第三章農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物與環(huán)境

1、農(nóng)業(yè)生態(tài)與環(huán)境保護(hù),任課 ：曹 丹,第 三 章,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物與環(huán)境,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識目標(biāo) 生物的種群與生物群落； 環(huán)境因子的生態(tài)作用； 生物對環(huán)境的適應(yīng)及改造。 能力目標(biāo) 運(yùn)用種間相互作用及生態(tài)因子作用規(guī)律解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題,一 生物種群,種群：生活在同一地點(diǎn)的同種生物的一群個體，具有相似的形態(tài)、生理特征。,種群密度,出生率和死亡率,年齡組成,性別比例,(一)種群特征,一 生物種群,(1)定義：單位空間內(nèi)某種群的個體數(shù)量,1、種群密度,大多數(shù)水生生物可用單位體積內(nèi)的數(shù)量表示。,陸生生物一般用單位面積內(nèi)的數(shù)量來表示。,(2)特點(diǎn)：,不同物種的種群密度不一樣,同一物種的種群密度在不同環(huán)境

2、條件下不一樣,出生率： 死亡率：,(1)定義：,種群中單位數(shù)量的個體在單位時間內(nèi)新產(chǎn)生的個體數(shù),種群中單位數(shù)量的個體在單位時間內(nèi)死亡的個體數(shù),人口自然增長率=出生率-死亡率,(2)意義：決定當(dāng)前種群大小和種群密度的重 要因素,2.出生率和死亡率,(1)定義：一個種群中各年齡期個體數(shù)目的比例.,(2)類型,增長型 穩(wěn)定型 衰退型,3.年齡組成,一般分為幼年(尚無生殖能力)、成年(有生殖能力)和老年(喪失生殖能力)三個階段。,幼年個體多，老年個體少 幼年個體大量成長為成年個體，成年個體產(chǎn)生后代 種群密度會越來越大,1) 增長型：,出生率死亡率,各年齡期的個體數(shù)比例適中 在一定時期內(nèi)新出生的個體數(shù)接

3、近衰老死亡的個體數(shù) 種群密度保持相對穩(wěn)定,2) 穩(wěn)定型：,出生率死亡率,老年個體多,幼年個體少 新出生的個體數(shù)不能補(bǔ)償衰老死亡的個體數(shù) 種群密度會越來越小,3) 衰退型：,(4) 對于預(yù)測種群數(shù)量的變化趨勢具有重要意義。,出生率死亡率,圖甲和圖乙為某種生物種群的年齡組成曲線，如不考慮其他因素，種群1和種群2未來個體數(shù)量的發(fā)展趨勢是（ ）,想一想,A.衰退型和增長型,B.增長型和衰退型,C.穩(wěn)定型和衰退型,D.穩(wěn)定型和增長型,B.增長型和衰退型,(1)定義：,(2)類型,雌雄相當(dāng)型: 雌多雄少型: 雌少雄多型:,猩猩,人工控制的種群,白蟻、,蜜蜂,4.性別比例,種群的性別比例是指具有生殖能力的雌

4、雄個體數(shù)目在種群中所占的比例。,種群的性別比例失調(diào)，出生率就會下降，種群密度就會明顯降低。,(3)意義： 性別比例在一定程度上影響著種群密度,應(yīng)用：利用性引誘劑誘殺害蟲同種異性個體，達(dá)到事半功倍的殺蟲效果。,種群密度,性別比例,出生率,死亡率,年齡組成,影響,決定 當(dāng)前,預(yù)測 未來,(二)種群特征小結(jié)：,出生率和死亡率是決定種群大小最直接的因素，任何影響種群數(shù)量變動的因素最終都要落實(shí)到出生率和死亡率。,(一)定義： 生活在一定的自然區(qū)域內(nèi)，相互之間具有直接或間接關(guān)系的各種生物的總和。 包括動物、植物、微生物,二 生物群落,1.垂直結(jié)構(gòu)： 在垂直方向上明顯的分層現(xiàn)象 同一地點(diǎn)不同生物占據(jù)不同高度

5、 植物的垂直分布決定動物的垂直分布,(二)生物群落的結(jié)構(gòu),2.水平結(jié)構(gòu)： 受地形起伏、光照明暗、濕度高低的影響 不同生物分布于不同地段,(三)群落的其他特點(diǎn),物種的多樣性 具有一定的優(yōu)勢物種 群落有演替現(xiàn)象,水葫蘆,喬木層,灌木層,草本植物層,苔蘚地衣層,森林植物的垂直分布,池塘生物群落中，荷花、蘆葦?shù)葘⑶o葉高高地挺出水面；睡蓮、滿江紅、浮萍等浮于水面；金魚藻等則生長于水中。鰱魚在水體淺層，鯇魚在中層，青魚、蝦、蚌等在水底，泥鰍、鱔魚等則在水底淤泥中生活。,池塘生物的垂直分布,一光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),三水因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),四、土壤因子的生態(tài)

6、意義及生物的適應(yīng),三 環(huán)境因子的生態(tài)作用,五、氣象因子的生態(tài)意義及生物的適應(yīng),一、光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng) 光的生態(tài)意義及其性質(zhì) 光變化對生物的影響 以光為主導(dǎo)因子的生物的生態(tài)類型 如何提高植物的光能利用率,1、光的生態(tài)意義及其性質(zhì) 1）太陽輻射的生態(tài)意義： 太陽輻射是地球上一切生物能量的源泉，為維持生命的環(huán)境創(chuàng)造了必要的條件；是生物的一個重要生態(tài)因子，對植物的生態(tài)作用是由光強(qiáng)、光照時間、光譜組成三者的對比關(guān)系構(gòu)成的；光能條件直接影響植物的生物學(xué)產(chǎn)量，因為光是一切綠色植物進(jìn)行光合作用的能量來源；光因子還是生命活動周期性節(jié)律的觸發(fā)器。,2）光的性質(zhì) a、太陽輻射:太陽表面以電磁波的形式不斷釋

7、放的能量，其中到達(dá)地球表面的能量僅為太陽輻射總量的1/22億。,b、光譜組成： 紅外光(760nm熱效應(yīng))51% ，可見光(380-760nm)40% ，紫外光 （290nm ）9% 生理有效光輻射：紅橙光(620-760 nm) 葉綠素a，有利于碳水化合物的形成； 蘭紫光（490-435nm）葉綠素b ，有利于蛋白質(zhì)的形成。,c、日照長度：主要指每天太陽的可照時數(shù)，即晝長。 除兩級外，春分秋分全球都是晝夜分； 冬半年夜越長，晝越短。在北極地區(qū)則夏季全是白天，冬季全是黑夜，即出現(xiàn)極晝極夜現(xiàn)象。,光變化及生物的適應(yīng) ）光照強(qiáng)度的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),a光強(qiáng)對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成有重要的作用

8、光照強(qiáng)度對植物細(xì)胞的增長和分化、體積的增長和重量的增加有重要影響，光還促進(jìn)組織和器官的分化，制約著器官的生長發(fā)育速度，使植物各器官和組織保持發(fā)育上的正常比例。,b植物對光照強(qiáng)度的適應(yīng)類型 不同的植物對光強(qiáng)的反應(yīng)也是不一樣的。 陽地植物 適應(yīng)于強(qiáng)光照地區(qū)生活的植物稱陽地植物，這類植物補(bǔ)償點(diǎn)的位置較高，光合作用的速率和代謝速率都比較高。 陰地植物 適應(yīng)于弱光照地區(qū)生活的植物稱陰地植物，這類植物的光補(bǔ)償點(diǎn)位置較低，其光合速率和呼吸速率都比較低。陰地植物多生長在潮濕背陰的地方或密林內(nèi)。,）光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)： 對植物：紅橙光（主要被葉綠素吸收，促進(jìn)碳水化合物形成）、藍(lán)紫光（主要被葉綠素和類胡蘿

9、卜素吸收，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成）為生理有效光。綠光很少被吸收利用，稱為生理無效光。 對動物：可見光影響動物的生殖、遷徙、羽毛更換、生長、發(fā)育等。紫外光具有致死作用。,3) 生物對光周期的適應(yīng) 晝夜節(jié)律：大多數(shù)生物活動表現(xiàn)出晝夜節(jié)律，即24h循環(huán)一次的現(xiàn)象。 動物的行為習(xí)性常表現(xiàn)出明顯的晝夜節(jié)律，植物的光合作用、蒸騰作用也表現(xiàn)出有規(guī)律的晝夜變化。 光周期現(xiàn)象：生物對白天黑夜的相對長度的反應(yīng)稱為光周期現(xiàn)（photoperiodism）。 生物的光周期現(xiàn)象常表現(xiàn)在：日照長短與植物開花、種子萌發(fā)、地下部分的生長、動物的生殖、休眠等。,美國科學(xué)家加納爾（W.W.Garner,1920年）等人為假定以12小時

10、為長日照植物和短日照植物是否開花的臨界日長，即誘導(dǎo)長日照植物開花所需的最短日照時數(shù)，或誘導(dǎo)短日照植物開花所需的最長日照時數(shù)，并假定每日在短于12小時的日照下才開花的植物叫做短日照植物（short-day plant）；每日在長于12小時的日照下才開花的植物叫做長日照植物（long-day plant）；要求晝夜長短接近于相等時才開花植物稱為中日照植物。,3. 以光為主導(dǎo)因子劃分的植物生態(tài)類型 比較以光為主導(dǎo)因子劃分的植物生態(tài)類型的特征： 1) 根據(jù)植物對光強(qiáng)適應(yīng):陽生植物、陰生植物（生境、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能） 2) 根據(jù)植物對日照長度的適應(yīng):長日照植物、短日照植物、中日照植物和中間植物（各自

11、的特點(diǎn)）,二溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng),1、地球上環(huán)境溫度的分布及其變化規(guī)律 決定地球上溫度分布的主要因素是： 入射的太陽輻射和地球表面的水陸分布。 環(huán)境溫度的變化幅： 水環(huán)境：淡水湖的水溫不小于0C，海洋不低于-2.5C。大洋海水溫度的最高紀(jì)錄時36C，朝間帶或小型淡水湖泊的水溫可達(dá)40-45C。水環(huán)境溫度的變幅一般只有40-45C。 大陸氣溫：大陸上最低氣溫記錄是-88.3C(南極大陸)，沙漠中夏季中午最高氣溫記錄可達(dá)60-80C。大陸溫度的變幅可達(dá)130-150C。,溫度在空間上的變化： 溫度隨緯度不同的變化（水平變化） 年均溫20 ，最熱月10 ，極地劃分熱帶、溫帶和寒帶；北半球緯

12、度每增加1 ，年平均氣溫下降0.5 隨海拔高度不同的變化（垂直變化） 海拔高度每增加100米，氣溫降低0.5-1；山坡的不同坡向，熱量 分配不均勻，坡向的氣溫差異隨著海拔高度的增加而減少。,2、溫度因子的生態(tài)作用 任何生物都生活在一定溫度外界環(huán)境中并受著溫度變化（空間、時間、海拔）的影響（直接的、間接的）。 溫度直接影響生物體的體溫。體溫的高低又決定了生物體的代謝過程的強(qiáng)度和特點(diǎn)。體內(nèi)的生理生化反應(yīng)要求有一定的溫度范圍（基點(diǎn)溫度：最高、最適、最低）。,1）溫度與生物的生長 生物生長的三基點(diǎn)（最高溫、最低溫、最適溫）。 不同生物的“三基點(diǎn)”是不一樣的。 在一定的溫度范圍內(nèi)，生物的生長速率與溫度成

13、正比。,2、極端溫度對生物的影響及生物對極端溫度的適應(yīng) 極端溫度:危及生物生命功能的溫度稱為極端溫度. 1) 低溫對生物的影響及生物對低溫環(huán)境的適應(yīng)： a. 極端低溫對生物的影響： b. 生物對極端低溫的適應(yīng)：,a. 極端低溫對生物的影響 臨界溫度：溫度低于一定數(shù)值時生物體受到傷害。 冷害：喜溫生物在零度以上的條件下受害或死亡。喜溫生物向北方擴(kuò)展或擴(kuò)展其分布范圍的主要障礙。 霜害：由于霜凍而對生物所造成的傷害。 凍害：零度以下的低溫使生物體內(nèi)形成冰晶而造成的損害。（對生物的影響：使質(zhì)膜破裂，蛋白質(zhì)失活變性；由于生理干燥和水化層的破壞而引起植物受害。 ）,2）高溫對生物的影響及生物對高溫環(huán)境的適

14、應(yīng) a高溫對生物的影響： 植物：減弱光合作用，增強(qiáng)呼吸作用，使此兩個重要過程失調(diào)，造成植物的饑餓現(xiàn)象;破壞植物的水分平衡，促使蛋白質(zhì)凝固，導(dǎo)致有害物質(zhì)的積累 動物：破壞酶的活性，使蛋白質(zhì)凝固變性，缺氧，排泄功能失調(diào)，神經(jīng)系統(tǒng)麻痹,b生物對高溫環(huán)境的適應(yīng)： 生物對高溫環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)在形態(tài)、生理和行為3個方面. 植物形態(tài)上的適應(yīng)：有些植物生有密絨毛和鱗片，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，使植物體免受熱傷害；有些植物葉片垂直排列使葉緣向光或在高溫條件下葉片折疊，減少光的吸收面積；還有些植物的樹干和根莖生有很厚的木栓層，具有絕熱和保護(hù)作用。,動物對高溫環(huán)境的一個重要生理適應(yīng)就是適當(dāng)放松恒溫性，使體溫有較大的變幅，這樣在高溫炎熱的時刻身體就能暫時吸收和貯存大量的熱并使體溫升高，之后在環(huán)境條件改善時或躲到