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1、云南大学生命科学学院云南大学生命科学学院 普通生态学普通生态学（3 3）1第三章第三章物质环境物质环境3.1地球上水的存在形式与分布地球上水的存在形式与分布3.2生物对水分的适应生物对水分的适应3.3大气组成及其生态作用大气组成及其生态作用3.4土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的理化性质及其对生物的影响3.5火作为生态因子对生物的影响及管理火作为生态因子对生物的影响及管理23.1地球上水的存在形式与分布地球上水的存在形式与分布3.1.1水的特征与存在形式水的特征与存在形式3.1.2陆地上水的分布陆地上水的分布3.1.3水的生态作用水的生态作用33.1.1水的特性与存在形式水的特性与存在形式水
2、分子的极性水分子的极性水的高热容量性质水的高热容量性质水特殊的密度变化水特殊的密度变化水的相变水的相变地球上的水地球上的水43.1.2 陆地上水的分布陆地上水的分布n降水量、降雨量降水量、降雨量(precipitation)和相对湿度的概念和相对湿度的概念n降水量的变化降水量的变化q低纬度湿润带、低纬度少雨带、中纬度湿润带、极地干燥带低纬度湿润带、低纬度少雨带、中纬度湿润带、极地干燥带q海陆位置、地形、季节海陆位置、地形、季节n相对湿度相对湿度(relative humidity)的变化的变化q随温度变化、昼夜变化、季节变化及其地区差异、地理位置随温度变化、昼夜变化、季节变化及其地区差异、地理
3、位置n我国降水量的地域分布我国降水量的地域分布q华南、长江流域、秦淮地区、兴安以西行秦岭以北、黄河上华南、长江流域、秦淮地区、兴安以西行秦岭以北、黄河上游、内蒙西部和新疆南部。游、内蒙西部和新疆南部。53.1.3水的生态作用水的生态作用水是生物生存的重要条件水是生物生存的重要条件水对动植物生长发育的影响水对动植物生长发育的影响水对动植物数量和分布的影响水对动植物数量和分布的影响6水是生物生存的重要条件水是生物生存的重要条件水是任何生物体的重要组成部分水是任何生物体的重要组成部分水是生命活动的基础水是生命活动的基础水对稳定环境温度有重要意义水对稳定环境温度有重要意义水是光合作用的原料水是光合作用
4、的原料水使生物保持一定的状态水使生物保持一定的状态7水对生物生长发育的影响水对生物生长发育的影响水对植物生长发育的影响水对植物生长发育的影响水分对植物生长有最低、最适和最高值水分对植物生长有最低、最适和最高值3基点基点水对动物生长发育的影响水对动物生长发育的影响水分不足时，引起动物的滞育和休眠水分不足时，引起动物的滞育和休眠许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关8水对物种数量和分布的影响水对物种数量和分布的影响对植被的分布的影响对植被的分布的影响我国从东南到西北可分为我国从东南到西北可分为3个等雨量区，因而植个等雨量区，因而植被类型也分为被类型也分为3个区
5、：湿润森林区、干旱草原区个区：湿润森林区、干旱草原区和荒漠区和荒漠区水分与动植物种类与数量的影响水分与动植物种类与数量的影响降水量最大的赤道热带雨林种的植物达降水量最大的赤道热带雨林种的植物达52种种/公公顷，而降水量较少的大兴安岭红松林中，仅有顷，而降水量较少的大兴安岭红松林中，仅有植物植物10种种/公顷公顷93.2生物对水分的适应生物对水分的适应3.2.1植物对水的适应植物对水的适应3.2.2动物对水的适应动物对水的适应103.2.1植物对水的适应植物对水的适应陆生植物陆生植物陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡陆生植物的适应特征陆生植物的适应特征水生植物水生植物水体环境的特征水体环境的特征水
6、生植物的适应特征水生植物的适应特征植物的叶面积与根系的关系植物的叶面积与根系的关系11陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡水分来源水分来源根系吸收根系吸收茎叶吸收茎叶吸收体内代谢体内代谢水分去向水分去向蒸腾作用蒸腾作用体内代谢体内代谢12陆生植物的适应特征陆生植物的适应特征形态适应形态适应发达的根系、叶面积很小、发达的储水组织发达的根系、叶面积很小、发达的储水组织生理适应生理适应原生质渗透压特别高原生质渗透压特别高陆生植物的类型陆生植物的类型湿生植物、中生植物、旱生植物湿生植物、中生植物、旱生植物13陆生植物类型陆生植物类型n湿生植物湿生植物：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水不能长时间忍
7、受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。n中生植物中生植物：适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多、分布最光适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多、分布最光和数量最大的陆生植物。和数量最大的陆生植物。n旱生植物旱生植物：生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热草原和能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热草原和荒漠地区。荒漠地区。 其对干旱环境的适应表
8、现在根系发达、叶面积很其对干旱环境的适应表现在根系发达、叶面积很小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。14水体环境的特征水体环境的特征弱光弱光缺氧缺氧粘性高粘性高密度大密度大温度变化平缓温度变化平缓15水生植物的适应特征水生植物的适应特征发达的通气组织发达的通气组织机械组织机械组织不发达甚至脱化不发达甚至脱化水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状水生植物的类型水生植物的类型沉水植物沉水植物浮水植物浮水植物挺水植物挺水植物16水环境与植物根系173.2.2动物对水的适应动物对水的适应水生动物水生动物保持盐分与水分的平衡是
9、水生动物适应环境的基础保持盐分与水分的平衡是水生动物适应环境的基础主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡淡水动物淡水动物和和海洋动物海洋动物的差异的差异陆生动物陆生动物形态结构形态结构行为行为生理生理动物对水环境的适应与植物不同之处动物对水环境的适应与植物不同之处动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径来动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径来主动避开不良的水分环境主动避开不良的水分环境183.3.1大气的组成和作用大气的组成和作用3.3.2氧与生物氧与生物3.3.3CO2的生态作用的生态作用3.3大气的组成及其生态作用大气的
10、组成及其生态作用19大气的组成大气的组成N2、O2、CO2、CH4、O3、NxOy、H2O、各种惰气各种惰气N278.9%、O220.95%、CO20.032%大气压随海拔的变化大气压随海拔的变化海平面海平面1atm=101.32kPa海拔升高海拔升高100m，大气压降低大气压降低1.11kPa海拔海拔5400m处约为处约为0.5atm大气与生物的关系大气与生物的关系植物光合作用植物光合作用生物的呼吸作用生物的呼吸作用3.3.1大气的组成和作用大气的组成和作用20氧的来源氧的来源光合作用光合作用紫外线的光解作用、紫外线的光解作用、O3的形成和作用的形成和作用氧与动物的能量代谢氧与动物的能量代谢
11、动物对高海拔低氧的适应动物对高海拔低氧的适应植物与氧植物与氧光合作用光合作用=20呼吸作用呼吸作用森林吸收森林吸收CO2释放释放O2的量约为草地的的量约为草地的5倍倍成年人呼吸消耗成年人呼吸消耗O2释放释放CO2的量与的量与10m2森林光合作用的森林光合作用的产物相当产物相当3.3.2氧与生物氧与生物213.3.3 3.3.3 COCO2 2的生态作用的生态作用大气中大气中COCO2 2的浓度与温室效应的浓度与温室效应 - - COCO2 2来源：来源：煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和微生煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和微生物的分解作用。物的分解作用。 - - COCO2 2特点：特点：透过太
12、阳辐射，而不能透过地面反射的红透过太阳辐射，而不能透过地面反射的红外线外线 - - 结果：结果：导致地面温度升高导致地面温度升高COCO2 2与植物与植物 - - C C3 3和和C C4 4植物比较植物比较 - - COCO2 2与光合作用效率与光合作用效率22土壤的生态学意义土壤的生态学意义土壤物理性质与生物土壤物理性质与生物土壤的质地与结构土壤的质地与结构土壤水分、土壤空气、土壤温度土壤水分、土壤空气、土壤温度土壤化学性质与生物土壤化学性质与生物土壤生物特性土壤生物特性植物对土壤的适应植物对土壤的适应3.4土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的理化性质及其对生物的影响23土壤的生态学意义土
13、壤的生态学意义土壤是陆地生态系统的基础土壤是陆地生态系统的基础土壤是具有决定性意义的生命支持系统土壤是具有决定性意义的生命支持系统土壤是许多生物的栖息场所土壤是许多生物的栖息场所土壤是生物进化的过渡环境土壤是生物进化的过渡环境土壤是植物生长的基质和营养库土壤是植物生长的基质和营养库土壤是污染物转化的重要场地土壤是污染物转化的重要场地24土壤质地与结构对生物的影响土壤质地与结构对生物的影响土壤由固、液和气三相系统组成，固体颗粒是组成土壤土壤由固、液和气三相系统组成，固体颗粒是组成土壤的物质基础的物质基础土粒按直径大小分为粗砂、细粒、粉砂和粘粒，不同大土粒按直径大小分为粗砂、细粒、粉砂和粘粒，不同
14、大小土粒的组合称为小土粒的组合称为土壤质地土壤质地(soiltexture)根据土壤质地可把土壤分为根据土壤质地可把土壤分为砂土砂土、壤土壤土和和粘土粘土三大类，三大类，其通气透水、保水保肥性能都不一样其通气透水、保水保肥性能都不一样土壤结构土壤结构(soilstructure)是指固体颗粒的排列方式、孔是指固体颗粒的排列方式、孔隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等土壤质地与结构常常通过影响土壤的其它理化性质来影土壤质地与结构常常通过影响土壤的其它理化性质来影响生物的活动响生物的活动25土壤水分土壤水分土壤的矿质营养必需溶解在水中才能被植土壤的矿质营养必
15、需溶解在水中才能被植物吸收利用物吸收利用植物水分的主要来源，太少引起干旱，太植物水分的主要来源，太少引起干旱，太多又导致涝害多又导致涝害影响土壤内无脊椎动物的数量和分布影响土壤内无脊椎动物的数量和分布26土壤空气土壤空气O2的含量较大气低，可能抑制植物根的含量较大气低，可能抑制植物根系的呼吸作用系的呼吸作用CO2含量过高时，根系的呼吸和吸收含量过高时，根系的呼吸和吸收机能就会受阻机能就会受阻27土壤温度土壤温度植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及吸收能力有直接影响吸收能力有直接影响限制养分的转化来影响根系的生长活动限制养分的转化来影响根系的生长活动低的土温会降低
16、根系的代谢和呼吸强度，抑制低的土温会降低根系的代谢和呼吸强度，抑制根系的生长，减弱其吸收作用根系的生长，减弱其吸收作用土温过高则促使根系过早成熟，根部木质化加土温过高则促使根系过早成熟，根部木质化加大，从而减少根系的吸收面积大，从而减少根系的吸收面积28土壤酸碱度土壤酸碱度与土壤微生物活动、有机质的合成与分解、营养元素的与土壤微生物活动、有机质的合成与分解、营养元素的转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的能力转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的能力及生物生长等有密切关系及生物生长等有密切关系土壤酸碱度对土壤动物区系及其分布有重要影响土壤酸碱度对土壤动物区系及其分布有重要影响土壤有机质土壤有机质腐殖质和非腐殖质腐殖质和非腐殖质影响土壤微生物和土壤动物的分布影响土壤微生物和土壤动物的分布土壤矿质元素土壤矿质元素植物生命活动需要植物生命活动需要9种大量元素和种大量元素和7种微量元素种微量元素影响土壤土壤动物的种类和数量影响土壤土壤动物的种类和数量土壤化学性质与生物土壤化学性质与生物29土壤生物活动产生的生物化学和生物物土壤生物活动产生的生物化学和生物物理学特性理学特性土壤生物种
