緒論及生物與環(huán)境

1、生態(tài)學(xué)奧林匹克競(jìng)賽輔導(dǎo)2012041第一章 緒論現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的研究重點(diǎn)是生態(tài)系統(tǒng)、人與生物圈。有5個(gè)特點(diǎn)：研究層次向宏觀和微觀兩極發(fā)展；分子生態(tài)學(xué) 個(gè)體 種群 群落 生態(tài)系統(tǒng) 景觀 生物圈。研究手段更新，由定性到定量。研究范圍擴(kuò)展，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)合更緊密，擴(kuò)展到自然經(jīng)濟(jì)社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)的研究，產(chǎn)生了許多分支學(xué)科。從野外考察到實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)學(xué)模型研究。系統(tǒng)理論的應(yīng)用更為廣泛；在解決資源、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展等重大問(wèn)題上有重要作用，與環(huán)境科學(xué)相融合。2第二章 生物與環(huán)境2.1生態(tài)因子生態(tài)因子作用的特點(diǎn)綜合性非等價(jià)性不可替代性和互補(bǔ)性階段性直接作用和間接作用32.2生物與環(huán)境關(guān)系的基本原理2.2.1生物對(duì)生態(tài)因子

2、的耐受限度最小因子法則德國(guó)化學(xué)家Liebig在研究土壤與植物生長(zhǎng)的關(guān)系中 發(fā)現(xiàn)，于1840年提出該法則：植物的生長(zhǎng)取決于處在最小量狀況的食物的量。該法則也適用于溫度、光照等其他因子。注：只適用于穩(wěn)定狀態(tài)，即能量和物質(zhì)的出入處于平穩(wěn)狀況；要考慮到生態(tài)因子間的相互作用。4限制因子法則限制因子：生態(tài)因子中對(duì)生物的生存和繁殖起限制作用的關(guān)鍵因子。1905年Blackman提出限制因子法則：生態(tài)因子的最大狀態(tài)對(duì)生物也具有限制性影響。限制因子的價(jià)值在于使生態(tài)學(xué)家掌握了一把研究生物與環(huán)境復(fù)雜關(guān)系的鑰匙。5耐受性法則美國(guó)生態(tài)學(xué)家Shelford在最小因子法則和限制因子法則的基礎(chǔ)上，于1913年提出耐性法則：生

3、物的存在與繁殖要依賴于某些綜合環(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(guò)多，接近或超過(guò)了某生物的耐受限度，會(huì)造成該生物不能生存甚至滅絕。眾多生態(tài)因子中，任何接近或超過(guò)生物耐受范圍而阻止其生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散，甚至生存的因素，即為該生物的限制因子。某生物對(duì)某因子耐受范圍窄，且該因子又易變，則該因子很可能是限制因子。6生物可能對(duì)某一因子的耐受范圍很廣，而對(duì)另一因子耐受范圍很窄。對(duì)各種生態(tài)因子耐受范圍都很廣的生物，它們的分布一般也很廣；相反，對(duì)生態(tài)因子耐受范圍很狹窄的生物，一般具有狹分布區(qū)的特征。當(dāng)一種生物處在對(duì)某種因子不適應(yīng)狀態(tài)時(shí)，對(duì)另一因子的耐受能力也可能下降。自然界中有些生物實(shí)際上并不總在某

4、一特定環(huán)境因子最適范圍內(nèi)生活。在這種情況下，可能有其他潛在的更重要的生態(tài)因子在起作用。環(huán)境因子對(duì)繁殖期生物的限制作用更為明顯，繁殖期的個(gè)體、種苗等的耐受限度一般都要比非繁殖期成體的耐受性限度低，致使其在繁殖期的生態(tài)幅變小。耐受性法則的補(bǔ)充：72.2.2生態(tài)幅由于長(zhǎng)期的自然選擇作用，每一種生物都適于一定的環(huán)境，并有其特定的適應(yīng)范圍。（如大象只生活在熱帶叢林）。每個(gè)物種對(duì)環(huán)境因子適應(yīng)范圍的大小稱為生態(tài)幅。它取決于各物種的遺傳特性。自然界中生物的耐受限度和實(shí)際范圍幾乎都比潛在的范圍窄。892.2.3生物對(duì)生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整馴化：通常指在自然環(huán)境或?qū)嶒?yàn)條件下所誘發(fā)的生物生理補(bǔ)償變化。這種變化一般需

5、要較長(zhǎng)時(shí)間，它是通過(guò)生物體內(nèi)酶系統(tǒng)的調(diào)整而實(shí)現(xiàn)的，所以馴化過(guò)程是生物體內(nèi)酶系統(tǒng)改變的過(guò)程。然而在實(shí)驗(yàn)條件下誘發(fā)的生理補(bǔ)償機(jī)制，可以在短時(shí)間內(nèi)完成，一些小動(dòng)物（如小金魚(yú)的溫度適應(yīng)馴化），最短24h即可完成馴化過(guò)程。 馴化包含兩個(gè)層次，一是引進(jìn)個(gè)體能夠完成生長(zhǎng)發(fā)育，二是引進(jìn)親本在引種區(qū)可以實(shí)現(xiàn)有性繁殖，產(chǎn)生有生育力的后代。10休眠休眠是指生物處于不活動(dòng)狀態(tài)，是生物抵御暫時(shí)不良環(huán)境條件的一種有效生理機(jī)制。其生物學(xué)意義在于最大限度地減少能量消耗。動(dòng)物的休眠伴隨多種生理變化哺乳動(dòng)物：冬眠前先儲(chǔ)備特殊的低融點(diǎn)脂肪，心跳速率大大減緩，血流速度變慢，血液化學(xué)成分變化。變溫動(dòng)物：冬季滯育時(shí)，體內(nèi)水分大大減少防止

6、結(jié)冰，新陳代謝幾乎降到零；旱季滯育時(shí)耐旱昆蟲(chóng)的身體可能干透，或體表分泌一層不透水的外膜防止失水。 112.2.4輻射適應(yīng)和趨同適應(yīng)輻射適應(yīng)同一種生物長(zhǎng)期生活在不同條件下，可能分化出具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征的多種類型，適應(yīng)于各種生活方式，這些變異特性具有適應(yīng)意義，這種現(xiàn)象稱為輻射適應(yīng)或趨異適應(yīng)，所形成的生物適應(yīng)類型稱為生態(tài)型（ecotype）。一個(gè)物種對(duì)某一特定生境發(fā)生基因型的反應(yīng)而產(chǎn)生的產(chǎn)物稱為生態(tài)型。趨同適應(yīng)是指親緣關(guān)系很遠(yuǎn)甚至完全不同的類群，長(zhǎng)期生活在相似的環(huán)境中，表現(xiàn)出相似的外部特征，具有相同或相近的生態(tài)位（niche）。按趨同適應(yīng)的結(jié)果對(duì)生物類群進(jìn)行劃分就產(chǎn)生生活型（life fo

7、rm）。它是生物對(duì)生活條件的長(zhǎng)期適應(yīng)而在外貌上反映出來(lái)的植物或動(dòng)物的生態(tài)類型。如喬木，灌木等。Raunkiaer把植物分為5個(gè)生活型：高位芽（喬木、灌木和一些熱帶草本）、地上芽、地面芽、地下芽、一年生植物。122.2.5保護(hù)色、警戒色、擬態(tài)保護(hù)色：是動(dòng)物通過(guò)偽裝使得自己身體體色和斑點(diǎn)與背景環(huán)境接近而隱蔽起來(lái)，使得不易被敵害發(fā)現(xiàn)的體色。特點(diǎn)：與外界環(huán)境的優(yōu)勢(shì)色彩保持一致。警戒色：是指某些有惡臭或毒刺的動(dòng)物所具有的鮮艷的色彩和斑紋，以提醒捕食者不要捕食自己。特點(diǎn)：色彩醒目，易識(shí)別，與保護(hù)色的隱蔽性相反，動(dòng)物有特殊的“本事”，能夠?qū)澈ζ痤A(yù)先示警的作用以保護(hù)自身。13擬態(tài)：是指某些生物在進(jìn)化過(guò)程中形

8、成的外表形狀或色澤斑與其它生物或非生物異常相似的現(xiàn)象。包括模仿者、被模仿者和受騙者三方，受騙者可以是捕食者或獵物，甚或同種中的異性。有多種類型，常見(jiàn)的有兩種：貝次擬態(tài)：是指一種無(wú)毒的可食動(dòng)物模擬另一種有毒的不可食動(dòng)物，從而使模擬者獲得防御上的好處；如無(wú)毒的赤腹透翅蛾、虎斑天牛、食蚜蠅等模仿有毒的黑背長(zhǎng)腳蜂。 繆勒擬態(tài)：是兩種有毒動(dòng)物在形態(tài)和行為上互相模擬，從而使雙方都獲得防御上的好處的現(xiàn)象。如蜂類中的黑背長(zhǎng)腳峰、黃胡峰、蜜蜂等每一種蜂都有毒針，且全都有黃白條紋。特點(diǎn)：與動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，一般處于靜態(tài)時(shí)才相似，色彩特征不一定是環(huán)境的主要色彩。而保護(hù)色與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，而且是與優(yōu)勢(shì)色彩一致。繆勒擬

9、態(tài)是“一般意義上”警戒色的發(fā)展，因?yàn)樗３Ｉ婕皟蓚€(gè)或更多物種，而且警戒色的大部分原理都適用于繆勒擬態(tài)。14擬態(tài)舉例：如?？秃０俸?，利用酷似植物的外形作掩護(hù)而捕捉食物；有的蛾類翅上無(wú)鱗片而且透明，腹部有一個(gè)好象毒針的東西，還做出要使用毒針的樣子，與黃蜂相差無(wú)幾；食蚜蠅吸食花蜜，飛起來(lái)可以在空中停住身體，酷似蜜蜂；杜鵑的卵產(chǎn)在葦鶯的巢中，與葦鶯的卵十分相似；西藏野牛的外形遠(yuǎn)處看上去就象巖石一樣。珊瑚蛇有3種：無(wú)毒的多帶王蛇，弱毒的后毒牙假珊瑚蛇，劇毒的東方珊瑚蛇。這3種蛇具有相似的外形及紅、黑、黃環(huán)狀紋。劇毒的東方珊瑚蛇模仿弱毒的假珊瑚蛇。捕食者被弱毒蛇咬傷后不致于死亡，才能獲得教訓(xùn)，從而避免接

10、觸上述三者。如投索蜘蛛會(huì)分泌一種和雌蛾一樣的性激素，以此引誘雄蛾聞“香”而來(lái)，它便可以輕松捕食（氣味擬態(tài)）。有些植物模擬動(dòng)物，以達(dá)到傳粉的目的。如蠅蘭、蜘蛛蘭、蜂蘭等的唇瓣形似雌蠅、蛛、蜂，誘使雄體交配，從而將花粉帶走。15例：選出下列不屬于擬態(tài)的項(xiàng)：A枯葉蝶似枯葉。B有的無(wú)毒蛇具有毒蛇的鮮艷體色。C南美蠶蛾幼蟲(chóng)的體態(tài)、色斑似眼鏡蛇。D美洲棕王蝶幼蟲(chóng)有毒，體節(jié)有棕色大斑紋。 答案應(yīng)選D例：下列分別屬于保護(hù)色和警戒色的一組是：A虎具有斑紋和黃蜂腹部的條紋。B昆蟲(chóng)的體色和北極熊的體色。C枯葉蝶具有的特征和黃刺蛾幼蟲(chóng)的鮮艷色彩。D腹蛇體表的斑紋和比目魚(yú)的體色。答案應(yīng)選A 162.2.6適應(yīng)的相對(duì)性適

11、應(yīng)的相對(duì)性生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)在形態(tài)、生理和行為（僅指動(dòng)物）三個(gè)方面。適應(yīng)是普遍存在的，但不是絕對(duì)的。相對(duì)性表現(xiàn)在2方面：適應(yīng)是針對(duì)一定條件而言的。如棉鈴蟲(chóng)靠結(jié)繭來(lái)保護(hù)自己，這對(duì)大多數(shù)敵害是有效的，但金小蜂正是借助蟲(chóng)繭的束縛作用，將卵產(chǎn)在棉鈴蟲(chóng)體內(nèi)。相對(duì)性還表現(xiàn)在它是一種暫時(shí)現(xiàn)象，而不是永久性的。當(dāng)環(huán)境條件出現(xiàn)較大變化時(shí)，適應(yīng)就變成了不適應(yīng)。如歷史上許多繁盛一時(shí)的生物滅絕了，就是由于環(huán)境條件發(fā)生變化，這些生物由適應(yīng)變?yōu)椴贿m應(yīng)的結(jié)果。相對(duì)性的原因是由遺傳基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、基因的多效性和環(huán)境條件的變化相互作用的結(jié)果。172.3主要生態(tài)因子的作用及生物的適應(yīng)2.3.1光光質(zhì)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)光質(zhì)隨空

12、間發(fā)生變化的規(guī)律是：短波光隨緯度的增加而減少，隨海拔的升高而增加。在時(shí)間變化上，冬季長(zhǎng)波光增加，夏季短波光增多；一日之內(nèi)中午短波光多，早晚長(zhǎng)波光多。不同波長(zhǎng)的光對(duì)生物有不同的作用。18植物：藍(lán)紫光有利于蛋白質(zhì)和有機(jī)酸的合成，并促進(jìn)花青素的形成，抑制莖的伸長(zhǎng)，如高山植物具蓮座狀葉叢，莖桿粗短，毛絨發(fā)達(dá)，因此紫外光是決定高山上植物分布的一種因素。黃化苗對(duì)藍(lán)光反應(yīng)特別敏感。動(dòng)物：大多脊椎動(dòng)物可見(jiàn)光波范圍與人接近，但昆蟲(chóng)的可見(jiàn)光范圍偏短波光（250700nm），即看不到紅外光，而能看到紫外光。人們利用黑光燈誘捕飛蛾是利用昆蟲(chóng)趨紫外光的特性。除靈長(zhǎng)類外，哺乳動(dòng)物為色盲，在節(jié)肢動(dòng)物、魚(yú)類和鳥(niǎo)類中，有些色覺(jué)

13、很發(fā)達(dá)。19光強(qiáng)的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)光強(qiáng)在地表的分布不均勻，隨緯度的增加而減弱，隨海拔的升高而增強(qiáng)；山的坡向有影響，北半球溫帶，南坡光強(qiáng)平地北坡；隨緯度增加，在南坡上獲得最大年光照量的坡度也隨之增大，但在北坡，任何緯度下都是隨波度減小而光強(qiáng)增大。較高緯度的南坡可以獲得比較低緯度的北坡更多的日光能，故南方的喜熱植物可移栽到北方的南坡上生長(zhǎng)。20植物：光強(qiáng)對(duì)植物的形態(tài)建成有重要作用。分為陽(yáng)生植物（光飽和點(diǎn)較高，如楊、柳、松、蒲公英）、陰生植物（光補(bǔ)償點(diǎn)較低，如紅豆杉、人參、三七等）和耐陰植物（黨參、沙參、側(cè)柏等）三類。一般來(lái)講植物個(gè)體對(duì)光能的利用效率遠(yuǎn)不如群體高，群體的光合作用是隨著光強(qiáng)的增加而

14、增加，盡管有些葉片已經(jīng)超過(guò)了光飽和點(diǎn)。對(duì)植物群體總光能利用率產(chǎn)生影響的主要因素有：光合面積（用葉面積指數(shù)表示，等于葉面積總和除以植株所覆蓋的土地面積），光合時(shí)間（全年），光合能力（每平方米葉所產(chǎn)生的有機(jī)物干重）。個(gè)體光合能力與群體的產(chǎn)量成正比。動(dòng)物：把動(dòng)物分為晝行性、夜行性、晨昏性和全晝夜性四種生態(tài)類型。穴居動(dòng)物和寄生動(dòng)物等生活在無(wú)光環(huán)境，體色多呈灰白色；決定有些鳥(niǎo)類的早晨鳴叫時(shí)間。21光周期及生物的適應(yīng)地球的自傳和公轉(zhuǎn)引起光周期變化。日照在夏至最長(zhǎng)，冬至最短，在春分和秋分晝夜相等。在低緯度地區(qū)，只有短日照，故只有短日照植物分布；在高緯度地區(qū)，只有長(zhǎng)日照時(shí)期適合植物生長(zhǎng)發(fā)育，故只有長(zhǎng)日照植物分

15、布；在中緯度地區(qū)，則有適合植物生長(zhǎng)發(fā)育的長(zhǎng)日照和短日照時(shí)期。在同一緯度上，長(zhǎng)日照植物多在春末夏初開(kāi)花，短日照植物多在秋季開(kāi)花。在北半球，同一種短日照植物，越往南則開(kāi)花越早，越往北則開(kāi)花越晚。22植物長(zhǎng)日照植物：需經(jīng)一段長(zhǎng)于其臨界日長(zhǎng)的光照才開(kāi)花結(jié)果的植物。如冬小麥、油菜、蘿卜、菠菜、大白菜等越冬夏熟的二年生植物為此類型，在北半球，一般起源于北方。短日照植物：需經(jīng)一段短于其臨界日長(zhǎng)的光照才開(kāi)花結(jié)果的植物。如菊花、大豆、玉米、水稻、大麻、蒼耳等，在北半球，一般起源于南方。日中性植物：與日照長(zhǎng)短無(wú)關(guān)的植物。如棉花、月季、黃瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆等幾乎四季可開(kāi)花。甘蔗比較特殊，最適光照長(zhǎng)度是12.

16、5h，再長(zhǎng)或再短的日照，都不能開(kāi)花。2324動(dòng)物鳥(niǎo)類的光周期現(xiàn)象最明顯，決定其遷徙和生殖時(shí)間。據(jù)此，人們夜晚給母雞照光可增加產(chǎn)蛋量。對(duì)哺乳動(dòng)物的換毛和生殖也有影響，因而分為長(zhǎng)日照獸（隨春天日照長(zhǎng)度的增加而開(kāi)始生殖，如雪貂、野兔、刺猬等）和短日照獸（隨秋天短日照的到來(lái)而進(jìn)入生殖期，如綿羊、山羊、鹿等）；也有與日照長(zhǎng)短無(wú)關(guān)的，如珍珠雞。有些昆蟲(chóng)在正常生命周期中，能插入一個(gè)休眠期，即滯育，這通常是由光周期決定。如梨小食心蟲(chóng)幼蟲(chóng)，這種休眠可為耐受秋天和冬天的嚴(yán)寒做好準(zhǔn)備。鳥(niǎo)獸的換羽和換毛受光周期調(diào)控。動(dòng)物的遷徙受光周期調(diào)控；生活在表層水的魚(yú)類的遷徙也受光周期調(diào)控，它是通過(guò)影響內(nèi)分泌系統(tǒng)而影響魚(yú)類的遷徙

17、。由于光周期的變化與溫度和濕度等其他生態(tài)因子相比，更加穩(wěn)定，是地球上最具穩(wěn)定性和規(guī)律性的變化因子，故生物在長(zhǎng)期進(jìn)化中，選擇該因子作為生物節(jié)律的信號(hào)。252.3.2溫度溫度與生物生長(zhǎng)生物生長(zhǎng)過(guò)程中離不開(kāi)酶的作用，酶作用的最高、最低和最適溫度（三基點(diǎn)）決定了生物的生存的溫度條件。每種生物的三基點(diǎn)不一樣。一般來(lái)講，生活在低緯度的生物高溫閾值偏高，生長(zhǎng)在高緯度的生物低溫閾值偏低；在一定范圍內(nèi)，生物生長(zhǎng)速率與溫度成正比。如年輪、動(dòng)物的鱗片、耳石等。26溫度與動(dòng)物的生態(tài)類型依據(jù)動(dòng)物體溫的高低分為溫血?jiǎng)游锖屠溲獎(jiǎng)游?。根?jù)機(jī)體熱能的主要來(lái)源，分為外溫動(dòng)物和內(nèi)溫動(dòng)物；但這種劃分也有例外情況，如某些爬行動(dòng)物和昆蟲(chóng)

18、能從體內(nèi)獲取熱源，升高體溫以促進(jìn)活動(dòng)；多數(shù)外溫動(dòng)物調(diào)節(jié)體溫的能力是很低的，離不開(kāi)對(duì)外部熱源的依賴。依據(jù)體溫的穩(wěn)定程度分為常溫動(dòng)物和變溫動(dòng)物；這種分發(fā)也會(huì)遇到問(wèn)題，如某些常溫動(dòng)物（獸、鳥(niǎo)類）在冬眠時(shí)也降低體溫，故稱之為異溫動(dòng)物。當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，內(nèi)溫動(dòng)物會(huì)自發(fā)地從冬眠中醒來(lái)恢復(fù)到正常狀態(tài)，而不致凍死，這是與外溫動(dòng)物冬眠的根本區(qū)別。從冬眠中激醒的早期熱源來(lái)自褐色脂肪組織的非顫抖性產(chǎn)熱。內(nèi)溫動(dòng)物在休眠（冬眠和夏眠）時(shí)降低體溫的這種受調(diào)節(jié)的低體溫現(xiàn)象稱為適應(yīng)性低體溫。27溫度與發(fā)育某些植物需要經(jīng)過(guò)一個(gè)低溫的“春化”階段才開(kāi)花結(jié)果，像一個(gè)開(kāi)關(guān)。有效積溫法則 K=N(T-C) K為熱常數(shù)，單位用“日度”表

19、示；N為發(fā)育歷期，即完成某一發(fā)育階段所需天數(shù)；T為發(fā)育期的平均溫度；C為發(fā)育起點(diǎn)溫度，即生物學(xué)零度（生物生長(zhǎng)發(fā)育的低溫閾值）。通過(guò)控制兩種溫度T1、T2的實(shí)驗(yàn)，分別觀察記錄兩組動(dòng)物或植物相應(yīng)的發(fā)育歷期N1、N2，從而可以求出K和C。如棉花從播種到出苗，若日均溫度為15，需要15d，若日均溫度為20，需要7d；據(jù)此可以求出棉花的發(fā)育起點(diǎn)溫度為10.6，從播種到出苗需要的有效積溫為66日度。不同生物完成發(fā)育所需積溫不同，一般來(lái)說(shuō)，起源于或適于高緯度地區(qū)的植物有效積溫較少，反之，則多。 28 式可以變化如下：T=C +K/N T=C +KV 式相當(dāng)于數(shù)學(xué)上的雙曲線方程y=a+b/x，表示溫度與發(fā)育歷

20、期呈雙曲線關(guān)系；式中的V1/N，是發(fā)育速率，相當(dāng)于數(shù)學(xué)上的直線方程y=a+bx，表示溫度與發(fā)育速率呈直線關(guān)系。該公式適用于植物和變溫動(dòng)物（特別是昆蟲(chóng)）?？蓪?shí)際應(yīng)用于以下幾方面：1）預(yù)測(cè)生物發(fā)生的世代數(shù) 主要用于昆蟲(chóng)的世代預(yù)測(cè)。不能用于有休眠和滯育期生物的世代數(shù)計(jì)算。如某昆蟲(chóng)完成一個(gè)世代所需積溫為K1，某地符合該昆蟲(chóng)發(fā)育的年總積溫為K，則發(fā)生的世代數(shù)為K/K1。2）預(yù)測(cè)生物地理分布的北界 根據(jù)有效積溫法則，一種生物分布區(qū)的全年有效積溫必須滿足該生物完成一個(gè)世代所需要的K值，否則該生物不會(huì)分布到此。2930 3）預(yù)報(bào)農(nóng)時(shí) 根據(jù)作物的有效積溫和當(dāng)?shù)毓?jié)令、苗情以及氣象資料，可以估計(jì)該作物的成熟收割期，

21、以便制定整個(gè)栽培措施。 4）制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，合理安排作物 依據(jù)不同作物所要求的有效積溫，如馬鈴薯約需10001600日度，春播禾谷類約需15002100日度，玉米約需20004000日度，結(jié)合當(dāng)?shù)仄渌麠l件，合理安排作物，適時(shí)適地種植，有目的地調(diào)種、引種，合理搭配品種。 5）還可用于益蟲(chóng)的保護(hù)和利用以及預(yù)測(cè)害蟲(chóng)發(fā)生程度 該法則的局限性：該法則是以發(fā)育速率與溫度呈直線關(guān)系為前提的，但實(shí)際上兩者間呈S形關(guān)系，即在適宜溫度的兩側(cè)生物發(fā)育速度均減慢，而且發(fā)育起點(diǎn)溫度通常是在恒溫條件下測(cè)得的，這與在自然條件下的發(fā)育條件是有差別的。多數(shù)情況下，如果溫度波動(dòng)范圍不大，常能促進(jìn)發(fā)育速度。再者，生物發(fā)育除需要溫

22、度條件外，同時(shí)還受其他因子制約，綜合起作用。 31溫度與生物的繁殖和壽命對(duì)變溫動(dòng)物壽命影響的一般規(guī)律是：在較低溫度下生活的動(dòng)物壽命較長(zhǎng)，而且預(yù)先經(jīng)低溫馴化的動(dòng)物壽命更長(zhǎng)，隨著溫度增高，動(dòng)物平均壽命縮短。溫度還影響其交配活動(dòng)、產(chǎn)卵數(shù)、孵化率等。對(duì)常溫動(dòng)物：在適宜溫度下壽命較長(zhǎng)，偏離最適溫度，都會(huì)使壽命縮短。如饑餓麻雀在36能活48h，在10 和39 時(shí)，分別能活10.5h和13.6h。溫度常與光照同時(shí)影響動(dòng)物的繁殖。32節(jié)律性變溫對(duì)生物的影響溫度日變化的影響：植物的生長(zhǎng)往往要求溫度有晝夜規(guī)律變化的配合。許多植物在有節(jié)律變化的溫度下，要比恒溫下萌發(fā)、生長(zhǎng)的好。晝夜溫差還影響產(chǎn)品品質(zhì)，如晝夜溫差越大

23、，蘋(píng)果品質(zhì)越好；還如青藏高原地區(qū)，小麥千粒重達(dá)4050g，比平原地區(qū)同品種的重530。原因：白天適當(dāng)高溫有利于光合作用，夜間適當(dāng)?shù)蜏乜蓽p弱呼吸作用，有利于干物質(zhì)的積累。溫度年變化的影響：生物長(zhǎng)期適應(yīng)于一年中溫度等因子的節(jié)律變化，而形成與此相適應(yīng)的植物發(fā)育節(jié)律，稱為物候。發(fā)芽、生長(zhǎng)、開(kāi)花、果熟、落葉、休眠等生長(zhǎng)發(fā)育階段稱為物候階段或物候期?；羝战鹚刮锖蛞?guī)律：在北美溫帶地區(qū)，緯度移動(dòng)1N，或經(jīng)度移動(dòng)5E，或海拔上升120m，生物的物候期在春天和夏初各延遲4d，而在秋天物候期則提早4d。 33極端溫度與生物低溫對(duì)生物的影響冷害：零度以上的低溫對(duì)喜溫生物的傷害。主要原因：低溫下，酶活性降低，酶系統(tǒng)紊亂

24、。冷害是喜溫生物向北方引種的擴(kuò)大分布區(qū)的主要障礙。凍害：冰點(diǎn)以下的低溫使生物細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間隙形成冰晶而造成的損害。主要原因：冰晶的形成使得原生質(zhì)膜發(fā)生破裂以及蛋白質(zhì)失活與變性。高溫對(duì)生物的影響對(duì)植物：破壞光合與呼吸作用的平衡 ；促進(jìn)蒸騰，破壞水分平衡，促使蛋白質(zhì)凝固和導(dǎo)致有害代謝產(chǎn)物的積累 。對(duì)動(dòng)物：影響體內(nèi)酶活性，使蛋白質(zhì)凝固變性，供氧不足，神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。34生物對(duì)極端溫度的適應(yīng)對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)形態(tài)適應(yīng)：（ 1 ）植物 芽和葉片常有油脂類物質(zhì)，芽具鱗片，體表被有蠟粉或密毛，樹(shù)皮有發(fā)達(dá)的木栓層，植株矮小常呈匍匐狀、墊狀或蓮座狀。（2）動(dòng)物 恒溫動(dòng)物身體的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低溫環(huán)境

25、中有變短變小的趨勢(shì)（艾倫法則）。生活在寒冷氣候地區(qū)的同類恒溫動(dòng)物，其體形趨向于大，而在溫暖氣候地區(qū)的體形趨向于?。ú衤▌t）。恒溫動(dòng)物在寒冷地區(qū)和寒冷季節(jié)增加毛或羽的數(shù)量和質(zhì)量，或增厚皮下脂肪。生理適應(yīng)：（1）植物 通過(guò)減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中的糖類、脂肪和色素等物質(zhì)來(lái)降低冰點(diǎn)，增加抗寒能力。如鹿蹄草就是通過(guò)在葉細(xì)胞中大量?jī)?chǔ)存五碳糖、粘液等物質(zhì)來(lái)降低冰點(diǎn)的，這可以使其冰點(diǎn)降到31。極地和高山植物能夠吸收更多的紅外光，可見(jiàn)光譜中的吸收帶也較寬。如虎耳草和十大功勞屬等的葉片在冬季由于葉綠素破壞和花青素的增加而變?yōu)榧t色，能提高吸熱能力。（2）動(dòng)物 增加體內(nèi)產(chǎn)熱；發(fā)展局部異溫性。行為適應(yīng)：主要表

26、現(xiàn)在休眠和遷移。35對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)形態(tài)適應(yīng)：（1）植物 體表密生絨毛和鱗片；有些植物體呈白色、銀白色，葉片革質(zhì)發(fā)亮，能反射陽(yáng)光；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(shù)干和根莖生有很厚的木栓層，具有隔熱和保護(hù)作用。 （2）動(dòng)物 發(fā)育某些特殊的結(jié)構(gòu)。如羚羊類和有蹄動(dòng)物，有特殊的血管結(jié)構(gòu)可防止腦過(guò)熱（腦和精巢是對(duì)高溫敏感的器官），即頸動(dòng)脈在腦下部形成復(fù)雜的小動(dòng)脈網(wǎng)包圍從較冷的鼻區(qū)過(guò)來(lái)的靜脈血管，通過(guò)逆流熱交換而降溫。生理適應(yīng)： （1）植物 降低細(xì)胞含水量，增加糖或鹽的濃度，有利于減緩代謝速率和增加原生質(zhì)的抗凝結(jié)力； 靠旺盛的蒸騰作用避免植物因過(guò)熱受害

27、 ； 一些植物具有反射紅外線的能力，夏季反射的紅外線比冬季多 。 （2）動(dòng)物 適當(dāng)放寬恒溫標(biāo)準(zhǔn)，如駱駝在高溫缺水時(shí)，體溫可升高7。行為適應(yīng)：夏眠、穴居、晝伏夜出等。36溫度與生物的地理分布動(dòng)物：溫度作為動(dòng)物分布的限制因子，一般指極端溫度，在北半球，分布的北界和南界分別受低溫和高溫的限制。對(duì)變溫動(dòng)物，溫度往往起直接限制作用，必須達(dá)到其有效積溫；對(duì)恒溫動(dòng)物，一般受間接影響，如受食物分布的限制。植物：在北半球，高、低溫分別是決定植物水平分布南界與海拔下界、北界與海拔上界的主要因素。如蘋(píng)果和某些品種的梨不能在熱帶栽培，是由于高溫的限制；相反，橡膠、椰子等只能在熱帶生長(zhǎng)，它是受低溫的限制。在垂直分布上，

28、長(zhǎng)江流域及福建地區(qū)馬尾松分布在海拔10001200m以下，再往上就被黃山松取代。這是由于海拔10001200m是馬尾松的低溫界限又是黃山松的高溫界限。37382.3.3 水水的理化性質(zhì) 有三相的變化，高熱容，密度變化特殊，浮力比空氣大，pH（水生植物在強(qiáng)烈光合作用時(shí)，可使水的pH升高），含氧量不同的水體，水生生物的類型不同（含氧量，淡水大于海水，流水大于凈水）。植物對(duì)水的適應(yīng)陸生植物：（1）濕生：不能長(zhǎng)時(shí)間忍受缺水，抗旱能力低，抗?jié)衬芰?qiáng)；根系不發(fā)達(dá)，一般無(wú)根毛，海綿組織發(fā)達(dá)，柵欄組織和機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，防止蒸騰及調(diào)節(jié)水平衡能力差，通氣組織較發(fā)達(dá)。如水稻、澤瀉。（2）中生：根系和輸導(dǎo)組織較發(fā)達(dá)，葉片具角質(zhì)層保水，通氣組織不完整，不能長(zhǎng)期在積水和缺氧土壤中生長(zhǎng)。多數(shù)植物屬此類。39 （3）旱生：少漿液植物：葉面積盡量縮小，葉片退化成針狀或鱗片狀（刺葉石竹，草麻黃），根系發(fā)達(dá)，原生質(zhì)滲透壓特別高，干旱