生物與環(huán)境(3).ppt

1、第三章 生物與環(huán)境,本章內(nèi)容 一.環(huán)境與生物 二.主要因子的生態(tài)作用 三.生態(tài)因子作用的分析,一.環(huán)境與生物,（一）生物,是由內(nèi)在因素聯(lián)系起來的個體的集合,是自然界中的一個基本進化單位和功能單位。,1.物種(species),2.生態(tài)適應(yīng),生物為了適應(yīng)環(huán)境，從形態(tài)、生理及生化機制上作出有利于生存的改變。,3.個體發(fā)育與系統(tǒng)發(fā)育,個體發(fā)育：指生物個體從出生到死亡的生長發(fā)育過程； 一個物種的性狀隨環(huán)境條件而改變的程度稱為該種的可塑性； 系統(tǒng)發(fā)育：物種的變異是通過基因型的改變實現(xiàn)的，如果特定的環(huán)境因子作用下，變異幅度朝一個方向繼續(xù)變化，則導(dǎo)致種的分化，這個過程即為系統(tǒng)發(fā)育。,4.適者生存,（二） 環(huán)

2、境,廣義的環(huán)境（Environment）是指某一主體周圍一切事物的總和。 在生態(tài)學中，環(huán)境是指生物的棲息地,以及直接或間接影響生物生存和發(fā)展的各種因素 。生物是環(huán)境的主體，主體不同，環(huán)境不同。,1.環(huán)境的概念,以人為主體的人類環(huán)境，其它生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)均被視為構(gòu)成人類環(huán)境的要素； 另一種是以生物為主體的生物環(huán)境，即生物體以外的所有要素。,2.環(huán)境的類型,(1)按環(huán)境的主體分類：,自然環(huán)境 半自然環(huán)境 社會環(huán)境,(2)按環(huán)境性質(zhì)可分為：,原生環(huán)境(自然環(huán)境) 次生環(huán)境(半自然環(huán)境和人工環(huán)境),(3)按人類對環(huán)境的影響與否有：,宇宙環(huán)境（星際環(huán)境） 地球環(huán)境 區(qū)域環(huán)境 微環(huán)境 內(nèi)環(huán)境,(4)按

3、環(huán)境范圍大小分為,宇宙環(huán)境,地球環(huán)境,區(qū)域環(huán)境,內(nèi)環(huán)境,微環(huán)境,（三）生物對環(huán)境的適應(yīng),同種生物適應(yīng)不同的環(huán)境產(chǎn)生了不同的適應(yīng)叫趨異適應(yīng) 趨異適應(yīng)產(chǎn)生的同種生物的不同基因型類群叫生態(tài)型 氣候生態(tài)型（秈稻與粳稻） 土壤生態(tài)型（水稻與陸稻） 生物生態(tài)型（紅花碗豆與白花碗豆）,1.趨異適應(yīng)與生態(tài)型,不同生物適應(yīng)相同環(huán)境產(chǎn)生了相同的適應(yīng)叫趨同適應(yīng) 趨同適應(yīng)產(chǎn)生的相同生態(tài)習性的不同生物類群叫生活型,2.趨同適應(yīng)與生活型,鯊魚,魚龍,海豚,非洲沙漠漿草,霸王花,仙人掌,生活型,3.生態(tài)位,生物完成其正常生活周期所表現(xiàn)的對特定生態(tài)因子的綜合適應(yīng)位置,（四）.生態(tài)因子,構(gòu)成環(huán)境的各要素稱為環(huán)境因子。 環(huán)境因子

4、中一切對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的因子則稱生態(tài)因子(Ecological factor)。 生態(tài)因子中生物生存不可缺少的因子稱為生物的生存因子(或生存條件、生活條件)。 所有的生態(tài)因子綜合作用構(gòu)成生物的生態(tài)環(huán)境（Ecological environment）。 具體的生物個體或群體生活區(qū)域的生態(tài)環(huán)境與生物影響下的次生環(huán)境統(tǒng)稱為生境（Habitat）。 環(huán)境因子、生態(tài)因子、生存因子是既有聯(lián)系，又有區(qū)別的概念。,生態(tài)因子的概念與類型,(1)氣候因子(Climatic factors),如光、溫、濕度、降水量和大氣運動等因子。 (2)土壤因子(Edaphic factors

5、),主要指土壤物理、化學性質(zhì)、營養(yǎng)狀況等,如土壤的深度、質(zhì)地、母質(zhì)、容重、孔隙度、pH、鹽堿度、肥力等。 (3)地形因子(Topographic factors),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。 (4)生物因子(Biotic factors),指生物之間的相互關(guān)系，如種群結(jié)構(gòu)、密度、競爭、捕食、共生、寄生等。 (5)人為因子(Anthropogenic factors),即指人類活動對生物和環(huán)境的影響。,生態(tài)因子的類型=,美國生態(tài)學家將環(huán)境因子分為3大類：氣候類、土壤類和生物類； 這三大類可歸結(jié)為7個并列的項目：土壤、水分、溫度、光照、大氣、火、生物。,生態(tài)因

6、子的類型,(1)第一周期性因素，是指由地球自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)及月相變化形成的光、溫、潮汐的日、月、季節(jié)、年的周期性變化， (2)次生性周期因素，取決于第一性周期因素，如太陽輻射和溫度周期性變化導(dǎo)致大氣濕度、降水量周期性變化。 (3)非周期性因素，指突發(fā)性或間斷性出現(xiàn)的因素，如暴雨、山洪、冰雹、蝗災(zāi)及火山噴發(fā)、地震、地外物體撞擊等突發(fā)性災(zāi)難，生物對這類因素很難形成適應(yīng)性。,生態(tài)因子的類型,(1)生態(tài)因子的緯向遞變性 (2)生態(tài)因子的經(jīng)向遞變性 (3)生態(tài)因子的垂直遞變性 (4)生態(tài)因子非地帶性變化 （生態(tài)因子的地形變化）,4.生態(tài)因子的變化規(guī)律及生物分布,(1)生態(tài)因子的緯向遞變性,南熱帶,中熱帶,北熱

7、帶,南亞熱帶,中亞熱帶,北亞熱帶,南溫帶,中溫帶,北溫帶,南,北,熱帶雨林,亞熱帶常綠闊葉林,溫帶落葉林,寒溫帶針葉林,熱帶雨林,亞熱帶常綠闊葉林,溫帶落葉林,寒溫帶針葉林,自北向南的土壤分布順序大致為：冰沼土、灰化土、生草灰化土、灰色森林土、黑土、栗鈣土和荒漠土； 我國東部和東南沿海由于季風氣候的影響，自北向南土壤分布為：灰棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤、黃褐土、黃壤、紅壤和磚紅壤。 動物的種群分布也存在明顯地帶性。,(1)生態(tài)因子的緯向遞變性,(2)生態(tài)因子的經(jīng)向遞變性,我國自東向西，隨經(jīng)度數(shù)增加，海洋性氣候向大陸性氣候遞變，生態(tài)因子的大陸性逐漸增強，年降水量遞減，氣溫日較差遞增。 原因：因海陸

8、分布和大氣環(huán)流與地形相互作用影響形成的。,(2)生態(tài)因子的經(jīng)向遞變性（北緯400450）,(3)生態(tài)因子的垂直遞變性,海拔 積 雪 高山 雪 雪 荒漠 高山草甸 高山寒漠土 高山灌叢 高山草原土 亞高山針葉林 山地灰化土 落葉闊葉林 山地棕壤 常綠闊葉林 山地黃壤 熱帶雨林 紅壤 熱帶山體 亞熱帶山體 溫帶山體 緯向,在相同或相近的經(jīng)、緯地區(qū)，因海拔高度的垂直性變化引起氣候、生態(tài)因子的垂直性遞變,西藏墨脫森林類型及垂直分布,(4)生態(tài)因子非地帶性變化,如何解釋沙漠地帶的綠洲？ 受地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤礦質(zhì)、土壤溫度和水分等非地帶性因素的影響，會產(chǎn)生非地帶性生態(tài)因子的組合，使該地生態(tài)特性不符合大地

9、帶性變化規(guī)律特征，形成各地帶內(nèi)部局部區(qū)域的差異性。,二.主要因子的生態(tài)作用,3.2.1 生物與環(huán)境的基本關(guān)系,生物與環(huán)境關(guān)系的本質(zhì)是既協(xié)同、又斗爭，主要表現(xiàn)為受環(huán)境制約、對環(huán)境的適應(yīng)和對環(huán)境的反作用三種形式。,1.生態(tài)作用,定義：指由于生態(tài)因子對生物發(fā)生作用(也稱影響)，使生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程和功能發(fā)生相應(yīng)的變化。 非生物生態(tài)因子對生物的作用形式體現(xiàn)在因子的質(zhì)、量和持續(xù)時間三個方面: 因子的質(zhì)：指因子的狀態(tài)是否對生物有意義 因子的量：因子的量(數(shù)量或強度)決定其對生物作用及生物響應(yīng)的程度，屬于連續(xù)變量 因子的持續(xù)時間：在質(zhì)和量的基礎(chǔ)上，環(huán)境因子對生物的作用必須有一定的持續(xù)時間才能對生物起作用，

10、使生物做出響應(yīng)。,2.生態(tài)適應(yīng),生態(tài)適應(yīng)是生物處于特定環(huán)境條件(特別是極端環(huán)境)之下時發(fā)生的結(jié)構(gòu)、過程和功能的改變，這種改變有利于生物在新的環(huán)境下生存和發(fā)展。 適應(yīng)有短期適應(yīng)和長期適應(yīng)兩類。,3.生態(tài)反作用與Gaia假說,生態(tài)反作用：生物反過來對環(huán)境的影響和改變。 Gaia假說認為：地球大氣的化學成分、溫度和氧化狀態(tài)受天文的、生物的或其他的干擾而發(fā)生變化，產(chǎn)生偏離，生物通過改變其生長和代謝，如光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣，呼吸作用吸收氧氣釋放二氧化碳，還有排泄、分解廢物等，對偏離做出反應(yīng)，緩和地球表面的這些變化。,光質(zhì)的生態(tài)作用 光照強度的生態(tài)作用 光照時間的生態(tài)作用,3.2.2光的生態(tài)作用及

11、生物的適應(yīng)性,C G Cao,光譜成分,1.光質(zhì)的生態(tài)作用,葉綠素a的吸收光譜，有兩個吸收高峰分別位于430nm及660nm處。,不同波段的光對植物的生理生態(tài)效應(yīng),C G Cao,光的形態(tài)建成作用,C G Cao,光補償點,光飽和點,光合作用,呼吸作用,光合作用率,凈生產(chǎn)力,光補償點,光飽和點,呼吸作用,光合作用,光合作用率,凈生產(chǎn)力,2.光強的生態(tài)作用,光照強度是指單位面積上的光通量大小,C3,C4,植物對光強的適應(yīng),C G Cao,C G Cao,陽性植物,陰性植物,C G Cao,C G Cao,陰陽結(jié)合,3.光長的生態(tài)作用,（1）光照長度指理論日照加上曙、暮光的有效光照時間，每天光照與

12、黑夜交替稱為一個光周期。,長日照植物：牛旁、紫苑、鳳仙花和除蟲菊等，作物中有冬小麥、大麥、油菜、菠菜、甜菜、甘藍和蘿卜等。 短日照植物：牽牛、蒼耳和菊類，作物中則有水稻、玉米、大豆、煙草、麻、棉等。 日中性植物：黃瓜、番薯、四季豆和蒲公英等，,（2）植物對光長的適應(yīng)：光周期現(xiàn)象,C G Cao,日照長度的變化對哺乳動物的換毛和生殖，對鳥的遷飛等有十分明顯的影響。 長日照獸類：雪貂、野兔和刺猬等 短日照獸類：綿羊、山羊和鹿 鳥類生殖腺的年周期發(fā)育與日照長度的周期變化完全吻合。在鳥類生殖期間人為改變光周期可以控制鳥類的產(chǎn)卵量。,C G Cao,（3）光長對動物的影響,平均溫度 極端溫度 積溫 溫周

13、期,3.2.3 溫度的作用及生物的適應(yīng),致死低溫區(qū),亞致死低溫區(qū),亞致使高溫區(qū),致死高溫區(qū),溫 區(qū),溫度對生物的作用,原生質(zhì)結(jié)冰，組織凍結(jié)破壞，以致死亡。,代謝過程很慢，引起生理功能失調(diào)，死亡決定于低溫強度和持續(xù)時間,發(fā)育速度隨溫度降低而減漫,死亡率最小,繁殖率最大,發(fā)育速度接近最快,發(fā)育速度隨溫度升高而減漫,死亡決定于高溫強度和持續(xù)時間,短時間內(nèi)造成死亡,-40,-30,-20,-10,0,10,20,30,40,50,60,溫度,圖 解,冷眠,冷死,活動下限,活動下降,新陳代謝下限,活動正常,活動上限,熱眠,熱死,最適溫區(qū),高適溫區(qū),低適溫區(qū),最低有效溫度,最高有效溫度,適宜溫區(qū) (有效溫

14、區(qū)),生物量,（1）溫度對生物的影響,-10,0,10,20,30,40,50,60,70,20,40,60,80,100,溫度,光合速率(最大值的百分比),最低,最高,最適15,最低,最高,最適45,苔蘚植物,沙漠灌叢,三基點溫度 最低溫度、最適溫度和最高溫度稱為酶活性的三基點溫度,溫度系數(shù),芽和葉片常受到油脂類物質(zhì)的保護，芽具鱗片，植物體表面生有臘粉和密毛，植物矮小并常成匍匐狀、墊狀或蓮座狀等，反射光,對低溫形態(tài)適應(yīng)：,（2）植物對溫度的適應(yīng),減少細胞中的水分和增加細胞中的糖類、脂肪和色素等物質(zhì)來降低植物的冰點，增加抗寒能力。可見光譜中的吸收帶較寬，并能吸收更多的紅外線，一些植物的葉片在冬

15、季由于葉綠素破壞和其他色素增加而變?yōu)榧t色，有利于吸收更多的熱量,生理生化適應(yīng)：,A.非洲大耳狐 B.赤狐 C.北極狐,Bergmam規(guī)律： 降低比表面積 Allen 規(guī)律 ：縮減無效附件 休眠：（冬眠、夏眠、晝眠夜出）,（3）積溫定律 發(fā)育起點溫度：植物在一定溫度下，便可以生長，但生長期間的溫度低于一定臨界值時，植物生長停止，這時的溫度是無效的，這個最低溫度也稱為生物學零度。 有效積溫：一定生育期內(nèi)有效溫度的總和,喜涼作物：小麥、早熟的馬鈴薯需要l0以上 的有效積溫為10001600； 溫涼作物：番茄等需有效積溫15002100； 喜溫作物：玉米、棉花等約為20004000； 耐熱作物：柑桔和

16、椰子約40005000。,（4）變溫與溫周期性,促進某些種子萌發(fā) 促進植物生長 提高產(chǎn)品質(zhì)量 影響動物的行為 一天中的活動時間,生物對溫度有節(jié)奏的晝夜變化和反應(yīng)溫周期現(xiàn)象,溫周期現(xiàn)象,季節(jié)變溫 ：形成物候,物候 植物適應(yīng)一年中的氣候條件的季節(jié)性變化，形成與之相應(yīng)的生長發(fā)育規(guī)律 Eg.春季萌芽 秋季落葉 冬季休眠,物候期 植物的器官在不同季節(jié)中從形態(tài)上顯示的各種變化現(xiàn)象 Eg. 萌芽、展葉、初花、盛花、末花、果熟、落葉、休眠,物候,物候規(guī)律,春季 山上比山下晚 高緯度比低緯度晚 沿海比內(nèi)陸晚 棗發(fā)芽、種棉花 杏花開、快種麥 野人無歷日，鳥啼知四時,婦孺皆知的“九九歌”,一九二九不出手， 三九四九

17、冰上走， 五九六九沿河看柳， 七九河開，八九雁來， 九九加一九，耕牛遍地走。,3.2.4 水的作用及生物的適應(yīng),生物起源于水環(huán)境 水是生物體不可缺少的組成成分， 水是生物代謝過程中的重要原料。 水是生物新陳代謝的介質(zhì) 水分保持植物的固有姿態(tài)、保持動物體水分平衡 水能調(diào)節(jié)體溫,（1）水的生理生態(tài)作用,（2）動物對水的適應(yīng),昆蟲的幾丁質(zhì)體壁；煙管螺產(chǎn)生膜以封閉殼口適應(yīng)低濕條件；兩棲類動物體表分泌粘液以保持濕潤；爬行動物的角質(zhì)層；鳥類的羽毛和尾脂腺；哺乳動物有尾脂腺和毛。,動物對水的形態(tài)適應(yīng),C G Cao,駱駝可以17d不喝水，身體脫水達體重的27%，仍然照常行走。它不僅具有貯水的胃，駝峰中還儲藏

18、有豐富的脂肪，在消耗過程中產(chǎn)生大量水分，血液中具有特殊的脂肪和蛋白質(zhì)，不易脫水。,動物對水的生理適應(yīng),C G Cao,沙漠地區(qū)夏季晝夜地表溫度相差很大，因此，地面和地下的相對濕度和蒸發(fā)力相差也很大。一般沙漠動物白天躲在洞內(nèi)，夜里出來活動。,動物對水的行為適應(yīng),C G Cao,（3）植物對水的適應(yīng),生境：水很深。弱光、流動、缺氧、密度大、粘性高、溫度變化平緩，能溶解各種無機鹽類。,沉水植物,黑藻,金魚藻,苦草,沉水植物黃化貍藻,沉水植物水車前,根退化或消失，通氣系統(tǒng)發(fā)達，葉片常呈帶狀、絲狀或極薄，有利于增加采光面積和對CO2，與無機鹽的吸收，表皮細胞可直接吸收水中氣體、營養(yǎng)物和水分，葉綠體大而多

19、，適應(yīng)水中的弱光環(huán)境。植物體具有較強的彈性和抗扭曲能力以適應(yīng)水的流動，淡水植物具有自動調(diào)節(jié)滲透壓的能力，而海水植物則是等滲的。無性繁殖比有性繁殖發(fā)達。,沉水植物特征：,浮葉植物,生境：水較深。流動、溫度變化平緩，根系缺氧。,特征：葉片飄浮水面，氣孔通常分布在葉的上面，維管束和機械組織不發(fā)達，輸導(dǎo)組織弱，通氣組織發(fā)達，根扎于泥土中，抗旱性差，無性繁殖快。,浮葉植物,野菱,大漂,浮萍,滿江紅,槐葉蘋,杏菜,鳳眼蓮,根扎于泥土中，莖葉下部浸于水中，上部露于空氣中。通氣組織發(fā)達。,挺水植物,蓮,水蔥,千屈菜,多生于沼生環(huán)境。根系缺氧，根、莖、葉有通氣組織連接，有較發(fā)達輸導(dǎo)組織，葉片有角質(zhì)層，根系不發(fā)達

20、，無根毛，抗旱力較差。,濕生植物：,多生于旱生環(huán)境、土壤通氣良好。根莖葉結(jié)構(gòu)，抗旱能力介于濕生植物和旱生植物之間。無通氣組織，不能生長于積水或干旱土壤中。,中生植物：,沙漠環(huán)境的多漿植物：有根、莖、葉特化形成的貯水組織，表面積對體積比例小，葉片小或退化，角質(zhì)層厚，氣孔少而深埋，有特殊的水分與光合代謝途徑。,旱生植物：,多漿植物,干旱環(huán)境的少漿植物：根系發(fā)達，葉面積小，有各種減少蒸騰的特化結(jié)構(gòu)，有親水性強的原生質(zhì)體，抗旱能力強。,旱生植物：,少漿植物：,根系發(fā)達。 維管束發(fā)達，葉脈致密，單位面積氣孔數(shù)目多。 葉細胞較小，能減輕機械損傷。,形態(tài)適應(yīng)特征,（4）陸生植物對干旱的適應(yīng),生理適應(yīng)特征：,

21、原生質(zhì)具有較大的粘性與彈性 在干旱條件下酶的活性保持穩(wěn)定 光合和呼吸作用仍維持較高水平,（5）提高植物抗旱性的途徑,(1)抗旱鍛煉：蹲苗,擱苗,餓苗,種子鍛煉(雙芽法) 植株根系發(fā)達,保水能力強,葉綠素含量高,干物質(zhì)積累多,抗逆能力強。,(2)化學誘導(dǎo),0.25 CaCl2 浸種20 h 0.05 ZnSO4 噴灑葉面 ABA B9 CCC,(3)礦質(zhì)營養(yǎng) P、K、B 、Cu肥,3.2.5 土壤的作用及生物的適應(yīng),作用：生物的生存場所、生存基質(zhì)和營養(yǎng)庫 物理因素：土壤溫度、水分含量、空氣含量及土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu) 化學因素：土壤化學組成、有機質(zhì)的合成和分解、礦質(zhì)元素的轉(zhuǎn)化和釋放、土壤酸堿度等 生物因

22、素：動植物和微生物。,土壤鹽脅迫對植物的傷害,(1)吸水困難:土壤鹽分過多，降低土壤溶液的滲透勢，植物吸水困難, 形成生理干旱。 (2)生物膜破壞:高濃度的 NaCl 可置換細胞膜結(jié)合的Ca2+，膜結(jié)構(gòu)破壞，功能也改變。 (3)生理紊亂:降低蛋白質(zhì)合成速率，加速貯藏蛋白質(zhì)的水解，氨積累。 (4)抑制光合:光合速率、呼吸速率降低, 缺乏營養(yǎng)。,生態(tài)類型,舉例,適應(yīng)機制及特征,土壤特性,鹽堿土植物,聚鹽性植物,堿蓬、濱藜、鹽角草等,可吸收土壤可溶性鹽聚集于體內(nèi)，不受傷害,植物體干而硬，葉子不發(fā)達，蒸騰表面強烈縮小，氣孔下陷；表皮具有厚的外壁，常具灰白色絨毛。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，細胞間隙強烈縮小，柵欄組織

23、發(fā)達。有一些鹽土植物枝葉具有肉質(zhì)性，葉肉中有特殊的貯水細胞。似旱生植物特征,鹽土：NaCl、Na2SO4等可溶性鹽含量大于土重的1%。 堿土：富含Na2CO3、NaHCO3、K2SO4，鈣、鎂鹽類。 鹽堿度高毒害植物根系，土壤結(jié)構(gòu)破壞，引起植物生理干旱、代謝失調(diào)。一般植物不能正常生長,泌鹽性植物,紅樹、大米草、檉柳等,吸收土壤可溶性鹽，通過莖、葉表面鹽腺分泌排出,不透鹽性植物,蒿屬、鹽地鳳毛菊、田菁等,不吸收或很少吸收土壤鹽類,酸性土 植物,茶、杜鵑、馬尾松等,生長慢，葉小而厚，直根深扎。不能在鈣土中生長,土壤酸性或強酸性，缺鈣，多鐵、鋁。土壤質(zhì)堅實，通氣差，缺水，土溫低,鈣土 植物,南天竹、

24、刺柏、黃連木、野花椒等,喜鈣,富含CaCO3的石灰性土壤，堿性較強,沙生 植物,駱駝刺、檸條、花棒等,具旱生植物特征，根系特別發(fā)達，無性繁殖力強?？购怠⒛蜔?、耐冷、細胞滲透壓高,沙丘性土質(zhì)，流動性強、干旱、缺營養(yǎng)、溫度變化大,生態(tài) 類型,舉例,適應(yīng)機制及特征,土壤特性,崗松,酸性土壤指示植物,芒萁,鈣質(zhì)土壤指示植物蜈蚣草,沙質(zhì)鹽堿地植物勝柳,鹽土植物改良,3.2.6 大氣的作用及生物的適應(yīng),CO2是光合作用的主要原料 O2是生物生命活動所必需的 SO2、HF、CH2CH2、NH3、O3、Cl、HCl、Hg等過量對植物造成危害,（1）大氣對植物的影響,（2）大氣污染物的影響,風的輸送作用 風影響

25、動物的行為活動，如取食、遷移、分布 風媒 風的破壞作用（風折、風倒、風拔）,（3）大氣運動：風的作用,風播,偏冠,風干,風倒,3.2.7 火的作用及生物的適應(yīng),1.火發(fā)生條件,森林火災(zāi)主要發(fā)生在干旱季節(jié)，中高緯度的溫帶和寒溫帶，春秋兩季干旱、多風、相對濕度低，是火災(zāi)易發(fā)季節(jié)。此外又以針闊混交林和針葉林為主，因樹體和森林死地被物含有樹脂及揮發(fā)油等易燃物。,林火發(fā)生需要有可燃物、助燃物和火源,主要是地上部分的葉、干、枝及地下的根系和森林死地被物以及土壤中的泥炭層,空氣中的氧,2.林火類型,地表火：火沿林地表面蔓延，以燒毀死地被物和林下植物為主，也能燒傷林木干基和露出的根系。,地下火：林地腐殖質(zhì)層或

26、泥炭層中燃燒的火災(zāi)。地表只有煙霧，基本見不到火焰。,樹冠火,3.火對土壤的影響,(1)物理的變化: 土壤含水率：在低洼地區(qū)，如果植被全被燒死，可能造成沼澤化。 土壤溫度：導(dǎo)致土壤溫度增加。 (2)化學的變化 pH值：火燒后會促使pH值增加。 土壤有機質(zhì)：不同程度的損失。 養(yǎng)分含量和可利用性：總的土壤養(yǎng)分含量下降，養(yǎng)分可利用性增加。 (3)改土、升溫、消除有害物質(zhì)、減低病蟲害,4.火對植物的影響和植物的適應(yīng),Odum把依賴火或耐火種分為兩個類型： 再萌芽型，火后大量結(jié)實型。 營養(yǎng)階段對火的適應(yīng):抗火樹皮、減小易燃性（闊葉樹抗火性較強）、保護芽。 繁殖階段對火的適應(yīng):提早開花結(jié)實,種子散布,野火燒

27、不盡， 春風吹又生,5.火對動物的影響,直接影響：取決于動物的逃避能力、火的燃燒程度和蔓延速度。 間接影響：火通過改變環(huán)境，使動物種類、多度和繁殖發(fā)生變化?；疠p重不同地燒過林區(qū)時，會形成老齡和幼齡植被的鑲嵌分布，從而增加動物區(qū)系多樣性。,三.生態(tài)因子作用 的分析,限制因子定律 耐性定律 生態(tài)因子綜合作用定律,（一）.生態(tài)因子的作用規(guī)律,1.限制因子定律,（1）最小因子定律 1840年德國化學家李比西分析了土壤表層與植物生長的關(guān)系，他認為植物生長環(huán)境中的水和二氧化碳數(shù)量較多，容易滿足植物的需要，作物的產(chǎn)量往往取決于最小量礦質(zhì)營養(yǎng)元素的供應(yīng)狀況；作物的增產(chǎn)與減產(chǎn)是與作物從土壤中所能獲得的礦物營養(yǎng)的

28、多少成正相關(guān)的；每一種植物都需要一定種類和一定數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)，如果其中有一種營養(yǎng)物質(zhì)完全缺乏，植物就不能生存，如果這種營養(yǎng)物質(zhì)數(shù)量極微，植物的生長就會受到不良影響，這就是最小因子定律。 最小因子定律所揭示的原理只能在嚴格的“穩(wěn)定狀態(tài)”下，即物質(zhì)、能量的輸入和輸出處于平衡狀態(tài)下才適用。,（2）限制因子 生物在一定環(huán)境中生存，必須得到生存發(fā)展的多種生態(tài)因子，當某種生態(tài)因子不足或過量都影響生物的生存和發(fā)展，該因子即為限制因子。 限制因子是相對的，即相對于該因子對生物的影響結(jié)果而言，當該因子的量過小，不能滿足生物的需要量成為限制因子;該因子的量過大，難以同其他因子配合，對生物產(chǎn)生不良影響，也成為限制因

29、子;而該因子的量比較適合時，原來相對不缺乏的其他因子則上升為“限制因子”。 限制因子并不等同于主要作用因子。,2.耐性定律,耐性定律也稱謝爾福德耐性定律(Shelford）。1913年美國生態(tài)學家Shelford經(jīng)大量調(diào)查后指出，生物對其生存環(huán)境的適應(yīng)有一個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才能生存，這個最小到最大的限度稱為生物的耐性范圍。生物對環(huán)境的適應(yīng)存在耐性限度的法則稱耐性定律。 耐性定律說明，任何一個因子數(shù)量上不足或過剩，均會影響生物的生長發(fā)育和生存,生理緊張帶,環(huán)境梯度,分布中心,生物最多,生物不多,生物不多,沒有生物,沒有生物,耐受上限,耐受下限,不能忍受帶,不能

30、忍受帶,種群數(shù)量,耐性定律圖示,不同生物的耐性不同 同一生物不同時期的耐性不同 對不同因子的耐性無可比性 不同因子的耐性可相互影響 生物的耐性可人為改變（馴化）,耐性的變化,),95%,85%,90%,適合度,25,20,30,40,溫度 / ,35,適合度,85,80,90,100,相對濕度%,95,30,32.5,35,耐性的變化,(Ecological amplitute),每個種對環(huán)境因子適應(yīng)范圍的大小 窄食性(Stenophagic) 、廣食性(Euryphagic) 窄溫性(Stenothermal) 、廣溫性(Eurythermal) 窄水性(Stenohydric)、廣水性(E

31、uryhydric) 窄鹽性(Stenohaline)、廣鹽性(Euryhaline) 窄棲性(Stenokecious)、廣棲性(Euryoecious)。,生態(tài)幅,環(huán)境梯度,活動性 (生長、繁殖),A冷窄溫,B廣溫,C暖窄溫,最低,最高,最適,最適,最適,最低,最高,生態(tài)幅,狹 光 動 物,廣 光 動 物,(1)生態(tài)因子的綜合作用； (2)生態(tài)因子的交互作用； (3)生態(tài)因子作用的主次； (4)直接作用和間接作用； (5)生態(tài)因子的階段性作用； (6)不可代替性和補償作用 。,3.因子的綜合作用定律,生態(tài)環(huán)境中單因子的變化，都必將引起其它因子不同程度的響應(yīng)，因此在進行生態(tài)因子分析時，不能只

32、片面地注意某一生態(tài)因子而忽略其它因子。,(1)因子的綜合作用,在一定條件下起綜合作用的諸多生態(tài)因子中，有一個或少數(shù)幾個對生物起主要的、決定性作用的因子，稱為主導(dǎo)因子，其它因子則為次要因子。,(2)因子的主次作用,顏色深淺表示因子的重要程度,直接作用,間接作用,(3)因子的交互作用,當生物受到一個以上生態(tài)因子作用時，其綜合作用效果并不是各因子作用效果的簡單累加，綜合作用效果往往明顯大于或小于各單因子作用之和。這是由于各因子相互作用，其效應(yīng)相互疊加、相互抵消或互不相干，稱為交互作用。,(4)同等重要不可替代和補償作用,作用于生物體的生態(tài)因子，都具有各自的特殊作用和功能，每個生態(tài)因子都生物的影響都是

33、同等重要和不可替代的。 但由于生態(tài)因子的綜合作用，某因子在量上的不足，可以由其它因子來部分補償，以獲得相似的生態(tài)效應(yīng)。,CO2濃度(mg/L),100,60,40,80,20,120,100,200,300,400,500,600,700,800,吸收CO2mg/(g鮮重min),700lx,350lx,70 lx,(5)因子的直接與間接作用,依生態(tài)因子與生物的作用關(guān)系可將生態(tài)因子分為直接作用和間接作用類型，區(qū)分其作用方式對認識生物的生長、發(fā)育、繁殖及分布都很重要。,植物生長發(fā)育不同階段對生態(tài)因子的需求不同，具有階段性特點，某因子在某階段為限制因子，而在另外階段是非限制因子；在某階段是主導(dǎo)因子

34、，在另外階段則是輔助因子，在某階段是有利因子，在另外階段可能是有害的。這種階段性是由生態(tài)環(huán)境的規(guī)律性變化所造成的。,(6)因子的階段作用,玉米不同生長階段對水分和溫度的要求,4.生物的生態(tài)反作用,森林植被的生態(tài)效應(yīng) 土壤生物的生態(tài)效應(yīng),生物與環(huán)境之間的作用是相互的，生物在時刻受環(huán)境的作用同時也對其生存環(huán)境產(chǎn)生多方面的影響，生物對環(huán)境的改造作用可使環(huán)境變得更有利于生物生存，也可對環(huán)境資源和環(huán)境質(zhì)量造成不良影響。,1涵養(yǎng)水源，保持水土,林冠可以截留1030的降水，枯枝落葉層及植被物可使5080的降水滲入林地土層，形成地下水，減少了地表徑流和表土沖刷。每公頃森林植被含水總量可達200400t，每公頃

35、森林地比無林地每年至少可多蓄水300m3以上。,森林植被的生態(tài)效應(yīng),清除植被后，地表蒸騰量減少，下滲水增加，地表徑流增大。,2.調(diào)節(jié)氣候，增加雨量,森林的強大的蒸騰作用，使有林地區(qū)一般比無林地區(qū)降水量要多17.4。,3.防風固沙，保護農(nóng)田,森林的枝葉可以降低風速 根系可以固土固沙,以色列 沙區(qū)植被建設(shè)與防護體系,灌木防護體系,稀樹草原化工程,節(jié)水造林,防護林建設(shè),沙地農(nóng)田防護林體系,北京永定河岸沙地綜合治理開發(fā),景觀型防護林體系,沙地果園,沙地西瓜,防風林帶,4.保護環(huán)境，凈化空氣,吸收CO2，釋放O2 吸附灰塵 吸收有毒氣體 殺死病原菌,5.減低噪音，美化景觀,6. 提供產(chǎn)品和燃料，增加肥源

36、,土壤生物的生態(tài)效應(yīng),活動于土壤中的動物、扎根于土壤中的植物和土壤中數(shù)量眾多的微生物對土壤有多方面的作用和影響，歸結(jié)起來主要有： (1)促進成土作用。母巖風化的礦化物質(zhì)并不是土壤，還要加人有機物質(zhì)，經(jīng)過生物的作用才能形成土壤，生物對土壤的形成起著關(guān)鍵作用。 (2)改善土壤的物理性能。種植于土壤中的深根植物、挖掘土壤的動物和數(shù)量巨大的微生物的活動大大改善了土壤的結(jié)構(gòu)、孔隙度和通氣性。土壤動物打洞疏松了土壤，加速了土壤的風化作用，改善了土壤的水熱狀況。 (3)提高了土壤質(zhì)量。經(jīng)蚯蚓作用的土壤在有效磷、鉀、鈣含量等多方面部有明顯增加。動植物殘體經(jīng)微生物分解和合成含氮的高分子腐殖質(zhì)化合物，使土壤腐殖質(zhì)

37、化。 (4)對土壤覆蓋層的影響。動物的活動改變了土表的局部形態(tài)，如從土層中掘出大量土壤堆積成丘狀增加土表面積，排泄物還增加了土壤腐殖質(zhì)。,知識概要,1.個體生態(tài)學是以生物個件及棲息地為研究對象，研究生物個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育過程中擴棲息地環(huán)境因子對生物的影響及生物對棲息地的適應(yīng)和生態(tài)適應(yīng)的形態(tài)、生理及生化機制。 2.環(huán)境指某一特定生物體或群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存與活動的外部條件的總和。按環(huán)境范圍大小可分為宇宙環(huán)境(或稱星際環(huán)境)、地球環(huán)境。區(qū)域環(huán)境、微環(huán)境和內(nèi)環(huán)境。生態(tài)學更注重生物的微環(huán)境和生境。,3.環(huán)境因子中一切對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影

38、響的因子稱生態(tài)因子。根據(jù)生態(tài)因子的性質(zhì)，將生態(tài)因子分為氣候因子、土壤因子、地形因子、生物因子及人為因子5類。生態(tài)因子在地球表面呈地帶性和非地帶性變化特點。 4.生物與環(huán)境的基本關(guān)系主要表現(xiàn)為環(huán)境因子對生物的生態(tài)作用、生物對環(huán)境的適應(yīng)和生物對環(huán)境的生態(tài)反作用三種形式。從較短的生態(tài)時間尺度看，生物與環(huán)境的關(guān)系以生態(tài)作用為主，反作用為輔;從較長的進化尺度看，生物與環(huán)境的關(guān)系則以反作用為主。,5.Gaia假說認為:地球大氣的化學成分、溫度和氧化狀態(tài)受天文的、生物的或其他的干擾而發(fā)生變化，產(chǎn)生偏離，生物通過改變其生長和代謝，對偏離做出反應(yīng)，緩和地球表面的這些變化。它強調(diào)生物的生態(tài)反作用的重要性，生物在維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的重要意義。 6.生物所在環(huán)境中的某種生態(tài)因子不足或過量都會影響生物的生存和發(fā)展，該因子就是限制因子。 7.生物對各個生態(tài)因子的適應(yīng)有一個生態(tài)學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才能生存;這個最小到最大的限度稱為生物的耐性范圍。生物對環(huán)境的適應(yīng)存在耐性限度的法則稱耐性定律。每一個物種對環(huán)境因子適應(yīng)范圍均大小即生態(tài)幅。,8.不同生物對同一種生態(tài)因子的耐性限度存在著差異，同一種生物對