射：占太阳总辐射的40-50%。红 橙光(被叶绿素吸收)；蓝紫光(被叶绿素和类 胡萝卜素吸收)； 生理无效辐射：绿光(绿叶反射和透射，很少 被利用)。 红光有利于碳水化合物（譬如糖）的合成， 蓝光有利于蛋白质的合成。 对产量的影响：紫色薄膜对茄子增产；蓝色 薄膜对草霉增产，但对洋葱不利；红光促进 甜瓜发育和果实成熟，提高果肉糖分和维生 素含量。 光质的生态作用与生物的适应 DateDate1212 光质的生态作用与生物的适应 l可见光
8、对动物的影响： 体色变化：如蛱蝶光照下体色变淡，黑暗中 呈暗色； 色觉：节肢动物、鱼类、鸟类和哺乳动物发 达，另一些则完全没有色觉。 l不可见光对动物的影响： 紫外光：昆虫趋光、草履虫避光；杀菌；高 山动物体色暗。 DateDate1313 光质的生态作用与生物的适应 l光质在植物形态建成、向光性及色素形成等方面 的作用。 可见光：蓝紫光与青光抑制植物的伸长而使植 物矮小；青蓝紫光引起植物向光性的敏感，促 进花青素形成。蓝光还能激活光合作用中同化 CO2的酶类。 不可见光：紫外线抑制植物体某些生长激素的 形成，从而抑制茎的伸长；紫外线还能引起植 物向光性的敏感和促进花青素形成。高山植物 特征：
9、茎干短矮、叶面缩小、毛茸发达、叶绿 素增加，茎叶富含花青素、花色鲜艳。 DateDate1414 生物对光周期的适应 l昼夜节律 l光周期现象 DateDate1515 昼夜节律 l生物的生 理与行为 存在昼夜 节律。 光合作用以3-磷酸 甘油酸为最初产物 的反应途径称为 C3途径。 光合作用中除C3途径 外，还有以草酰乙酸 为最初产物的途径， 称为C4途径。 DateDate1616 光周期现象 纬度01020304050606566.5 最长日12.0012.5813.2213.9314.8516.1518.5021.1524.00 最短日12.0011.4210.7810.079.157
10、.855.52.850.00 不同纬度地区的日照最长日与最短日时间 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。 每天日照不足10h称为短日照。 DateDate1717 光周期现象 l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-day plants)：日照超过 一定数值才开花的植物称长日照植物， 如小麦、油菜； 短日照植物(short-day plants)：短于一定 数值才开花的植物，一般需要较长的
11、黑 暗才能开花。如苍耳、水稻。 DateDate1818 光周期现象 DateDate1919 光周期现象 l植物日照长短对植物引种的意义： 引种时应注意植物开花对光周期的需要：了 解该植物原产地和引种地日照长度的季节变 化，以及该植物对日照长短的反应特性和敏 感程度，才不致使引种工作失败。 一般而言，（1）短日照植物由南方向北方引 种时，往往出现营养生长期延长、发育推迟 。如红麻、水稻；（2）短日照植物由北方向 南方引种时，则往往出现生育期缩短、发育 提前。（3）而长日照植物由南向北移时，发 育提前；（4）由北向南移时，则发育延迟， 甚至不能开花。 DateDate2020 光周期现象 l动
12、物光周期现象对鸟类等迁徙影响；对繁殖（ 鸟类和鱼类）的影响：区分为长日照动物和短 日照动物 。 长日照动物(long-day animals)：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，如雪貂、 野兔、刺猬。 短日照动物(short-day animals)：与长日照动 物相反，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，称短日 照动物。如绵羊、山羊和鹿等。 DateDate2121 二、生物与温度的关系 l温度对生物的作用(温度的生态学意义) l极端温度对生物的影响 l生物对极端温度的适应 l温度与生物的地理分布 l变温与温周期现象
13、 l物候节律 l休眠 DateDate2222 温度对生物的作用 l温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，生 物体内的生物化学过程必须在一定的温度范围内才能 正常进行。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；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。如年轮。 l温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规律是有 效积温法则。 植物的春化作用：低温促进植物开花的效应，亦称为低温诱 导作用，如一些二年生的植物（如芹菜、胡萝卜、白菜、芥 菜等）和一些冬性一年生的植物（如小麦、黑麦等）。 l温度变化能引起环境中其
14、他生态因子的改变，如湿度 、降水、风、氧在水中的溶解度以及食物等。 DateDate2323 年轮 DateDate2424 有效积温K和生物学零度C的计算 l最简单方法：在两种实验温度（T1和T2 ），分别观察和记录两个相应的发育时间 N1和N2值。 因为 K1=N1(T1-T0) K2=N2(T2-T0) K1=K2 所以 T0=(N2*T2-N1*T1)/(N2-N1) 代入有效积温公式即可求出K。 DateDate2525 极端温度对生物的影响 l低温对生物的影响：当温度低于一定数值，生物便会 因低温而受害，这个数值称为临界(下限)温度 。低温 对生物的伤害可分为冷害、霜害和冻害。 冷
15、害：喜温生物在零度以上的温度条件下受害或死亡。如热 带植物丁子香(Syzygium aromaticum)在气温降至6.1叶 片便受害；热带鱼红鳟在水温10就死亡，原因是呼吸中枢 受到冷抑制而缺氧。 霜害：当地气温下降到零度，空气中过饱和的水气凝结成白 色冰晶而使生物受害的现象。 冻害：指冰点以下的低温使生物体内（细胞内和细胞间隙） 形成冰晶而造成损害。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。如昆虫的过冷现象。 DateDate2626 昆虫的过冷现象(Supercooling) 过冷点 死亡点 DateDate2727
16、 极端温度对生物的影响 l高温对生物的影响：当温度超过某一数值， 即临界（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 。 l例子：水稻开花期间如遇高温则会伤害雄性 器官，使花粉不能在柱头上发育，从而降低 结实率。 DateDate2828 高温对作物结实的影响 DateDate2929 两种温度调节生物 l恒温生物(Endotherms)：能依靠新陈代谢产生 热量维持体温恒定的生物，其体温明显高于其 周围环境的温度。如哺乳动物和鸟类。 热中性区(thermal neutral zone)：恒温生物 不改变体温情况下的外界环境温度范围。热 中性区下限温度称为下临界温度，上限温度 称为上临界温度。在该区内恒温生物保持稳 定的新陈代谢率。 l变温生物(Ectotherms)：依靠外部能量调节体 温，植物和绝大多数动物属于变温生物，如昆 虫、鱼类、两栖类、爬行类和无脊椎动物等。 DateDate3030 热量交换平衡方程
