生態(tài)學(xué)第2.1章生物與環(huán)境

1、u在個體層次上研究生物與環(huán)境的關(guān)系在個體層次上研究生物與環(huán)境的關(guān)系第二章第二章 個體生態(tài)學(xué)（生物個體生態(tài)學(xué)（生物與與環(huán)境）環(huán)境）Individual Ecology教學(xué)重點教學(xué)重點：l 生物種及個體生態(tài)學(xué)生物種及個體生態(tài)學(xué)l 環(huán)境環(huán)境與生態(tài)因子的概念、類型、與生態(tài)因子的概念、類型、特征特征l 生物生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理與環(huán)境關(guān)系的基本原理l 生態(tài)因子生態(tài)因子的生態(tài)作用的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)及生物的適應(yīng)個體個體(individual)(individual)是單獨可以完成整是單獨可以完成整個新陳代謝的生物體個新陳代謝的生物體1. 生物種及個體生態(tài)學(xué)生物種及個體生態(tài)學(xué)Species and Au

2、tecology1. 生物種及個體生態(tài)學(xué)生物種及個體生態(tài)學(xué)1.1 生物種生物種 (species) 的概念的概念 傳統(tǒng)生物學(xué)家的物種概念：傳統(tǒng)生物學(xué)家的物種概念：真實真實存在、形態(tài)相似、自由交配、存在、形態(tài)相似、自由交配、產(chǎn)生可育后代產(chǎn)生可育后代 達(dá)爾文的物種概念：達(dá)爾文的物種概念：人為人為分類單位，親緣關(guān)系密切的個體分類單位，親緣關(guān)系密切的個體群；群；物種物種可變、個體差異在種間漸變可變、個體差異在種間漸變 近代的物種近代的物種概念：形態(tài)概念：形態(tài)和遺傳結(jié)構(gòu)相似的種群構(gòu)成，種類個和遺傳結(jié)構(gòu)相似的種群構(gòu)成，種類個體間存在差異體間存在差異 現(xiàn)代的物種現(xiàn)代的物種概念：由概念：由許多群體形成的生殖單

3、元許多群體形成的生殖單元( (與其他單元生與其他單元生殖上隔離殖上隔離) )，占有一定的生境位置，占有一定的生境位置物種是由內(nèi)在因素（生殖、遺傳、生理、生態(tài)、行為）聯(lián)系起物種是由內(nèi)在因素（生殖、遺傳、生理、生態(tài)、行為）聯(lián)系起來的個體的集合，是自然界中的一個基本進(jìn)化單位和功能來的個體的集合，是自然界中的一個基本進(jìn)化單位和功能單位單位1.2 個體生態(tài)學(xué)個體生態(tài)學(xué)是以生物個體及棲息地為研究對象，研究棲息是以生物個體及棲息地為研究對象，研究棲息地環(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。態(tài)適應(yīng)的形態(tài)、生理及生化機制。由于個體

4、生態(tài)學(xué)涉及生物個體的生活及生物種由于個體生態(tài)學(xué)涉及生物個體的生活及生物種的生存和進(jìn)化，所以可定義的生存和進(jìn)化，所以可定義是研究生物個是研究生物個體發(fā)育體發(fā)育(Individual development)、系統(tǒng)發(fā)育、系統(tǒng)發(fā)育(Systematic development )及其與環(huán)境關(guān)系的生態(tài)學(xué)及其與環(huán)境關(guān)系的生態(tài)學(xué)分支。分支。 2. 環(huán)境和生態(tài)因子的概念環(huán)境和生態(tài)因子的概念、類型和特征類型和特征2.1 環(huán)境的概念和類型環(huán)境的概念和類型u環(huán)境環(huán)境(environment)(environment)：是指某一特定生物體或生物群體以外的空間，以及直接、間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和

5、。u環(huán)境因子環(huán)境因子( (environmental factors) environmental factors) ：環(huán)境由許多環(huán)境要素構(gòu)成，這些環(huán)境要素稱環(huán)境因子。內(nèi)涵內(nèi)涵：環(huán)境的本質(zhì)就是生物生存和發(fā)展的資源或影響：環(huán)境的本質(zhì)就是生物生存和發(fā)展的資源或影響這種資源的因素這種資源的因素u環(huán)境類型環(huán)境類型按按環(huán)境主體環(huán)境主體按按環(huán)境性質(zhì)環(huán)境性質(zhì)按按人類對環(huán)境影響人類對環(huán)境影響按按環(huán)境范圍環(huán)境范圍人類環(huán)境和生物環(huán)境自然環(huán)境、半自然環(huán)境和社會環(huán)境原生環(huán)境和次生環(huán)境不同尺度的環(huán)境不同尺度的環(huán)境2.2 2.2 生態(tài)因子生態(tài)因子的的概念和類型概念和類型u生態(tài)因子生態(tài)因子(ecological facto

6、rs)(ecological factors)：環(huán)境中對生物的生長、環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布發(fā)育、生殖、行為和分布有直接有直接或間接影響的環(huán)境或間接影響的環(huán)境要素要素。生態(tài)因子是環(huán)境中對生物起作用的因子，而環(huán)境因子生態(tài)因子是環(huán)境中對生物起作用的因子，而環(huán)境因子則是指生物體外部的全部要素。則是指生物體外部的全部要素。 生存條件生存條件(living conditions)(living conditions)：生態(tài)因子中生物生存：生態(tài)因子中生物生存不能缺少的生態(tài)因子的總稱。不能缺少的生態(tài)因子的總稱。 生態(tài)環(huán)境生態(tài)環(huán)境(ecological environment)(ecolog

7、ical environment)：一定區(qū)域所有：一定區(qū)域所有生態(tài)因子的總和。生態(tài)因子的總和。 生境生境(habitat)(habitat)：具體生物個體或群體的棲息地的生：具體生物個體或群體的棲息地的生態(tài)環(huán)境。態(tài)環(huán)境。u生態(tài)因子生態(tài)因子類型類型根據(jù)屬性根據(jù)屬性根據(jù)性質(zhì)根據(jù)性質(zhì)根據(jù)穩(wěn)定性根據(jù)穩(wěn)定性根據(jù)根據(jù)與與生物密度關(guān)系生物密度關(guān)系l根據(jù)屬性根據(jù)屬性u生物因子生物因子(biotic factors)：有機體（同種和異種）有機體（同種和異種）u非生物因子非生物因子(abiotic factors)：溫度、光溫度、光、水、水、pH、氧氣等、氧氣等l根據(jù)性質(zhì)根據(jù)性質(zhì)u氣候因子氣候因子(climati

8、c factors)：如：如溫度、水分、光照、風(fēng)、氣溫度、水分、光照、風(fēng)、氣壓和雷電等壓和雷電等u土壤因子土壤因子(edaphic factors)：如：如土壤結(jié)構(gòu)、土壤成分的理化土壤結(jié)構(gòu)、土壤成分的理化性質(zhì)、土壤肥力和土壤生物等。性質(zhì)、土壤肥力和土壤生物等。u地形因子地形因子(topographic factors)：如：如陸地、海洋陸地、海洋、山脈、山脈的的走走向、海拔、坡度與向、海拔、坡度與坡向等坡向等。間接間接影響植物生長和分布影響植物生長和分布u生物因子：包括生物因子：包括動物、植物和微生物之間的相互作用動物、植物和微生物之間的相互作用u人為因子人為因子(anthropogenic

9、factors)：人類：人類活動活動對對生物和環(huán)對對生物和環(huán)境的影響，如對自然的破壞及對環(huán)境的污染境的影響，如對自然的破壞及對環(huán)境的污染l根據(jù)穩(wěn)定性根據(jù)穩(wěn)定性（蒙蒙恰斯恰斯基，基，1953） 穩(wěn)定穩(wěn)定因子因子(steady factors)：地心引力、地磁、太陽輻射常：地心引力、地磁、太陽輻射常數(shù)數(shù)等終年等終年恒定的恒定的因子。因子。決定生物的分布決定生物的分布 變動因子變動因子(variable factors) 影響生物的數(shù)量影響生物的數(shù)量周期性周期性變動：春夏秋冬、潮夕漲落變動：春夏秋冬、潮夕漲落；非周期性非周期性變動：風(fēng)、降水、變動：風(fēng)、降水、捕食和寄生等捕食和寄生等l根據(jù)與生物密度的

10、關(guān)系根據(jù)與生物密度的關(guān)系（Smith，1935） 密度制約因子密度制約因子(density independent factors)：食物、天敵：食物、天敵和流行病等生物因子。和流行病等生物因子。作用強度隨種群密度的變化而變化作用強度隨種群密度的變化而變化 非密度制約因子非密度制約因子(density dependent factors)：溫度、降水：溫度、降水、天氣變化等因子天氣變化等因子2.3 2.3 生態(tài)因子生態(tài)因子的空間分布特征的空間分布特征l緯度遞變性緯度遞變性：從赤道到兩極，整個地球表面具有過渡狀的：從赤道到兩極，整個地球表面具有過渡狀的分帶性規(guī)律。分帶性規(guī)律。 太陽輻射量差異太陽

11、輻射量差異 太陽輻射熱量帶太陽輻射熱量帶 水分差異水分差異植被分帶土壤分帶植被分帶土壤分帶 自然地理帶：赤道、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒溫自然地理帶：赤道、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒溫帶、亞寒帶、寒帶帶、亞寒帶、寒帶 植被地帶性分布植被地帶性分布 經(jīng)度遞變性經(jīng)度遞變性：地球內(nèi)在因素如大地構(gòu)造形成地貌和海洋分地球內(nèi)在因素如大地構(gòu)造形成地貌和海洋分異引起經(jīng)度地帶性分異。如北美大陸和歐亞大陸。異引起經(jīng)度地帶性分異。如北美大陸和歐亞大陸。 垂直遞變性垂直遞變性：因：因太陽輻射太陽輻射和和水熱狀況水熱狀況隨著地形高度的不同隨著地形高度的不同而不同，生物和氣候自山麓至山頂呈垂直地帶分異的規(guī)律性而不

12、同，生物和氣候自山麓至山頂呈垂直地帶分異的規(guī)律性變化變化(干燥干燥空氣，空氣，-1 /100m；濕潤空氣，；濕潤空氣，-0.6 /100m)。u生態(tài)因子的緯度遞變性 南南熱熱帶帶中熱帶北熱帶南亞熱帶中亞熱帶北亞熱帶南溫帶中溫帶北北溫溫帶帶南南北北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、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；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(fēng)氣候的影響，自北向我國東部和東南沿海由于季風(fēng)氣候的影響，自北向南土壤分布為：灰棕壤、棕壤、褐土

13、、黃棕壤、黃南土壤分布為：灰棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤、黃褐土、黃壤、紅壤和磚紅壤。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。動物的種群分布也存在明顯地帶性。u生態(tài)因子的緯度遞變性 C G Caou生態(tài)因子的經(jīng)度遞變性 經(jīng)度(東經(jīng))809090100100110110120120125125130代表地區(qū)及分界線準(zhǔn)噶爾盆地馬鬃山阿拉善高原內(nèi)蒙古高原東北平原長白山脈年降水量(mm)10012050801001202503504005006001000區(qū)域干旱區(qū)極端干旱區(qū)干旱區(qū)干旱區(qū)半濕潤區(qū)濕潤區(qū)植被半荒漠、荒漠荒漠、裸露荒漠半荒漠、荒漠草原森林草原森林土壤灰棕漠土棕漠土灰棕漠土、

14、灰漠土粟鈣土、淡粟鈣土黑鈣土、暗粟鈣土暗棕壤u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 永久雪線植被的空間格局(自M.C.Molles,Jr, 1999)3. 3. 生物生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理與環(huán)境關(guān)系的基本原理 生物與環(huán)境關(guān)系的一般表現(xiàn)生物與環(huán)境關(guān)系的一般表現(xiàn) 生態(tài)因子生態(tài)因子作用的特點作用的特點 生物對非生物因子的耐受限度生物對非生物因子的耐受限度 生物適應(yīng)環(huán)境的基本表現(xiàn)（生物對生態(tài)因生物適應(yīng)環(huán)境的基本表現(xiàn)（

15、生物對生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整）子耐受限度的調(diào)整）3.1 3.1 生物生物與環(huán)境關(guān)系的一般表現(xiàn)與環(huán)境關(guān)系的一般表現(xiàn) 生命是環(huán)境的產(chǎn)物生命是環(huán)境的產(chǎn)物 生物在進(jìn)化與發(fā)展過程中對環(huán)境產(chǎn)生重大影響 Gaia hypothesis大地女神假說大地女神假說：地球表面的溫度和化學(xué)組成是受地球表面的生命總體（生物圈）所主動調(diào)節(jié)的 生物與環(huán)境密切相關(guān)、相互依存3.2 3.2 生態(tài)因子生態(tài)因子的作用的作用特點特點 綜合作用綜合作用： 生態(tài)因子間相互聯(lián)系、相互影響、相互制約生態(tài)因子間相互聯(lián)系、相互影響、相互制約 非等價性非等價性（主導(dǎo)（主導(dǎo)因子因子作用）：作用）：生態(tài)因子的非等價生態(tài)因子的非等價 直接作用和間接作用

16、直接作用和間接作用： 直接因子：直接對生物發(fā)生影響的生態(tài)因子直接因子：直接對生物發(fā)生影響的生態(tài)因子 間接因子：通過影響直接因子而對生物發(fā)生影響間接因子：通過影響直接因子而對生物發(fā)生影響 限定性限定性（作用（作用的的階段性）：生物階段性）：生物發(fā)育的不同階段，需要發(fā)育的不同階段，需要不同不同 不可替代性和補償性不可替代性和補償性：生態(tài)因子間不可替代，但在一定：生態(tài)因子間不可替代，但在一定程度上可以補償程度上可以補償光合作用：光強是主導(dǎo)因子，溫度光合作用：光強是主導(dǎo)因子，溫度和和CO2是次要因子；是次要因子；春化作用：溫度是主導(dǎo)因子，濕度和春化作用：溫度是主導(dǎo)因子，濕度和通氣是次要因子；通氣是次要

17、因子； 春春化化作用：一般作用：一般是指單子葉植物必須經(jīng)歷一段時間的持續(xù)低溫才能是指單子葉植物必須經(jīng)歷一段時間的持續(xù)低溫才能由營養(yǎng)生長階段轉(zhuǎn)入生殖階段生長的現(xiàn)象由營養(yǎng)生長階段轉(zhuǎn)入生殖階段生長的現(xiàn)象例： 環(huán)境中的地形因子，它的起伏狀況、坡向、環(huán)境中的地形因子，它的起伏狀況、坡向、坡度、海拔高度及經(jīng)緯度等對生物的作用是坡度、海拔高度及經(jīng)緯度等對生物的作用是間接間接的。但它們能影響光照、雨水、溫度等因子，而的。但它們能影響光照、雨水、溫度等因子，而這些因子對植物的作用是直接的。這些因子對植物的作用是直接的。例：地形因子山的陽坡干涸蕭條山的陰坡郁郁蔥蔥3.3 3.3 生物生物對非生物因子的耐受限度對非

18、生物因子的耐受限度u“最小因子定律最小因子定律”(Liebigs law of minimum) (1840,德國德國) 植物的生長取決于那些處于最低量的營養(yǎng)元素，這些處于植物的生長取決于那些處于最低量的營養(yǎng)元素，這些處于最低量的營養(yǎng)元素稱最低量的營養(yǎng)元素稱最小因子最小因子。 內(nèi)容：低于某種生物需要的最少量的任何特定因子是決定內(nèi)容：低于某種生物需要的最少量的任何特定因子是決定該種生物生存和分布的根本因素。該種生物生存和分布的根本因素。 兩個補充條件（兩個補充條件（Odum, 1973）：1) 嚴(yán)格嚴(yán)格的穩(wěn)定狀態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)2) 因子因子補償作用補償作用(factor compensation)：

19、 生物在一定程度和范圍內(nèi)，能夠減少溫度、光、水等生態(tài)因子的限制作用 Liebigs Law of the Minimum (1840)1803-1873lIt states that growth is controlled not by the total of resources available, but by the scarcest resource-now called Liebigs barrel.lJust as the capacity of a barrel with staves of unequal length is limited by the shortest

20、stave, so a plants growth is limited by thenutrient in shortest supply.南北較高緯度地區(qū)的南北較高緯度地區(qū)的低溫是影響非洲蜂進(jìn)低溫是影響非洲蜂進(jìn)一步向高緯度范圍擴一步向高緯度范圍擴散的限制因子。散的限制因子。案例：低溫對非洲蜂分布的限制案例：低溫對非洲蜂分布的限制u“耐性定律耐性定律”(Shelfords law of tolerance) (1913,美國美國) 生物對其生存環(huán)境的適應(yīng)有一個生態(tài)學(xué)最小量和最生物對其生存環(huán)境的適應(yīng)有一個生態(tài)學(xué)最小量和最大量的界線，生物只有處于這兩個限度范圍之間才大量的界線，生物只有處于這兩個

21、限度范圍之間才能生存，這個最小到最大的限度成為能生存，這個最小到最大的限度成為生物的耐受性生物的耐受性范圍范圍。 生物對環(huán)境的適應(yīng)存在耐性限度的法則稱為生物對環(huán)境的適應(yīng)存在耐性限度的法則稱為耐受性耐受性定律定律。 3.3 3.3 生物生物對非生物因子的耐受限度對非生物因子的耐受限度Shelfords Law Of Tolerance (1913)lIt states that the distribution of a species will be limited by its range of tolerance for local environmental factors.lThe s

22、pecies in question is most abundant in areas where the environmental variable is within the optimum range for that species.lThe species is rare in areas where it experiences physiological stress because the environmental variable has either too high or too low a value. lThe species does not occur at

23、 all in areas beyond its upper and lower limits of tolerance.A diagrammatic illustrationof the Law of Tolerance種種群群數(shù)數(shù)量量數(shù)數(shù)量量很很低低種群種群消失消失種群種群消失消失數(shù)數(shù)量量很很低低數(shù)量最高數(shù)量最高不能耐受區(qū)不能耐受區(qū) 生理受抑制生理受抑制生理受抑制生理受抑制 不能耐受區(qū)不能耐受區(qū)最適區(qū)最適區(qū)環(huán)境環(huán)境梯度梯度高高低低耐受性下限耐受性下限耐受性上限耐受性上限生物種的耐受性限度圖解（仿生物種的耐受性限度圖解（仿Smith, 1980）截距對生物產(chǎn)生影響的各種生態(tài)因子之間存在明顯的

24、相互影響：對生物產(chǎn)生影響的各種生態(tài)因子之間存在明顯的相互影響：如溫濕的關(guān)系；濕度和溶氧的關(guān)系；溫度和鹽的協(xié)同作用如溫濕的關(guān)系；濕度和溶氧的關(guān)系；溫度和鹽的協(xié)同作用u生態(tài)幅 (ecological amplitude）概念概念每一種生物對每一種生態(tài)因子都有一個耐受范圍，即有每一種生物對每一種生態(tài)因子都有一個耐受范圍，即有一個生態(tài)上的最低點和最高點。在最低點和最高點一個生態(tài)上的最低點和最高點。在最低點和最高點(或稱或稱耐 受 性 的 上 限 和 下 限耐 受 性 的 上 限 和 下 限 ) 之 間 的 范 圍 就 稱 為之 間 的 范 圍 就 稱 為 生 態(tài) 幅生 態(tài) 幅 (ecological

25、amplitude) 或生態(tài)價或生態(tài)價(ecological valence)。類型劃分類型劃分廣溫性廣溫性(eurythermal 窄溫性窄溫性(stenothermal)廣水性廣水性(euryhydric)窄水性窄水性(stenohydric)廣鹽性廣鹽性(euryhaline)窄鹽性窄鹽性(stenohaline)廣食性廣食性(euryphagic)窄食性窄食性(stenophagic)廣光性廣光性(euryphotic)窄光性窄光性(stenophotic) 生物因子和非生物因子之間也是相互影響的：物種之間的競生物因子和非生物因子之間也是相互影響的：物種之間的競爭產(chǎn)生的生態(tài)位分離爭產(chǎn)生

26、的生態(tài)位分離uShelford耐受性定律的補充（Odum, 1973）l同種生物同種生物對不同對不同生態(tài)因子生態(tài)因子（不同不同年齡、季節(jié)、棲息地年齡、季節(jié)、棲息地等）的等）的耐受范圍耐受范圍不同不同l不同種生物對同一生態(tài)因子的耐受范圍不同。不同種生物對同一生態(tài)因子的耐受范圍不同。對對很多很多生態(tài)因子耐受范圍生態(tài)因子耐受范圍都寬都寬的生物，其的生物，其分布分布區(qū)也區(qū)也比較比較廣廣l同同一生物個體發(fā)育一生物個體發(fā)育的不同階段，對生態(tài)因子的耐受限的不同階段，對生態(tài)因子的耐受限度不同度不同l同一生物種內(nèi)的不同品種，長期生活在不用生態(tài)環(huán)境同一生物種內(nèi)的不同品種，長期生活在不用生態(tài)環(huán)境條件下，對多個生態(tài)因

27、子形成不同的耐受范圍，產(chǎn)生條件下，對多個生態(tài)因子形成不同的耐受范圍，產(chǎn)生生態(tài)型的分化生態(tài)型的分化(differentiation)l由于生態(tài)因子的相互作用，當(dāng)由于生態(tài)因子的相互作用，當(dāng)某某一生態(tài)因子處于非最一生態(tài)因子處于非最適狀態(tài)下時，生物對其他生態(tài)因子的耐受限度也下降適狀態(tài)下時，生物對其他生態(tài)因子的耐受限度也下降u限制因子限制因子(limiting factors)(limiting factors) 在眾多生態(tài)因子中，任何接近或超過某種生物在眾多生態(tài)因子中，任何接近或超過某種生物的耐受性極限而限制其生存、生長、繁殖或擴的耐受性極限而限制其生存、生長、繁殖或擴散的關(guān)鍵性因子稱為散的關(guān)鍵性因子

28、稱為限制因子限制因子。 限制因子概念的意義限制因子概念的意義 為分析生物與環(huán)境相互作用的復(fù)雜關(guān)系奠定了一個便為分析生物與環(huán)境相互作用的復(fù)雜關(guān)系奠定了一個便利的基點；利的基點； 有助于把握問題的本質(zhì)，尋找解決問題的薄弱環(huán)節(jié)。有助于把握問題的本質(zhì)，尋找解決問題的薄弱環(huán)節(jié)。3.3 3.3 生物生物對非生物因子的耐受限度對非生物因子的耐受限度 馴化馴化 (acclimation) 休眠休眠 (dormancy) 內(nèi)穩(wěn)態(tài)內(nèi)穩(wěn)態(tài) (homeostasis) 生物鐘生物鐘 (circadian clock) 適應(yīng)適應(yīng) (adaptation)3.4 3.4 生物適應(yīng)環(huán)境基本表現(xiàn)生物適應(yīng)環(huán)境基本表現(xiàn)u馴化馴化

29、 (acclimation)馴化：生物在實驗自然條件下，誘發(fā)的生理補償變化，導(dǎo)馴化：生物在實驗自然條件下，誘發(fā)的生理補償變化，導(dǎo)致該種耐性限度的改變，適宜生存范圍的上下限會發(fā)生移動，致該種耐性限度的改變，適宜生存范圍的上下限會發(fā)生移動，并形成一個新的最適點并形成一個新的最適點。前者需要較短的時間，后者需要較。前者需要較短的時間，后者需要較長的時間長的時間。 實驗實驗馴化馴化：有機體：有機體對實驗環(huán)境條件變化產(chǎn)生的生理調(diào)節(jié)對實驗環(huán)境條件變化產(chǎn)生的生理調(diào)節(jié)反應(yīng)；反應(yīng)；實驗馴化是對環(huán)境條件改變的一種生理上而非遺實驗馴化是對環(huán)境條件改變的一種生理上而非遺傳上的可逆反應(yīng)。傳上的可逆反應(yīng)。 氣候馴化氣候馴

30、化：有機體：有機體對自然環(huán)境條件變化產(chǎn)生的生理調(diào)節(jié)對自然環(huán)境條件變化產(chǎn)生的生理調(diào)節(jié)反應(yīng)反應(yīng)3.4 3.4 生物適應(yīng)環(huán)境基本表現(xiàn)生物適應(yīng)環(huán)境基本表現(xiàn)Temperature may also act as a stimulus, determining whether the organisms will begin development. Vernalization is the induction of flowering by low temperatures. Exposure of an organism to higher (or lower) temperatures in the

31、 laboratory can alter the organisms temperature response. The habituation of an organisms response to changes in laboratory environmental conditions is termed acclimation. Acclimatization is the habituation of an organisms physiological response to changes in natural environmental conditions.Acclima

32、tion and acclimatization 馴化過程是通過酶系統(tǒng)的調(diào)整而實現(xiàn)的，因為酶只馴化過程是通過酶系統(tǒng)的調(diào)整而實現(xiàn)的，因為酶只能在特定的環(huán)境范圍內(nèi)起作用，并決定著生物的代能在特定的環(huán)境范圍內(nèi)起作用，并決定著生物的代謝速率與耐性限度，所以馴化過程是生物體內(nèi)酶系謝速率與耐性限度，所以馴化過程是生物體內(nèi)酶系統(tǒng)的改變過程統(tǒng)的改變過程。 馴化的應(yīng)用：植物的引種栽培馴化的應(yīng)用：植物的引種栽培不同溫度下馴化導(dǎo)致耗氧量的差異不同溫度下馴化導(dǎo)致耗氧量的差異200200160160120120808040400 010 10 20 30 20 30溫度溫度 耗氧量耗氧量 （mlgmlg-1-1hh-1

33、-1 ）55馴化馴化2525馴化馴化u休眠休眠 (dormancy)休眠休眠：生物處于不活動狀態(tài)的生理生態(tài)現(xiàn)象：生物處于不活動狀態(tài)的生理生態(tài)現(xiàn)象。是生物抵御暫時。是生物抵御暫時不利環(huán)境條件的非常有效的生理機制。不利環(huán)境條件的非常有效的生理機制。 植物休眠植物休眠：植物體或其器官在發(fā)育的某個時期生長和代謝：植物體或其器官在發(fā)育的某個時期生長和代謝暫時停頓的現(xiàn)象。暫時停頓的現(xiàn)象。 強迫休眠強迫休眠 (epistotic dormancy)：不利于生長的環(huán)境條件引：不利于生長的環(huán)境條件引起的植物休眠起的植物休眠 生理休眠生理休眠 (physiological dormancy)：適宜環(huán)境下，植物本：

34、適宜環(huán)境下，植物本身內(nèi)部的原因造成的休眠身內(nèi)部的原因造成的休眠 動物休眠動物休眠：冬眠：冬眠 (hibernation)和夏眠和夏眠 (aestivation) 進(jìn)入休眠狀態(tài)的動植物可以忍耐比其生態(tài)幅寬得多的環(huán)境進(jìn)入休眠狀態(tài)的動植物可以忍耐比其生態(tài)幅寬得多的環(huán)境條件。條件。代謝率下降代謝率下降u內(nèi)穩(wěn)態(tài)內(nèi)穩(wěn)態(tài) (homeostasis) 內(nèi)穩(wěn)態(tài)：生物系內(nèi)穩(wěn)態(tài)：生物系統(tǒng)通過內(nèi)在的調(diào)節(jié)機制使內(nèi)環(huán)境保統(tǒng)通過內(nèi)在的調(diào)節(jié)機制使內(nèi)環(huán)境保持相對穩(wěn)定的持相對穩(wěn)定的機制。機制。它它能能減少生物減少生物對外界條件的依對外界條件的依賴性，從而大大提高生物對外界環(huán)境的適應(yīng)能力。賴性，從而大大提高生物對外界環(huán)境的適應(yīng)能力

35、。 內(nèi)穩(wěn)態(tài)通過形態(tài)、行為和生理適應(yīng)實現(xiàn)。內(nèi)穩(wěn)態(tài)通過形態(tài)、行為和生理適應(yīng)實現(xiàn)。 擴大擴大了生物的生態(tài)幅與適應(yīng)范圍，但并不能完全了生物的生態(tài)幅與適應(yīng)范圍，但并不能完全擺脫環(huán)境的擺脫環(huán)境的限制限制。 大多數(shù)內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制依賴于負(fù)反饋過程。依靠三個大多數(shù)內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制依賴于負(fù)反饋過程。依靠三個基本組成成份：接受器；控制中心；效應(yīng)器?；窘M成成份：接受器；控制中心；效應(yīng)器。接受器接受器（下丘腦）（下丘腦）控制中心控制中心（下丘腦）（下丘腦）效應(yīng)器效應(yīng)器（腎臟）（腎臟）血液血液太濃太濃飲水飲水血液滲透性上升血液滲透性上升口渴反應(yīng)口渴反應(yīng)血液血液太稀太稀失水反應(yīng)失水反應(yīng)血液滲透性下降血液滲透性下降失水失水u生物鐘生

36、物鐘 (circadian clock) 生物鐘生物鐘：生物體隨時間作周期變化的包括生理、行：生物體隨時間作周期變化的包括生理、行為及形態(tài)結(jié)構(gòu)等現(xiàn)象。為及形態(tài)結(jié)構(gòu)等現(xiàn)象。生物鐘是實際上是生物體生生物鐘是實際上是生物體生命活動的內(nèi)在生物節(jié)律性命活動的內(nèi)在生物節(jié)律性 (biorhythm)。 1985年，發(fā)現(xiàn)與生物鐘相關(guān)的基因年，發(fā)現(xiàn)與生物鐘相關(guān)的基因(period) 1997年，年，Cell發(fā)表發(fā)表“時鐘時鐘”基因基因ClockGene研究表明人類生物鐘一天慢研究表明人類生物鐘一天慢18分：分：24小時小時18分分是哪些基因？是哪些基因？據(jù)介紹，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了據(jù)介紹，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了12個與生物鐘

37、相關(guān)的基因個與生物鐘相關(guān)的基因u生態(tài)適應(yīng)生態(tài)適應(yīng)(ecological adaptation) 生物隨著環(huán)境生態(tài)因子變化而改變自身形態(tài)、結(jié)生物隨著環(huán)境生態(tài)因子變化而改變自身形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理生化特性，以便與環(huán)境相適應(yīng)的過程。構(gòu)和生理生化特性，以便與環(huán)境相適應(yīng)的過程。3.4 3.4 生物適應(yīng)環(huán)境基本表現(xiàn)生物適應(yīng)環(huán)境基本表現(xiàn)植物和動物分別是如何適應(yīng)環(huán)境變化的？植物和動物分別是如何適應(yīng)環(huán)境變化的？u生態(tài)適應(yīng)的類型：生態(tài)適應(yīng)的類型：形態(tài)形態(tài)適應(yīng)適應(yīng) (morphological adaptation)：生物對不同環(huán)境：生物對不同環(huán)境應(yīng)答而產(chǎn)生外表形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化特征。如保護(hù)應(yīng)答而產(chǎn)生外表形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化特征

38、。如保護(hù)、保護(hù)色、保護(hù)色、警戒色與擬態(tài)警戒色與擬態(tài)行為適應(yīng)行為適應(yīng) (physiological adaptation)：生物應(yīng)答不同環(huán)境：生物應(yīng)答不同環(huán)境信號而產(chǎn)生不同的行為反應(yīng)和生活習(xí)性的變化。如趨向信號而產(chǎn)生不同的行為反應(yīng)和生活習(xí)性的變化。如趨向性運動、繁殖、遷移和遷徙、防御和抗敵性運動、繁殖、遷移和遷徙、防御和抗敵生理適應(yīng)生理適應(yīng) (behavioral adaptation)：環(huán)境發(fā)生變化或某些：環(huán)境發(fā)生變化或某些生物被遷入新環(huán)境時，在新環(huán)境條件誘導(dǎo)下，產(chǎn)生的生生物被遷入新環(huán)境時，在新環(huán)境條件誘導(dǎo)下，產(chǎn)生的生理適應(yīng)過程。生物鐘理適應(yīng)過程。生物鐘、休眠、生理生化變化、休眠、生理生化變化適應(yīng)適應(yīng)組合組合 (adaptive suites): 是生物是生物對非生物環(huán)境條件表對非生物環(huán)境條件表