生物對水因子的適應(yīng)課件

1）生物對水因子的適應(yīng)一、水在地球表面的分布規(guī)律

地球表面的總水量大約為15億km3,其中大約有97%包含在海洋庫中。淡水中：兩極冰蓋29000km3、地下水8000km3

、湖泊河流100km3、土壤水分100km3、大氣中水13km3、生物體中水1km3

。水分的大循環(huán)與小循環(huán)：1，空間上的分布

海拔

緯度

經(jīng)度

地貌2，時間上的分布規(guī)律

季節(jié)上的變化降雨量：地球上的降雨量隨著緯度發(fā)生很大變化。在赤道南北兩側(cè)緯度0-20°降雨量最大，年達(dá)100-200cm。緯度20°-40°地帶，由于空氣下降吸收水分，降雨量減少，在南北半球40°-60°地帶，由于南北暖冷氣團(tuán)相交形成氣旋雨，致使年降雨量超過25cm，成為中緯度濕潤帶。極地地區(qū)降水很少，成為干燥地帶。等雨線：華南降水量為1500—2000mm，長江流域為1000—1500mm，秦嶺和淮河大約為750mm，從大興安嶺西坡向西，經(jīng)燕山到秦嶺北坡為500mm，黃河上中游約250—500mm。內(nèi)蒙西部至新疆南部為100mm以下。二、生物對水環(huán)境的適應(yīng)性1，陸地生物對水環(huán)境的適應(yīng)（1）植物對水環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)

旱生植物中生植物濕生植物（2）動物對水環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)

形態(tài)上

節(jié)肢動物體表角質(zhì)層及蠟紙層、爬行動物體表的鱗片、昆蟲氣孔的開放與關(guān)閉、多數(shù)陸生動物呼吸具有逆流交換的機(jī)理等。

生理上亨利氏袢越長（相應(yīng)腎臟髓質(zhì)越厚），尿濃縮越高；鳥類、爬行類的大腸和泄殖腔以及昆蟲的直腸有重吸水的作用。陸生動物在蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物的排泄上也表現(xiàn)出陸地適應(yīng)性。如兩棲類、獸類排泄尿素、鳥類與昆蟲類排尿酸。

行為上夏眠、昆蟲的滯育、晝伏夜行等。2，水生生物對水的生態(tài)適應(yīng)性（1）水生植物對水的生態(tài)適應(yīng)性

沉水植物浮游植物挺水植物（2）水生動物對水的生態(tài)適應(yīng)性

淡水水域海水水域

二、風(fēng)的類型1，季風(fēng)2，寒流4，焚風(fēng)5，山風(fēng)6，谷風(fēng)3，海陸風(fēng)圖.在低氧濃度下，金魚的氧耗隨水中氧濃度成線性改變圖顯示，人由海拔850m進(jìn)入4540m高度后，這三項指標(biāo)逐漸升高，數(shù)周后達(dá)到最大值，并維持在此高水平上。當(dāng)從高海拔回到平原后，這些指標(biāo)將逐漸下降，恢復(fù)到原水平。

血紅蛋白紅細(xì)胞血球比積3.植物與氧植物與動物一樣呼吸消耗氧，但植物是大氣中氧的主要生產(chǎn)者。植物光合作用中，每呼吸44gCO2，能產(chǎn)生32gO2。白天，植物光合作用釋放的氧氣比呼吸作用所消耗的氧氣大20倍。據(jù)估算，每公頃森林每日吸收1噸CO2，呼出0.73噸氧；每公頃生長良好的草坪每日可吸收0.2噸CO2，釋放0.15噸O2。如果成年人每人每天消耗0.75kg氧，釋放0.9kgCO2，則城市每人需要10m2森林或50m2草坪才能滿足呼吸需要。因此植樹造林是至關(guān)重要的，不僅是美化環(huán)境，更主要的是給人類的生存提供了凈化的空氣環(huán)境。

四、CO2與植物植物在光能作用下，同化CO2與水，制造出有機(jī)物。在高產(chǎn)植物中，生物產(chǎn)量的90—95%是取自空氣中的CO2，僅有5—10%是來自土壤。因此，CO2對植物生長發(fā)育具有重要作用。各種植物利用CO2的效率不同，C3植物（水稻、小麥、大豆等）對CO2的利用效率低于C4植物（甘蔗、玉米、高粱等）?？諝庵蠧O2濃度雖為0.032%，但仍是高產(chǎn)作物的限制因素。這是因為CO2進(jìn)入葉綠體內(nèi)的速度慢,效率低。在強(qiáng)光照下，作物生長盛期，CO2不足是光合作用效率的主要限制因素，增加CO2濃度能直接增加作物產(chǎn)量。第三章（3）生物與土壤的關(guān)系一、土壤的生態(tài)意義：1土壤位于陸地生態(tài)系統(tǒng)的底部，具有營養(yǎng)物傳遞系統(tǒng)，再循環(huán)系統(tǒng)和廢物處理系統(tǒng)，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的基底或基礎(chǔ)。在土壤中進(jìn)行的兩個最重要的生態(tài)過程是分解和固氮過程。2土壤為陸生植物提供了基質(zhì)，為陸生動物提供了棲息地。土壤是植物萌芽、支撐和腐爛的地方，又是水和營養(yǎng)物儲存場所；是動物和微生物藏身處，排污處；是污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要基地。因此土壤無論對植物或動物都是重要的生態(tài)因子，是人類重要的自然資源。

2.土壤水分

土壤水分(soilmoisture)能直接被植物根吸收利用。土壤水分有利于礦物質(zhì)養(yǎng)分的分解、溶解和轉(zhuǎn)化，有利于土壤中有機(jī)物的分解與合成，增加了土壤養(yǎng)分，有利于植物吸收。此外，土壤水分能調(diào)節(jié)土壤溫度，灌溉防霜就是此道理。土壤水分的過多或過少，對植物、土壤動物與微生物均不利。土壤水分過少時，植物受干旱威脅，并由于好氣性細(xì)菌氧化過于強(qiáng)烈，使土壤有機(jī)質(zhì)貧瘠。土壤水分過多，引起有機(jī)質(zhì)的嫌氣分解，產(chǎn)生H2S及各種有機(jī)酸，對植物有毒害作用，并因根的呼吸作用和吸收作用受阻，使根系腐爛。

土壤水分影響了土壤動物的生存與分布。各種土壤動物對濕度有一定的要求，如等翅目白蟻，需要相對濕度不低于50%，叩頭蟲的幼蟲要求土壤空氣濕度不低于92%，當(dāng)濕度不能滿足時，它們在地下進(jìn)行垂直移動。當(dāng)土壤濕度高時，叩頭蟲跑到土表活動；干旱時，將到1m深的土層中。因而它在春季對莊稼危害大，夏季小，雨季危害最大。土壤中水分過多時，可使土壤動物因缺氧而悶死。

3.土壤空氣土壤空氣主要來自大氣。但土壤空氣中的O2

含量和CO2含量與大氣有很大的差異，土壤中O2濃度一般為10—12%，CO2一般在0.1%左右，這些濃度隨季節(jié)、晝夜和深度而變化。在積水和透氣不良的情況下，土壤空氣含量可降到10%以下，抑制植物根系呼吸。動物可向土壤表層移動選擇適宜的場所。土壤中的高CO2，一部分以氣體擴(kuò)散和交換的方式不斷進(jìn)入地面空氣層，供植物葉利用，另一部分直接為根系吸收。如果土壤中CO2積累過多，達(dá)到10—15%時，將會阻礙根系生長和種子發(fā)芽；若CO2濃度進(jìn)一步增長會阻礙根系的呼吸和吸收，甚至因呼吸窒息而死亡。土壤獸類如鼢鼠、鼴形鼠對土壤中的低氧和高CO2濃度產(chǎn)生了很好的適應(yīng)性，地下獸對低氧的適應(yīng)表現(xiàn)在血紅蛋白的濃度增加，血紅蛋白的氧結(jié)合能力增加，同時降低能量代謝，降低體溫。地下獸的腦中樞對CO2的敏感性降低，通過腎臟調(diào)整鹽離子排泄速度，以及提高血液的緩沖能力。土壤通氣程度影響土壤微生物的種類、數(shù)量和活動情況，進(jìn)而影響植物的營養(yǎng)狀況。通氣不良，抑制土壤中好氣微生物活動，減慢了有機(jī)物的分解與營養(yǎng)物的釋放；通氣過分，使有機(jī)物分解速度過快，養(yǎng)分釋放太快，而腐殖質(zhì)形成減少，不利于養(yǎng)分的長期供應(yīng)。二.土壤化學(xué)性質(zhì)與生物1.土壤pH及對生物的影響（１）土壤pH影響礦質(zhì)鹽分的溶解度，從而影響植物養(yǎng)分的有效性。土壤酸度一般在pH6—7時，養(yǎng)分的有效性最高（圖3-20）。（２）土壤pH通過影響微生物活動而影響?zhàn)B分的有效性和植物的生長。如細(xì)菌在酸性土壤中的分解作用減弱；固氮菌、根瘤菌等不能在酸性土壤中生存，使許多豆科植物的根瘤在土壤酸性增加時死亡，它們只能生長在中性土壤中。（３）土壤酸度影響土壤動物區(qū)系及其分布。例如，在酸性的森林灰化土和苔原沼澤中，土棲動物區(qū)系很貧乏，只有一些喜酸性的金針蟲，某些蚯蚓。小麥吸漿蟲的幼蟲生活在pH7—11的堿性土壤中，而不能生存在pH3—6的土壤中。圖土壤pH對礦物養(yǎng)分的有效性影響。以帶寬度表示

2.土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的一個重要標(biāo)志。土壤有機(jī)質(zhì)可分成腐殖質(zhì)(humus)和非腐殖質(zhì)。非腐殖質(zhì)是死亡動植物組織和部分分解的組織。腐殖物質(zhì)是土壤微生物分解有機(jī)質(zhì)時，重新合成的具有相對穩(wěn)定性的多聚體化合物。腐殖質(zhì)是植物營養(yǎng)的重要碳源和氮源。還是異養(yǎng)微生物的重要養(yǎng)料和能源，能活化土壤微生物。土壤微生物活動旺盛，給植物提供豐富的養(yǎng)料。土壤有機(jī)質(zhì)的多少，又影響到土壤動物的分布與數(shù)量。在富含腐殖質(zhì)的草原地帶黑鈣土中，土壤動物的種類和數(shù)量特別豐富，而荒漠與半荒漠地帶，土壤動物種類趨于貧乏。土壤有機(jī)質(zhì)對土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成、保水、供水、通氣、穩(wěn)溫也有重要作用，從而影響植物生長。

三植物對土壤的適應(yīng)長期生活在不同土壤上的植物，對該種土壤產(chǎn)生了一定的適應(yīng)特征。據(jù)植物對土壤ＰＨ的反應(yīng)，可把植物分為三類：酸性土植物（pH<6.5）、中性土植物（pH6.5—7.5）和堿性土植物（pH>7.5）。大多數(shù)植物和農(nóng)作物適宜在中性土壤中生長。生活在鹽堿土中的植物和沙基質(zhì)中的植物，分別歸為鹽堿土植物和沙生植物。1.鹽堿土植物鹽堿土對植物生長的危害表現(xiàn)在傷害了植物組織，特別是根系；由于過多鹽積累引起植物代謝混亂；能引起植物生理干旱。

形態(tài)適應(yīng)：矮小、干硬、葉子不發(fā)達(dá)、孔下陷，表皮具厚的外皮，常具灰白色絨毛。細(xì)胞間隙小，柵欄組織發(fā)達(dá)。有的具有肉質(zhì)性葉，有特殊的儲水細(xì)胞。生理適應(yīng)：根據(jù)鹽土植物對過量鹽類的適應(yīng)特點，可分為聚鹽性植物、泌鹽性植物和不透鹽性植物。聚鹽性植物的原生質(zhì)抗鹽性特別強(qiáng)，能忍受高濃度的NaCl溶液。其細(xì)胞液濃度特別高，根部細(xì)胞的滲透壓一般為40個大氣壓，甚至可高達(dá)70—100個大氣壓，所以能夠吸收高濃度土壤溶液中的水分，例如鹽角草、海蓮子等。泌鹽植物能把根吸入的多余鹽，通過莖、葉表面密布的鹽腺排出來，再經(jīng)風(fēng)吹和雨露淋洗掉，屬于這類植物的有檉柳、紅砂、濱海的各種紅樹植物等。不透鹽性植物的根細(xì)胞對鹽類的透過性非常小，它們幾乎不吸收或很少吸收土壤中的鹽類。這類植物細(xì)胞的滲透壓也很高，是由體內(nèi)大量的可溶性有機(jī)物，如有機(jī)酸、糖類、氨基酸等產(chǎn)生的。高滲透壓也提高了根從鹽堿土中吸水能力，所以它們被看成是抗鹽植物，蒿屬、鹽地紫苑、鹽地風(fēng)毛菊、堿地風(fēng)毛菊等都屬這一類。2.沙生植物

沙生植物生長在沙區(qū)，在我國北方分布在荒漠、半荒漠、干草原和草原四個地帶中。沙生植物具有抗風(fēng)沙、耐沙埋、抗日灼、耐干旱貧瘠等特征。當(dāng)被流沙埋沒時，在埋沒的莖上能長出不定芽和不定根，甚至在風(fēng)蝕露根時，從暴露的根系上也能長出不定芽，如綠沙竹、白刺等。它們的根系生長速度極為迅速，比地