feng第2章 2生物與環(huán)境

一、光因子的生態(tài)作用(Yong)及生物的適應(yīng)光的性質(zhì)及其生態(tài)意義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、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產(chǎn)量，因為光是一切綠色植物進行光合作用的能量來源。提高植物的光能利用率是進一步提高植物產(chǎn)量的根本途徑；光因子還是生命活動周期性節(jié)律的觸發(fā)器。2023/2/251赤峰學院生命科學系第一頁，共七十三頁。光因子的生態(tài)作用及生物(Wu)的適應(yīng)1、太陽輻射及其變化規(guī)律2、光照強度的生態(tài)作用與生物適應(yīng)3、光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)4、生物對光周期的適應(yīng)2023/2/252赤峰學院生命科學系第二頁，共七十三頁。地球自轉(zhuǎn)時，赤道附近照射的時間長（日周期）地球公轉(zhuǎn)時，夏天北半(Ban)球照射的時間長；冬天南半(Ban)球照射的時間長（季節(jié)周期）低緯度地區(qū)有較為恒定的熱量，高緯度比低緯度地區(qū)接受的能量更少23°27'夏至NSWENWES23°27'冬至1、太陽輻射的變化規(guī)律第三頁，共七十三頁。太(Tai)陽輻射能光的性質(zhì)：波長150－4000nm,分紫外光、可見光和紅外光三類，波長在380－760nm之間的光為可見光。綠色植物的光合作用有效范圍是380－700nm之間。紫外線可見光紅外線

400630

1000

25004000波長(nm)能量強度第四頁，共七十三頁。2、光照強度(Du)的生態(tài)作用與生物適應(yīng)（1）光照強度對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成的作用（2）光照強度與水生生物（3）植物對光照強度的適應(yīng)類型2023/2/255赤峰學院生命科學系第五頁，共七十三頁。（1）光照強度對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成的作用光強影響植物細胞的增長和分化、體積的增長和重量的增加；光促進組織和器官的分化，制約器官的生長發(fā)育速度。

黃化現(xiàn)象：是植物對黑暗環(huán)境的特殊適應(yīng)。植物葉綠體必須在一定光強條件下才能形成。如種子植物、裸子植物、蕨類植物和苔蘚植物。光強影響植物和動物的生長和發(fā)育：植物遮光后,同化量減少,花芽(Ya)形成減少,造成結(jié)實不育或落果等現(xiàn)象。動物：貽貝、蛙卵、蚜蟲等。光對果實的品質(zhì)也有良好作用。強光下能增加果實的含糖量和耐貯性，且著色良好。2023/2/256赤峰學院生命科學系第六頁，共七十三頁。（2）

光照強度與水生生物在透光帶的下部，植物的光合作用量剛好與植物的呼吸消耗相平衡之處，就是所謂的光補償點。如果海洋中的浮游藻類沉降到補償點以下或者被洋流攜帶到補償點以下而又不(Bu)能很快回升表層時，這些藻類便會死亡。2023/2/257赤峰學院生命科學系第七頁，共七十三頁。黃(Huang)浦江外灘滇池水葫蘆泛濫成災2023/2/258赤峰學院生命科學系第八頁，共七十三頁。（3）植物對光照強度的適應(yīng)類型不同的植物對光強的反應(yīng)也是不一樣的。在一定范圍內(nèi)，光合作用的效率與光強成正比，但是到達一定強度，倘若繼續(xù)增加(Jia)光強，光合作用的效率不僅不會提高，反而下降，這點稱之為光飽和點。海洋中，光的穿透性限制海洋植物的分布。透光帶以內(nèi)，植物的光合作用才能大于呼吸作用。2023/2/259赤峰學院生命科學系第九頁，共七十三頁。

從圖中可以看出，光合作用將隨著光照強度的增加而增加，直至達到最大值。圖中的光合作用率(實線)和呼吸作用率(虛線)兩條線的交叉點就是所謂的光補償點，在此處的光照強度是植物(Wu)開始生長和進行凈生產(chǎn)所需要的最小光照強度。

2023/2/2510赤峰學院生命科學系第十頁，共七十三頁。陽地植物：適應(yīng)于強光照地區(qū)生活(Huo)的植物稱陽地植物，這類植物補償點的位置較高，光合作用的速率和代謝速率都比較高。蒲公英、楊、柳、松、樺、槐等。陰地植物：適應(yīng)于弱光照地區(qū)生活的植物稱陰地植物，這類植物的光補償點位置較低，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)。觀音座蓮、鐵杉和紅豆杉等。耐陰性植物：對光照具有較廣泛的適應(yīng)能力，對光的需要介于前兩類植物之間。如山毛櫸、云杉等。2023/2/2511赤峰學院生命科學系第十一頁，共七十三頁。3、光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的適(Shi)應(yīng)紫外線可見光紅外線3807601504000能量強度光的性質(zhì)：波長150－4000nm,分紫外光、可見光和紅外光三類，波長在380－760nm之間的光為可見光。全部太陽輻射中，紅外光約占50-60%，紫外光占1%，其余為可見光。綠色植物的光合作用有效范圍是380－760nm之間。2023/2/2512赤峰學院生命科學系第十二頁，共七十三頁。光質(zhì)的生態(tài)(Tai)作用葉綠素的吸收光譜藍紫光：430～450nm紅光：640～660nm不同光質(zhì)的作用藍紫光：促進蛋白質(zhì)的合成紅光：促進糖的合成青光、藍紫光和紫外線等短波光抑制植物的伸長生長，使植物向光性更敏感紫外線能殺菌，對生物體造成損傷，促進維生素D的合成紅外線是地表的基本熱源，對外溫動物的體溫調(diào)節(jié)和能量代謝有決定性作用13第十三頁，共七十三頁。光質(zhì)在植物形態(tài)建成、向光性及色素形成等方面的作用?？梢姽猓核{紫光與青光抑制植物的伸長而使植物矮??；青藍紫光引起植物向光性的敏感，促進花青素形成。藍光還能激活光合作用中同化CO2的酶類。不可見光：紫外線抑制植物體某些生長激素的形成，從而抑制莖的伸長；紫外線還能引起植物向光性的敏感和促進花青素形成。高山植物特征：莖干短矮、葉面縮(Suo)小、毛茸發(fā)達、葉綠素增加，莖葉富含花青素、花色鮮艷。2023/2/2514赤峰學院生命科學系第十四頁，共七十三頁。2023/2/25赤(Chi)峰學院生命科學系15藏紅花第十五頁，共七十三頁。可見光對植物光合作用和產(chǎn)量的影響：生理有效輻射：占太陽總輻射的40-50%。紅橙光(被葉綠素吸(Xi)收)；藍紫光(被葉綠素和類胡蘿卜素吸收)；生理無效輻射：綠光(綠葉反射和透射，很少被利用)。紅光有利于碳水化合物（如糖）的合成，藍光有利于蛋白質(zhì)的合成。對產(chǎn)量的影響：紫色薄膜對茄子增產(chǎn)；藍色薄膜對草霉增產(chǎn)，但對洋蔥不利；紅光促進甜瓜發(fā)育和果實成熟，提高果肉糖分和維生素含量。2023/2/2516赤峰學院生命科學系第十六頁，共七十三頁?！爸参锕S”它們能夠每周7天，每天24小時生產(chǎn)外觀完美的萵苣以及(Ji)綠葉蔬菜。2023/2/2517赤峰學院生命科學系第十七頁，共七十三頁?？梢姽鈱游锏挠绊懀后w色變化：如蛺蝶光照下體色變淡，黑暗中呈(Cheng)暗色；色覺：魚類、鳥類和哺乳動物發(fā)達，另一些則完全沒有色覺。不可見光對動物的影響：紫外光：昆蟲趨光、草履蟲避光；殺菌；高山動物體色暗。2023/2/2518赤峰學院生命科學系第十八頁，共七十三頁。4生物對光周期的適應(yīng)

（1）晝夜節(jié)律:

大多(Duo)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。光合作用以3-磷酸甘油酸為最初產(chǎn)物的反應(yīng)途徑稱為C3途徑。光合作用中以草酰乙酸為最初產(chǎn)物的途徑，稱為C4途徑。2023/2/2519赤峰學院生命科學系第十九頁，共七十三頁。（2）光周期現(xiàn)(Xian)象緯度01020304050606566.5最長日12.0012.5813.2213.9314.8516.1518.5021.1524.00最短日12.0011.4210.7810.079.157.855.52.850.00

不同緯度地區(qū)的日照最長日與最短日時間光周期現(xiàn)象(photoperiodism)：美國Garner（加納爾）等人(1920)發(fā)現(xiàn)明相暗相的交替與長短對植物的開花結(jié)實有很大的影響。這種植物對自然界晝夜長短規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱光周期現(xiàn)象。2023/2/2520赤峰學院生命科學系第二十頁，共七十三頁。植物光周期現(xiàn)象—

對繁殖(開花)的影響：區(qū)分為長日照植物和短日照植物。長日照植物(longdayplants)：日照超過一定數(shù)值才開花的植物稱長日照植物，如小麥、油菜、菠菜等。短日照植物(shortdayplants)：短于一定數(shù)值才開花的植物，一般需要較長的黑暗才能開花。如蒼耳、水稻、菊花、牽?；ā⒋蠖沟?。中日性植物（dayintermediateplant）：要求晝夜長短接近于相等時才開花植物。甘蔗12.5小時。日中性植物（dayneutralplant）：只要其他條件適合，在什么日照條件下都(Du)能開花。如黃瓜、番茄。2023/2/2521赤峰學院生命科學系第二十一頁，共七十三頁。植物日照長短對植物引種的意義：引種時應(yīng)注意植物開花(Hua)對光周期的需要：了解該植物原產(chǎn)地和引種地日照長度的季節(jié)變化，以及該植物對日照長短的反應(yīng)特性和敏感程度，才不致使引種工作失敗。一般而言：短日照植物：a由南方向北方引種時，往往出現(xiàn)營養(yǎng)生長期延長、發(fā)育推遲。如紅麻、水稻；b由北方向南方引種時，則往往出現(xiàn)生育期縮短、發(fā)育提前。長日照植物：a而由南向北移時，發(fā)育提前；b由北向南移時，則發(fā)育延遲，甚至不能開花。2023/2/2522赤峰學院生命科學系第二十二頁，共七十三頁。動物光周期現(xiàn)象對鳥類等遷徙影響；對繁殖（鳥類和魚類）的影響：區(qū)分為長日照動物和短日照動物。長日照動物(longdayanimals)：在溫帶和高緯度地(Di)區(qū)許多鳥獸在春夏之際白晝逐漸延長的季節(jié)繁殖后代，稱長日照動物，如雪貂、野兔、刺猬。短日照動物(shortdayanimals)：與長日照動物相反，一些動物只有在白晝逐步縮短的秋冬之際才開始性腺發(fā)育和進行繁殖，稱短日照動物。如綿羊、山羊和鹿等。鳥類的遷徙是日照長短的變化引起的。2023/2/2523赤峰學院生命科學系第二十三頁，共七十三頁。二、溫度因子的生態(tài)作(Zuo)用及生物的適應(yīng)1、溫度因子的生態(tài)作用（1）溫度與生物生長溫度是最重要的生態(tài)因子之一，生物體內(nèi)的生物化學過程必須在一定的溫度范圍內(nèi)才能正常進行。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；在一定溫度范圍內(nèi)，生物生長的速率與溫度成正比；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。如年輪。2023/2/2524赤峰學院生命科學系第二十四頁，共七十三頁。（2）溫度與生物發(fā)育：

a、春化作用

b、有效積溫法則（Reaumur，法國，1735）：生物在生長發(fā)育過程中必須從環(huán)境攝取一定的熱量才能完(Wan)成某一發(fā)育階段的發(fā)育過程，而且各個發(fā)育階段所需的總熱量是一個常數(shù)，稱總積溫或有效積溫，

K=N(T－T0),T=T0+K/N=T0+KV

其中，N為發(fā)育歷期，即生長發(fā)育所需時間;

T為發(fā)育期間的平均溫度，V為發(fā)育速率，即N的倒數(shù)；

T0是發(fā)育起點溫度，又稱生物學零度,通常認為T0≥10℃。

K是有效積溫（常數(shù)）。2023/2/2525赤峰學院生命科學系第二十五頁，共七十三頁。實例:地中海果蠅發(fā)(Fa)育歷程與溫度的關(guān)系溫度與發(fā)育歷期的關(guān)系溫度與發(fā)育速度的關(guān)系2023/2/2526赤峰學院生命科學系第二十六頁，共七十三頁。有效積溫K和生物學零度(Du)T0的計算最簡單方法：在兩種實驗溫度（T1和T2），分別觀察和記錄兩個相應(yīng)的發(fā)育時間N1和N2值。因為：K1=N1(T1

－T0)K2=N2(T2

－T0)K1=K2

所以：T0=(N2T2－N1T1)/(N2－N1)

代入有效積溫公式即可求出K。2023/2/2527赤峰學院生命科學系第二十七頁，共七十三頁。有(You)效積溫法則的意義預測生物發(fā)生的世代數(shù)；預測生物地理分布的北界；預測害蟲來年的發(fā)生程度；制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，合理安排作物；應(yīng)用積溫預報農(nóng)時。小地老虎完成一個世代所需總積溫K1為504.7日度，而南京地區(qū)對該昆蟲發(fā)育的年總積溫K=2220，因此小地老虎可能發(fā)生的世代數(shù)為K/K1=4.54代。一種生物分布地的全年有效總積溫必須滿足該種生物完成一個世代所需的K值。如東亞飛蝗只能以卵越冬，如果某年在秋季又多發(fā)生一代，而冬天到來之前難發(fā)育成熟，則第二年飛蝗發(fā)生程度必然偏輕。不同作物所需的有效積溫不同，如小麥為1000-1600日度，春播禾谷、番茄1500-2100，玉米2000-4000，柑橘類4000-4500，椰子5000以上。如上海矮南早１號(水稻)1974年4月18日播，全生育期105天；5月9日播，全生育期僅90天，而兩者的有效積溫僅相差40.4日度。2023/2/2528赤峰學院生命科學系第二十八頁，共七十三頁。有效積溫法則的局限性：有效積溫法則是以發(fā)育速度與溫度呈直線關(guān)系為前提的，但實際上，發(fā)育速度與溫度的更確切的關(guān)系為“s”型。在自然條件下，生物進行發(fā)育所處的溫度不是固(Gu)定不變的，而是經(jīng)常有變化的。在自然條件下，發(fā)育速度不僅取決于溫度，還依賴于其他條件，即研究發(fā)育速度必須考慮生態(tài)因子的綜合作用問題2023/2/2529赤峰學院生命科學系第二十九頁，共七十三頁。2極端溫度對生物的影響（1）低溫對生物影響：當溫度低于一定數(shù)值，生物便會因低溫而受害，這個數(shù)值稱為臨界(下限)溫度。低溫對生物的傷害有：冷害、霜害和凍害。冷害：喜溫生物在零度以上的溫度條件下受害或死亡。如熱帶植物丁子香(Xiang)(Syzygiumaromaticum)在氣溫降至6.1℃葉片便受害；熱帶魚紅鱒在水溫10℃就死亡，原因是呼吸中樞受到冷抑制而缺氧。霜害：當?shù)貧鉁叵陆档搅愣?，空氣中過飽和的水氣凝結(jié)成白色冰晶而使生物受害的現(xiàn)象。凍害：指冰點以下的低溫使生物體內(nèi)（細胞內(nèi)和細胞間隙）形成冰晶而造成損害。冰結(jié)晶使原生質(zhì)破裂，損壞胞內(nèi)和胞間的微細結(jié)構(gòu)；溶劑水結(jié)冰，電解質(zhì)濃度改變，引起細胞滲透壓變化，導致蛋白質(zhì)變性。如昆蟲的過冷現(xiàn)象。2023/2/2530赤峰學院生命科學系第三十頁，共七十三頁。（2）高溫對生物的影響：當溫度超過某一數(shù)值，即臨界（上限）溫度，對生物產(chǎn)生有害作用，如(Ru)蛋白質(zhì)變性、酶失活、破壞水份平衡、氧供應(yīng)不足、神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。例子：水稻開花期間如遇高溫則會傷害雄性器官，使發(fā)粉不能在柱頭上發(fā)育，從而降低結(jié)實率。例子：昆蟲高溫時處于昏迷狀態(tài)。2023/2/2531赤峰學院生命科學系第三十一頁，共七十三頁。

不同物種對高溫的耐受(Shou)性水生植物：30～40℃旱生植物：50～60℃獸類：42℃鳥類：46～48℃爬行類：45℃32第三十二頁，共七十三頁。兩種溫度調(diào)節(jié)生(Sheng)物恒溫生物(Endotherms)：能依靠新陳代謝產(chǎn)生熱量維持體溫恒定的生物，其體溫明顯高于其周圍環(huán)境的溫度。如哺乳動物和鳥類。熱中性區(qū)(thermalneutralzone)：恒溫生物不改變體溫情況下的外界環(huán)境溫度范圍。熱中性區(qū)下限溫度稱為下臨界溫度，上限溫度稱為上臨界溫度。在該區(qū)內(nèi)恒溫生物保持穩(wěn)定的新陳代謝率。變溫生物(Ectotherms)：依靠外部能量調(diào)節(jié)體溫，植物和絕大多數(shù)動物屬于變溫生物，如昆蟲、魚類、兩棲類、爬行類和無脊椎動物等。2023/2/2533赤峰學院生命科學系第三十三頁，共七十三頁。3生物對極端溫度的適(Shi)應(yīng)（低溫和高溫）A生物對低溫的適應(yīng)（形態(tài)）形態(tài)上的適應(yīng)植物：芽和葉受到油脂類物質(zhì)的保護，體表具蠟粉和密毛、樹皮木栓組織發(fā)達、植株矮小并成簇狀、蓮座狀或匍匐狀。動物：增加隔熱層，體形增大（貝格曼規(guī)律），外露部分減?。ò愐?guī)律）。2023/2/2534赤峰學院生命科學系第三十四頁，共七十三頁。貝格曼(Man)規(guī)律(Bergmann’srule)內(nèi)容：高緯度的恒溫動物比低緯度的相似種類個體要大，如東北虎大于華南虎。原因：一般認為，動物個體大則相同質(zhì)量所對應(yīng)的體表面積就小，對恒溫動物來說在競爭中應(yīng)付體表散熱所損失的能量相對較少，在進化選擇中是有利的。

35第三十五頁，共七十三頁。阿倫規(guī)律(Allen’srule):寒冷地區(qū)的恒溫動物較溫暖地區(qū)的恒溫動物外露部(Bu)分（如四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨于縮小的現(xiàn)象，稱阿倫規(guī)律，是減少散熱的適應(yīng)（北極狐，赤狐）。2023/2/2536赤峰學院生命科學系第三十六頁，共七十三頁。A生物對低溫的(De)適應(yīng)（生理、行為）生理上的適應(yīng)植物：減少細胞中的水分和增加細胞中糖類、脂肪的濃度以降低冰點，增加紅外線和可見光的吸收帶（高山和極地植物），從而增加葉片色素。另外，還有一些植物在特定時期能夠維持溫度的穩(wěn)定。動物：變溫動物:如增加外表色素含量。恒溫動物：增加體內(nèi)產(chǎn)熱，毛皮隔熱，或存在熱量交換系統(tǒng)。具體表現(xiàn)在熱中性區(qū)寬、下臨界點溫度低和下臨界點溫度以下的曲線斜率小。行為上的適應(yīng)－－遷移(migration)和休眠(dormancy）降低溫度，減緩新陳代謝率，節(jié)約能量。包括冬眠hibernation，夏眠aestivation。2023/2/2537赤峰學院生命科學系第三十七頁，共七十三頁。2023/2/25赤峰學院生(Sheng)命科學系38熱量交換平衡方程(K.Schmidt-Nielsen，1983)Hs=Hm±Hcd±Hcv±Hr-HeHs—生物體總貯備熱量Hm—新陳代謝產(chǎn)生的熱量Hcd—傳導損失或獲得的熱量Hcv—對流損失或獲得的熱量Hr—輻射損失或獲得的熱量He—蒸發(fā)損失的熱量。

生物對極端溫度的適應(yīng)（低溫和高溫）HrHmHcvHcdHrHe第三十八頁，共七十三頁。高(Gao)山植物對低溫的適應(yīng)（自M.C.Molles,Jr,2002)Ｈs=Hcd±Hcv±Hr葉片與陽光垂直增加Hr葉片色素含量增加Hr簇狀生長減少與風的接觸面積降低Hcv貼地生長減少熱傳導損失Hcd2023/2/2539赤峰學院生命科學系第三十九頁，共七十三頁。變(Bian)溫動物對低溫的適應(yīng)(LiolaemusmultiformisLizard)貼在植被上減少傳導熱損失Hcd平臥緊貼地減少對流熱損失Hcv膚色變深增加輻射熱量獲得Hr2023/2/2540赤峰學院生命科學系第四十頁，共七十三頁。B、生物(Wu)對高溫的適應(yīng)（形態(tài)）形態(tài)上的適應(yīng)植物：密毛、鱗片濾光；體色反光；葉緣向上或暫時折疊，減少輻射傷害；干和莖具厚的木栓層，絕熱。動物：體形變小，外露部分增大；腿長將體抬離地面；背部具厚的脂肪隔熱層，背部色素變淡。2023/2/2541赤峰學院生命科學系第四十一頁，共七十三頁。B生物對高溫的(De)適應(yīng)（生理、行為適應(yīng)）生理上的適應(yīng)植物：降低細胞含水量，增加糖或鹽濃度，減緩代謝率，增強原生質(zhì)抗凝結(jié)能力；蒸騰作用旺盛，降低體溫；反射紅外光。動物：放寬恒溫范圍；貯存熱量，減少內(nèi)外溫差。行為上的適應(yīng)動物：休眠，穴居，避陰，晝伏夜出等。2023/2/2542赤峰學院生命科學系第四十二頁，共七十三頁。沙漠植物對

高溫的適(Shi)應(yīng)

Hs=Hcd±Hcv±Hr葉片高反射率減少輻射熱量獲得Hr葉片與陽光平行減少輻射熱量獲得Hr植株生長空間開闊增加風與葉片接觸面積從而增加對流熱損失Hcv離地生長減少地表傳導熱獲得Hcd2023/2/2543赤峰學院生命科學系第四十三頁，共七十三頁。3、溫度與生物(Wu)的地理分布極端溫度（高溫和低溫）常常為限制生物分布的重要因素。高溫：破壞生物體內(nèi)的代謝過程和光合呼吸平衡，或植物未經(jīng)過低溫刺激而不能完成發(fā)育階段。如白樺、云杉自然條件下不能在華北平原生長，蘋果、梨、桃不能在熱帶栽培；26℃是菜粉蝶分布的南限。低溫：如橡膠、劍麻和油棕分布的北界分別是北緯24°40’、26°和24°，海拔高度的上限分別是960m、900m和600m；蘋果蚜分布的北界是1月等溫線為3-4°的地區(qū)。2023/2/2544赤峰學院生命科學系第四十四頁，共七十三頁。4、溫周期現(xiàn)象與(Yu)變溫溫周期現(xiàn)象：在自然條件下，氣溫有著周期性變化，植物適應(yīng)了某種節(jié)律變化而成為一種生物學特性，被稱為“溫周期現(xiàn)象”。如晝、夜的溫度變化使植物發(fā)生日溫周期現(xiàn)象。

變溫與生物生長種子萌發(fā)期：變溫可增加氧在細胞中的溶解度，提高細胞膜透性，促進植物萌發(fā)，大多數(shù)植物在變溫下發(fā)芽好。生長期：變溫能顯著促進植物生長。如小麥在青藏高原地區(qū)每千粒重40-50g，較平原地區(qū)高5-30%。變溫能夠提高產(chǎn)品的品質(zhì)。甜菜、大豆。2023/2/2545赤峰學院生命科學系第四十五頁，共七十三頁。5、物候(Hou)節(jié)律物候?qū)W(phenology)：研究生物的季節(jié)性節(jié)律變化與環(huán)境季節(jié)變化關(guān)系的科學。立秋向日葵花放，處暑西樓聽晚蟬?；羝战鹚刮锖蚨桑涸谄渌蛩叵嗤臈l件下，北美洲溫帶地區(qū)緯度移動1°N，或經(jīng)度移動5°E，或海拔上升120m，生物的物候期在春天和夏初各延遲4d；而在秋天則相反，將提早4d。研究物候?qū)W的方法：物候觀測、遙感等；觀測結(jié)果以物候譜、物候圖和等物候線表示。2023/2/2546赤峰學院生命科學系第四十六頁，共七十三頁。桃始花(Hua)的等物候線圖2023/2/2547赤峰學院生命科學系第四十七頁，共七十三頁。6休(Xiu)眠休眠：指生物的潛伏、蟄伏或不活動狀態(tài)，是抵御不利環(huán)境的一種有效的生理機制。進入休眠狀態(tài)的動植物可以忍耐比其生態(tài)幅寬得多得環(huán)境條件。北極燈蛾毛蟲動物：草原上嚙齒類動物的冬眠和蟄伏。心跳速率降低，代謝緩慢。植物：種子、溫帶木本植物，度過不良環(huán)境。2023/2/2548赤峰學院生命科學系第四十八頁，共七十三頁。（休(Xiu)眠,hummingbird）食物不足——休眠食物充足——不休眠休眠一夜消耗脂肪0.02g不休眠一夜消耗脂肪0.24g2023/2/2549赤峰學院生命科學系第四十九頁，共七十三頁。三、水因子的生(Sheng)態(tài)作用及生(Sheng)物適應(yīng)1水因子的生態(tài)學作用（1）水的生物學意義水是生物體不可缺少的組成成份；水是生物體所有代謝活動的介質(zhì)；水的熱容量大，溫度變化沒有大氣劇烈，為生物創(chuàng)造穩(wěn)定的溫度環(huán)境(月球-183℃-127℃）水能維持細胞和組織的緊張度，使生物保持一定的狀態(tài)，維持正常的生活。生物起源于水環(huán)境，生物進化90%的時間在海洋中進行。2023/2/2550赤峰學院生命科學系第五十頁，共七十三頁。1水因子(Zi)的生態(tài)作用（2）水對動植物生長發(fā)育的影響植物：三基點；種子萌發(fā)需要較多水分以軟化種皮，增強透性，使種子內(nèi)凝膠狀態(tài)的原生質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z態(tài)，增強生理活性，促進種子萌發(fā)；土壤水分多少直接影響到植物根系的發(fā)育，潮濕土壤中根系生長緩慢，干旱地區(qū)根系非常發(fā)達；水分還影響植物的其它生理活動，如蒸騰作用、呼吸作用等。動物：水分不足時，引起動物的休眠和滯育。如澳洲鸚鵡，羚羊等。2023/2/2551赤峰學院生命科學系第五十一頁，共七十三頁。潮濕和干旱(Han)土壤根系生長情況(forb)2023/2/2552赤峰學院生命科學系第五十二頁，共七十三頁。（3）水對動植物數(shù)量和分布的影響由于地理緯度、海陸(Lu)位置和海拔高度不同，降水分布不均勻，我國從東南至西北，可分為3個等雨量區(qū)，即濕潤森林區(qū)、干旱草原區(qū)和荒漠區(qū)；山體兩側(cè)的迎風坡和背風坡因降水不同分布著不同植物，伴隨分布不同的動物。降水量的多少影響動植物的種類和數(shù)量。如熱帶雨林和大興安嶺紅松林群落中植物種類差別很大（單位面積物種數(shù)）。2023/2/2553赤峰學院生命科學系第五十三頁，共七十三頁。2生物對水因子(Zi)的適應(yīng)（1）植物對水因子的適應(yīng)根據(jù)植物對水分的需求量可分為：水生植物陸生植物（2）動物對水因子的適應(yīng)水生動物陸生動物2023/2/2554赤峰學院生命科學系第五十四頁，共七十三頁。水生植物：生長在水體中植物的統(tǒng)稱。水體環(huán)境的特點：弱光、缺氧、密度大、粘性高、溫度變化平緩，能溶解各種無機鹽類。水生植物的適應(yīng)方式：有發(fā)達的通氣組織，如荷(He)花；機械組織不發(fā)達或退化，以增強植物的彈性和抗扭曲能力，適應(yīng)于水體流動；水下葉片薄而長，以增加光合和吸收營養(yǎng)物質(zhì)的面積。2023/2/2555赤峰學院生命科學系第五十五頁，共七十三頁。水生植物的生態(tài)類型沉水植物：沉沒水下，與大氣完全隔絕。特點：表皮細胞（類似根）沒有角質(zhì)層、蠟質(zhì)層，能直接吸收水分、礦質(zhì)營養(yǎng)和水中的氣體；葉綠體大而多；形成一整套(Tao)通氣組織以適應(yīng)氧缺乏。如金魚藻，菹(zu)草等。浮水植物：葉片飄浮在水面的植物。特點：氣孔常長在葉的上面，葉上表皮有蠟質(zhì)，維管束和機械組織不發(fā)達，但比沉水植物完善，有完善的通氣組織。如睡蓮、鳳眼蓮等。挺水植物：莖葉大部分在水面上。特點：外部形態(tài)如中生植物。但長期生長在水中，有非常發(fā)達的通氣組織。如蘆葦、香蒲、慈姑等。2023/2/2556赤峰學院生命科學系第五十六頁，共七十三頁。陸生植物形態(tài)適應(yīng)：發(fā)達的根系；葉面??；單子葉植物中一些具扇狀的運動細胞，可使葉面卷曲；貯水組織；生理適應(yīng)：水分運輸?shù)膭恿υ|(zhì)的濃(Nong)度高。2023/2/2557赤峰學院生命科學系第五十七頁，共七十三頁。陸生植物的生態(tài)類型濕生植物：在潮濕環(huán)境中生長，不能忍受較長時間水分不足，抗旱能力差?？煞譃殛幮詽裆参锖完栃詽裆参铩Ｖ猩参铮荷L在水濕條件適中的陸地上。種類最多，分布最廣。旱生植物：能忍受較長時間干旱仍能維持水分平衡和正常生長發(fā)育的一類植物。主要生長于荒漠和草原地區(qū)。另外，生理上表現(xiàn)為原生質(zhì)滲透壓特別高，可達(Da)40-60Pa甚至100Pa。另一類旱生植物具有發(fā)達的貯水組織，如仙人掌樹，高達15-20m，可貯水2t左右。2023/2/2558赤峰學院生命科學系第五十八頁，共七十三頁。門：被子植物門Magnoliophyta綱：雙子葉植物綱Magnoliopsida目：錦葵目Malvales科：木棉科Bombacaceae屬：猴面包樹屬Adansonia種：猴面包樹A.digitata樹干20米胸徑達15米以上（40個人拉手(Shou)）樹冠直徑達50米以上又叫胖子樹第五十九頁，共七十三頁。水生動物:滲透壓調(diào)(Diao)節(jié)和水分平衡對水生動物來說,保持體內(nèi)水分得失平衡主要依賴水的滲透作用。滲透作用：水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動的現(xiàn)象。水勢：即水的化學勢，（水勢=溶質(zhì)勢（滲透勢）+襯質(zhì)勢+壓力勢）。純水的自由能最高，水勢也最高。通常將純水的水勢定為零，其它溶液的水勢則為負值。如海水為-2.5巴，1g分子蔗糖溶液水勢為-26.9巴，1g分子KCl溶液的水勢為-44.6巴。2023/2/2560赤峰學院生命科學系第六十頁，共七十三頁。水生動物的滲透壓調(diào)節(jié)方式海洋動物鯊魚和無脊椎動物：等滲調(diào)節(jié)硬骨魚：低滲調(diào)節(jié)（避免脫水）淡水動物硬骨魚：高滲調(diào)節(jié)（避免失鹽）河口動物洄游及(Ji)廣鹽性魚類：變滲和等滲調(diào)節(jié)2023/2/2561赤峰學院生命科學系第六十一頁，共七十三頁。洄游及廣鹽性魚類的滲透壓調(diào)(Diao)節(jié)——

變滲和等滲調(diào)節(jié)從淡水到海水：一段時間失水體重減輕，體液濃度增加，但48h內(nèi)經(jīng)滲透壓調(diào)節(jié)可使體重和體液濃度恢復正常。從海水到淡水：短時間出現(xiàn)體內(nèi)水分增多，鹽分減少現(xiàn)象，可通過提高排尿量及鰓主動吸收鹽來維持水分和鹽分平衡。變滲動物：體液濃度隨環(huán)境滲透濃度的改變而改變的動物。恒滲動物：體液濃度保持恒定，不隨環(huán)境改變而改變的動物。2023/2/2562赤峰學院生命科學系第六十二頁，共七十三頁。陸生動物對水(Shui)因子的適應(yīng)形態(tài)結(jié)構(gòu)上的適應(yīng)：昆蟲的幾丁質(zhì)體壁防止水分的過量蒸發(fā)；兩棲類動物體表分泌粘液以保持濕潤；爬行動物具厚的角質(zhì)層；鳥類具羽毛和尾脂腺；哺乳動物有皮脂腺和毛等。行為適應(yīng)：白天穴居，夜間活動(晝伏夜出)；遷徙生理適應(yīng)：如駱駝，減少排尿量；駝峰和體腔中的脂肪產(chǎn)生代謝水；白天吸熱使體溫升高以減少與環(huán)境的溫差；出汗散熱（失水來自于細胞間液和組織間液，細胞質(zhì)不會受影響）。2023/2/2563赤峰學院生命科學系第六十三頁，共七十三頁。2023/2/2564赤(Chi)峰學院生命科學系第六十四頁，共七十三頁。四、土壤因子的生(Sheng)態(tài)作用及生(Sheng)物的適應(yīng)1土壤因子的生態(tài)作用為陸生植物提供基底，為土壤生物提供棲息場所；提供生物生活所必需礦質(zhì)元素和水分；提供植物生長所需的水肥氣熱（土壤肥力）；維持豐富的土壤生物區(qū)系,如細菌、真菌、放線菌、藻類、原生動物、輪蟲、蚯蚓、軟體動物、節(jié)肢動物、少數(shù)高等動物（如鼴鼠等）；生態(tài)系統(tǒng)的許多很重要的生態(tài)過程都是在土壤中進行。2023/2/2565赤峰學院生命科學系第六十五頁，共七十三頁。土壤的物理性質(zhì)及其對生物的影響土壤是由固體(Ti)（無機和有機體(Ti)）、液體(Ti)（土壤水分）和氣體(Ti)（空氣）組成的三相系統(tǒng)。根據(jù)土壤質(zhì)地，可將土壤分為：砂土、壤土和粘土。土壤質(zhì)地和土壤溫度影響植物生長和土壤動物的水平及垂直分布。土壤的化學性質(zhì)及其對生物的影響土壤酸堿度：過堿性和酸性不利于植物生長，酸性還不利于細菌生長。土壤有機質(zhì)：植物重要碳源和氮源。土壤無機元素：植物生長的13種重要