生態(tài)學(xué)物質(zhì)環(huán)境-水因子及其生態(tài)作用

1、生態(tài)學(xué)物質(zhì)環(huán)境(水因子及其生態(tài)作用)物質(zhì)環(huán)境：指地球上水、大氣、土壤等生態(tài)因子構(gòu)成的有機(jī)體的生存環(huán)境。主要物質(zhì)環(huán)境成分：水、大氣、土壤、風(fēng)物質(zhì)環(huán)境的特點(diǎn)：物質(zhì)環(huán)境的組成成分如水、大氣、土壤等構(gòu)成了有機(jī)體生活的空間或棲息地。物質(zhì)環(huán)境的組成成分又為生物體的組成需要提供了常量元素(如C、 O、 S、 Fe、 K、 Na等)和微量元素(如鉻、鈷、氟、鋁、硒、鋅、碘等)。陸地上水量等物質(zhì)元素的多少，影響到陸生生物的生長和分布。水環(huán)境中的水量等物質(zhì)元素的多少，影響到水生生物的生長和分布。水因子及其生態(tài)作用水分布于海洋、陸地以及大氣之中，形成各種水體，共同組成水圈。水的存在形式有固態(tài)(冰、雪、霜)，液態(tài)(霧

2、、露、云、雨)、氣態(tài)(蒸汽)水的分布形式有咸水(海洋水、咸水湖)和淡水(冰川、永久雪蓋、地下水、地表水、大氣水、生物水)陸地上水的分布：降雨量分布緯度：緯度增加，降水量減少經(jīng)度：由東向西減少海拔：海拔增加降水量增加地形：迎風(fēng)坡多，背風(fēng)坡少季節(jié)：夏季多，冬季少大氣濕度相對濕度收到環(huán)境溫度的調(diào)節(jié)： 溫度增加，相對濕度降低；溫度降低，相對濕度增加；相對濕度隨地理位置變化：熱帶雨林帶80-100%，荒漠地帶低于20%。水的特性水分子具有極性能吸附到帶電的離子上， 這使得水能和其他生物成分結(jié)合，也使水成為最好的溶劑。水具有高熱容量水能吸收大量的熱，而自身升溫很少。水具有特殊的密度變化4時水密度最大。水具

3、有相變固態(tài)-液態(tài)-氣態(tài)水體環(huán)境的特點(diǎn)：弱光；缺氧；密度大；粘性高；溫度變化平緩；能溶解各種無機(jī)鹽類水陸環(huán)境的差異：密度、浮力與粘滯性不同；溫度不同；含氧量不同；濕度不同。水因子的生態(tài)作用：水是生物體不可缺少的組成成分；水是生物體所有代謝活動的介質(zhì)；水為生物創(chuàng)造穩(wěn)定的溫度環(huán)境；水對動植物生長發(fā)育和數(shù)量分布有影響；水對動植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、行為等有影響；水體的易受污染性能危害生物與人體的健康；生物起源于水環(huán)境。水分獲得途徑：植物根部吸收，葉面吸收；動物食物，體表吸收，代謝水，飲用水。水分的喪失途徑：植物蒸發(fā)(蒸騰作用、擴(kuò)散作用)失水，分泌失水；動物皮膚蒸發(fā)失水，呼吸、排泄、分泌失水。動物保水機(jī)制：減少

4、皮膚的透水性；減少身體表面蒸發(fā)；減少呼吸失水；減少排泄失水；利用代謝水。植物保水機(jī)制：發(fā)達(dá)的貯水組織；氣孔關(guān)閉；發(fā)達(dá)的根系；莖葉特化。生物對水因子的適應(yīng)植物的適應(yīng)(水生植物、陸生植物)動物的適應(yīng)(水生動物、陸生動物)水生植物面臨的主要問題：水分過多；水流漂動；鹽度過高；供養(yǎng)困難；光線微弱。水生植物分為3 種生態(tài)類型：沉水植物、浮水植物、挺水植物水生植物適應(yīng)水因子的特點(diǎn)水生植物滲透壓的適應(yīng)調(diào)節(jié)；減少葉子的蒸騰作用來緩和細(xì)胞的滲透壓；在高鹽度地區(qū)，主要有兩種方式：通過某些高濃度的適宜物質(zhì)如氨基酸、某些多糖類、一些甲基氨、脯氨酸、 山梨酸、甘氨酸等增加細(xì)胞的滲透壓，與環(huán)境維持平衡。形成排鹽機(jī)制。通過

5、植物根系排鹽、鹽腺排鹽。水生植物具有發(fā)達(dá)的通氣組織，以保證各器官組織對養(yǎng)的需要。(蓮莖、藕)；沉水植物與浮水植物機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，以增強(qiáng)植物的彈性和抗扭曲能力，適應(yīng)于水體流動；沉水植物在水下的葉片多分裂成帶狀、線狀等，而且很薄，以增加吸收陽光、無機(jī)鹽和二氧化碳的面積。(緞帶椒)水中氧氣的兩大來源：大氣中的氧擴(kuò)散到水中；水中植物光合作用釋放出氧。溶解氧是水生生物最重要的限制因素之一。水中氧含量由水面向水底遞減。陸生植物面臨的主要問題：水分供應(yīng)不足；防止水分丟失；增強(qiáng)攝水能力。根據(jù)植物與水的關(guān)系將陸生植物分為3 類：旱生植物、中生植物、濕生植物陸生植物適應(yīng)水因子的特點(diǎn)：旱生植物在保水方面的形態(tài)結(jié)構(gòu)上

6、的特征，主要表現(xiàn)在3 方面：發(fā)達(dá)的根系等增加水分?jǐn)z??；通過葉形狀和葉組織的特化減少水分丟失：針狀葉或被有角質(zhì)層及絨毛，或具扇狀的運(yùn)動細(xì)胞使葉片在缺水時卷曲。具有發(fā)達(dá)的貯水組織如肉質(zhì)莖。中生陸生植物具有一套完整的保持水分平衡的結(jié)構(gòu)和功能，其根系和疏導(dǎo)組織均比濕生植物發(fā)達(dá)。(主要表現(xiàn)在形態(tài)結(jié)構(gòu)適應(yīng))中生植物樟樹葉片表面角質(zhì)層較發(fā)達(dá)、蠟質(zhì)層也較厚。濕生植物在潮濕環(huán)境中生長，根系不發(fā)達(dá)，不能忍受較長時間的水分不足，根部通過通氣組織與莖葉的通氣組織相連，以保證根部的供氧。水稻陸生植物的生理適應(yīng)主要表現(xiàn)在：具有水分運(yùn)輸?shù)膭恿?；原生質(zhì)的滲透濃度高；干旱時種子休眠，遇水萌發(fā)。水生動物面臨的主要問題：水分過多；

7、鹽度過高；供氧不足；浮力不足與身體下沉；水中阻力過大阻礙運(yùn)動；水中光線微弱。水生動物適應(yīng)水因子的特點(diǎn)水生動物的滲透壓的適應(yīng)調(diào)節(jié)主要依靠腎臟和鰓來進(jìn)行淡水河海水環(huán)境中水分和鹽分的平衡調(diào)節(jié)。體內(nèi)水分調(diào)節(jié)：依靠腎臟排出水淡水中排尿量大，海水中排尿量少。體內(nèi)鹽分調(diào)節(jié)：依靠鰓調(diào)節(jié)鹽代謝在海水中鰓逆向排鹽，在淡水中鰓攝取鹽。低鹽環(huán)境和淡水環(huán)境中的動物：淡水動物對環(huán)境是高滲性，導(dǎo)致水不斷滲入動物體內(nèi)，過剩的水不斷排出體外，保持水分平衡。補(bǔ)充丟失的鹽分食物，鰓主動吸收鹽類海洋動物：低滲性海洋動物：體液或血液滲透濃度與海水滲透濃度基本相等的動物，如海膽；低滲性海洋動物：血液和體液遠(yuǎn)低于海水的動物，如鯡魚等。海洋

8、動物：鯊魚和無脊椎動物等滲；硬骨魚低滲；淡水動物：硬骨魚高滲；河口動物：洄游魚類變滲透壓水生動物的水平衡調(diào)節(jié)機(jī)制：等滲： 體內(nèi)和體外的滲透壓相等，水和鹽以大致相等的速度在體內(nèi)外之間擴(kuò)散。僅排泄失水，通過食物、飲水、代謝水獲得水，泌鹽器官排出多余的鹽分。高滲： 體內(nèi)的滲透壓高于體外，水由環(huán)境中向體內(nèi)擴(kuò)散，體內(nèi)的鹽分向外擴(kuò)散。通過排泄作用排出多余的水，鹽分通過食物和組織攝入。低滲：體內(nèi)滲透壓低于體外，水分向外擴(kuò)散，鹽分進(jìn)入體內(nèi)。通過食物、代謝水和飲水獲得水，多種多樣的泌鹽組織排出多余的鹽分。水生生物對水密度的適應(yīng)克服下沉：鰾相當(dāng)于植物的充氣器官，增加脂肪增加浮力，減少運(yùn)動阻力；克服深海壓力：具有適應(yīng)的身體結(jié)構(gòu)，肋骨無胸骨附著，有的甚至無肋骨，缺少中央腱的肌隔膜斜置于胸腔內(nèi)。形成克服水阻力的快速運(yùn)動的體型；光線微弱時的適應(yīng)：深海簸糠的放光器官；水生動物對低氧的適應(yīng)魚類增加鰓流過的水體積；一定程度調(diào)節(jié)呼吸頻率增加氧氣量；增加體內(nèi)血紅素含量；少數(shù)魚類有嫌棄性呼吸的發(fā)現(xiàn)。陸生動物面臨的主要問題：水分供應(yīng)不足；防止水分丟失；增強(qiáng)攝水能力；形成產(chǎn)水能力。陸