单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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生态适应,三水因子的生态作用及生物的适应,四、土壤因子的生态意义及生物的适应,第四节 生态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,光的生态意义及其性质,光变化对生物的影响,以光为主导因子的生物的生态类型,如何提高植物的光能利用率,1,、光的生态意义及其性质,1,）太阳辐射的生态意义：,太阳辐射是地球上一切生物,能量的源泉,，为维持生命的环境创造了必要的条件；是生物的一个重要生态因子，对植物的生态作用是由,光强、光照时间、光谱,组成三者的对比关系构成的；光能条件直接影响植物的生物学产量，因为光是一切绿色植物进行,光合作用的能量来源,；光因子还是生命活动周期性,节律的触发器,2,）光的性质,a,、,太阳辐射,:,太阳表面以电磁波的形式不断释放的能量，其中到达地球表面的能量仅为太阳辐射总量的,1/22,亿光效应,:,米烛光或勒克司,(,Lux,),，,一般以,1,卡,/cm,2,/,分钟,=7,万米烛光,=7,万勒克司,(,Lux,),来换算。
太阳常数,(,表示太阳辐射能量的物理量,),定义为：在地球距离太阳,1,个天文单位处，且没有大气吸收的情况下，垂直于太阳光线的,每,1cm,2,、,1min,（,分钟）内所接受的辐射量，一般采用：,1.95,卡,/,厘米,2,/,分钟（,1.95,卡,/cm,2,/min,）,.,由于太阳的周期性活动，该数值可能有,12%,的变化b,、,光谱组成：,红外光,(760nm,热效应,)51%,，可见光,(380-760nm)40%,，,紫外光（,290nm,）,9%,生理有效光辐射：红橙光,(620-760 nm),叶绿素,a,，,有利于碳水化合物的形成；兰紫光（,490-435nm,）,叶绿素,b,，,有利于蛋白质的形成光谱组成在时间和空间上的变化规律,随空间发生变化的一般规律是：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，早晚长波光较多在水体中，,红外光,仅在几米深处就会被完全,吸收,；,紫和蓝色,等短波光容易被水,散射,，不能潜入刀痕深深的海水中；在较深的水层中只有绿光占有较大优势c,、,日照长度：主要指每天太阳的可照时数，即昼长。
除两级外，春分秋分全球都是昼夜分；,日照长度在不同纬度和季节里是有规律地变化：在纬度为零的赤道附近，终年昼夜等分；在高纬度地带，随纬度的增高，昼夜长短变化增大，纬度越高，夏半年昼越长，也越短；冬半年夜越长，昼越短在北极地区则夏季全是白天，冬季全是黑夜，即出现极昼极夜现象3),影响地表太阳辐射的因素,a.,大气圈的对太阳辐射的削弱作用,b.,太阳高度角对太阳辐射强度的影响,(0-90),c.,日照长度的变化,d.,地形因素的影响：朝向、坡度、海拔高度,e.,不同生境对太阳辐射的影响,光变化及生物的适应,）光照强度的生态作用及生物的适应,a,光强对生物的生长发育和形态建成有重要的作用,光照强度对植物,细胞,的增长和分化、体积的增长和重量的增加有重要影响，光还促进组织和器官的分化，制约着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b,光照强度与水生植物,光的穿透性限制着植物在海洋中的分布，只有在海洋表层的,透光带,(,euphotic,zone,),内，植物的光合作用量才能大于呼吸量在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡之处，就是所谓的补偿点如果海洋中的浮游藻类沉降到补偿点以下或者被洋流携带到补偿点以下而又不能很快回升表层时，这些藻类便会死亡。
c,植物对光照强度的适应类型,不同的植物对光强的反应也是不一样的阳地植物,适应于强光照地区生活的植物称阳地植物，这类植物补偿点的位置较高，光合作用的速率和代谢速率都比较高阴地植物,适应于弱光照地区生活的植物称阴地植物，这类植物的光补偿点位置较低，其光合速率和呼吸速率都比较低阴地植物多生长在潮湿背阴的地方或密林内图中的光合作用率,(,实线,),和呼吸作用率,(,虚线,),两条线的交叉点就是所谓的,光补偿点,，此处的光照强度是植物开始生长和进行净生产所需要的最小光照强度；此后，光合作用强度随光照强度的增加而增加；到达一定强度后，倘若继续增加光强，光合作用效率不再提高，这一点称之为,光饱和点,光质的生态作用及生物的适应：,对植物：红橙光（主要被叶绿素吸收，促进碳水化合物形成）、蓝紫光（主要被叶绿素和类胡萝卜素吸收，促进蛋白质的合成）为生理有效光绿光很少被吸收利用，称为生理无效光对动物：可见光影响动物的生殖、迁徙、羽毛更换、生长、发育等紫外光具有致死作用3),生物对光周期的适应,昼夜节律：大多数生物活动表现出昼夜节律，即,24h,循环一次的现象动物的行为习性常表现出明显的昼夜节律，植物的光合作用、蒸腾作用也表现出有规律的昼夜变化。
光周期现象：生物对白天黑夜的相对长度的反应称为光周期现（,photoperiodism,）生物的光周期现象常表现在：日照长短与植物开花、种子萌发、地下部分的生长、动物,的生殖、休眠等植物光周期现象：即植物的开花对日照长度的反应常根据植物开花对日照长度的反应类型将植物分为：,长日照植物,、,短日照植物、中日照植物,及,中间性植物,美国科学家加纳尔（,W.W.Garner,1920,年）等人为假定以,12,小时为长日照植物和短日照植物是否开花的临界日长，即诱导长日照植物开花所需的最短日照时数，或诱导短日照植物开花所需的最长日照时数，并假定每日在短于,12,小时的日照下才开花的植物叫做,短日照植物（,short-day plant,）,；,每日在长于,12,小时的日照下才开花的植物叫做,长日照植物（,long-day plant,）,；,要求昼夜长短接近于相等时才开花植物称为,中日照植物,动物的光周期现象,在脊椎动物中，鸟类的光周期现象最为明显，很多鸟类的,迁徙,都是由日照长短的变化所引起同样，各种鸟类每年开始,生殖的时间,也是由日照长度的变化决定的鸟类生殖腺的年周期发育是与日照长度的周期变化完全吻合的。
日照长度的变化对哺乳动物的换毛和生殖也具有十分明显的影响3.,以光为主导因子划分的植物生态类型,比较以光为主导因子划分的植物生态类型的特征：,1),根据植物对光强适应,:,阳生植物、阴生植物（生境、形态、结构、生理功能）,2),根据植物对日照长度的适应,:,长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间植物（各自的特点）,思考,：,谈谈光对植物的生态作用及植物对光的适应二、温度因子的生态作用及生物的生态适应,1,、地球上环境温度的分布及其变化规律,2,、,温度的生态作用,3,、极端温度对生物的影响及生物的适应,4,、温度与生物的地理分布,5,、物候节律,1,、地球上环境温度的分布及其变化规律,决定地球上温度分布的主要因素是：,入射的,太阳辐射,和地球表面的,水陆分布,环境温度的变化幅：,水环境：淡水湖的水温不小于,0C,，,海洋不低于,-2.5C,大洋海水温度的最高纪录时,36C,，,朝间带或小型淡水湖泊的水温可达,40-45C,水环境温度的变幅一般只有,40-45C,大陆气温：大陆上最低气温记录是,-88.3C(,南极大陆,),，沙漠中夏季中午最高气温记录可达,60-80C,大陆温度的变幅可达,130-150C,。
温度在空间上的变化：,温度随纬度不同的变化（水平变化）,年均温,20,，最热月,10,，极地划分热带、温带和寒带；北半球纬度每增加,1,，年平均气温下降,0.5,随海拔高度不同的变化（垂直变化）,海拔高度每增加,100,米，气温降低,0.5-1,；山坡的不同坡向，热量 分配不均匀，坡向的气温差异随着海拔高度的增加而减少温度随时间的变化,昼夜变化：,温度日较差,(,日变幅,),：指昼夜间最高气温与最低气温的差值，是气温日变化的量度海洋水温昼夜变化不超过,4,，随深度增加，变幅减少，,15,米以下，无昼夜变化；大陆气温的昼夜变幅一般为,17,，沙漠带最高可达,40,季节变化,：,温度年较差,(,年变幅,),：指一年内最热月与最冷月平均温度的差值，是温度季节变化的重要指标，其大小受纬度与海陆位置、地形等许多因素的影响海洋温度的季节变化特点：赤道和两极的海洋，水温年较差不超过,5,；温带海洋水温的年较差为,10-15,；随着深度的增加，水温的年较差减少；通常在,140,米以下，水温无季节性变化，即深海中的水温是长年不变的，一般在,-0.5-4,之间大陆气温的季节性变化,2,、温度因子的生态作用,任何生物都生活在一定温度外界环境中并受着温度变化（空间、时间、海拔）的影响（直接的、间接的）。
温度直接影响生物体的体温体温的高低又决定了生物体的代谢过程的强度和特点体内的生理生化反应要求有一定的温度范围（基点温度：最高、最适、最低）不同生物及同一生物在不同的发育阶段所能忍受的温度范围有很大不同（对温度的耐受限度）温度的变化会引起其它生态因子的改变1,）温度与生物的生长,生物生长的,三基点,（最高温、最低温、最适温）不同生物的“三基点”是不一样的一般地说，生长在低纬度的生物高温阈值偏高，而生长在高纬度的生物低温阈值偏低在一定的温度范围内，生物的生长速率与温度成正比2,）温度与生物的发育：,a.,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维持其正常生长发育，而且植物各发育阶段所需的总热量是一常数K=N(T-T,0,),k,为该生物生长发育所需的,有效积温，,以,“日度,”,表示，为常数；,T,为生长发育期内的,日平均温度,；,T,0,为该生物生长活动所需,最低临界温度,（生物学零度）；,N,为,天数,一些概念：,积温,:,规定时间,内,符合特定条件的各日,平均温度,或,有效温度,的总和,.,生物学零度,：生物发育的起点温度，生物学零度,10,有效温度,：实际温度中对植物生长发育起积极作用的那部分温度，即实际温度与生物学零度之差。
例如：某农作物生物学最低温度,10,，而某天的平均气温为,15,，则,15-10=5,为有效温度有效积温,：植物某一生长发育期或全部生长期中有效温度的总和，即为有效积温b.,有效积温法则的应用：,预测某个地区某种生物可能发生的世代数,并绘出生物的世代分布图即：发生的世代数,=K/K1=(,地区适于生物发育的年总积温,)/(,生物完成,1,世代需要的积温,),预测生物地理分布的北界,推算生物的年发生历，益虫的保护和利用，害虫的预防和防治可根据有效积温制定农业气候区划，合理安排作物应用积温预报农时C.,有效积温法则的局限性：,在自然条件下，生物进行发育所处的温度不是固定不变的，而是经常有变化的，如果温度波动不太剧烈，变温能促使发育加速在自然条件下，发育速度不仅取决于温度，还依赖于其他条件，即研究发育速度必须考虑生态因子的综合作用问题有效积温法则是以发育速度与温度呈线性关系为前提的，但实际上，发育速度与温度间更确切的是“,S”,型的，因此，有效积温法则只适用于一定的温度范围之内3,、极端温度对生物的影响及生物对极端温度的适应,极端温度,:,危及生物生命功能的温度称为极端温度,.,1),低温对生物的影响及生物对低温环境的适应：,a.,极端低温对生物的影响：,b.,生物对极端低温的适应,：,a.,极端低温对生物的影响,临界温度：温度低于一定数值时生物体受到伤害。
冷害：喜温生物在零度以上的条件下受害或死亡喜温生物向北方扩展或扩展其分布范围的主要障碍霜害：（霜：大气中的水汽达到饱和状态，冷凝为露珠，结晶形成冰晶）由于霜冻而对生物所造成的伤害冻害：零度以下的低温使生物体内形成冰晶。