2个体生态课件分解

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1、第二章第二章个体生态个体生态（生物与环境（生物与环境）7/25/20247/25/20241 1 第一节第一节 环境与生态因子环境与生态因子一一 概念概念1环境环境一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和。一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和。大环境：大环境：小环境：小环境：学科不同对环境理解的差异：学科不同对环境理解的差异：2生态因子生态因子环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的因子。有直接或间接影响的因子。组成环境的各要素。组成环境的各要素。7/25/20247/25/20242 2二二生态因子分类生态因子分类1有、无生命分有

2、、无生命分生物因子：有机体生物因子：有机体非生物因子：温度、光、湿度非生物因子：温度、光、湿度、pH等等2因子性质分因子性质分气候因子、土壤因子、气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子地形因子、生物因子、人为因子3条件和资源划分条件和资源划分条件因子：温度、湿度、条件因子：温度、湿度、pH等等资源因子：营养物质、水、辐射能等资源因子：营养物质、水、辐射能等7/25/20247/25/20243 34 对种群数量变动的作用分对种群数量变动的作用分 密度制约因子：食物、天敌等。密度制约因子：食物、天敌等。 非密度制约因子：温度、降水、气候等。非密度制约因子：温度、降水、气候等。5 稳定性

3、分稳定性分 稳定因子：稳定因子： 地心引力、地磁、太阳辐射等。地心引力、地磁、太阳辐射等。 变动因子：变动因子： 周期性变动：春夏秋冬、潮夕涨落。周期性变动：春夏秋冬、潮夕涨落。 非周期性变动：风、降水、捕食。非周期性变动：风、降水、捕食。7/25/20247/25/20244 4三三 生物与环境作用的基本原理生物与环境作用的基本原理1生态因子作用的特点生态因子作用的特点2生态因子对生物作用的规律生态因子对生物作用的规律3生物与生态因子间的相互关系生物与生态因子间的相互关系4生物对生态因子耐受限度的调整生物对生态因子耐受限度的调整7/25/20247/25/20245 51 1 作用的特点作用

4、的特点综合性综合性:气候的作用气候的作用非等价性（主导性）非等价性（主导性）:塜雉孵蛋的温度控制；渔业高密度养殖增氧塜雉孵蛋的温度控制；渔业高密度养殖增氧直接性和间接性：直接性和间接性：食物，降水食物，降水阶段性（限定性）：阶段性（限定性）：低温对植物的春化作用，中华绒螯蟹的孵化低温对植物的春化作用，中华绒螯蟹的孵化不可替代和可调剂性：不可替代和可调剂性：钙和锶钙和锶7/25/20247/25/20246 62作用规律作用规律 1）最小因子定律：）最小因子定律： Liebigs law of minimum：1840 德国德国 植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元植物的生长取决于那些处于

5、最少量状态的营养元 素；最少量的营养元素称最小因子。素；最少量的营养元素称最小因子。 两个补充条件（两个补充条件（Odum,1983）：）： 1）严格平衡严格平衡 2）因子）因子补偿补偿7/25/20247/25/20247 72）耐受性定律）耐受性定律 Shelfords law oftolerance：1913，美国，美国 任一生态因子数或质上不足、过多，接近或达到某任一生态因子数或质上不足、过多，接近或达到某 种生物的耐受限度使生物衰退、不能生存。种生物的耐受限度使生物衰退、不能生存。 生态幅或生态价：（广、狭）生态幅或生态价：（广、狭） 每种生物对一生态因子有一每种生物对一生态因子有一

6、耐受范围耐受范围，即最高点和，即最高点和最低点之间的范围称之。最低点之间的范围称之。3）限制因子）限制因子limiting factors： 任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其 生存、生长、繁殖、扩散的因子。生存、生长、繁殖、扩散的因子。 限制因子概念的意义：限制因子概念的意义： 分析生物与环境相互作用关系的基点分析生物与环境相互作用关系的基点 把握问题本质、寻找解决问题的薄弱环节把握问题本质、寻找解决问题的薄弱环节7/25/20247/25/20248 8种种群群数数量量数量很低数量很低种群消失种群消失种群消失种群消失数量很低数量很低数量最高

7、数量最高不能耐受区不能耐受区 生理受抑制生理受抑制生理受抑制生理受抑制 不能耐受区不能耐受区最适区最适区环境环境梯度梯度高高低低耐受性下限耐受性下限耐受性上限耐受性上限生物种的耐受限度图解生物种的耐受限度图解生物种的耐受限度图解生物种的耐受限度图解（仿仿仿仿Smith,1980Smith,1980）7/25/20247/25/20249 93 生物与环境的相互作用生物与环境的相互作用生态因子间的相互影响：生态因子间的相互影响：温湿关系；温湿关系；湿度和溶氧关系；湿度和溶氧关系；温度和盐的协同作用。温度和盐的协同作用。生物和非生物因子间的相互影响：生物和非生物因子间的相互影响：种间竞争产生的生态

8、位分离。种间竞争产生的生态位分离。7/25/20247/25/202410104生物对生态因子耐受度的调整生物对生态因子耐受度的调整1）驯化）驯化 驯化：驯化： 生物在实验、自然条件下诱发的生理补偿变化；生物在实验、自然条件下诱发的生理补偿变化； 非遗传上的不可逆反应。非遗传上的不可逆反应。 实验驯化：实验驯化： 实验条件变化，短时间内产生的生理调节。实验条件变化，短时间内产生的生理调节。 气候驯化：气候驯化： 自然条件变化，自然条件变化， 长时间中产生的生理调节。长时间中产生的生理调节。 驯化的应用：驯化的应用： 植物的引种栽培等植物的引种栽培等7/25/20247/25/202411112

9、）内稳态（）内稳态（homeostasis）生物通过控制体内环境使其保持相对稳定；内稳生物通过控制体内环境使其保持相对稳定；内稳态通过行为和生理过程实现。态通过行为和生理过程实现。内稳态机制依赖于负反馈过程；内稳态机制依赖于负反馈过程；依靠三个成份：接受器、控制中心、效应器。依靠三个成份：接受器、控制中心、效应器。7/25/20247/25/20241212负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性）负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性）负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性）负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性）接受器接受器（下丘脑）（下丘脑）控制中心控制中心（下丘脑）（下丘脑）效应器效应器（肾脏）（肾脏）

10、血液血液太浓太浓饮水饮水血液渗透性上升血液渗透性上升口渴反应口渴反应血液血液太稀太稀失水反应失水反应血液渗透性下降血液渗透性下降失水失水( (仿仿仿仿A. Mackenzie et. Al.,1999)A. Mackenzie et. Al.,1999)7/25/20247/25/202413133）适应）适应适应：适应： 生物对环境压力的调整过程；基因型、表型适应；生物对环境压力的调整过程；基因型、表型适应； 表型适应分可逆、不可逆适应，如桦尺蠖在污染地表型适应分可逆、不可逆适应，如桦尺蠖在污染地 区的色型变化。区的色型变化。 适应方式：适应方式： 形态适应：保护、保护色、警戒色与拟态；形态

11、适应：保护、保护色、警戒色与拟态； 行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、防御；行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、防御； 生理适应：生物钟、休眠、生理生化变化；生理适应：生物钟、休眠、生理生化变化； 营养适应：食性的泛化与特化。营养适应：食性的泛化与特化。 适应组合：适应组合： 生物对非生物环境表现出一整套协同适应特性；生物对非生物环境表现出一整套协同适应特性； 如骆驼和仙人掌对炎热干旱环境的适应。如骆驼和仙人掌对炎热干旱环境的适应。 趋同适应和趋异适应：趋同适应和趋异适应： 胁迫适应：胁迫适应：7/25/20247/25/20241414动物的保护色、警戒色与拟态动物的保护色、警戒色与拟态A树皮

12、纺织娘树皮纺织娘(Barkkatydid)B枭蝶枭蝶(Owlbutterfly)C枯叶蝶枯叶蝶(Leaflikeinsect(Anaea)D捕食花螳螂捕食花螳螂(Predatoryflowermantis)E蛙鱼蛙鱼(Frogfish)ABDEC7/25/20247/25/20241515趋同适应和趋异适应趋同适应和趋异适应生活型生态型7/25/20247/25/20241616 第二节第二节 生物与主要生态因子相互关系生物与主要生态因子相互关系生物与光生物与光生物与温度生物与温度生物与水生物与水生物与大气生物与大气生物与土壤生物与土壤生物与火生物与火7/25/20247/25/2024171

13、7一一 生物与光生物与光 太阳辐射及变化规律太阳辐射及变化规律光质与生物光质与生物光强与生物光强与生物光周期光周期7/25/20247/25/20241818日周期：地球自转时，赤道附近照射的时间长。日周期：地球自转时，赤道附近照射的时间长。季节周期：地球公转时，夏天北半球照射时间长；季节周期：地球公转时，夏天北半球照射时间长；冬天南半球照射时间长。冬天南半球照射时间长。热量恒定：低纬度地区较恒定，高纬度地区接受的能量少。热量恒定：低纬度地区较恒定，高纬度地区接受的能量少。2327夏至夏至NSWENWES2327冬至冬至1 太阳辐射变化规律太阳辐射变化规律( (自自自自A. Mackenzie

14、 et. Al.,1999)A. Mackenzie et. Al.,1999)7/25/20247/25/20241919太阳辐射能太阳辐射能( (仿仿仿仿A. Mackenzie et. al,1999)A. Mackenzie et. al,1999)光质：波长光质：波长1504000nm，分紫外光、可见光、红外光，波长，分紫外光、可见光、红外光，波长380760nm为可见光。绿色植物光合作用有效范围为为可见光。绿色植物光合作用有效范围为380700nm间间。紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线400630100025004000波长波长(nm)能能量量强强度度7/25/20247/25

15、/202420202光质与生物光质与生物1）光质与植物）光质与植物影响：影响：光合有效辐射：光合有效辐射：380-710nm；光合强度：光合强度：菜豆，橙、红色光下光合速率最快；菜豆，橙、红色光下光合速率最快；向光性：向光性：青蓝紫光使植物的向光性敏感；青蓝紫光使植物的向光性敏感；形态：形态：蓝紫光、青光抑制植物生长；蓝紫光、青光抑制植物生长；色素形成：色素形成：短波光引起花青素增多。短波光引起花青素增多。适应：适应：色素不同及差异：利用不同光谱带；表水层植物色素色素不同及差异：利用不同光谱带；表水层植物色素吸收蓝、红光，深水植物色素利用吸收蓝、红光，深水植物色素利用绿光。绿光。茎的高度、叶形

16、：高山植物茎的高度、叶形：高山植物对光敏感性差异：对光敏感性差异：7/25/20247/25/20242121 2）光质与动物）光质与动物影响影响动物适应动物适应新陈代谢新陈代谢VD合成合成能量代谢能量代谢红外线与变温动物体温调节红外线与变温动物体温调节行为行为短波光与昆虫短波光与昆虫体色体色体色的差异体色的差异致病致病7/25/20247/25/20242222 3 光强与生物光强与生物1）光强与植物）光强与植物影响：影响： 光合作用率：光合作用率：生长发育生长发育：花芽、含糖量、花青素形成：花芽、含糖量、花青素形成;形态建成形态建成：黄化现象。：黄化现象。适应：适应： 光补偿点光补偿点、光

17、饱和点光饱和点的不同：的不同： 光和能力差异：光和能力差异：C3、C4植物植物形态：阴、阳植物形态：阴、阳植物叶运动：日、季节叶运动：日、季节生理差异：生理差异：7/25/20247/25/20242323特特 征征阳地植物叶阳地植物叶阴地植物叶阴地植物叶形形态态特特征征枝叶枝叶叶片叶片角质层角质层气孔气孔栅栏组织栅栏组织稀疏稀疏较小较小发达发达较多较多发达发达茂茂 盛盛较大、薄较大、薄不发达不发达较较 少少不发达不发达生生理理特特征征细胞汁液浓度细胞汁液浓度蒸腾作用蒸腾作用光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点RvDP羧化酶羧化酶干重计叶绿素干重计叶绿素可溶性蛋白（可溶性蛋白（=酶）酶）+ + +

18、高高高高+ + + + + 低低低低+ + + 阴地植物与阳地植物叶的比较阴地植物与阳地植物叶的比较7/25/20247/25/20242424分布与生境分布与生境 水生植物：在水中的分布与光强有关。水生植物：在水中的分布与光强有关。 陆生植物：陆生植物： 阳生植物：对光迫切，足够光照正常生长。阳生植物：对光迫切，足够光照正常生长。 阴生植物：对光需要低，光补偿点低，呼吸、蒸阴生植物：对光需要低，光补偿点低，呼吸、蒸 腾作用弱，抗高温和干旱能力低。腾作用弱，抗高温和干旱能力低。 耐阴植物：对光具广泛适应，光的需要介于前两耐阴植物：对光具广泛适应，光的需要介于前两 类植物间。类植物间。7/25/

19、20247/25/20242525光光合合作作用用率率光光合合作作用用率率光光强度强度光光强度强度净生产力净生产力光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用ABABACP光补偿点光补偿点CPCPabspsp光饱和点光饱和点B光补偿点光补偿点：光合作用和呼吸作用强度相当处的光强。：光合作用和呼吸作用强度相当处的光强。光饱和点：光强度达一定水平，光合产物不再增加或光饱和点：光强度达一定水平，光合产物不再增加或增加很少的光强。增加很少的光强。7/25/20247/25/20242626 2）光强与动物）光强与动物影响影响生长发育：蛙卵、贻贝生长发育：蛙卵、贻贝形态建成：蛱蝶体色形态建成：蛱蝶体色行为：行为：动

20、物的适应动物的适应视觉适应：眼的大小视觉适应：眼的大小形态适应：体色形态适应：体色行为适应：昼、夜行行为适应：昼、夜行每天活动时间：醒觉亮度每天活动时间：醒觉亮度7/25/20247/25/202427274光周期光周期光周期变化：日、年周期。光周期变化：日、年周期。光周期现象：光周期现象：植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应。植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应。Garner等等(1920)发现明、暗相交替与时间长短发现明、暗相交替与时间长短对植物开花结实有很大的影响。对植物开花结实有很大的影响。日照长短导致生物出现日、年周期性。日照长短导致生物出现日、年周期性。植物光周期现象：植物光周期现

21、象：长日照植物：日照超一定数值才开花的植物，长日照植物：日照超一定数值才开花的植物，如小麦、油菜。如小麦、油菜。短日照植物：日照短于一定数值或需长的黑暗短日照植物：日照短于一定数值或需长的黑暗才开花的植物，如苍耳、水稻。才开花的植物，如苍耳、水稻。7/25/20247/25/20242828中日照植物：中日照植物：昼夜日长相等时才开花的植物。少数热带植物及昼夜日长相等时才开花的植物。少数热带植物及甘蔗。甘蔗。日中性植物：日中性植物：开花不受日照长度影响的植物。蒲公英、四季豆、开花不受日照长度影响的植物。蒲公英、四季豆、豆角、黄瓜等。豆角、黄瓜等。动物光周期现象：动物光周期现象：长日照动物：长日

22、照动物：春夏季交配繁殖。雪貂、野兔、刺猬。春夏季交配繁殖。雪貂、野兔、刺猬。短日照动物：短日照动物：秋冬季交配繁殖。绵羊、山羊、鹿。秋冬季交配繁殖。绵羊、山羊、鹿。迁徙：鸟类迁徙：鸟类。换毛、换羽：哺乳动物、鸟类。换毛、换羽：哺乳动物、鸟类。滞育：昆虫。滞育：昆虫。7/25/20247/25/20242929二二生物与温度生物与温度温度的生态学意义温度的生态学意义极端温度对生物的影响极端温度对生物的影响生物对极端温度的适应生物对极端温度的适应7/25/20247/25/20243030一）一）温度的生态学意义温度的生态学意义1温度与动物的类群温度与动物的类群温血与冷血、常温与变温、外温与内温动

23、物温血与冷血、常温与变温、外温与内温动物。2温度与生物生长温度与生物生长三基点温度：最低、最适、最高温度。三基点温度：最低、最适、最高温度。3温度与酶反应速率温度与酶反应速率温度系数或温度系数或Q10定律：代谢速率与温度关系。定律：代谢速率与温度关系。Q10=T体温代谢率体温代谢率/（T-10）体温代谢率。体温代谢率。4温度与生物生长发育温度与生物生长发育发育阈限（起点、生物学零度）温度：生物的生发育阈限（起点、生物学零度）温度：生物的生长发育在一定温度上才开始，这时的环境温度。长发育在一定温度上才开始，这时的环境温度。有效温度：发育起点温度以上的温度。有效温度：发育起点温度以上的温度。7/2

24、5/20247/25/20243131总（有效）积温：总（有效）积温：概念：概念：植物和外温动物生长发育需一定的时间、以及时间植物和外温动物生长发育需一定的时间、以及时间与温度的结合（生理时间）才能完成，且各发育阶与温度的结合（生理时间）才能完成，且各发育阶段所需的总热量是一个常数。段所需的总热量是一个常数。公式：公式：KN(TC)。TCKN。意义：意义：预测生物发生世代数预测生物发生世代数预测生物地理分布北界预测生物地理分布北界预测害虫来年发生历期预测害虫来年发生历期制定农业气候区划，合理安排作物制定农业气候区划，合理安排作物预报农时预报农时7/25/20247/25/20243232二）二

25、）极端温度对生物的影响极端温度对生物的影响1低温影响：低温影响：冻害冻害温度低于温度低于-1，胞内，胞内冰晶使原生质破裂损坏胞内冰晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构、蛋白质变性或失活。和胞间的微细结构、蛋白质变性或失活。冷害：冷害：温度温度0以上，喜温生物膜结构破坏而造成的受以上，喜温生物膜结构破坏而造成的受害或死亡。害或死亡。2高温影响：高温影响：蛋白质变性、酶失活蛋白质变性、酶失活水盐失衡、有机体脱水水盐失衡、有机体脱水供氧不足、神经系统麻痹供氧不足、神经系统麻痹代谢组分不平衡代谢组分不平衡7/25/20247/25/20243333三）生物对极端温度的适应三）生物对极端温度的适应1对

26、低温适应对低温适应形态适应：形态适应：植物：植物：芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小、树皮坚厚。芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小、树皮坚厚。动物：动物：隔热层、体形增大、外露部分变小。隔热层、体形增大、外露部分变小。阿伦定律：寒冷地区内温动物的外露部分（四肢、阿伦定律：寒冷地区内温动物的外露部分（四肢、尾、耳及鼻）较温暖地区的明显变小尾、耳及鼻）较温暖地区的明显变小变短的趋势。变短的趋势。贝格曼规律：寒冷地区内温动物身体比温暖气候贝格曼规律：寒冷地区内温动物身体比温暖气候中的同类个体大。中的同类个体大。约丹规律：低温水域鱼类比在温暖水域的，其脊约丹规律：低温水域鱼类比在温暖水域的，其脊椎骨数目增多。椎骨

27、数目增多。7/25/20247/25/202434347/25/20247/25/20243535生理适应：生理适应：植物：植物：减少细胞中水分：减少细胞中水分：增加细胞中糖类、脂肪、色素浓度：增加细胞中糖类、脂肪、色素浓度：增加红外线和可见光吸收带：高山、极地植物。增加红外线和可见光吸收带：高山、极地植物。动物：动物：激活代谢：激活代谢：逆流热交换机制：逆流热交换机制：产热：产热：局部异温：局部异温：行为适应：行为适应：迁移：迁移：休眠：休眠：集群：集群：7/25/20247/25/202436362对高温适应对高温适应形态适应：形态适应：植物：植物：密毛、鳞片：滤光密毛、鳞片：滤光体白色：

28、反光体白色：反光叶缘向上或暂时折叠：叶缘向上或暂时折叠：木栓层厚：木栓层厚：动物：动物：隔热层：隔热层：腿长将体抬离地面：腿长将体抬离地面：阿伦定律：阿伦定律：贝格曼规律：贝格曼规律：7/25/20247/25/20243737生理适应：生理适应：植物：植物：降低细胞含水：降低细胞含水：增加糖或盐浓度：增加糖或盐浓度：减缓代谢率：减缓代谢率：蒸腾作用旺盛：降低体温。蒸腾作用旺盛：降低体温。反射红外光：反射红外光：动物：动物：放宽恒温范围：放宽恒温范围：贮存热量：贮存热量：减少内外温差。减少内外温差。逆流热交换机制：逆流热交换机制：行为适应：行为适应：植物：关闭气孔。植物：关闭气孔。动物：休眠，

29、穴居，活动时间。动物：休眠，穴居，活动时间。 7/25/20247/25/20243838(自自M.C.Molles,Jr,1999)仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应7/25/20247/25/20243939三三生物与水的关系生物与水的关系水的生物学意义水的生物学意义生物体水分获得与损失途径生物体水分获得与损失途径生物对水因子的适应生物对水因子的适应7/25/20247/25/20244040一）水的生物学意义一）水的生物学意义生物体的组成成份：生物体的组成成份：生物体代谢活动的介质：生物体代谢活

30、动的介质：创造稳定的温度环境：创造稳定的温度环境：生命起源于水：生命起源于水：二）二）生物体的水分获得与损失途径生物体的水分获得与损失途径失水途径失水途径植物：蒸发（蒸腾、扩散）。植物：蒸发（蒸腾、扩散）。动物：蒸发、排泄、分泌失水。动物：蒸发、排泄、分泌失水。获水途径获水途径植物：根部、叶面吸收。植物：根部、叶面吸收。动物：食物、体表、代谢。动物：食物、体表、代谢。7/25/20247/25/20244141生物的水分获得与损失途径生物的水分获得与损失途径7/25/20247/25/20244242三）植物对水的适应三）植物对水的适应1 水生植物对水的适应水生植物对水的适应1）水环境）水环境

31、 面临面临问题：压力问题：压力 适应方式：机械组织：不发达或退化。适应方式：机械组织：不发达或退化。 叶叶 形：薄而长。形：薄而长。 生态类型：沉水植物：生态类型：沉水植物： 浮水植物：浮水植物： 挺水植物：挺水植物：7/25/20247/25/202443437/25/20247/25/202444442）高盐）高盐面临问题：失水面临问题：失水适应方式：细胞中氨基酸浓度高；适应方式：细胞中氨基酸浓度高；盐腺泌盐到叶的外表面；盐腺泌盐到叶的外表面；根排盐；根排盐；叶的蒸腾作用降低。叶的蒸腾作用降低。3）缺氧）缺氧适应：发达的通气组织：适应：发达的通气组织：封闭的通气系统：封闭的通气系统：无气孔

32、无蒸腾：无气孔无蒸腾：通气根：通气根：7/25/20247/25/202445452 陆地植物对水的适应陆地植物对水的适应 问题：失水问题：失水适应：适应：形态适应：根系的发达不同形态适应：根系的发达不同叶形变化叶形变化气孔开闭气孔开闭贮水组织贮水组织生理适应：水分运输动力生理适应：水分运输动力原生质浓度原生质浓度生态类型：湿生植物生态类型：湿生植物中生植物中生植物旱生植物旱生植物3植物生产力与水植物生产力与水与降水相关、生产与降水相关、生产1g干物质需干物质需300600g水，水，C4植植物比物比C3少。少。7/25/20247/25/20244646陆生植物的水势梯度陆生植物的水势梯度空气

33、中的水势较低空气中的水势较低植物体的水势中度植物体的水势中度土壤中的水势较高土壤中的水势较高(自M.C.Molles,Jr,1999)陆生植物水分运输的动力陆生植物水分运输的动力(自自M.C.Molles,Jr,1999)7/25/20247/25/20244747四）四） 动物与水动物与水动物与水动物与水11水生动物与水水生动物与水水生动物与水水生动物与水1 1）水生动物类群）水生动物类群）水生动物类群）水生动物类群等渗：体内、外渗透压相等。排泄失水；通过食物、等渗：体内、外渗透压相等。排泄失水；通过食物、饮水、代谢水获得水；泌盐器官排出多余的盐分。饮水、代谢水获得水；泌盐器官排出多余的盐分

34、。海洋软骨鱼和无脊椎动物。海洋软骨鱼和无脊椎动物。高渗：体内渗透压高于体外。鳃和排泄失盐；通过高渗：体内渗透压高于体外。鳃和排泄失盐；通过排泄排出多余的水；通过食物和鳃摄盐。淡水动物。排泄排出多余的水；通过食物和鳃摄盐。淡水动物。低渗：体内渗透压低于体外。鳃失水；通过食物、低渗：体内渗透压低于体外。鳃失水；通过食物、代谢水和饮水获水，鳃排出多余盐。海洋硬骨鱼代谢水和饮水获水，鳃排出多余盐。海洋硬骨鱼变渗透压：洄游及河口动物。变渗透压：洄游及河口动物。2 2）鱼类与水）鱼类与水）鱼类与水）鱼类与水 （1 1）鱼类的水盐调节）鱼类的水盐调节）鱼类的水盐调节）鱼类的水盐调节(自自M.C.Molles

35、,Jr,1999)7/25/20247/25/20244848海水海水及及Na+和和Cl-由鳃扩散进入体内由鳃扩散进入体内软骨鱼（等渗动物）的调节软骨鱼（等渗动物）的调节软骨鱼（等渗动物）的调节软骨鱼（等渗动物）的调节 问题：失水（代谢、排泄）问题：失水（代谢、排泄）问题：失水（代谢、排泄）问题：失水（代谢、排泄） 调节：血液中尿素和氧化三甲胺等含量高调节：血液中尿素和氧化三甲胺等含量高调节：血液中尿素和氧化三甲胺等含量高调节：血液中尿素和氧化三甲胺等含量高肾脏及盐腺（直肠腺）排盐肾脏及盐腺（直肠腺）排盐7/25/20247/25/20244949l l淡水硬骨鱼和蚊（高渗）的水淡水硬骨鱼和蚊

36、（高渗）的水淡水硬骨鱼和蚊（高渗）的水淡水硬骨鱼和蚊（高渗）的水 盐调节盐调节盐调节盐调节l问题：问题： 失盐（尿、鳃）失盐（尿、鳃） 水通过鳃扩散进入体内水通过鳃扩散进入体内 l调节：调节： 摄食、鳃上的特定氯细胞摄盐摄食、鳃上的特定氯细胞摄盐 肾小球发达肾小球发达 无膀胱无膀胱 肾排出多余的水肾排出多余的水7/25/20247/25/20245050海洋硬骨鱼（低渗）咸水蚊类海洋硬骨鱼（低渗）咸水蚊类海洋硬骨鱼（低渗）咸水蚊类海洋硬骨鱼（低渗）咸水蚊类的水盐调节的水盐调节的水盐调节的水盐调节 问题问题问题问题 失水：鳃扩散。失水：鳃扩散。 增盐：增盐：增盐：增盐： 调节调节 补水：吞海水；

37、补水：吞海水； 肾小球退化；肾小球退化； 排盐：鳃泌氯细胞。排盐：鳃泌氯细胞。广盐及洄游动物广盐及洄游动物 调节：调节： 在淡水：同淡水硬骨鱼在淡水：同淡水硬骨鱼 在海水：同海水硬骨鱼在海水：同海水硬骨鱼(自M.C.Molles,Jr,1999)7/25/20247/25/20245151（2）鱼对水密度的适应）鱼对水密度的适应利用水密度：推动体前进。利用水密度：推动体前进。具具鳔：调节水密度。鳔：调节水密度。无无鳔：深水鱼。鳔：深水鱼。皮肤通透性大；皮肤通透性大；肌肉不发达、无肌隔膜；肌肉不发达、无肌隔膜；骨骼不发达、无胸骨或肋骨；骨骼不发达、无胸骨或肋骨；血液中无溶解氮气（不得潜水病）。血

38、液中无溶解氮气（不得潜水病）。（3）鱼对低氧的适应）鱼对低氧的适应驯化：驯化：厌氧代谢供能厌氧代谢供能：7/25/20247/25/20245252 3）两栖类与水）两栖类与水淡水：问题淡水：问题失盐：渗透失盐：渗透.调节调节摄盐：皮肤。摄盐：皮肤。排稀尿：肾脏。排稀尿：肾脏。陆地：问题陆地：问题失水：渗透。失水：渗透。调节调节吸水：皮肤。吸水：皮肤。重吸收水：膀胱。重吸收水：膀胱。盐水：问题盐水：问题失盐。失盐。调节调节尿素含量高：血液。尿素含量高：血液。7/25/20247/25/202453532 陆生动物与水陆生动物与水1）陆生动物的水平衡陆生动物的水平衡 问题：问题：失水：蒸发、呼吸

39、、排泄。失水：蒸发、呼吸、排泄。调节：获水：饮水、食物、代谢、组织贮水。调节：获水：饮水、食物、代谢、组织贮水。保水：减少蒸发失水：表皮角质层、毛发；保水：减少蒸发失水：表皮角质层、毛发；逆流热交换；逆流热交换；气孔开闭。气孔开闭。减少呼吸失水：气管、肺呼吸。减少呼吸失水：气管、肺呼吸。减少排泄失水：肾脏重吸收水；减少排泄失水：肾脏重吸收水；直肠腺重吸收水；直肠腺重吸收水；大肠重吸收水；大肠重吸收水；代谢产物不同。代谢产物不同。行为适应：活动时间、休眠。行为适应：活动时间、休眠。7/25/20247/25/202454542）陆生动物的生态类型）陆生动物的生态类型喜湿：昆虫，相对湿度增加：发育

40、速度加快、生育力喜湿：昆虫，相对湿度增加：发育速度加快、生育力增高、寿命增长。增高、寿命增长。喜旱：昆虫，最适相对湿度：发育最快、生育力最高、喜旱：昆虫，最适相对湿度：发育最快、生育力最高、死亡率最低、寿命较短。死亡率最低、寿命较短。偏离最适的两侧：如上相反。偏离最适的两侧：如上相反。3）陆生动物与雪被）陆生动物与雪被地下穴居动物：保护：地下穴居动物：保护：食物：食物：地上活动动物：活动不便；地上活动动物：活动不便；获食困难；获食困难；死亡。死亡。7/25/20247/25/20245555四四大气的生态作用大气的生态作用1 1 氧与生物氧与生物 1 1）氧与动物能量代谢）氧与动物能量代谢 陆

41、地动物：耗能多、需氧量大、心脏指数大于水生的。陆地动物：耗能多、需氧量大、心脏指数大于水生的。 水生动物：限制存活；代谢率随氧分压改变而改变。水生动物：限制存活；代谢率随氧分压改变而改变。2 2）内温动物对高海拔低氧适应）内温动物对高海拔低氧适应 限制生存和分布：限制生存和分布： 低海拔入高海拔适应：呼吸频率和血循速度加快；低海拔入高海拔适应：呼吸频率和血循速度加快； 血红蛋白和红细胞数量增加。血红蛋白和红细胞数量增加。 高海拔土著动物：血象与平原动物无变化。高海拔土著动物：血象与平原动物无变化。3 3）植物与氧）植物与氧 氧气的生产者；氧气的生产者； 白天光合作用的氧气比呼吸耗氧大白天光合作

42、用的氧气比呼吸耗氧大2020倍。倍。 7/25/20247/25/20245656人由海拔人由海拔850 m进入进入4540 m高度后，这三项指标逐渐升高，高度后，这三项指标逐渐升高，数周后达到最大值，并维持在此高水平上。当从高海拔回数周后达到最大值，并维持在此高水平上。当从高海拔回到平原后，这些指标将逐渐下降，恢复到原水平。到平原后，这些指标将逐渐下降，恢复到原水平。血红蛋白红细胞血球比积7/25/20247/25/202457572 2 二氧化碳二氧化碳1 1）温室效应）温室效应 大气中二氧化碳浓度增加，地表反射的红外线不能大气中二氧化碳浓度增加，地表反射的红外线不能 透过，导致地表的温度

43、升高，似玻璃温室的效应。透过，导致地表的温度升高，似玻璃温室的效应。 2 2）二氧化碳与动物）二氧化碳与动物 升高：呼吸次数增加。升高：呼吸次数增加。3 3）二氧化碳与植物）二氧化碳与植物 植物的生长发育：制造有机物。植物的生长发育：制造有机物。 利用二氧化碳的效率不同：利用二氧化碳的效率不同：C3/C4C3/C4。 作物高产限制因子。作物高产限制因子。7/25/20247/25/20245858五五五五 土壤的作用土壤的作用土壤的作用土壤的作用土壤的生态学意义土壤的生态学意义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植物对土壤的适应植物对土壤的适应7/25/20247/25

44、/20245959一）一）土壤的生态学意义土壤的生态学意义提供基底、栖息场所提供基底、栖息场所提供矿质元素、水分提供矿质元素、水分维持丰富的土壤生物区系维持丰富的土壤生物区系二）土壤理化性质与生物二）土壤理化性质与生物1土壤物理性质与生物土壤物理性质与生物1）质地与结构）质地与结构养分：影响植物生长。养分：影响植物生长。保水性：生物分布与活动。保水性：生物分布与活动。通气性：植物根系生长、微生物及动物活动。通气性：植物根系生长、微生物及动物活动。2）水分）水分矿物质：分解、溶解、转化。矿物质：分解、溶解、转化。7/25/20247/25/20246060生存与分布：动物、微生物、植物。生存与分

45、布：动物、微生物、植物。毒害：毒害：氧气：氧气：3）空气）空气空气含量：植物根系、动物的活动。空气含量：植物根系、动物的活动。 CO2过多：根系生长、种子萌发、窒息。过多：根系生长、种子萌发、窒息。 通气程度：植物营养、微生物种类和活动。通气程度：植物营养、微生物种类和活动。 地下兽类对低地下兽类对低O2适应：血红蛋白多；适应：血红蛋白多； 血红蛋白氧和能力强；血红蛋白氧和能力强； 能量代谢低；能量代谢低； 脑对脑对CO2敏感性降低；敏感性降低； 呼吸通气量增加缓慢；呼吸通气量增加缓慢； 肾脏调整盐离子排泄速度。肾脏调整盐离子排泄速度。7/25/20247/25/20246161 4）温度）温

46、度种子萌发：起点温度。种子萌发：起点温度。根系生长、呼吸、吸收：根系生长、呼吸、吸收：矿物质溶解：矿物质溶解：气体交换：气体交换：微生物分解：微生物分解：动物行为与分布：垂直迁移。动物行为与分布：垂直迁移。2土壤化学性质与生物土壤化学性质与生物1）土壤酸碱度）土壤酸碱度矿物质的溶解：矿物质的溶解：微生物的分布：微生物的分布：生物的分布：嗜酸性、嗜硷性生物的分布：嗜酸性、嗜硷性7/25/20247/25/20246262 2）有机质）有机质促进：种子萌发、根系生长。促进：种子萌发、根系生长。增强：代谢。增强：代谢。提供：矿质元素、养分、能源。提供：矿质元素、养分、能源。生物的分布及数量：腐殖质的

47、丰富程度。生物的分布及数量：腐殖质的丰富程度。3）矿质元素）矿质元素限制：动物、植物生长。限制：动物、植物生长。数量：动物。数量：动物。3土壤的生物特性土壤的生物特性土壤中动物、植物、微生物活动所产生的生物化学、土壤中动物、植物、微生物活动所产生的生物化学、生物物理学特性。生物物理学特性。促进成土、改善物理性能、增加营养成分促进成土、改善物理性能、增加营养成分。7/25/20247/25/20246363三）三）植物对土壤的适应植物对土壤的适应1盐碱土植物盐碱土植物环境：盐、碱土（可溶盐环境：盐、碱土（可溶盐1%以上）。以上）。危害：伤害组织、代谢紊乱、生理干旱、恶化营养。危害：伤害组织、代谢

48、紊乱、生理干旱、恶化营养。适应：形态结构：矮小、干硬；适应：形态结构：矮小、干硬；叶不发达、气孔下陷；叶不发达、气孔下陷；表皮厚外皮、灰白色绒毛；表皮厚外皮、灰白色绒毛；细胞间隙小、栅栏组织发达；细胞间隙小、栅栏组织发达；肉质叶。肉质叶。生理：抗盐特性生理：抗盐特性聚盐植物：细胞液浓度高聚盐植物：细胞液浓度高泌盐植物：根吸盐、茎叶盐腺泌盐泌盐植物：根吸盐、茎叶盐腺泌盐不透盐植物：体内渗透压高、根不吸盐不透盐植物：体内渗透压高、根不吸盐7/25/20247/25/202464642沙生植物沙生植物 环境：荒漠、半荒漠、干草原、草原。环境：荒漠、半荒漠、干草原、草原。适应：沙生特征：根与茎均长不定

49、芽、根生长迅速、适应：沙生特征：根与茎均长不定芽、根生长迅速、具根套。具根套。旱生特征：矮、主根长、侧根发达、叶小旱生特征：矮、主根长、侧根发达、叶小具贮水细胞、具积累之类的细胞、具贮水细胞、具积累之类的细胞、细胞具高渗透性细胞具高渗透性季节休眠：季节休眠：六六火的生态作用火的生态作用1生态因子生态因子自然与人为增加因子自然与人为增加因子7/25/20247/25/202465652 2 火的类型火的类型 林冠火：破坏性大。林冠火：破坏性大。 地面火：破坏具选择性。地面火：破坏具选择性。3 3 火的作用火的作用 有益：有益： 有害：有害： 7/25/20247/25/20246666思考题思考

50、题思考题思考题- -名词解释名词解释名词解释名词解释1.因子的替代作用（因子的替代作用（factorsubstitution）2.生态价（生态幅）生态价（生态幅）(ecologicalamplitudeorecologicalvalence)3.耐受性定律耐受性定律（Shelfordslawoftolerance）4.阿伦规律（阿伦规律（Allenslaw）5.小气候小气候(microclimate)6.生态因子（生态因子（ecologicalfactors）7.光周期现象（光周期现象（photoperiodicity）8.限制因子（限制因子（limitingfactors）9.适应（适应（a

51、daptation）7/25/20247/25/20246767思考题思考题思考题思考题- -名词解释名词解释名词解释名词解释10.贝格曼定律（贝格曼定律（Bergmanslaw）11.驯化（驯化（acclimationandaccimatization）12.极端温度（极端温度（extremetemperature）13.等渗动物（等渗动物（isosmoticanimal）14.过冷现象（过冷现象（supercooling）15.滞育（滞育（diapause）16.因子补偿作用（因子补偿作用（factorcompensation）17.临界光周期（临界光周期（criticalphotoper

52、iod）18.长日照生物长日照生物19.异速增长异速增长7/25/20247/25/20246868思考题思考题思考题思考题-问答题问答题1. 光与动物密切有关的几种生物节律，及其生态适应意义。光与动物密切有关的几种生物节律，及其生态适应意义。2. 陆生动物的保水机制（陆生动物在水代谢的适应性特征）。陆生动物的保水机制（陆生动物在水代谢的适应性特征）。3. 耐受性定律及其补充原理。耐受性定律及其补充原理。4. 举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。5. 从动植物对日照长度变化的适应出发解释生物的光周期现象。从动植物对日照长度变化的适应出发解释生

53、物的光周期现象。6. 简述光照强度与陆生动植物的关系。简述光照强度与陆生动植物的关系。7.从从形形态态、生生理理和和行行为为三三个个方方面面阐阐述述生生物物对对高高温温环环境境的的适适应应（生生物物对极端温度的适应）。对极端温度的适应）。8. 简述水生动物（鱼类）的水平衡调节机制。简述水生动物（鱼类）的水平衡调节机制。7/25/20247/25/20246969思考题思考题思考题思考题-问答题问答题9. 简简述述环环境境因因子子的的分分类类类类型型及及其其生生态态作作用用特特点点（如如何何看看待待生生态态因因子的作用）子的作用） ？10. 简述有效积温法则，评述其意义和局限性。简述有效积温法则

54、，评述其意义和局限性。11.为为什什么么动动物物在在高高温温环环境境下下维维持持恒恒定定体体温温比比在在低低温温下下困困难难？它它们们对高温环境的适应性特征有哪些？对高温环境的适应性特征有哪些？12. 以某种动物或类群为例，说明其适应环境的主要方式。以某种动物或类群为例，说明其适应环境的主要方式。13. 简述生物对环境适应的基本方式及其意义。简述生物对环境适应的基本方式及其意义。14. 简述温度的生态作用。简述温度的生态作用。15. 生物如何适应不同的水环境？生物如何适应不同的水环境？ 16. 比较比较Liebig最小因子法则和最小因子法则和 Shelford耐受性法则的异同。耐受性法则的异同。7/25/20247/25/20247070