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1、第二节生物与大气的关系生物与大气的关系一一大气组成及其生态作用大气组成及其生态作用大大气气由由氮氮、氧氧、二二氧氧化化碳碳、惰惰性性气气体体、氨氨、甲甲烷烷、臭臭氧氧、氧氧化化氮氮及及不不同同含含量量的的水水蒸蒸汽汽组组成成。在在干干燥燥空空气气中中，O2占占20.95%，N2占占78.9%，CO2占占0.032%。在大气组成成分中，对对生生物物关关系系最最为为密密切切的的是是O2与与CO2。CO2是植物光合作用的主要原料，又是生物氧化代谢的最终产物；O2几乎是所有生物生存所依赖的媒质（除极少数厌氧动物外），没有氧，动物就不能生存。生物与大气的关系二氧的作用与生物的适应氧的作用与生物的适应1氧
2、与动物能量代谢氧与动物能量代谢动动物物生生存存必必须须依依靠靠食食物物氧氧化化产产生生的的能能量量。陆陆生生动动物物耗耗能能大于水生动物。大于水生动物。生物与大气的关系在在低低氧氧浓浓度度下下，金金鱼鱼的的氧氧耗耗随随水水中中氧氧浓浓度度成成线性改变。线性改变。环境境氧氧浓度度极极低低时，可可影影响响动物物的的代代谢率率。如如当当水水中中Po2从从13.3kPa下下降降到到2.67kPa时，鲷、鲀的的代代谢率率下下降降约三三分分之之一一,当当水水中中氧氧浓度度低低于于2kPa时，这两种两种鱼就不能生存。就不能生存。引自SchmidtandNielsen,1997生物与大气的关系鱼类对低氧的适低
3、氧的适应鱼的状态组织中乳酸（mmol/Kg）组织中的乙醇（mmol/Kg）水中的乙醇（mmol/Kg）正常0.8100缺氧时5.814.586.63低低氧氧驯化化的的鱼类可可增增加加血血氧氧容容量量和和血血氧氧亲和和力力，从从而而增增强强对低低氧氧的的耐耐受受能能力力。部部分分鱼类能能忍忍受受缺缺氧氧，靠靠厌氧氧代代谢提提供供能能量。量。金金鱼在缺氧在缺氧12小小时后，后，组织中中产生大量生大量乳酸，乳酸可乳酸，乳酸可转化成酒精，由化成酒精，由鳃排出，减排出，减少体内的少体内的贮存。存。生物与大气的关系2内温动物对高海拔低氧的适应内温动物对高海拔低氧的适应高海拔适应性反应：表现在呼吸循环系统与
4、血液高海拔适应性反应：表现在呼吸循环系统与血液组成成分两方面。组成成分两方面。呼吸：产生过度通气（呼吸深度的增加），肺泡呼吸：产生过度通气（呼吸深度的增加），肺泡膜的气体弥散能力增高；低氧刺激组织内毛细血膜的气体弥散能力增高；低氧刺激组织内毛细血管增生，缩短了气体弥散距离，有利于给组织供管增生，缩短了气体弥散距离，有利于给组织供氧。氧。生物与大气的关系血液成分等的改变：骨骼肌中的肌红蛋白浓度增加血液成分等的改变：骨骼肌中的肌红蛋白浓度增加（肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白）；血液中（肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白）；血液中的红血球数量、血红蛋白浓度及血球比积升高。的红血球数量、血红蛋白浓度及
5、血球比积升高。生物与大气的关系人由海拔人由海拔850m进入进入4540m高度后，血球比积、红细胞高度后，血球比积、红细胞数和血红蛋白逐渐升高，数周后达到最大值，并维持数和血红蛋白逐渐升高，数周后达到最大值，并维持在此高水平上。当从高海拔回到平原后，这些指标将在此高水平上。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。逐渐下降，恢复到原水平。生物与大气的关系3植物与氧植物与氧植物是氧的主要生产者。白天，植物光合作用释放的氧气比呼吸作用所消耗的氧气大20倍。据估算，每每公公顷顷森森林林每每日日吸吸收收1吨吨CO2，呼呼出出0.73吨吨氧氧；每每公公顷顷生生长长良良好好的的草草坪坪每每日日
6、可可吸吸收收0.2吨吨CO2，释释放放0.15吨吨O2。如如果果成成年年人人每每人人每每天天消消耗耗0.75kg氧氧，释释放放0.9kgCO2，则则城城市市每每人人需需要要10m2森森林林或或50m2草草坪坪才才能能满满足足呼呼吸吸需需要要。因此必须绿化环境，才能为人类生存提供净化的空气。生物与大气的关系4CO2与植物与植物* * 植植物物光光合合作作用用所所必必需需。高高产产植植物物产产量量的的90-95%90-95%取取自自空空气气中中的的COCO2 2，仅仅有有5-10%5-10%是是来来自自土土壤壤。COCO2 2对对植植物生长发育具有重要作用。物生长发育具有重要作用。*各各种种植植物
7、物利利用用CO2的的效效率率不不同同，C3植植物物（水水稻稻、小小麦、大豆等麦、大豆等）低于）低于C4植物（植物（甘蔗、玉米、高粱等甘蔗、玉米、高粱等）。）。*空气中空气中CO2浓度虽为浓度虽为0.032%，但仍是，但仍是高产作物的高产作物的限制因素限制因素。这是因为。这是因为CO2进入叶绿体内的速度慢进入叶绿体内的速度慢,效效率低。率低。*在在强强光光照照下下，作作物物生生长长盛盛期期，CO2不不足足是是光光合合作作用用效效率率的的主主要要限限制制因因素素。增增加加CO2浓浓度度能能直直接接增增加加作物产量。作物产量。生物与大气的关系第三节生物与土壤的关系生物与大气的关系一一土壤的生态意义：
8、土壤的生态意义：1土土壤壤位位于于陆陆地地生生态态系系统统的的底底部部，具具有有营营养养物物传传递递系系统统，再再循循环环系系统统和和废废物物处处理理系系统统，是是陆陆地地生生态态系系统统的的基基底底或或基基础础。在在土土壤壤中中进进行行的的两两个个最最重重要要的的生生态过程是分解过程和固氮过程。态过程是分解过程和固氮过程。2土土壤壤为为陆陆生生植植物物提提供供了了基基质质，是是植植物物萌萌芽芽、支支撑撑和和腐腐烂烂的的地地方方，又又是是水水和和营营养养物物储储存存场场所所；土土壤壤为为陆陆生生动动物物提提供供了了栖栖息息地地。是是动动物物和和微微生生物物藏藏身身处处，排污处；是污染物质转化的
9、重要基地。排污处；是污染物质转化的重要基地。生物与大气的关系二二土壤的物理性质与生物的关系土壤的物理性质与生物的关系土壤由固固体体、水水份份和和空空气气组成。固相颗粒是土壤的物质基础。1.土壤土壤质地与地与结构：构：土壤由粗砂（2.00.2mm）、细砂(0.20.02mm)、粉砂(0.02-0.002mm)和粘粒(0.002mm以下)组成。这些颗粒组合的百分比，称为土壤土壤质地地。砂砂土土:颗粒粗、疏松、通气性强，但蓄水、保肥性能差。壤壤土土:质地较均匀，通气透水，适宜农业种植。粘粘土土:颗粒细，湿时粘，干时硬，保水保肥能力强，透水透气性差。土壤质地影响生物的分布与活动。如细胸金针虫多出现在粘
10、土中,，蝼蛄喜欢在湿润的含沙质较多的土壤中，沟金针虫发生在粉砂壤土和粉砂粘土中。生物与大气的关系土土壤壤结结构构：土土壤壤颗颗粒粒排排列列形形式式，孔孔隙隙度度及及团团聚聚体体的的大大小和数量称为土壤结构。小和数量称为土壤结构。土壤结构可影响固、液、气相分配比例。团团粒粒结结构构（腐腐殖殖质质：粘粘结结土土粒粒形形成成的的0.25-10mm的的小小团团块块）是土壤中最好的结构。结构不良的土壤，土体坚实，通气透气性差，土壤肥力差，不利于植物根系伸扎和生长，土壤微生物和土壤动物的活动受到抑制。这些动物在土壤形成和有机物分解中又起重要作用。引自生物与大气的关系2土壤水分土壤水分可可直直接接被被植植物
11、物根根吸吸收收利利用用，有有利利于于矿矿物物质质养养分分的的分分解解、溶溶解解和和转转化化，有有利利于于土土壤壤中中有有机机物物的的分分解解与与合合成成，增增加了土壤养分。加了土壤养分。水水分分过过少少时时，植植物物受受干干旱旱威威胁胁。水水分分过过多多，易易引引起起有有机机质质的的嫌嫌气气分分解解，产产生生H2S及及各各种种有有机机酸酸，对对植植物物有有毒毒害害作作用用，根根的的呼呼吸吸作作用用和和吸吸收收作作用用受受阻阻，使使根根系系腐腐烂烂。土壤水分影响了土壤动物的生存与分布土壤水分影响了土壤动物的生存与分布。生物与大气的关系3土壤空气土壤空气特点：低特点：低O2（1012%），高），高
12、CO2（0.1%）。）。透透气气不不良良时时，土土壤壤中中CO2积积累累过过多多，阻阻碍碍根根系系生长、种子发芽，甚至导致植物死亡。生长、种子发芽，甚至导致植物死亡。土壤动物对土壤中低氧和高土壤动物对土壤中低氧和高CO2的适应性：的适应性：血血红红蛋蛋白白的的浓浓度度增增加加，血血红红蛋蛋白白的的氧氧结结合合能能力力增增加加，同同时时降降低低能能量量代代谢谢，降降低低体体温温。地地下下兽兽的脑中枢对的脑中枢对CO2的敏感性降低。的敏感性降低。土土壤壤通通气气程程度度影影响响土土壤壤微微生生物物的的种种类类、数数量量和和活动情况，进而影响分解过程。活动情况，进而影响分解过程。生物与大气的关系4土
13、壤温度土壤温度影响植物的发育生长。影响植物的发育生长。影响根系的生长、呼吸和吸收性能。影响根系的生长、呼吸和吸收性能。影影响响矿矿物物质质盐盐类类的的溶溶解解速速度度、土土壤壤气气体体交交换换、水水分分蒸蒸发发、土土壤壤微微生生物物活活动动以以及及有有机机质质的的分分解解，而间接影响植物的生长。而间接影响植物的生长。影响土壤动物的运动影响土壤动物的运动生物与大气的关系三土壤的化学性质与生物三土壤的化学性质与生物1.土壤土壤pH：影响矿质盐分的溶解度，从而影响植物养分的有效性。影响矿质盐分的溶解度，从而影响植物养分的有效性。影影响响微微生生物物活活动动而而影影响响养养分分的的有有效效性性和和植植
14、物物的的生生长长。如许多豆科植物的根瘤只能生长在中性土壤中影响土壤动物区系及其分布。影响土壤动物区系及其分布。图3-20土壤pH对矿物养分的有效性影响。以带宽度表示（引自Begonet al.,1996）生物与大气的关系2土壤有机质：可分成腐殖质和非腐殖质土壤有机质：可分成腐殖质和非腐殖质非腐殖质是死亡动植物组织和部分分解的组织。腐腐殖殖质质是是土土壤壤微微生生物物分分解解有有机机质质时时，重重新新合合成成的的具具有有相相对对稳稳定定性性的的多多聚聚体体化化合合物物。是是植植物物营营养养的的重重要要碳源和氮源。影响到土壤动物的分布与数量。碳源和氮源。影响到土壤动物的分布与数量。土壤有机质对土壤
15、团粒结构的形成、保水、供水、通气、稳温也有重要作用，从而影响植物生长。生物与大气的关系3土壤矿质元素土壤矿质元素植植物物生生命命活活动动需需要要9种种大大量量元元素素（钾钾、钙钙、镁镁、硫硫、磷磷、氮氮、碳碳、氧氧、氢氢、）和和7种种微微量量元元素素（铁铁、锰锰、硼硼、锌锌、铜铜、钼钼和和氯氯）。除除碳碳、氢氢、氧氧以以外外，植植物物所所需需的的全全部部元元素均来自土壤矿物质和有机质的矿物分解。素均来自土壤矿物质和有机质的矿物分解。土壤的无机元素影响动物的生长、分布和数量。土壤的无机元素影响动物的生长、分布和数量。生物与大气的关系四植物对土壤的适应四植物对土壤的适应酸性土植物（pH7.5）大多
16、数植物和农作物适宜在中性土壤中生长。生活在盐碱土中的植物和沙基质中的植物，分别归为盐碱土植物和沙生植物。生物与大气的关系1植物对盐碱土的适应：植物对盐碱土的适应：(1)形形态适适应：矮矮小小、干干硬硬、叶叶子子不不发达达、气气孔孔下下陷陷，表表皮皮具具厚厚的的外外皮皮，常常具具灰灰白白色色绒毛毛。细胞胞间隙隙小小，栅栏组织发达达。有有的的具具有有肉肉质性性叶叶，有有特特殊殊的的储水水细胞。胞。生物与大气的关系聚聚盐性性植植物物：原原生生质抗抗盐性性特特别强强，能能忍忍受受高高浓度度的的NaCl溶溶液液。细胞胞液液浓度度特特别高高，根根部部细胞胞渗渗透透压很很高高，能能吸吸收收高高浓度度土土壤壤
17、溶溶液液中中的的水分。水分。如如盐角草、海角草、海莲子等子等泌泌盐植植物物：能能把把根根吸吸入入的的多多余余盐，通通过茎茎、叶叶表表面面密密布布的的盐腺腺排排出出来来。如如柽柳柳、各各种种红树植物等。植物等。盐角草群落盐角草群落(2)生理适生理适应：引自生物与大气的关系怪柳群落怪柳群落盐地风毛菊盐地风毛菊不不透透盐性性植植物物：根根细胞胞对盐类的的透透过性性非非常常小小，它它们几几乎乎不不吸吸收收或或很很少少吸吸收收土土壤壤中中的的盐类。这类植植物物细胞胞的的渗渗透透压也也很很高高，提提高高了了根根从从盐碱碱土土中中吸吸水水能能力力。如如：蒿蒿属属、盐地地紫紫苑苑、盐地地风毛毛菊、碱地菊、碱地
18、风毛菊等。毛菊等。引自引自生物与大气的关系2植物对沙的适应：沙生植物植物对沙的适应：沙生植物特性：抗风沙、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫瘠。特性：抗风沙、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫瘠。被被流流沙沙埋埋没没时时，在在埋埋没没的的茎茎上上能能长长出出不不定定芽芽和和不不定定根根。根根系系生生长长速速度度极极为为迅迅速速，根根上上具具有有由由一一层层沙沙粒粒形形成成的的囊囊套套，保保护护暴暴露露到到沙沙面面上上的的根根免免受受沙沙粒粒灼灼伤伤和和流流沙沙的的机机械械伤伤害害。如如绿绿沙沙竹竹、白白刺刺等等。具具有有旱旱生生植植物物特特征征，如如地地面面植植被被矮矮，主主根根长，侧根根分分布布宽，以以便便取取水水，固固沙沙；叶叶片片极极端端缩小小，甚甚至至退退化化；有有的的叶叶具具贮水水细胞胞；有有的的在在叶叶表表皮皮下下有有一一层没没有有叶叶绿素素的的细胞胞，积累累脂脂类物物质，提提高高植植物的抗物的抗热性；性；细胞具高渗透胞具高渗透压，增，增强强根系主根系主动吸水能力。吸水能力。特特别干旱干旱时，有些，有些进入休眠，待有雨入休眠，待有雨时再恢复生再恢复生长。生物与大气的关系
