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1、生态学&生物系统学 (上) 全国竞赛考试中所占 比 例： .生态学：15% .生物系统学：10% 生物学的发展方向 宏观 分子生物学 生物学 微观 生态学 生态学（Ecology）： 研究生物与其环境相互关系 的科学 内涵：1、环境对生物的决定和塑造作用。 2、生物对环境的适应。 3、适应环境的生物对环境的改善作用。 生态学（6课时） n生物与环境 n种群 n生物群落 n生态系统 n环境的保护 一、环境 环境（Environments） 概念：某一特定生物体或生物群体周围一切因素 的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或 生物群体生存的各种因素。 内涵：环境的本质就是生物生存和发展的资源或
2、影响这种资源的因素。 n环境因子：生物有机体以外所有的环境要素。 nDaubenmire（1947）分为：气候类、土壤类和生 物类； 包括7个并列项目：土壤、水分、温度、光照、 大气、火和生物因子。 环境因子 生态因子 n环境要素中对生物起作用的因子，也为 生态因素。 二、生态因子 n有很多种分类方式，常见的是： n根据有无生命特征来分类： （一）生态因子的分类 生态因子 同种或异种的其他生 活于一起的生物。 有机体（同种和异种） 即自然因子。温度、光 、湿度、pH、氧气等 生物因子： 非生物因子： n综合作用： 各种生态因子间相互联系、相互影响、相互 制约，生态因子对生物的作用是综合的。 n
3、主导因子作用：诸多环境因素中对生物起决定性作用。 （主导因子） n作用的阶段性： 生物发育的不同阶段，需要不同 n不可替代性和补偿性：生态因子间不可替代，但在一定 程度上可以补偿 n直接作用和间接作用： n直接因子：直接对生物发生影响的生态因子 n间接因子：通过影响直接因子而对生物发生影响生态因子 （二）生态因子的作用特征 n1、限制因子 n2、利比希（Liebig）最小因子定律 n3、Shelford耐受性定律 （三）生态因子的限制性作用 n限制因子是对生物的生存、生长、繁殖或扩散 等起限制作用的因子 n当生态因子接近或超过生物的耐受性极限而影 响其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子成 为该
4、生物限制因子 n限制因子可以因生物所处的环境不同或不同的 发育阶段而产生差异。如水中的氧在正常情况 下不会成为鱼的限制因子，但是在高密度养鱼 的情况下，氧就成为鱼生存的限制因子。 1、限制因子 (limiting factor) （2009/502009/50）氧气对水生动物来说，属于：）氧气对水生动物来说，属于： A A综合因子综合因子 B B一般生态因子一般生态因子 C C替代因子替代因子 D D限制因子限制因子 (D(D ) ) n低于某种生物需要的最小量的任何特定 因子，是决定该种生物生存和分布的根 本因素。 2、利比希最小因子定律 (Liebigs law of minimum) n
5、任何一个生态因子在数量或质量上的不 足或过多时会使该种生物衰退或不能生 存 3、Shelford耐受性定律 (Law of tolerance) 驯化驯化 驯化:指通过诱导，使生物对某种生态因子的指通过诱导，使生物对某种生态因子的耐受性耐受性增强的过增强的过 程。程。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 内稳态内稳态 生物通过控制体内环境生物通过控制体内环境( (体温、糖、氧浓度、体液等体温、糖、氧浓度、体液等) )，使其，使其 保
6、持相对稳定性保持相对稳定性 扩大了生物的生态幅与适应范围，但并不能完全摆脱环境的扩大了生物的生态幅与适应范围，但并不能完全摆脱环境的 限制限制 生态幅生态幅 每一种生物对每一种生态因子都有一个每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围耐受范围，即有一个生，即有一个生 态上的最低点和最高点。在最低点和最高点态上的最低点和最高点。在最低点和最高点( (或称耐受性的上或称耐受性的上 限和下限限和下限) )之间的范围之间的范围 最适范围 亚适范围 亚适范围 不适范围 不适范围 不能生存 因子梯度 渐增 生命活动或数量 生物对环境因子的耐受曲线(理想状态) 耐受曲线（1） 最适范围 不适范围 不能生存
7、因子梯度 渐增 生命活动强度或数量 生物对环境因子耐受曲线的实际表现 亚适范围 亚适范围 不适范围 耐受曲线（2） （一）光因子的生态作用及生物的适应 （二）温度因子的生态作用及生物的适应 （三）水因子的生态作用及生物的适应 （四）土壤因子的生态作用及生物的适应 三、非生物因子的生态作用及生物的适应 （一）光因子的生态作用及生物的适应 1、 光照强度的生态作用和生物的适应 a.光照强度的生态作用 b.植物对光照强度的适应 c.动物对光照强度的适应 2、 光质的生态作用和生物的适应 a.光质的生态作用 b.生物对光质的适应 3、 生物对光周期的适应（光照长短） a.生物的昼夜节律 b.生物的光周
8、期现象 1、光照强度的生态作用和生物的适应 na.光照强度的生态作用 n影响动物的生长发育 n影响动物的体色 n影响植物叶绿素的形成 （黄化现象） n影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化 n影响植物花果的数量和质量 黄化现象：是在黑暗条件下生长的植株不 能形成叶绿素，但能合成胡萝卜素和叶黄 素，因此呈现黄色或黄白色。 黄化现象 n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。（光补偿点和光补偿点） n水生生物 水生植物在水中的分布与光照强度有关。 n陆生生物 对不同光照强度的适应产生阳生植物和阴生植物和 耐阴植物。 n阳生植物对光要求比较迫切，只有在足够
9、光照条件下才能进 行正常生长； n阴生植物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； n耐阴植物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。 b.植物对光照强度的适应 c.动物对光照强度的适应 依活动时间的动物分类 动物开始活动的时间 2、光质的生态作用和生物的适应 a.光质的生态作用 叶绿素的吸收光谱 蓝紫光：430450nm 红光：640660nm 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
10、 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 b.生物对光质的适应 n可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽 更换、生长发育都有影响 n水中植物的垂直分布 n高山植物含花青素、叶面缩小、毛绒发达 水域越深，光线越弱，藻类植物细胞内的叶绿素含量越少水域越深，光线越弱，藻类植物细胞内的叶绿素含量越少 。 绿藻主要吸收红光，所以它们只分布在水深 绿藻主要吸收红光，所以它们只分布在水深5 5到到6 6米的水米的水 中。橙光和黄光可以透入中。橙光和黄光可以透入3030到到6060米深的海水中，这里往往米深的海水中，这里往往 是褐藻的天地。红藻主要吸收绿光和蓝光，它们透入水层是褐
11、藻的天地。红藻主要吸收绿光和蓝光，它们透入水层 较深。这一生态现象充分说明，生物群落结构的形成受生较深。这一生态现象充分说明，生物群落结构的形成受生 态因素的影响。态因素的影响。 水中植物的垂直分布 3、 生物对光周期的适应 na.生物的昼夜节律 n光的周期性 n生物的昼夜节律 生物的光周期现象 n植物的光周期现象 （参考书的P479 ） n植物的光周期：长日照、短日照、中日照和中间型植物 n植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植 n动物的光周期现象 n动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物，意义 n昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光周期 实验室恒定条件下生物的节律 (2009/93)以下几种
12、植物对光的反应中，属于光周期现象的有： A菜豆等植物叶片昼开夜合 B气孔在光照下张开 C马铃薯在长日照下形成块茎 D菊花在短日照下开花 见光就开，与光强有关 气孔开合，是由于 光照保卫细胞影响 其光合作用二导致 的。 见光就开，与光强有关 (C、D) （2008/97）小麦和菠菜是长日照植物，烟草和大豆是短日照 植物，在长暗期中若给予适宜的光间断处理,可被促进开花的植 物有 A小麦 B菠菜 C烟草 D大豆 （A、B ） 短夜反应 长日照 开花 （2006/24）下面哪种生物最适合在深水牟生 长? ( ) A蓝藻 B绿藻 C红藻 D褐藻 E硅藻 (2008/11)对于植物间断暗期最有效的光是（
13、） A红光 B远红光 C蓝紫光 D绿光 A C 暗期对植物的开花更为重要，对于短日植物，它的开花决定于暗期 的长度，只要暗期超过临界夜长（临界暗期），不管光期多长，它 都开花。所以，又称短日植物为“长夜植物”更为确切。长日植物则 相反，它不需要连续黑暗。假如在足以引起短日植物开花的暗期中 间，被一个一定强度的闪光所间断，短日植物就不能开花，长日植 物就能开花，这种现象叫做暗期光中断现象。 用不同波长的光来间断暗期的试验表明：无论是抑制短日植物 开花，还是诱导长日植物开花，都是红光最有效。如果在红光照过 后立即再用远红光照，那么暗期闪光间断的效应就会消失。 知识扩展 (二)、温度因子的生态作用及
14、生物的适应 1、 温度因子的生态作用 2、 生物对极端环境温度的适应 n生物对低温的适应 n生物对高温的适应 3、 生物对周期性变温的适应 4、 物侯节律（生物钟） 5、 休眠 1、温度因子的生态作用 （1）温度与生物生长 每一种酶的活性都有其最低温度、最适温度和最高温度， 相应形成生物生长的“三基点”。 高温：蛋白质凝固、酶系统失活； 低温：引起细胞膜系统渗透性改变、脱水、蛋白质沉淀 以及其他不可逆转的化学变化。 一定温度范围内，生物生长速率与温度成正比。 低温“春化”。 温度与生物发育的最普遍 规律有效积温。 K=N(T-T0) K有效积温 T当地该时期的平均温度 T0 该生物生长活动所需
15、最低 临界温度（生物零度） N天数，d。 （2）温度与生物发育 春化低温对越冬植物成花的诱导和促进作用。 冬性草本植物（如冬小麦）一般于秋季萌发，经过一 段营养生长后度过寒冬，于第二年夏初开花结实。如 果于春季播种，则只长茎、叶而不开花，或开花大大 延迟。这是因为冬性植物需要经历一定时间的低温才 能形成花芽。冬性作物已萌动的种子经过一定时间低 温处理，则春播时也可以正常开花结实。春化作用一 词即由此而来。冬性禾谷类作物（如冬小麦）；二年 生作物（如甜菜、萝卜、大白菜）以及某些多年生草 本植物（如牧草），都有春化现象，这是它们必须等 到翌年才能开花的基本原因。 有效积温法则及其意义 n有效积温法
16、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，因此可用公式： NT K 表示，考虑到生物开始发育的温度，又可写成： N ( T C )K, TCKN ，其中，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，C是发育起点温度， 又称生物学零度，K是总积温（常数）。 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。 2、生物对极端环境温度的适应 （1）生物对低温的适应 n植物 n形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮 n生理适应：细胞内物质含量变化(糖类、脂肪) n动物 n形态：贝格曼规律、阿仑规律、毛、皮结构、
