第三章生態(tài)系統(tǒng)中的生物與環(huán)境

1、獅虎獸虎獅獸l（2 2）生態(tài)因子的類型）生態(tài)因子的類型l根據(jù)生態(tài)因子的性質(zhì)：根據(jù)生態(tài)因子的性質(zhì)：l氣候因子氣候因子：如光、溫、濕度、降水量和大氣運動等：如光、溫、濕度、降水量和大氣運動等因子。因子。l土壤因子土壤因子：主要指土壤物理、化學(xué)性質(zhì)、營養(yǎng)狀況：主要指土壤物理、化學(xué)性質(zhì)、營養(yǎng)狀況等，如土壤的深度、質(zhì)地、母質(zhì)、容重、孔隙度、等，如土壤的深度、質(zhì)地、母質(zhì)、容重、孔隙度、PHPH值、鹽堿度、肥力等。值、鹽堿度、肥力等。l地形因子地形因子：指地表特征，如地形起伏、海拔、山脈、：指地表特征，如地形起伏、海拔、山脈、坡度、坡向、高度等地貌特征。坡度、坡向、高度等地貌特征。l生物因子生物因子：指同種

2、或異種生物之間的相互關(guān)系，如：指同種或異種生物之間的相互關(guān)系，如種群結(jié)構(gòu)、密度、競爭、捕食、共生、寄生等。種群結(jié)構(gòu)、密度、競爭、捕食、共生、寄生等。l人為因子人為因子：指人類活動對生物和環(huán)境的影響。：指人類活動對生物和環(huán)境的影響。美女蘭花螳螂美女蘭花螳螂枯葉蝶枯葉蝶 枯葉蝶枯葉蝶 GaiaGaia假說假說地球自我調(diào)節(jié)理論地球自我調(diào)節(jié)理論 l生物是被動地適應(yīng)地球環(huán)境的理化條件的。生物是被動地適應(yīng)地球環(huán)境的理化條件的。l英國科學(xué)家英國科學(xué)家James James LovelockLovelock于于2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代提出一個年代提出一個地球自我地球自我調(diào)節(jié)的理論調(diào)節(jié)的理論GaiaGaia

3、假說（假說（GaiaGaia）：l1 1、大氣中活性氣體的組成、地球表面的溫度及地表沉積物的氧、大氣中活性氣體的組成、地球表面的溫度及地表沉積物的氧化還原電位和化還原電位和pHpH值等是受地球上所有生物總體的生長和代謝所值等是受地球上所有生物總體的生長和代謝所主動調(diào)控的。主動調(diào)控的。l2 2、上述環(huán)境受到人為破壞或自然條件的各種干擾而發(fā)生相應(yīng)變、上述環(huán)境受到人為破壞或自然條件的各種干擾而發(fā)生相應(yīng)變化時，地球上的生命總體就會通過改變其生長、活動和代謝來對化時，地球上的生命總體就會通過改變其生長、活動和代謝來對這些變化做出相應(yīng)的反應(yīng)，緩和地球環(huán)境的這些變化。這些變化做出相應(yīng)的反應(yīng)，緩和地球環(huán)境的這

4、些變化。澳大利亞南十字大學(xué)澳大利亞南十字大學(xué)Graham JonesGraham Jones及其同事測量了大堡礁及其同事測量了大堡礁珊瑚及周圍海水里的二甲基硫含量，發(fā)現(xiàn)珊瑚分泌的粘液珊瑚及周圍海水里的二甲基硫含量，發(fā)現(xiàn)珊瑚分泌的粘液中的二甲基硫含量是迄今發(fā)現(xiàn)所有生物中最高的。這使珊中的二甲基硫含量是迄今發(fā)現(xiàn)所有生物中最高的。這使珊瑚礁上方的海面水層富含二甲基硫，被風(fēng)帶入大氣。瑚礁上方的海面水層富含二甲基硫，被風(fēng)帶入大氣。瀘沽湖瀘沽湖溫 度 （ ） 淡 水 （ ml/L） 海 水 （ ml/L） 0 10.29 7.97 10 8.02 6.35 15 7.22 5.79 20 6.57 5.3

5、1 30 5.57 4.46 水水溫上升，水中溫上升，水中的的溶溶氧量氧量隨之下降。隨之下降。水體溫度與水體溫度與鹽度、溶解氧的關(guān)系鹽度、溶解氧的關(guān)系20 40 60弱光弱光20 40 60中光中光20 40 60強光強光土壤濕度土壤濕度/%光照強度光照強度/lx不施肥不施肥不施肥不施肥不施肥不施肥施肥施肥施肥施肥施肥施肥地形對氣候因子重新分布的影響示意圖地形對氣候因子重新分布的影響示意圖玉米不同生長階段對水分和溫度的要求玉米不同生長階段對水分和溫度的要求100 200 300 400 500 600 700 800120100 80 60 40 20二氧化碳質(zhì)量濃度二氧化碳質(zhì)量濃度/（mgL

6、-1）吸收二氧化碳吸收二氧化碳/（mgg-1鮮重鮮重min-1）700lx350lx70lx植物光合作用中光照強度與二氧化碳的相互補償作用植物光合作用中光照強度與二氧化碳的相互補償作用我國不同緯度太陽輻射年總和值我國不同緯度太陽輻射年總和值我國不同緯度地區(qū)年平均溫度值我國不同緯度地區(qū)年平均溫度值我國不同緯度太陽輻射年總和值我國不同緯度太陽輻射年總和值(單位：單位：h)中國溫帶、暖溫帶植被、降水、土壤的經(jīng)向分布中國溫帶、暖溫帶植被、降水、土壤的經(jīng)向分布熱帶雨林熱帶雨林常綠闊葉林常綠闊葉林落葉闊葉林落葉闊葉林亞高山針葉林亞高山針葉林高山灌叢高山灌叢高山草甸高山草甸高山荒漠高山荒漠積積雪雪雪雪雪雪高

7、山寒漠土高山寒漠土高山草原土高山草原土山地灰化土山地灰化土山地棕壤山地棕壤山地黃壤山地黃壤紅壤紅壤熱帶山體熱帶山體亞熱帶山體亞熱帶山體溫帶山體溫帶山體海拔海拔緯向緯向山地氣候垂直帶與植被、土壤分布山地氣候垂直帶與植被、土壤分布吐魯番盆地吐魯番盆地 l一、耐性定律（謝爾福特耐性定律）一、耐性定律（謝爾福特耐性定律）l1 1、相關(guān)定義：、相關(guān)定義：l耐性范圍耐性范圍：19131913年美國生態(tài)學(xué)家謝爾福特經(jīng)大量調(diào)查年美國生態(tài)學(xué)家謝爾福特經(jīng)大量調(diào)查后指出，后指出，生物對其生存環(huán)境的適應(yīng)有一個生態(tài)學(xué)最小量生物對其生存環(huán)境的適應(yīng)有一個生態(tài)學(xué)最小量和最大量的界限，生物只有處于這兩個限度范圍之間生和最大量的

8、界限，生物只有處于這兩個限度范圍之間生物才能生存，這個最小到最大的限度物才能生存，這個最小到最大的限度稱為生物的耐受范稱為生物的耐受范圍。圍。l耐性定律耐性定律：生物對環(huán)境的適應(yīng)存在耐性限度的法則生物對環(huán)境的適應(yīng)存在耐性限度的法則稱為稱為耐性定律。耐性定律。l2 2、耐性的變化、耐性的變化l(1)(1)不同生物的耐性不同不同生物的耐性不同；l(2)(2)同一生物在不同時期的耐性不同同一生物在不同時期的耐性不同；l(3)(3)同一生物對不同因子的耐性限度不同同一生物對不同因子的耐性限度不同；l(4)(4)不同因子的耐性可相互影響不同因子的耐性可相互影響；l(5)(5)生物的耐性可人為改變生物的耐

9、性可人為改變( (馴化馴化) )。南北較高緯度地區(qū)的南北較高緯度地區(qū)的低溫是影響非洲蜂進低溫是影響非洲蜂進一步向高緯度范圍擴一步向高緯度范圍擴散的限制因子。散的限制因子。最適范圍最適范圍亞適范圍亞適范圍亞適范圍亞適范圍不適范圍不適范圍不適范圍不適范圍不能生存不能生存因子梯度因子梯度漸增漸增生命活動或數(shù)量生命活動或數(shù)量生物對環(huán)境因子的耐受曲線生物對環(huán)境因子的耐受曲線最適范圍最適范圍不適范圍不適范圍不能生存不能生存因子梯度因子梯度漸增漸增生命活動強度或數(shù)量生命活動強度或數(shù)量生物對環(huán)境因子耐受曲線的實際表現(xiàn)生物對環(huán)境因子耐受曲線的實際表現(xiàn)亞適范圍亞適范圍亞適范圍亞適范圍不適范圍不適范圍廣溫性生物廣溫

10、性生物狹溫喜熱生物狹溫喜熱生物生命活動或數(shù)生命活動或數(shù)量量溫度變化梯度溫度變化梯度 低低高高狹溫喜冷生物狹溫喜冷生物大麻哈魚在生殖季節(jié)成群溯河進入我國黑龍江、長江及其支流中產(chǎn)大麻哈魚在生殖季節(jié)成群溯河進入我國黑龍江、長江及其支流中產(chǎn)卵。繁殖活動結(jié)束后，大麻哈魚因長途跋涉和饑疲交加終至體衰力卵。繁殖活動結(jié)束后，大麻哈魚因長途跋涉和饑疲交加終至體衰力竭而全部死亡，所以是一次性生殖的魚類竭而全部死亡，所以是一次性生殖的魚類.大馬哈魚生殖洄游產(chǎn)后死亡大馬哈魚生殖洄游產(chǎn)后死亡產(chǎn)于我國的鰻鱺和松江鱸產(chǎn)于我國的鰻鱺和松江鱸魚是從淡水游向海洋去繁魚是從淡水游向海洋去繁殖的僅有例子，這種洄游殖的僅有例子，這種洄

11、游稱為降河洄游。鰻鱺的性稱為降河洄游。鰻鱺的性成熟年齡在成熟年齡在8 8歲以上，集歲以上，集群游向深海進行繁殖的親群游向深海進行繁殖的親鰻于產(chǎn)卵后均因疲憊而死，鰻于產(chǎn)卵后均因疲憊而死，無一生還。幼鰻孵化后，無一生還。幼鰻孵化后，逐漸向親鰻棲息的江河進逐漸向親鰻棲息的江河進行溯河洄游，此時的幼鰻行溯河洄游，此時的幼鰻周身透明，頭細，體似柳周身透明，頭細，體似柳葉狀，故名柳葉鰻，經(jīng)過葉狀，故名柳葉鰻，經(jīng)過生長和變態(tài)才成鰻形的線生長和變態(tài)才成鰻形的線鰻。漁民在掌握了鰻鱺的鰻。漁民在掌握了鰻鱺的周期性洄游規(guī)律后，每年周期性洄游規(guī)律后，每年初春于長江下游捕撈鰻鱺初春于長江下游捕撈鰻鱺魚苗進行養(yǎng)殖。魚苗進

12、行養(yǎng)殖。溫度溫度/適合度適合度85%90%95%2025303540相對濕度相對濕度/%適合度適合度3032.53580859095100兩個因子相互作用對生物耐性范圍的影響不同溫度下馴化導(dǎo)致耗氧量的差異不同溫度下馴化導(dǎo)致耗氧量的差異200200160160120120808040400 010 10 20 3020 30溫度溫度 耗氧量耗氧量 （mlgmlg-1-1hh-1-1 ）5 5 馴化馴化25 25 馴化馴化中低緯度的柳樹在春季開花，而北極這種柳樹在中低緯度的柳樹在春季開花，而北極這種柳樹在夏季六月中旬以后才開花。由于北極長年處于低夏季六月中旬以后才開花。由于北極長年處于低溫狀態(tài)，它

13、必須在溫狀態(tài)，它必須在7070天內(nèi)完成發(fā)芽、開花和結(jié)果天內(nèi)完成發(fā)芽、開花和結(jié)果的整個過程，同時由于極夜時期沒有陽光，植物的整個過程，同時由于極夜時期沒有陽光，植物不能進行光合作用，所以它的生長及其緩慢，一不能進行光合作用，所以它的生長及其緩慢，一年只能長幾毫米。年只能長幾毫米。第一章 緒論第二章 開縣生態(tài)特征與存在的主要生態(tài)問題第三章 開縣區(qū)域景觀變化與生態(tài)脅迫特征分析第一節(jié) 景觀格局指標(biāo)體系第二節(jié) 信息獲取與處理第三節(jié) 開縣區(qū)域景觀格局與景觀變化第四章 開縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與功能分區(qū)第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能內(nèi)涵及其理論第二節(jié) 開縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分析第三節(jié) 開縣生態(tài)系統(tǒng)功能區(qū)劃第五章 開懸生

14、態(tài)恢復(fù)的區(qū)域?qū)嵺`與效果分析第一節(jié) 退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)理論與方法第二節(jié) 太平溪流域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)實踐第三節(jié) 河岸帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)實踐第四節(jié) 開縣消落帶生態(tài)恢復(fù)研究第六章 開縣區(qū)域生態(tài)恢復(fù)實現(xiàn)途徑生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性管理第一節(jié) 區(qū)域生態(tài)管理的基本理論框架第二節(jié) 開縣區(qū)域生態(tài)恢復(fù)途徑生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性管理第三節(jié) 開縣區(qū)域生態(tài)恢復(fù)途徑生態(tài)監(jiān)測與評估第七章 主要結(jié)論與研究展望高位芽植物 地上芽植物 地面芽植物 地下芽植物黑色的植物部分能越冬，非黑色部分在冬季死亡圖 5.2 物種 S1和 S2的生態(tài)位空間模式圖 （圖中只表示應(yīng)用兩個環(huán)境變量描 述的，引自 Krebs，1978） S1 S2 溫 度 濕 度 拉克（拉克（L

15、ack,1944,1945Lack,1944,1945）為了證實假說，研究在）為了證實假說，研究在同一水流攝食、同一峭壁上營巢的兩種鸕鶿同一水流攝食、同一峭壁上營巢的兩種鸕鶿（Phalacrocorax carboPhalacrocorax carbo和和P.aristotelisP.aristotelis），經(jīng)過深入的），經(jīng)過深入的觀察證明，前者觀察證明，前者Phalacrocorax carboPhalacrocorax carbo主要捕食底棲的比主要捕食底棲的比目魚和底棲的無脊椎動物，后者目魚和底棲的無脊椎動物，后者P.aristotelisP.aristotelis主要以水上主要以水上

16、層自由游泳的魚類和沙鰻為食層自由游泳的魚類和沙鰻為食. .植物光合作用達到最大值時的光照強度，稱為該種植物的光飽和點。光合作用和呼吸作用相等時的光照強度稱為光補償點。不同類型植物的光合特征和生理特征比較不同類型植物的光合特征和生理特征比較黃化現(xiàn)象黃化現(xiàn)象弱光下植物色素不能形成，細胞弱光下植物色素不能形成，細胞縱向伸長，碳水化合物含量含量縱向伸長，碳水化合物含量含量低，植株為黃色軟弱狀。低，植株為黃色軟弱狀。麻雀在光強為麻雀在光強為0.145Lux時時開始鳴叫開始鳴叫蚱蟬在夏季氣溫高于蚱蟬在夏季氣溫高于14，光強為光強為0.86Lux時開始鳴叫時開始鳴叫（1 1）陽性植物）陽性植物Figure

17、2.15l（1）光質(zhì)對植物的影響l光質(zhì)對植物光合作用的影響：l光合作用的光譜范圍只是可見光區(qū)，其中紅橙光主要被葉綠素吸收，藍紫光也能被葉綠素和類胡羅卜素所吸收，這部分輻射稱為生理有效輻射。l光質(zhì)對植物光合作用產(chǎn)物的影響：l長波光有利于糖的合成，短波光有利于蛋白質(zhì)的合成。l光質(zhì)對植物形態(tài)的影響：l長波光抑制植物的加粗生長，促進高生長；短波光相反。光的波段對植物的重要生理生態(tài)效應(yīng)光的波段對植物的重要生理生態(tài)效應(yīng)誘光燈產(chǎn)生36550mm波長，該光線對昆蟲具有激背較強的趨光、趨波、趨色、趨性的特性和原理.長日照植物：是在日照長日照植物：是在日照時間超過一定數(shù)值才能時間超過一定數(shù)值才能進行生殖誘導(dǎo)并開花

18、的進行生殖誘導(dǎo)并開花的植物，否則只進行營養(yǎng)植物，否則只進行營養(yǎng)生長，不能進行生殖生生長，不能進行生殖生長的轉(zhuǎn)化。長的轉(zhuǎn)化。短日照植物：是在日照時間短日照植物：是在日照時間短于一定數(shù)值才開花的植物，短于一定數(shù)值才開花的植物，否則在長日照下就只進行營否則在長日照下就只進行營養(yǎng)生長。養(yǎng)生長。日中性植物：只要其它條日中性植物：只要其它條件合適，在任意日長條件件合適，在任意日長條件下都能開花的植物。下都能開花的植物。南半球每年的冬天，沙丁魚由南往北，南半球每年的冬天，沙丁魚由南往北，沿著東部海岸開始一年一度浩浩蕩蕩的沿著東部海岸開始一年一度浩浩蕩蕩的大遷徙。往常平靜的海水翻起了無數(shù)白大遷徙。往常平靜的海

19、水翻起了無數(shù)白色的泡沫，隨著數(shù)十億沙丁魚大舉北進，色的泡沫，隨著數(shù)十億沙丁魚大舉北進，鯊魚、海豚和其他捕食者跟在后面開始鯊魚、海豚和其他捕食者跟在后面開始狂熱的追逐?？駸岬淖分?。 長日照獸類：長日照獸類：隨著春天日照長度的逐隨著春天日照長度的逐漸增加而開始生殖。漸增加而開始生殖。短日照獸類：短日照獸類：隨著秋天短日照長度的逐漸隨著秋天短日照長度的逐漸減少而進入生殖期。減少而進入生殖期。光合作用速率（最大值的百分比）光合作用速率（最大值的百分比）溫度溫度/溫度對光合速率的影響（示三基點溫度）溫度對光合速率的影響（示三基點溫度）-10 0 10 20 30 40 50 60 70100806040

20、20最適最適15最適最適45苔蘚植物苔蘚植物沙漠植物沙漠植物最低最低最低最低最高最高最高最高 12101210ttRRQ時的代謝速率時的代謝速率C）（TTQbb1010長白山高山苔原帶牛皮杜鵑盛開的景觀北極和高山植物的芽和葉片常受油脂類物質(zhì)的保護，芽具北極和高山植物的芽和葉片常受油脂類物質(zhì)的保護，芽具鱗片、體具蠟粉和密毛、植株矮小并常成匍匐狀、墊狀或鱗片、體具蠟粉和密毛、植株矮小并常成匍匐狀、墊狀或蓮座狀等蓮座狀等岳樺林和針葉林下的牛皮杜鵑出現(xiàn)在挪威的斯瓦爾巴特群島的白色北極石南出現(xiàn)在挪威的斯瓦爾巴特群島的白色北極石南 北極苔原北極苔原 貝格曼規(guī)律貝格曼規(guī)律(Bergmans rule):(B

21、ergmans rule):生活在寒冷氣候中的內(nèi)溫生活在寒冷氣候中的內(nèi)溫動物的身體比生活在溫暖氣候中的同類個體更大，這種趨動物的身體比生活在溫暖氣候中的同類個體更大，這種趨向稱貝格曼規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)。向稱貝格曼規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)。北極狐北極狐赤狐赤狐大耳狐大耳狐阿倫規(guī)律阿倫規(guī)律(Allens rule):寒冷地區(qū)寒冷地區(qū)的內(nèi)溫動物較溫暖地區(qū)內(nèi)溫動物的內(nèi)溫動物較溫暖地區(qū)內(nèi)溫動物外露部分（如四肢、尾、耳朵及外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨于縮小的現(xiàn)象，稱鼻）有明顯趨于縮小的現(xiàn)象，稱阿倫規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)。阿倫規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)。鹿蹄草鹿蹄草可以通過在葉細可以通過在葉細胞中

22、大量貯存五胞中大量貯存五碳糖、黏液等物碳糖、黏液等物質(zhì)來降低冰點，質(zhì)來降低冰點，可使其結(jié)冰溫度可使其結(jié)冰溫度下降到下降到-31。以皇帝企鵝來說，它全身羽毛密布，皮下脂肪厚達二至三公分，使它在攝氏零下六十度以皇帝企鵝來說，它全身羽毛密布，皮下脂肪厚達二至三公分，使它在攝氏零下六十度的冰天雪地中仍然能夠自在生活。此外，生活在寒帶的企鵝，鼻孔裏面還長有羽毛，飄的冰天雪地中仍然能夠自在生活。此外，生活在寒帶的企鵝，鼻孔裏面還長有羽毛，飄雪時可以防止雪花進入鼻孔，溫帶的企鵝就沒有這種裝備。雪時可以防止雪花進入鼻孔，溫帶的企鵝就沒有這種裝備。 南極企鵝南極企鵝植物：密毛、鱗片濾光；植物：密毛、鱗片濾光；體

23、色反光；葉緣向上或暫體色反光；葉緣向上或暫時折疊，減少輻射傷害；時折疊，減少輻射傷害；干和莖具厚的木栓層，絕干和莖具厚的木栓層，絕熱。熱。動物：體形變小，外動物：體形變小，外露部分增大；腿長將露部分增大；腿長將體抬離地面；背部具體抬離地面；背部具厚的脂肪隔熱層。厚的脂肪隔熱層。行為上的適應(yīng)行為上的適應(yīng)植物：關(guān)閉氣孔。植物：關(guān)閉氣孔。動物：休眠，穴居，動物：休眠，穴居，晝伏夜出等。晝伏夜出等。niiTTK10)(小地老虎成蟲展翅狀小地老虎成蟲展翅狀小地老虎幼蟲及棉苗被害狀小地老虎幼蟲及棉苗被害狀蝗蟲在變溫下的平均發(fā)育蝗蟲在變溫下的平均發(fā)育速度比恒溫下快速度比恒溫下快38.6%38.6%波斯菊在變

24、溫條件下（白天波斯菊在變溫條件下（白天26.426.4，夜間，夜間1919）比恒溫條件下（晝夜均為）比恒溫條件下（晝夜均為26.426.4或或1919）重量要增加）重量要增加1 1倍。倍。冬小麥冬小麥油菜油菜n 生物進化的歷史進程前寒武紀(jì)34億年前：單細胞原核生物20億年前：單細胞真核藻類 8億年前：多細胞生物古生代寒武紀(jì)：生物大爆發(fā)，藻類、蕨類、軟體動物、棘皮動物奧陶紀(jì)和志留紀(jì)：植物由水生到陸生的進化泥盆紀(jì)：魚類大發(fā)展、昆蟲和兩棲動物興起石炭紀(jì)：兩棲動物繁盛，爬行類興起、動物由水生到陸生二疊紀(jì)：裸子植物繁茂n 生物進化的歷史進程中生代爬行動物的時代三疊紀(jì)：爬行動物成為優(yōu)勢生物、出現(xiàn)鱷魚、鳥類、恐龍、蜥蜴、海龜侏羅紀(jì)：恐龍繁盛、原始哺乳動物出現(xiàn)白堊紀(jì)：恐龍滅絕、昆蟲和有花植物分化。新生代第三紀(jì)：昆蟲與被子植物繼續(xù)繁盛分化、出現(xiàn)鳥類和大量哺乳動物第四紀(jì)：靈長類一支進化為人類l2、動物對水分的生態(tài)適應(yīng)l(1)水生動物：