植物生態(tài)類群的分化概述課件

1、第三章 植物生活與環(huán)境 - 植物生態(tài)類群的分化第一節(jié) 概 述1-1 環(huán)境的概念與類型 1-2 生態(tài)因子及其生態(tài)作用 1-2-1 概念及分類1-2-2 一般特征1-2-3 生態(tài)因子的限制性作用1-3 植物的生態(tài)適應(yīng)1-3-1 適應(yīng)和生態(tài)幅的概念1-3-2 植物耐受限度的調(diào)整1-3-3 植物的需求性1-3-4 生態(tài)類群與生態(tài)型 環(huán)境 (environment) 的概念1-1 環(huán)境的概念與類型 指某一特定生物體或生物類群周圍一切的總和，包括空間及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的各種因素。 環(huán)境 (environment) 的分類 大環(huán)境 （macro-environment) ：宇宙環(huán)境、地球

2、環(huán)境 和區(qū)域環(huán)境 小環(huán)境 (micro-environment)：有直接影響的鄰接環(huán)境 - 以大環(huán)境為背景 - 影響更直接，更顯著 - 生境 （habitat）：植物個體或群體棲息地上的小環(huán)境1-2-1 生態(tài)因子的概念及分類幾個重要概念環(huán)境因子：組成環(huán)境的各種要素生態(tài)因子(ecological factor)：環(huán)境中對生物生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。生態(tài)因子和環(huán)境因子是兩個既有聯(lián)系，又有區(qū)別的概念。生存條件：生態(tài)因子中生物生存所不可缺少的環(huán)境條件，又稱為生物的生存條件。生態(tài)環(huán)境(ecological environment)：所有生態(tài)因子構(gòu)成生物的生態(tài)環(huán)境。生境(h

3、abitat)：具體的生物個體和群體生活地段上的生態(tài)環(huán)境稱為生境，其中包括生物本身對環(huán)境的影響。 分類（按照生態(tài)因子的性質(zhì)）生態(tài)因子非生物因子生物因子人為因子動物因子植物因子地形因子土壤因子氣候因子 生態(tài)因子的分類（依據(jù)作用方式）1-2-1 生態(tài)因子的概念及分類生態(tài)因子非密度制約因子作用強(qiáng)度與植物密度無關(guān)。如：極端天氣事件、溫度等密度制約因子作用強(qiáng)度隨植物密度改變而變化。如：物種間競爭、食草動物的影響；一定條件下的營養(yǎng)、空間、光、水等1-2-2 生態(tài)因子的一般特征 綜合作用：各因子非孤立、單獨(dú)的存在，總是與其他因子相互聯(lián)系、相互影響、相互制約 主導(dǎo)因子作用：眾多因子非等價，起決定性作用的因子會

4、引起其他生態(tài)因子發(fā)生變化，使植物的生長發(fā)育發(fā)生變化 階段性作用：植物需要的階段性 不可替代和補(bǔ)償性作用 直接作用和間接作用光照條件直接影響植物的光合作用水分條件是植物水分代謝的主控因子溫度條件直接影響植物的一切生理過程營養(yǎng)條件與植物有機(jī)物形成、轉(zhuǎn)化密切相關(guān)光、溫、水和營養(yǎng)是生存條件植物生長受環(huán)境中各個因子的綜合影響，而各因子影響 的程度存在差異，對植物生長起影響作用的階段也不同。1-2-3 生態(tài)因子的限制性作用 Liebig 最小因子法則(the law of minimum) 低于某種生物需要的最小量的任何特定因子，是決定該種生物生存和分布的根本因素 適用于嚴(yán)格穩(wěn)定狀態(tài) 需考慮生態(tài)因子間的相

5、互作用 木桶法則1-2-3 生態(tài)因子的限制性作用 Blackman 限制因子定律(Law of limiting factors) 限制植物生長和繁殖的關(guān)鍵性生態(tài)因子即為限制因子(limiting factor) 任何一種生態(tài)因子只要接近或超過植物所能忍受的最低限度,就成為這種植物的限制因子 限制因子是一個相對的概念,隨植物本身情況和其他因子綜合狀況而變化 光合速率5001000150020002500CO2不足（0.01）；20 CO2是限制因子溫度是限制因子CO2過量；20CO2過量；35最大速率光是限制因子Blackman的實(shí)驗(yàn)結(jié)果光強(qiáng)（10.76 lx）1-2-3 生態(tài)因子的限制性作用

6、 Shelford 耐性定律(Law of tolerance)生物的存在與繁殖，要依賴于某種綜合環(huán)境因子的存在，只要其中一項(xiàng)因子的量(或質(zhì))不足或過多，超過了某種生物的耐性限度，則使該物種不能生存，甚至滅絕。這一概念被稱為Shelford耐性定律植物對某種生態(tài)因子的耐性曲線與生態(tài)幅植物生理過程強(qiáng)度/生長速度死亡下限死亡上限12343455環(huán)境梯度1.最適點(diǎn)2.最適區(qū)3.適宜區(qū)4.限制區(qū)5.死亡區(qū) 1-3-1 適應(yīng)和生態(tài)幅的概念 1.適應(yīng)(adaptation):指一種植物在某類生境中能正常生長和繁殖的現(xiàn)象 廣義概念:植物所具有的任何有助于植物生存和繁殖的特征 狹義概念:植物所具有的有助于生存

7、和繁殖的任何可遺傳特征,是自然選擇的結(jié)果 表型可塑性(phenotypic plasticity):由于環(huán)境影響而導(dǎo)致的基因型不變而表現(xiàn)型變化的現(xiàn)象 2.生態(tài)幅(tolerance)：每個種對生態(tài)因子適應(yīng)范圍的大小,即耐性范圍 3.生態(tài)幅的特征 生態(tài)幅主要決定于植物的遺傳特征 受多種生態(tài)因子綜合作用 有一定的時空變異性 - 不同植物對同種生態(tài)因子生態(tài)幅不同 - 同種植物在不同生長階段對同種生態(tài)因子的生態(tài)幅不同 - 同種植物在不同環(huán)境中對同種生態(tài)因子的生態(tài)幅也不同 - 同種植物對不同生態(tài)因子的生態(tài)幅不同3032.53580909510085相對濕度 / %適合度溫度 / 85 %90 %95%2

8、030354025適合度兩個生態(tài)因子作用對植物適合度的影響10080909585相對濕度 / %溫度 高適合度中適合度低適合度253035404.植物的適應(yīng)類群廣溫性（eurythermal)廣水性（euryhydric)廣鹽性 (euryhaline)廣光性 (euryphotic)廣土性 (euryedapic)狹溫性 (stenothermal)狹水性 (stenohydric)狹鹽性 (stenohaline)狹光性 (stenophotic)狹土性 (stenoedapic) 生態(tài)學(xué)中常用“廣”（eury-）和“狹”(窄)（steno-)表示生態(tài)幅的寬度，寬與狹作為字首與不同因子配合

9、，就表示某物種對某一生態(tài)因子的適應(yīng)范圍。如:廣溫性生物與狹溫性生物的生態(tài)幅比較溫度活動力（生長）冷窄溫性廣溫性中溫窄溫性熱窄溫性5.生態(tài)幅與分布區(qū) 據(jù)生態(tài)幅可推斷植物不能分布在哪里，而不能推斷出植物將分布在哪里植物分布區(qū)生理分布區(qū)生態(tài)分布區(qū)生理最適分布區(qū)生態(tài)最適分布區(qū)活動力（生長）活動力（生長）種 1種 1種 2種 2種 1生態(tài)、生理最適生態(tài)最適生態(tài)最適生態(tài)、生理最適種間競爭導(dǎo)致植物種1的生態(tài)最適區(qū)和生理最適區(qū)分離示意圖 1-3-2 植物耐受限度的調(diào)制 1.植物的內(nèi)穩(wěn)態(tài)(homeostasis):植物通過控制小環(huán)境（包括微環(huán)境和內(nèi)環(huán)境），使其保持相對穩(wěn)定性 內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制是長期進(jìn)化的結(jié)果，能減少植

10、物對外界環(huán)境的依賴性，擴(kuò)大其耐性限度 內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制多樣：形態(tài)、生理和行為 只能在一定范圍內(nèi)擴(kuò)大植物的生態(tài)幅與適應(yīng)范圍，不能完全擺脫環(huán)境的限制植物的內(nèi)穩(wěn)態(tài)北極植物 Novosie versigaglacialis 溫度的變化- 40 1-3-2 植物耐受限度的調(diào)制 2.馴化(homeostasis):如果一種植物長期生活在最適區(qū)的一側(cè)，經(jīng)過一定時間后可以誘發(fā)生理補(bǔ)償變化，導(dǎo)致該種耐性限度和生態(tài)幅改變，形成新的最適點(diǎn) 自然馴化（acclimatization) 人工馴化 (acclimation)梯度耐受度低高耐受極限隨環(huán)境溫度的改變 1-3-2 植物耐受限度的調(diào)制 3.休眠:植物主動進(jìn)入生理不活躍

11、狀態(tài)，可以擴(kuò)大對環(huán)境條件的耐性范圍，是植物抵御不利環(huán)境條件的一種非常有效的生理機(jī)制 4.周期性調(diào)整:植物耐性限度的調(diào)節(jié)往往有節(jié)律，這是植物對生態(tài)因子周期變化不斷適應(yīng)的結(jié)果植物的休眠 1-3-3 植物的需求性 植物的需求性（requirement): 植物完成個體生活史需要一定的物質(zhì)和能量等有利條件作保證，這種關(guān)系即為需求性 需求性與耐性范圍是植物適應(yīng)能力的兩個側(cè)面，相互補(bǔ)充 1-3-4 生態(tài)類群與生態(tài)型 1.生態(tài)類群:在相似的生態(tài)環(huán)境條件下，經(jīng)過相似的自然選擇和進(jìn)化，對某一項(xiàng)生態(tài)因子形成相似的可遺傳的適應(yīng)特征（包括形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理、生長發(fā)育等），從而具有相似的需求性和耐性范圍，這群植物組合即為一種生態(tài)類群 2.