森林生態(tài)學課件

Welcometoecology普通生態(tài)學（森林生態(tài)學）

GeneralEcologyXueWanqinSichuanAgriculturalUniversity辦公室：7－617手機Q：350724891相關(guān)說明關(guān)于課程名稱的說明關(guān)于授課內(nèi)容與教材內(nèi)容存在較大差異的說明（復(fù)習和考試內(nèi)容）關(guān)于平時考核和考試的說明（平時15，考試85分，平時點名5次，到場3分，請假1分，不請假不到場0分；平時課堂復(fù)習提問考核每答對1題加1分，最多加5分）關(guān)于林學、水保09級同學選課的說明關(guān)于加QQ和留言的說明（注明年級班級姓名，留言和來信必復(fù)，學生委員和班長留電話，并加好友）課程性質(zhì)必修課，主干課教學目標掌握生態(tài)學的學科體系、研究范圍和內(nèi)容掌握生態(tài)學的基本概念、原理學會用生態(tài)學的思維去分析和解決問題樹立尊重自然的思想意識教學手段與方法基本概念、原理講授+專題講座+多媒體視頻+實驗、實習教學內(nèi)容緒論、個體生態(tài)學、種群生態(tài)學、群落生態(tài)學、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學、景觀生態(tài)學、全球生態(tài)學ContentsChapter1

IntroductionChapter2

AutecologyChapter3

PopulationEcologyChapter4

CommunityEcologyChapter5

EcosystemEcologyChapter6

LandscapeEcologyChapter7

GlobalEcologyChapter1Introduction1.4Whylearnecology?1.2Thehistoryofecology1.3Thesubjectsystemofecology1.1Whatisecology?1.1Whatisecology?生態(tài)學是研究生物與環(huán)境相互關(guān)系的學科。Ecologyisasubjecttostudyonrelationsbetweenorganismandenvironment.生物Organism：一切生物及其各個生命層次主體環(huán)境Environment：特定生命主體周圍的空間及其中對主體生命活動產(chǎn)生影響的一切因素的綜合1.2Thehistoryofecology生態(tài)學的產(chǎn)生和發(fā)展1859達爾文《物種起源》1866年Haeckel(德)提出ecology一詞，并首次給出了生物學定義1895年Warming(丹麥)《以植物生態(tài)地理為基礎(chǔ)的植物分布學》，1909年改版成《EcologyofPlant》1898年Schimper(德)《以生理為基礎(chǔ)的植物地理學》。傳統(tǒng)生態(tài)學時期20世紀初至20世紀50年代Clements《植被的結(jié)構(gòu)與發(fā)展》(1904)，《生態(tài)學與生理學》(1907)，《植物演替》(1916)，《植物生態(tài)學》(1923)Tansley《英國的植被類型》(1911)，《實用植物生態(tài)學》(1923)DuRietz(瑞典)《近代植物社會學方法論基礎(chǔ)》(1921)Braun-Blanquet(法)《植物社會學》(1928)Cукач?в(俄)《植物群落學》(1908)，《生物地理群落學與植物群落學》(1945)JournalofEcology1913Ecology1920EcologicalMonographs1931JournalofAnimalEcology1932北歐學派：瑞典的DuRietza,群落分析法瑞學派：Braun-Blanquet,植被等級分類系統(tǒng)英美學派：ClementsandTansley,植物群落演替理論蘇聯(lián)學派：Cукач?в植被等級分類，以植物群落研究為主現(xiàn)代生態(tài)學時期(20世紀60年代至今)研究層次上向宏觀與微觀兩極發(fā)展OdumEcosystemecology(1956)Forman《土地鑲嵌體—景觀與區(qū)域生態(tài)學》1995Southwick《人類前景中的全球生態(tài)學》1996Molecularecology1992ThedevelopmentofecologyIndividualCommunityPopulationMolecular現(xiàn)代生態(tài)學Modemecology：經(jīng)典生態(tài)學Traditionalecology

：微觀方向Micro-direction

：分子molecular

宏觀方向Macro-direction

：生態(tài)系統(tǒng)ecosystem、景觀landscape

、生物圈biosphere個體individual

、種群population

、群落communityEcosystemLandscapeBiosphere1.3Thesubjectsystemofecology據(jù)研究對象的組織層次：據(jù)研究對象的分類學類群：分子、個體、種群、群落，……植物生態(tài)學、動物生態(tài)學、微生物生態(tài)學、鳥類生態(tài)學、昆蟲生態(tài)學、魚類生態(tài)學，……

據(jù)研究對象的生境類型:陸地生態(tài)學（Terrestrialecology）、海洋生態(tài)學(Marineecology)、淡水生態(tài)學(FreshwaterEcology)、島嶼生態(tài)學(Islandecology)、森林生態(tài)學。

據(jù)研究性質(zhì)劃分：Theoricalecology研究生態(tài)學進程、生態(tài)關(guān)系的數(shù)學推理和生態(tài)學建模；Appliedecology又可分農(nóng)業(yè)生態(tài)學、森林生態(tài)學、草原生態(tài)學、自然保護生態(tài)學、城市生態(tài)學(Urbanecology)、恢復(fù)生態(tài)學(Restorationecology)、人類生態(tài)學(Humanecology)、生態(tài)工程學(Engineeringecology)、生態(tài)倫理學(Ecologicalethics)等理論生態(tài)學（Theoricalecology)和應(yīng)用生態(tài)學（Appliedecology)。新興交叉學科：數(shù)量生態(tài)學、化學生態(tài)學、物理生態(tài)學、經(jīng)濟生態(tài)學和信息生態(tài)學、質(zhì)量生態(tài)學等由于生態(tài)學研究對象的復(fù)雜性和研究范圍的廣闊性，它已發(fā)展成一個龐大的學科體系。從分子水平到生物圈，從生物學到環(huán)境科學。并且與很多基礎(chǔ)和應(yīng)用學科形成大量的交叉學科。E.P.Odum在其ecology第二版中副標題是：人與自然的橋梁，這反映生態(tài)學已經(jīng)從傳統(tǒng)的以研究自然生態(tài)系統(tǒng)，排斥人為干擾的時代發(fā)展到以研究“社會—經(jīng)濟—自然生態(tài)系統(tǒng)”為主要對象，強調(diào)人為干擾對社會、經(jīng)濟、自然可持續(xù)發(fā)展的影響。生態(tài)學是一個年輕的、迅速發(fā)展的學科，它甚至已經(jīng)超越了生物學和環(huán)境科學。在2011年剛由國務(wù)院學位委員會和教育部剛公布的《專業(yè)學位授予和人才培養(yǎng)目錄》已經(jīng)將生態(tài)學從生物學中獨立出來，成為與生物學并列的一級學科。生態(tài)學要解決的問題是生物學和環(huán)境科學都不能解決的生態(tài)學理論是許多應(yīng)用學科的理論基礎(chǔ)生態(tài)環(huán)境論證越來越普遍和嚴格生態(tài)學知識已經(jīng)成為一種普級性的基本知識生態(tài)學可以開拓思維，激勵創(chuàng)新生態(tài)學思想可以指導(dǎo)人對人、人對自然的態(tài)度和行事方法1.3Whylearnecology?Howlearnecology?掌握基本概念和原理多觀察，多思考多運用Thankyourattention!Chapter2Autecology2.1生物與環(huán)境總論2.2生態(tài)因子各論光、溫、水、土壤、單物質(zhì)2.1.1生物和環(huán)境的生態(tài)學概念2.1.2生物和環(huán)境的層次性2.1.3生態(tài)因子的限制性2.1.4生物對逆境的響應(yīng)與適應(yīng)2.1.5生物的生態(tài)適應(yīng)與進化環(huán)境是指某一特定生物體或生物群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物可生物群體的一切事物的總和。2.1.1生物和環(huán)境的生態(tài)學概念生物是指動物、植物、微生物及它們的各個生命層次主體環(huán)境總是針對某一特定的主體或中心而言的，是一個相對的概念；但如果主體確定，環(huán)境又是特定空間內(nèi)具體生態(tài)因子條件的綜合。2.1.2生物和環(huán)境的層次性Hierarchy基因組－細胞－組織－器官－個體－種群－群落－生態(tài)系統(tǒng)－生物圈－地球生命主體的層次性環(huán)境的層次性環(huán)境的相對性和對主體的依賴性產(chǎn)生與生命主體相對應(yīng)的環(huán)境層次。其它胡楊非生物因素紅柳、駱駝蹄等異種生物一顆胡楊胡楊種群胡楊群落

研究主體

環(huán)境2.1.3生態(tài)因子的限制性

Limitationofecologicalfactors2.1.3.1相關(guān)概念生態(tài)因子(Ecologicalfactor)與生境(Habitat)和環(huán)境(Environment)2.1.3.2生態(tài)因子對生物的作用特征2.1.3.3生態(tài)因子對生物的限制性作用生態(tài)因子是指環(huán)境中對生物生長(growth)、發(fā)育(development)、生殖(reproduction)、行為(behavior)和分布(distribution)有直接或間接影響的環(huán)境要素。所有的生態(tài)因子就構(gòu)成了生物的生態(tài)環(huán)境，具體生物和群體生活地段上的生態(tài)環(huán)境稱為生境(habitat)。2.1.3.1相關(guān)概念生態(tài)因子的類型生物與非生物因子

bioticandaboticfactors氣候與非氣候因子

climaticandnon-climaticfactors密度限制和非密度限制因子

densitydependentanddensityindependentfactors2.1.3.2生態(tài)因子對生物的作用特征綜合作用integrative主導(dǎo)因子(dominantfactor)作用直接作用和間接作用directandindirect階段性作用stage不可代替性nonreplaceable和補償compensatory作用限制性作用limitation交互作用interaction影響生物耐受性的各種生態(tài)因子之間存在著明顯的相互作用。溫度和濕度對生物適合度（fitness）的影響2.1.3.3生態(tài)因子對生物的限制性作用LimitingFactor在眾多的生態(tài)因子中，任何接近或超過某種生物的耐受極限，而阻止其生存(survival)、生長(growth)、繁殖(reproduction)或擴散(dispersal)的因子，叫做限制因子。降低生物生態(tài)適合度（ecologicalfitness）或繁殖力的因子是限制因子？任何生態(tài)因子都可能成為限制因子？可同時存在2個以上的限制因子？在不同的生長發(fā)育階段，限制因子往往不同？限制因子是主導(dǎo)因子或主導(dǎo)因子是限制因子？YYYYYorNQuestions:利比希最小因子定律（Liebig'slawofminimum）植物的生長取決于處在最小量狀態(tài)的營養(yǎng)成分--最低因子定律。微量元素microelement（＜0.01%）：植物必需元素（essentialelement）:17或19種（Na,Si）大量元素macroelement（0.01-10%）：Cl,Fe,B,Mn,Zn,Cu,Ni,MoC,H,O,N,P,K,Ca,Mg,S謝爾福德的耐受性定律

(Shelford'slawoftolerance)任何一個生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上的不足或過多，即當其接近或達到某種生物的耐受限度時，就會使該種生物衰退或不能生存（Shelford1913）耐受性定律是最低因子定律的發(fā)展，其考慮了生態(tài)因子的“質(zhì)”和量的上限。

生態(tài)幅（Ecologicalamplitude）當它針綜合生態(tài)環(huán)境時，生態(tài)幅大，表明物種的生態(tài)適應(yīng)性強，分布廣。生態(tài)幅是指物種對生態(tài)環(huán)境適應(yīng)范圍的大小。當它針對某一生態(tài)因子時，常與耐受限度一致，耐受限度越寬，生態(tài)幅也越大；但是，生態(tài)幅與耐受限度是有區(qū)別的：生態(tài)幅通常是描述物種對某一生態(tài)因子或綜合生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性大小，常以定性方式描述；耐受限度通常是對生物個體在特定的發(fā)育時期和特定的生態(tài)條件下，對某一生態(tài)因子的適應(yīng)范圍，常以定量形式描述。廣水性（euryhydric）狹水性（stenohydric）廣鹽性（euryhaline）狹鹽性（stenohaline）廣食性（euryphagic）狹食性（stenophagic）廣光性（euryphotic）狹光性（stenophotic）廣棲性（euryoecious）狹棲性（stenooecious）根據(jù)生物的耐受范圍和生態(tài)因子的不同，將生物分為：廣溫性（eurytherm）狹溫性（stenotherm）逆境適應(yīng)與生態(tài)幅調(diào)節(jié)處于逆境的生物，能通過其行為、生理、生化和基因表達來維持體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，以維持生存。如果逆境的強度是非致死的，那么生物經(jīng)過一定時間的代謝調(diào)節(jié)，最后會適應(yīng)這種逆境，同時，其生態(tài)幅會發(fā)生相應(yīng)的變化。這就是馴化的基本原理5153641℃金魚的耐受溫度24℃馴化37.5℃馴化小結(jié)環(huán)境能在各個生物尺度上影響生命活動；生物能在各個生物尺度上適應(yīng)環(huán)境變化；響應(yīng)、適應(yīng)、進化是生物與環(huán)境關(guān)系在不同時間尺度上的表現(xiàn)；從進化的角度講，生物是特定歷史環(huán)境的產(chǎn)物；生態(tài)學把生物和環(huán)境放在同等重要的位置進行研究，這是生態(tài)學區(qū)別于普通生物學，甚至超越生物學的原因，也是其他學科無法取代的原因。小結(jié)生物的本能是生存和種群繁衍在生物與環(huán)境的關(guān)系中，環(huán)境總處于主導(dǎo)，但生物對環(huán)境的影響也是顯著的，尤其是對微環(huán)境來說。ReturnReview生態(tài)因子對生物作用的一般特征？生物與環(huán)境的層次性？生物與環(huán)境的基本關(guān)系？生態(tài)適應(yīng)與進化的關(guān)系？Chapter2Autecology2.1生物與環(huán)境總論2.2生態(tài)因子各論2.2.1光light2.2.2溫度temperature2.2.3水water2.2.4土壤soil2.2.5單物質(zhì)2.2.6地形topography2.2.1LightRelations2.2.1.1Lightquality2.2.1.2Lightintensity2.2.1.3Photoperiodandphotoperiodism2.2.1.4ApplicationsBack2.2.1.1Lightquality2.2.1.1.1太陽光譜2.2.1.1.2光質(zhì)的生理生態(tài)效應(yīng)(1)光質(zhì)與光合作用(2)光質(zhì)與植物光形態(tài)建成(3)光質(zhì)與植物的合成代謝2.2.1.1太陽光譜太陽光譜10nm～100000nm10－390為紫外光，390－770為可見光區(qū)，＞770為紅外光區(qū)。紫外線中波長小于290nm的被臭氧層吸收在到達地球的大陽輻射中，紅外光（infraredlight）占50%-60%，紫外光（ultravioletlight）占1%-2%，可見光(visiblelight)占38％－49％。back2.2.1.1.2光質(zhì)的生理生態(tài)效應(yīng)(1)光質(zhì)與光合作用光合作用(photosynthesis)PlantandlightCO2+H2O(CH2O)+O2Chlorophyll:有兩個吸收光峰，分別是：430－450nm的藍紫光和640-660nm的紅光Xanthophyllsandcarotene:它們的最大吸收帶在藍紫光部分，不吸收紅光等長波光。有效光輻射（photosyntheticallyactiveradiation,PAR）:visiblelight,400-700nm.植物的光合色素及其吸收光譜2.2.1.1.2光質(zhì)的生理生態(tài)效應(yīng)紅、橙、藍、紫光的光合效率高綠光不能進行光合作用。2.2.1.1.2光質(zhì)的生理生態(tài)效應(yīng)RETURN(2)光質(zhì)與植物光形態(tài)建成-光作為信號--它是一種低能反應(yīng)，光只作為一個信號去激發(fā)光受體，推動細胞內(nèi)一系列反應(yīng)，最終表現(xiàn)為形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。--光形態(tài)建成(photomorphogenesis)是指依賴光控制植物生長、發(fā)育和分化的過程。概念：植物的光受體photoreceptor

：接收紅光和遠紅光信號：接收藍光和330-390nm的紫外光：接收280-320的紫外光：光敏色素phytochrome:

隱花色素或稱藍光/紫外光-A受體(cryptochromeorblue/UV-Areceptor):紫外光-B受體(UV-Breceptor):植物的光受體的

特點和功能：光受體色素是微量的能感受光質(zhì)、光量、光照時間和光照方向的變化，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換、傳遞、放大和選擇調(diào)控，引起不同的反應(yīng)，使植物適應(yīng)光環(huán)境的變化，完成正常的發(fā)育過程。對光環(huán)境變化非常敏感，能感受從紫外光到遠紅光的光譜范圍光敏色素的發(fā)現(xiàn)20世紀初，Sachs(德國)證明黃化是區(qū)別于光合作用的光形態(tài)建成1920年Carner和Allard(美國)發(fā)現(xiàn)日照長度控制植物開花，從此開始光對植物生長發(fā)育的各種影響。1952年他們發(fā)表了萵苣種子需光萌發(fā)的試驗結(jié)果。1959年美國人Bulter等從玉米幼苗中獲得一種色素蛋白。1860年命名為光敏色素。光敏色素的性質(zhì)是一種易溶于水的淺藍色的色素蛋白，由發(fā)色團(chromophore)和蛋白質(zhì)(apoprotein)兩部分組成。存在兩種可相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象：Pr和Pfr，其中Pfr為生理活躍形式，Pr為鈍化形式。Pr在660-665nm有最大吸收；Pfr在725-730nm有最大吸收。光敏色素控制的典型反應(yīng)種子萌發(fā)胚芽彎勾伸直和子葉展開莖節(jié)間伸長根原基分化和根的生長葉片分化和生長葉綠素發(fā)育及葉綠素合成向光性敏感性膜電位，膜透性變化和離子流動核酸、蛋白質(zhì)合成及酶活性花青素合成光周期成花誘導(dǎo)植物的藍光和紫外光反應(yīng)藍光抑制莖的伸長生長藍光參與調(diào)節(jié)一些重要的形態(tài)建成過程中的基因表達，如Rubisco小亞基的基因。藍光可影響植物的碳水化合物、蛋白質(zhì)、核酸的代謝。藍光刺激的向光性彎曲和氣孔運動一般將藍光和紫外光A的受體稱隱花色素，是植物對400-500nm的藍光和320-400nm近紫外光的光敏感受體色素。它可能是結(jié)合核黃素或類胡蘿卜素的蛋白。紫外光-B反應(yīng)紫外光-B反應(yīng)是細胞吸收280-320nm波長的紫外光引起的的光形態(tài)建成反應(yīng)。UV-B影響植物的光合作用、物質(zhì)代謝、離子運輸?shù)冗^程，引起植物的葉面積減少、莖伸長抑制、作物產(chǎn)量下降、色素合成等形態(tài)變化。目前對其光受體性質(zhì)尚不清楚。RETURN(3)光質(zhì)與合成代謝紅光利于糖的合成藍光利于蛋白質(zhì)合成原因是不同波長光對基因表達和代謝途徑的影響例一：光質(zhì)與蔬菜栽培日本等國利用彩色薄膜對蔬菜等作物進行試驗發(fā)現(xiàn)藍色薄膜對草莓產(chǎn)量有所提高，但對洋蔥生長不利；紅光下栽培的甜瓜可以加速植株發(fā)育，果實成熟提前20d，果肉的糖分和維生素含量了有增加。光質(zhì)的生態(tài)效應(yīng)的應(yīng)用例二：光質(zhì)與遙測波長大于760nm的近紅外線，樹葉很小吸收，大部分被反射和透過，而對遠紅外線吸收較多。葉子對紅外線的反射，闊葉樹比針葉樹更明顯，這是利用紅外感光片進行航空攝影和遙感技術(shù)以區(qū)別針闊葉林的原理。波長更長的紅外線，可用熱遙感器探測，從而快速準確地發(fā)現(xiàn)和預(yù)報森林火災(zāi)和病蟲害。Return2.2.1.2光強的生理生態(tài)效應(yīng)(1)光合作用的基本過程(2)光合作用對光強的響應(yīng)(3)植物對光強的適應(yīng)1)C同化途徑2)光抑制與光保護機制(1)光合作用的基因過程光反應(yīng)光能的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換、電子傳遞、同化力的形成(ATP、NADPH)2個反應(yīng)中心：暗反應(yīng)CO2的吸收、還原、轉(zhuǎn)運、糖或淀粉的形成3種還原途徑PSⅠ和PSⅡC3、C4、CAM(2)光合作用對光強的響應(yīng)三倍體毛柏楊光響應(yīng)曲線雜交竹光響應(yīng)曲線光飽和點(lightsaturationpoint,SP),光補償點(lightcompensationpoint,CP)(3)植物對光強的適應(yīng)1)C同化途徑特征C3植物C4植物CAM植物代表植物楊樹玉米仙人掌葉片解剖結(jié)構(gòu)維管束鞘細胞不發(fā)達，內(nèi)無葉綠體，僅葉肉細胞中一種類型葉綠體維管束鞘細胞達，有兩種不同類型的葉綠體維管束鞘細胞不發(fā)達，葉肉細胞中有大液泡碳同化途徑一條C3途徑在不同細胞中存在C3和C4途徑在不同時間的二條途徑最初CO2受體/羧化酶RuBP/Rubisco細胞質(zhì)中的PEP/PEPcase，維管束鞘細胞中的RuBP/Rubisco暗中PEP/PEPcase，光下RuBP/Rubisco光合初產(chǎn)物PGAOAA，蘋果酸暗中蘋果酸，光下PGA生理及生境特點高光呼吸，低光飽和點，高CO2補償點，不耐干旱，高溫，高光強低光呼吸，高光飽和點，低CO2補償點，耐干旱、高溫、高光強低光呼吸，高光飽和點，低CO2補償點，耐干旱、高溫、高光強光抑制(photoinhibition)：指多余光能對光合作用產(chǎn)生抑制作用，使光合作用的量子效率下降的現(xiàn)象。動態(tài)光抑制(dynamicphotoinhibition):量子效率下降，但光合速率不下降。慢光抑制(chronicphotoinhibition):多余的光能對光合系統(tǒng)造成破壞，導(dǎo)致光合速率下降?？沙掷m(xù)數(shù)周，甚至數(shù)月。動態(tài)光抑制反映植物對光能的調(diào)控機制，而慢光抑制表明多余光能已經(jīng)超出植物的調(diào)節(jié)范圍而對植物造成傷害。2)光抑制和光保護機制光保護機制：形態(tài)或行為上減少光能吸收，如葉片結(jié)構(gòu)和形態(tài)，葉片與光的角度調(diào)節(jié)改變光合組成和代謝強度，如強光下光反應(yīng)中心復(fù)合體，電子傳遞鏈相關(guān)組分和Rubisco等含量增加。活性氧的消除非光化學猝滅PS2的修復(fù)ReturnReview光因子主要從哪幾個方面作用于生物？PAR是指什么意思，通常是指哪個波段范圍的光？什么是植物的光形態(tài)建成？其機制是怎樣的？植物是如何感知外界光環(huán)境變化的？光合色素與光敏素的區(qū)別？2.2.1.3光周期的生理生態(tài)效應(yīng)(1)光周期和光周期現(xiàn)象自然界一晝夜間的光暗交換稱為光周期(photoperiod)植物對晝夜長度發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象稱為光周期現(xiàn)象。植物光周期中研究最多的是植物成花的光周期誘導(dǎo)但實際上植物的開花、落葉、休眠、發(fā)芽等生理活動都受到光周期的影響。(2)依植物開花與光周期長短的關(guān)系，將植物分為：長日植物(LDP)：如桂花和杜鵑短日植物(SDP)：如菊花、臘梅日中性植物(DNP)：如黃瓜、番茄、四季豆長-短日植物(long-shortdayplant),如蘆薈，夜香樹短-長日植物(short-longdayplant)，如風鈴草，白三葉中日照植物(intermediate-daylengthplant),如甘蔗兩極光周期植物(amphophotoperiodismplant),如狗尾草(3)晝夜節(jié)律：光對動物活動的影響：白天活動型（如人、燕子）和夜間活動型（如蝙蝠、貓頭鷹、狼等）對植物的，如向日葵，合歡、含羞草等Return2.2.1.4光因子與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)引種栽培常規(guī)栽培技術(shù)設(shè)施栽培育苗套作Return2.2.2溫度TemperatureRelations2.2.2.1微氣候2.2.2.2溫度對生物生長發(fā)育的影響2.2.2.3生物的體溫調(diào)節(jié)2.2.2.4生物對極端溫度的適應(yīng)策略2.2.2.5溫度與生物的地理分布2.2..2.6溫度與林業(yè)生產(chǎn)(1)基本概念(2)影響微氣候的非生物因素(3)影響微氣候的生物因素(生物對環(huán)境的影響)2.2.2.1Microclimates(1)Concepts1)微氣候是指局部空間里的氣候條件與大氣候不一致的現(xiàn)象2)它是大氣候與局部景觀相互作用的結(jié)果Macroclimateinteractswiththelocallandscapetoproducemicroclimates

。3)它可以指在幾公里、幾米、甚至幾厘米范圍內(nèi)的氣候波動Microclimateisclimaticvariationonascaleofafewkilometers,meters,orevencentimeters.4)水的物理本質(zhì)使水環(huán)境的溫度比較穩(wěn)定Thephysicalnatureofwaterreducestemperaturevariationinaquaticenvironments.

景觀特征影響微氣候，如海拔、坡向、植被、地表顏色、石頭和洞穴的存在Microclimateisinfluencebylandscapefeaturessuchasaltitude,aspect,vegetation,coloroftheground,andpresenceofbouldersandburrows.(2)影響微氣候的非生物因素1)AltitudeTemperaturesdeclines0.5—0.7℃per100metershoistofaltitude.Whytemperaturesdecreasewithaltitude?首先，空氣沿山體上升會吸收能量First:Airabsorbsenergywhenrisingupthesidesofmountains.其次，高海拔處空氣相對稀薄，捕獲并通過熱輻射到地表的熱量少Second:LessatmospheretotrapandradiateheatbacktogroundTheAnswers2)坡向AspectVegetationonnorth-andsouth-facingslopes3)ColorofthegroundMicroclimateunderstones4)Presenceofbouldersandburrows5)AquatictemperaturesAquaticenvironmentsgenerallyshowlesstemperaturevariationthandoterrestrialenvironment.(3)影響微氣候的生物因素(生物對環(huán)境的影響)這是生物與環(huán)境關(guān)系的另一個方面這是生物(尤其是生物群落)生態(tài)效應(yīng)的具體體現(xiàn)。這種效應(yīng)有時是微不足道的，但有時卻是至關(guān)重要的!植被Vegetation沙漠灌木和微氣候desertshrubsandmicroclimate農(nóng)田防護林網(wǎng)與小氣候森林小氣候2.2.2.2溫度對生物生長發(fā)育的影響(1)絕大多數(shù)物種的最適溫區(qū)相當狹窄Mostspeciesperformbestinafairlynarrowrangeoftemperatures.溫度與酶活性Temperatureandenzymeactivity極端溫度與生理功能Extremetemperaturesandphysiologicalprocess(2)溫周期與物候溫周期現(xiàn)象：日溫周期、季溫周期物候：季節(jié)明顯地區(qū)，植物適應(yīng)于氣候條件的這種節(jié)律性變化變化，形成與此相應(yīng)的植物發(fā)育節(jié)律，稱為物候。植物發(fā)芽、生長、現(xiàn)蕾、開花、結(jié)實、果實成熟、落葉休眠等生長、發(fā)育階段的開始和結(jié)束稱為物候期。(3)積溫與生物生長積溫既可表示各地的熱量條件，又能說明生物各生長發(fā)育階段和整個生育期所需要的熱量條件。對生物而言，分為有效積溫和活動積溫，其中有效極溫K＝N（T－T0）。引種，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計劃，病蟲害預(yù)測預(yù)報2.2.2.3生物的體溫調(diào)節(jié)

RegulatingBodyTemperatureHs,totalheatstoredinthebody,ismadeupofHm,heatgainedfrommetabolism;Hcd,heatgainedorlostthroughconduction;Hcv,heatlostorgainedconvection;andHr,heatgainedorlostthroughelectromagneticradiation;andHeheatlostthroughevaporation.(1)生物的熱平衡方程

BalancingHeatGainAgainstHeatLoss(2)植物的溫度調(diào)節(jié)

TemperatureRegulationbyPlantheatexchangebyadesertplant高寒植物的溫度調(diào)節(jié)Heatexchangebyarcticandalpinecushionplants生熱植物的溫度調(diào)節(jié)TemperatureRegulationbyThermogenicPlants(3)TemperatureRegulationbyEctothermicAnimalsLikeplants,thevastmajorityofanimals,includingfish,amphibians,reptiles,andinvertebratesofallsorts,useexternalsourcesofenergytoregulatebodytemperature.和植物一樣，大量的動物，包括魚類、兩棲類、爬行類和各種無脊椎動物通過外源能量調(diào)節(jié)體溫(4)TemperatureRegulationbyEndothermicAnimalsEnvironmentalTemperatureandMetabolicRates2.2.2.4生物對極端溫度的適應(yīng)對策(1)形態(tài)適應(yīng)：高山植物的芽和葉片常受到油脂類物質(zhì)的保護，植物體表面生有蠟粉或密毛，植物矮小并常成匍匐狀、蓮座狀等。動物則表現(xiàn)為：個體增大、四肢、尾巴、耳朵變小，毛增多、皮下脂肪變厚。有些生有密絨毛，能過濾一部分陽光；有些植物體呈白色、銀白色，葉片革質(zhì)發(fā)亮，能反射一大部分陽光，使植物體免受傷害；變溫動物如晰蜴和蛇上午喜歡曬太陽，體溫升高后開始活動。如果太熱又會遷到水里或蔭涼處，這是一種調(diào)節(jié)體溫的短距離遷移。有些動物還可以通過季節(jié)性的長距離遷移來適應(yīng)溫度的變化，如候鳥和北美順鹿。(2)行為適應(yīng)：有些植物在高溫下葉片轉(zhuǎn)來側(cè)對陽光或發(fā)生卷曲，以減小受光面積，而降低溫度。代謝調(diào)節(jié)低溫上調(diào)高溫下調(diào)植物蒸騰動物出汗(3)生理適應(yīng)：2.2.2.5溫度與生物的地理分布決定某物種分布區(qū)的不僅是溫度因子，但它確是一個相當重要的生態(tài)因子。有效總積溫、極端溫度是限制生物分布的重要因素。(1)溫度與生物的水平分布：例如，蘋果不能在熱帶栽培，就是由于高溫的限制；而橡膠、椰子、可可等不能在溫帶、北亞熱帶分布則是受低溫的限制。(2)溫度與生物的垂直分布：四川西部甘孜州境內(nèi)海拔超過5000m以上的高山，從下往上其植被的自然分布大至為：云、冷杉――落葉松――小葉杜鵑――草地2.2.2.6溫度與林業(yè)生產(chǎn)物候與年度計劃積溫與引種積溫與病蟲害防治栽培措施與技術(shù)

2.2.3水分關(guān)系

WaterRelations2.2.3.1水的物理化學性質(zhì)2.2.3.2水勢與水的有效性和水的移動2.2.3.3生物對水分的調(diào)節(jié)2.2.3.4植物對水分的適應(yīng)Contents水分子的結(jié)構(gòu)水分子的極性水分子的氫鍵（hydrogenbond）相關(guān)概念2.2.3.1水的物理性質(zhì)水的物理性質(zhì)水是已知溶劑中溶解范圍最寬的溶劑。水的溶解特性主要由兩個因素決定：一是水分子的體積很??；二是水分子的極性。由于水分子氫鍵的存在，使水具有較高的比熱（specificheat）和蒸發(fā)潛熱（latentheatofvaporization）比熱是指提高單位數(shù)量的某物質(zhì)單位溫度所需要的熱量。水的高比熱特性對于生物來說非常重要，因為？高比熱使水的溫度不易改變，確保以水為介質(zhì)的生命體系可以在相對穩(wěn)定的條件下進行。蒸發(fā)潛熱是指恒定溫度下，使某物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅夂蛩枰臒崃俊Ｋ恼舭l(fā)潛熱是所有已知溶劑中最高的。水蒸發(fā)潛熱高的特性對動植物是很重要？因為植物通過水分蒸發(fā)消耗過多吸收的光能從而避免溫度對細胞造成傷害。表面張力（surfacetension）水總是傾向于維持最小的水和空氣間的界面，這樣在水和空氣的界面產(chǎn)生的一種力。內(nèi)聚力（cohesion）：水分子間的氫鍵使水分子有相互的吸引力。附著力（adhesion）：水分子與固相表面分子間的吸引力抗張強度（tensilestrength）:物體抵抗拉力而不被拉斷的能力。毛細現(xiàn)象（capillarity）水的表面張力、內(nèi)聚力和附著力的共同作用使水分可以在較小直徑的毛細管中上升到一定高度。2.2.3.2水勢與水的有效性和水分移動(1)水勢概念水勢waterpotential是指每偏摩爾體積的水的化學勢差。可以理解為體系中的水與純水之間每單位體積的自由能差。2.2.3.2水勢與水的有效性和水分移動ψw——溶液的水勢；μw——系統(tǒng)中水的化學勢；Vw——溶液中水的偏摩爾體積，μ0w——純水的化學勢水的偏摩爾體積（partialmolarvolume）是指溶液中水的體積。在數(shù)值上等于同溫、同壓和其它組分不變的條件下，在無限大的體系中加入1摩爾水時，對體系體積的增量。在生物體內(nèi)，水常以束縛水和自由水兩種狀態(tài)存在。束縛水（boundwater）是指緊密吸附在膠體顆?；虼蠓肿颖砻娌荒芤苿拥乃?。自由水（freewater）是指不被吸附可以自由移動的水。(2)水的有效性束縛水被膠體或大分子吸附，不能再起溶劑的作用，而自由水才能起溶劑的作用。在重要的生物大分子表面形成的水合層（hydrationshell）對這些大分子的穩(wěn)定性有很重要的作用，在水合的蛋白質(zhì)中束縛水可占30%。Dependingonwaterpotential(3)水的移動Review溫度對植被分布的影響主要表現(xiàn)在哪兩個方面？請列舉植物對低溫的適應(yīng)策略(3種)？休眠、被毛、矮小、叢生、隱芽、用蠟、膠等保護冬芽。水的移動依賴于？WaterBalanceofterrestrialanimalsWia=internalwaterofananimalWd=watertakenbydrinkingorwithfoodWf=watertakeninwithfoodWa=waterabsorbedfromtheairWe=waterlostbyevaporationWs=waterlostwithvarioussecretionsandexcretionsincludingurine,mucusandfeces.2.2.3.3生物對水分的調(diào)節(jié)WaterbalanceofterrestrialplantsWr=watertakenfromsoilbyrootsWa=waterabsorbedfromairWt=waterlostbytranspirationWe=waterlostwithvarioussecretionsandreproductivestructuresincludingnectar,fruitandseeds.watergainsandlossesbyterrestrialplantsandanimalsFogharvestingbyadesertbeetleWaterConservationbyPlantsWaterconservationbyterrestrialplantsCutdownleafareaSinkstomaCurlingleavesWaterproofingcoversbywaxes,cutins,orhairIncreasingsolutepotentialofcellsWaterconservationbyterrestrialanimalsBymorphologicalstructureBybehaviorsByphysiologicalregulations一般植物的永久萎蔫時土壤中的含水量（PW％）約為－15bar。旱生植物達-30bar,而濕生植物為-6―-8bar.按植物對水的適應(yīng)可分為：水生植物（hydrophytes）：沉水植物、浮水植物、挺水植物陸生植物：濕生、中生(mesophytes)、旱生植物(xerophytes)

2.2.3.4植物對水分的適應(yīng)植物對水分過多的適應(yīng)：通氣組織、海綿組織以貯存O2；從樹干上形成通氣根，如落羽杉、池杉、水杉，熱帶的紅樹林，能形成出水的專用通氣根植物對水分不足的適應(yīng)機制避旱植物（droughtescapers）指短命植物（ephemeralplant）以種子或孢子階段避開干旱影響。其主要特征是個體小，根莖比大，短期完成生活史?？购抵参铮╠roughtresisters）2.2.4土壤soil土壤既是環(huán)境，又是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)EcologicalfunctionofsoilSoilistheculturemediumtocultureplants,anitprovideswaterandnutrienttoplant.PlantadaptationtosoiltypesAccordingtotheecologicalresponsestosoilpH,plantsmaybedividedinto3categories:acidsoilplant,neutralsoilplant,andalkalisoilplantAccordingtotheadaptationtosoilsalt:excretingsaltplant,gatheringsaltplant,andimpervioussaltplant2.2.5CarbondioxideThenaturalgasesintheatmospheremostresponsibleforthegreenhouseeffectarecarbondioxideandwatervapor.Theamountofcarbonintheatmosphereisincreasingatanannualrateofabout3000milliontonnes.Theworldtemperatureshavealreadyrisenbyapproximately0.5℃overthepast100years(figure).Organismsresponsestotheincreaseofatmospheric