chapter_3能量環(huán)境

1、基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)生態(tài)學(xué) 2Part 個體生態(tài)學(xué)個體生態(tài)學(xué)能量環(huán)境能量環(huán)境341 能量概念能量概念5一、基本概念一、基本概念6二、能量的特點二、能量的特點782 地球上光的分布地球上光的分布9太陽輻射變太陽輻射變化的規(guī)律化的規(guī)律一、一、 10111213二、地球表面太陽能分布不均的原因二、地球表面太陽能分布不均的原因14n地球表面各處太陽光照不均衡。地球表面各處太陽光照不均衡。151617三、三、 18紫外線紫外線可見光可見光紅外線紅外線380760 25004000 波長波長(nm)能能量量強強度度 193 生物對光的適應(yīng)生物對光的適應(yīng)20一、光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)一、光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的

2、適應(yīng)2122高山植物莖干粗短，高山植物莖干粗短， 葉面縮葉面縮小，毛絨發(fā)達的生長型或小，毛絨發(fā)達的生長型或蓮座狀蓮座狀葉叢。葉叢。23n高山植物高山植物(Alpine plant)特殊的特殊的蓮座狀蓮座狀葉叢葉叢24二、光強的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)二、光強的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)光合作用的強度和速率光合作用的強度和速率植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)(如果實品質(zhì)、含糖量如果實品質(zhì)、含糖量)動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)(如眼球結(jié)構(gòu)與大小如眼球結(jié)構(gòu)與大小)動物行為動物行為(如如晝伏夜出晝伏夜出)25n光合作用率在光合作用率在光補償點光補償點附近與光強度成正比，附近與光強度成正比，但達但達光飽和點光飽和點后

3、后, 不隨光強增加。不隨光強增加。n陸生植物對不同光照強度產(chǎn)生了適應(yīng)，形成陸生植物對不同光照強度產(chǎn)生了適應(yīng)，形成陽陽性植物性植物、陰性植物陰性植物和和耐陰性植物耐陰性植物 。n水生植物對光照強度產(chǎn)生了適應(yīng)性的水中分布水生植物對光照強度產(chǎn)生了適應(yīng)性的水中分布262728n耐陰性植物耐陰性植物2930313233343536三、日照長度與生物的光周期現(xiàn)象三、日照長度與生物的光周期現(xiàn)象 遷徙和換毛換羽等，是對日照長短的規(guī)遷徙和換毛換羽等，是對日照長短的規(guī)律性變化的反應(yīng)律性變化的反應(yīng)37長日照植物：長日照植物：日照日照14小時小時短日照植物：短日照植物：日照日照10小時小時中日照植物：中日照植物：約為

4、約為12小時小時日中性植物：日中性植物：任何日照時間任何日照時間3839繁殖的光周期現(xiàn)象繁殖的光周期現(xiàn)象昆蟲滯育的光周期現(xiàn)象昆蟲滯育的光周期現(xiàn)象換毛和換羽的光周期現(xiàn)象換毛和換羽的光周期現(xiàn)象動物遷徙的光周期現(xiàn)象動物遷徙的光周期現(xiàn)象n長日照動物長日照動物(long-day animals)：在溫帶和高緯度地區(qū)許在溫帶和高緯度地區(qū)許多鳥獸在春夏之際白晝逐漸延長時性腺發(fā)育增大并開始多鳥獸在春夏之際白晝逐漸延長時性腺發(fā)育增大并開始產(chǎn)仔。產(chǎn)仔。 如鼬、刺猬、田鼠、雉等。如鼬、刺猬、田鼠、雉等。n短日照動物短日照動物 (short-day animals)： 一些動物只有在白晝一些動物只有在白晝逐步縮短的秋

5、冬之際性腺發(fā)育增大，但孕期延長仍在春逐步縮短的秋冬之際性腺發(fā)育增大，但孕期延長仍在春夏產(chǎn)子。如綿羊、山羊和鹿等。夏產(chǎn)子。如綿羊、山羊和鹿等。40植物光周期現(xiàn)象的應(yīng)用植物光周期現(xiàn)象的應(yīng)用n使花期不同的植物同時開花，以便進行雜交。使花期不同的植物同時開花，以便進行雜交。n采用短日照處理，使樹木提早休眠，準(zhǔn)備御寒，采用短日照處理，使樹木提早休眠，準(zhǔn)備御寒，增強越冬能力。增強越冬能力。n將南方作物品種黃麻栽種在北方，延遲開花，促將南方作物品種黃麻栽種在北方，延遲開花，促進營養(yǎng)生長，取得好收成。進營養(yǎng)生長，取得好收成。414 地球上溫度的分布地球上溫度的分布42一、地表大氣溫度的分布和變化一、地表大氣溫

6、度的分布和變化大氣溫度大氣溫度的變化的變化43二、土壤溫度的變化二、土壤溫度的變化 44三、水體溫度的變化三、水體溫度的變化 水溫變化水溫變化的特點的特點 455 生物對溫度的適應(yīng)生物對溫度的適應(yīng)n變溫與溫周期變溫與溫周期46n參與生命活動的各種酶都有其最低、最適和最參與生命活動的各種酶都有其最低、最適和最高溫度，即三基點溫度。高溫度，即三基點溫度。一、溫度因子的生態(tài)作用一、溫度因子的生態(tài)作用溫度對生物的生長有重要影響溫度對生物的生長有重要影響n外溫的季節(jié)性變化引起植物和變溫動物生長加外溫的季節(jié)性變化引起植物和變溫動物生長加速和減弱的交替，形成年輪；速和減弱的交替，形成年輪；n外溫影響動物的生

7、長規(guī)模。外溫影響動物的生長規(guī)模。在一定的范圍內(nèi)，在一定的范圍內(nèi)，生物的生長速率與溫度成正比。生物的生長速率與溫度成正比。4748溫度對生物的發(fā)育有重要影響溫度對生物的發(fā)育有重要影響4950溫度對生物分布有影響溫度對生物分布有影響51溫度對生物行為有影響溫度對生物行為有影響5253溫度對生物生理結(jié)構(gòu)與反應(yīng)有影響溫度對生物生理結(jié)構(gòu)與反應(yīng)有影響溫的生態(tài)作用溫的生態(tài)作用54555657二、生物對溫度的適應(yīng)二、生物對溫度的適應(yīng)溫的適應(yīng)溫的適應(yīng)保暖保暖抗凍抗凍58芽和葉片有油脂類物質(zhì)的保護芽和葉片有油脂類物質(zhì)的保護芽有鱗片的保護芽有鱗片的保護植物器官的表面有蠟粉和密毛植物器官的表面有蠟粉和密毛樹皮有較發(fā)達

8、的木栓組織樹皮有較發(fā)達的木栓組織植株矮小，常成匍匐墊狀或蓮座狀植株矮小，常成匍匐墊狀或蓮座狀溫的適應(yīng)溫的適應(yīng)適應(yīng)措施適應(yīng)措施適應(yīng)適應(yīng)59匍匐墊狀匍匐墊狀60n溫度影響植物的形態(tài)溫度影響植物的形態(tài)南方闊葉林北方針葉林61生理適應(yīng)生理適應(yīng)原生質(zhì)特性改變（原生質(zhì)特性改變（降低冰點）降低冰點）增加紅外線和可見光的吸收帶增加紅外線和可見光的吸收帶(高山和極地植物高山和極地植物)植物在低溫時及時轉(zhuǎn)入休眠植物在低溫時及時轉(zhuǎn)入休眠n原生質(zhì)降低冰點的特性改變策略原生質(zhì)降低冰點的特性改變策略n減少細(xì)胞中的水分減少細(xì)胞中的水分n水解淀粉等，增加糖的濃度水解淀粉等，增加糖的濃度n增加脂類、色素等物質(zhì)增加脂類、色素等物

9、質(zhì)生理適應(yīng)生理適應(yīng)62溫的適應(yīng)溫的適應(yīng)貝格曼規(guī)律貝格曼規(guī)律阿倫規(guī)律阿倫規(guī)律增加隔熱層增加隔熱層(毛、羽及皮下脂肪毛、羽及皮下脂肪)肢體中動靜血管的幾何排列肢體中動靜血管的幾何排列適應(yīng)措施適應(yīng)措施適應(yīng)適應(yīng)63n貝格曼規(guī)律貝格曼規(guī)律(Bergmanns rule)n生活在寒冷氣候中的內(nèi)溫動物的身體比生活在生活在寒冷氣候中的內(nèi)溫動物的身體比生活在溫暖氣候中的同類個體更大，這種趨向稱溫暖氣候中的同類個體更大，這種趨向稱貝格貝格曼規(guī)律曼規(guī)律，是相對體表面變小減少散熱的適應(yīng)。，是相對體表面變小減少散熱的適應(yīng)。n東北虎：平均東北虎：平均1.8-2.0米米n華南虎：華南虎：平均平均1.45-1.8米米64n阿

10、倫規(guī)律阿倫規(guī)律(Allens rule)n寒冷地區(qū)的內(nèi)溫動物較溫暖地區(qū)內(nèi)溫動物外露寒冷地區(qū)的內(nèi)溫動物較溫暖地區(qū)內(nèi)溫動物外露部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨于縮部分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨于縮小的現(xiàn)象，稱小的現(xiàn)象，稱阿倫規(guī)律阿倫規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)。，是減少散熱的適應(yīng)。n沙漠兔沙漠兔n雪兔雪兔65n逆流熱交換逆流熱交換(Countercurrent heat exchange)n海豚海豚Dolphin的的漿狀附肢、尾漿狀附肢、尾葉、背鰭上具葉、背鰭上具有逆熱流交換有逆熱流交換系統(tǒng)維持體溫系統(tǒng)維持體溫恒定。恒定。66增加基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱增加基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱褐色脂肪組織形成非擅抖性產(chǎn)熱褐色脂肪

11、組織形成非擅抖性產(chǎn)熱急性冷暴露中形成擅抖性產(chǎn)熱急性冷暴露中形成擅抖性產(chǎn)熱局部異溫：局部異溫：局部體溫降低減少散熱局部體溫降低減少散熱生理適應(yīng)生理適應(yīng)生理適應(yīng)生理適應(yīng)67遷徙、遷移遷徙、遷移選擇溫度適宜的環(huán)境選擇溫度適宜的環(huán)境冬眠冬眠躲過寒冷季節(jié)躲過寒冷季節(jié)集群（企鵝）集群（企鵝）減少冷暴露面積減少冷暴露面積行為適應(yīng)行為適應(yīng)行為適應(yīng)行為適應(yīng)6869n企鵝集群有利抗寒企鵝集群有利抗寒7071保保 水水抗輻射抗輻射散散 熱熱溫的適應(yīng)溫的適應(yīng)72溫的適應(yīng)溫的適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)密毛、鱗片濾光密毛、鱗片濾光體色反光體色反光植物葉片垂直主軸排列，葉緣向光植物葉片垂直主軸排列，葉緣向光葉片對折，減少輻射葉片

12、對折，減少輻射50%莖干具厚的木栓層，絕熱和保護作用莖干具厚的木栓層，絕熱和保護作用73生理適應(yīng)生理適應(yīng)降低細(xì)胞含水量降低細(xì)胞含水量減緩代謝率，降低體溫減緩代謝率，降低體溫增加糖或鹽濃度增加糖或鹽濃度減緩代謝率，降低體溫減緩代謝率，降低體溫蒸騰作用旺盛蒸騰作用旺盛某些植物具反射紅外光的能力某些植物具反射紅外光的能力生理適應(yīng)生理適應(yīng)7475行為適應(yīng)行為適應(yīng)關(guān)閉氣孔關(guān)閉氣孔保保 水水葉片卷曲葉片卷曲減少輻射減少輻射葉片運動葉片運動躲避陽光躲避陽光行為適應(yīng)行為適應(yīng)7677溫的適應(yīng)溫的適應(yīng)體形變小，外露部分增大體形變小，外露部分增大腿長將體抬離地面腿長將體抬離地面背部具厚的脂肪隔熱層背部具厚的脂肪隔熱

13、層陰囊型精巢陰囊型精巢腦顱周圍特殊的血管結(jié)構(gòu)降低腦血溫度腦顱周圍特殊的血管結(jié)構(gòu)降低腦血溫度適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)適應(yīng)78放寬恒溫范圍放寬恒溫范圍貯存熱量，減少內(nèi)外溫差貯存熱量，減少內(nèi)外溫差生理適應(yīng)生理適應(yīng)生理適應(yīng)生理適應(yīng)79夏夏 眠眠穴穴 居居晝伏夜出晝伏夜出行為適應(yīng)行為適應(yīng)行為適應(yīng)行為適應(yīng)8081n溫周期：溫周期：n自然條件中，溫度的周期性變化稱為溫周期。自然條件中，溫度的周期性變化稱為溫周期。三、變溫與溫周期三、變溫與溫周期基本概念基本概念n生物對溫度有生物對溫度有節(jié)奏的晝夜變節(jié)奏的晝夜變化和季節(jié)變化化和季節(jié)變化具有生理和行具有生理和行為等反應(yīng)。為等反應(yīng)。82n變溫能提高種子萌發(fā)率，主要是由于降溫后

14、可變溫能提高種子萌發(fā)率，主要是由于降溫后可增加氧在細(xì)胞中的溶解度，從而改善了萌發(fā)中增加氧在細(xì)胞中的溶解度，從而改善了萌發(fā)中的通氣條件。的通氣條件。n變溫對植物生長有明顯的促進作用。變溫對植物生長有明顯的促進作用。n變溫有利于開花結(jié)實：變溫有利于開花結(jié)實：春化作用。春化作用。n變溫有利于產(chǎn)品品質(zhì)：變溫有利于產(chǎn)品品質(zhì)：哈密瓜、山蒼子哈密瓜、山蒼子 (檸檬檸檬酸：云南酸：云南 60-80% (日較差較大的高原日較差較大的高原)，浙江，浙江35-50%)。n變溫有利于干物質(zhì)積累：變溫有利于干物質(zhì)積累：銀膠草（橡膠積累：銀膠草（橡膠積累：26.5、7）83n采用引種經(jīng)驗：采用引種經(jīng)驗：n北種南移比南種北

15、移容易成功北種南移比南種北移容易成功 (如鳳凰木、荔如鳳凰木、荔枝、大白菜枝、大白菜)n草本植物比木本植物容易成活草本植物比木本植物容易成活n一年生比多年生容易成功一年生比多年生容易成功n落葉植物容易成功落葉植物容易成功四、溫度與引種馴化四、溫度與引種馴化n 在引種過程中要注意氣候相似性原則在引種過程中要注意氣候相似性原則84五、城市熱島效應(yīng)五、城市熱島效應(yīng)n城市人口密集，建筑物林立，是一個人工補加城市人口密集，建筑物林立，是一個人工補加能量的城市生態(tài)系統(tǒng)。其市內(nèi)溫度明顯高于周能量的城市生態(tài)系統(tǒng)。其市內(nèi)溫度明顯高于周圍環(huán)境溫度，是一個是明顯的熱島。圍環(huán)境溫度，是一個是明顯的熱島。8586城市的熱島效應(yīng)城市的熱島效應(yīng)87產(chǎn)生熱島效應(yīng)的主要原因產(chǎn)生熱島效應(yīng)的主要原因88896 提問提問 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 總結(jié)總結(jié)90n在一定條件下，光照強度影響著植物體葉綠素在一定條件下，光照強度影響著植物體葉綠素的形成，制約著植物光合作用的強度和速率。的形成，制約著植物光合作用的強度和速率。 n光強對植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、光強對植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、 果實的品質(zhì)等有影果實的品質(zhì)等有影響，能增加果實含糖量。響，能增加果實含糖量。n光強對動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)有影響：如形成不同的光強對動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)有影響：如形成不同的眼球結(jié)構(gòu)與大小等。眼球結(jié)構(gòu)與大小等。n光強對動物行為有影響：光強對動物行為有影響：如動物的