生物與環(huán)境詳解

生物與環(huán)境詳解演示文稿本文檔共72頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分優(yōu)選生物與環(huán)境本文檔共72頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分光因子的生態(tài)作用及生物的適應(yīng)1、太陽輻射及其變化規(guī)律2、光照強(qiáng)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)2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系3本文檔共72頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分地球自轉(zhuǎn)時(shí)，赤道附近照射的時(shí)間長（日周期）地球公轉(zhuǎn)時(shí)，夏天北半球照射的時(shí)間長；冬天南半球照射的時(shí)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)律本文檔共72頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分太陽輻射能光的性質(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(qiáng)度本文檔共72頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系62、光照強(qiáng)度的生態(tài)作用與生物適應(yīng)（1）光照強(qiáng)度對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成的作用（2）光照強(qiáng)度與水生生物（3）植物對光照強(qiáng)度的適應(yīng)類型本文檔共72頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分（1）光照強(qiáng)度對生物的生長發(fā)育和形態(tài)建成的作用光強(qiáng)影響植物細(xì)胞的增長和分化、體積的增長和重量的增加；光促進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)影響植物和動物的生長和發(fā)育：植物遮光后,同化量減少,花芽形成減少,造成結(jié)實(shí)不育或落果等現(xiàn)象。動物：貽貝、蛙卵、蚜蟲等。光對果實(shí)的品質(zhì)也有良好作用。強(qiáng)光下能增加果實(shí)的含糖量和耐貯性，且著色良好。2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系7本文檔共72頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系8（2）

光照強(qiáng)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(bǔ)償點(diǎn)。如果海洋中的浮游藻類沉降到補(bǔ)償點(diǎn)以下或者被洋流攜帶到補(bǔ)償點(diǎn)以下而又不能很快回升表層時(shí)，這些藻類便會死亡。本文檔共72頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系9黃浦江外灘滇池水葫蘆泛濫成災(zāi)本文檔共72頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系10（3）植物對光照強(qiáng)度的適應(yīng)類型不同的植物對光強(qiáng)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(qiáng)成正比，但是到達(dá)一定強(qiáng)度，倘若繼續(xù)增加光強(qiáng)，光合作用的效率不僅不會提高，反而下降，這點(diǎn)稱之為光飽和點(diǎn)。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。本文檔共72頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系11

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

本文檔共72頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系12陽地植物：適應(yīng)于強(qiáng)光照地區(qū)生活的植物稱陽地植物，這類植物補(bǔ)償點(diǎn)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(bǔ)償點(diǎn)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系133、光質(zhì)的生態(tài)作用與生物的適應(yīng)紫外線可見光紅外線3807601504000能量強(qiáng)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分14光質(zhì)的生態(tài)作用葉綠素的吸收光譜藍(lán)紫光：430～450nm紅光：640～660nm不同光質(zhì)的作用藍(lán)紫光：促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成紅光：促進(jìn)糖的合成青光、藍(lán)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(jìn)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本文檔共72頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系15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{(lán)紫光與青光抑制植物的伸長而使植物矮小；青藍(lán)紫光引起植物向光性的敏感，促進(jìn)花青素形成。藍(lán)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(jìn)花青素形成。高山植物特征：莖干短矮、葉面縮小、毛茸發(fā)達(dá)、葉綠素增加，莖葉富含花青素、花色鮮艷。本文檔共72頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系16藏紅花本文檔共72頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系17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(被葉綠素吸收)；藍(lán)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(lán)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(lán)色薄膜對草霉增產(chǎn)，但對洋蔥不利；紅光促進(jìn)甜瓜發(fā)育和果實(shí)成熟，提高果肉糖分和維生素含量。本文檔共72頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系18“植物工廠”它們能夠每周7天，每天24小時(shí)生產(chǎn)外觀完美的萵苣以及綠葉蔬菜。本文檔共72頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系19可見光對動物的影響：體色變化：如蛺蝶光照下體色變淡，黑暗中呈暗色；色覺：魚類、鳥類和哺乳動物發(fā)達(dá)，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。本文檔共72頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系204生物對光周期的適應(yīng)

（1）晝夜節(jié)律:

大多數(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。本文檔共72頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系21（2）光周期現(xiàn)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(shí)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(shí)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系22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?；?、大豆等。中日性植物（dayintermediateplant）：要求晝夜長短接近于相等時(shí)才開花植物。甘蔗12.5小時(shí)。日中性植物（dayneutralplant）：只要其他條件適合，在什么日照條件下都能開花。如黃瓜、番茄。本文檔共72頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系23植物日照長短對植物引種的意義：引種時(shí)應(yīng)注意植物開花對光周期的需要：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(shí)，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(shí)，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(shí)，發(fā)育提前；b由北向南移時(shí)，則發(fā)育延遲，甚至不能開花。本文檔共72頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系24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(jìn)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系25二、溫度因子的生態(tài)作用及生物的適應(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(xué)過程必須在一定的溫度范圍內(nèi)才能正常進(jìn)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(diǎn)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系26（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成某一發(fā)育階段的發(fā)育過程，而且各個(gè)發(fā)育階段所需的總熱量是一個(gè)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(shí)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(diǎn)溫度，又稱生物學(xué)零度,通常認(rèn)為T0≥10℃。

K是有效積溫（常數(shù)）。本文檔共72頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系27實(shí)例:地中海果蠅發(fā)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)系本文檔共72頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系28有效積溫K和生物學(xué)零度T0的計(jì)算最簡單方法：在兩種實(shí)驗(yàn)溫度（T1和T2），分別觀察和記錄兩個(gè)相應(yīng)的發(fā)育時(shí)間N1和N2值。因?yàn)椋篕1=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。本文檔共72頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系29有效積溫法則的意義預(yù)測生物發(fā)生的世代數(shù)；預(yù)測生物地理分布的北界；預(yù)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(yù)報(bào)農(nóng)時(shí)。小地老虎完成一個(gè)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(gè)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系30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(shí)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(jìn)行發(fā)育所處的溫度不是固定不變的，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本文檔共72頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系312極端溫度對生物的影響（1）低溫對生物影響：當(dāng)溫度低于一定數(shù)值，生物便會因低溫而受害，這個(gè)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(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(dāng)?shù)貧鉁叵陆档搅愣龋諝庵羞^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(diǎn)以下的低溫使生物體內(nèi)（細(xì)胞內(nèi)和細(xì)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(xì)結(jié)構(gòu)；溶劑水結(jié)冰，電解質(zhì)濃度改變，引起細(xì)胞滲透壓變化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。如昆蟲的過冷現(xiàn)象。本文檔共72頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系32（2）高溫對生物的影響：當(dāng)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(shí)率。例子：昆蟲高溫時(shí)處于昏迷狀態(tài)。本文檔共72頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分33

不同物種對高溫的耐受性水生植物：30～40℃旱生植物：50～60℃獸類：42℃鳥類：46～48℃爬行類：45℃本文檔共72頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系34兩種溫度調(diào)節(jié)生物恒溫生物(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。本文檔共72頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系353生物對極端溫度的適應(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(hù)，體表具蠟粉和密毛、樹皮木栓組織發(fā)達(dá)、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），外露部分減小（阿倫規(guī)律）。本文檔共72頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分36貝格曼規(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(gè)體要大，如東北虎大于華南虎。原因：一般認(rèn)為，動物個(gè)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(jìn)化選擇中是有利的。

本文檔共72頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系37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）。本文檔共72頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系38A生物對低溫的適應(yīng)（生理、行為）生理上的適應(yīng)植物：減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中糖類、脂肪的濃度以降低冰點(diǎn)，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(shí)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(diǎn)溫度低和下臨界點(diǎn)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h(yuǎn)ibernation，夏眠aestivation。本文檔共72頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系39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(dǎo)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本文檔共72頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系40高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(fēng)的接觸面積降低Hcv貼地生長減少熱傳導(dǎo)損失Hcd本文檔共72頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系41變溫動物對低溫的適應(yīng)(LiolaemusmultiformisLizard)貼在植被上減少傳導(dǎo)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Hr本文檔共72頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系42B、生物對高溫的適應(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(shí)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系43B生物對高溫的適應(yīng)（生理、行為適應(yīng)）生理上的適應(yīng)植物：降低細(xì)胞含水量，增加糖或鹽濃度，減緩代謝率，增強(qiáng)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系44沙漠植物對

高溫的適應(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(fēng)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(dǎo)熱獲得Hcd本文檔共72頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系453、溫度與生物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)。本文檔共72頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系464、溫周期現(xiàn)象與變溫溫周期現(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(xué)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(xì)胞中的溶解度，提高細(xì)胞膜透性，促進(jìn)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(jìn)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系475、物候節(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(xué)。立秋向日葵花放，處暑西樓聽晚蟬。霍普金斯物候定律：在其它因素相同的條件下，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。本文檔共72頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系48桃始花的等物候線圖本文檔共72頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系496休眠休眠：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(jī)制。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。本文檔共72頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系50（休眠,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0.24g本文檔共72頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系51三、水因子的生態(tài)作用及生物適應(yīng)1水因子的生態(tài)學(xué)作用（1）水的生物學(xué)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(xì)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(jìn)化90%的時(shí)間在海洋中進(jìn)行。本文檔共72頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系521水因子的生態(tài)作用（2）水對動植物生長發(fā)育的影響植物：三基點(diǎn)；種子萌發(fā)需要較多水分以軟化種皮，增強(qiáng)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(qiáng)生理活性，促進(jìn)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(dá)；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(shí)，引起動物的休眠和滯育。如澳洲鸚鵡，羚羊等。本文檔共72頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系53潮濕和干旱土壤根系生長情況(forb)本文檔共72頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系54（3）水對動植物數(shù)量和分布的影響由于地理緯度、海陸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(gè)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(fēng)坡和背風(fēng)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)）。本文檔共72頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系552生物對水因子的適應(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)水生動物陸生動物本文檔共72頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系56水生植物：生長在水體中植物的統(tǒng)稱。水體環(huán)境的特點(diǎn)：弱光、缺氧、密度大、粘性高、溫度變化平緩，能溶解各種無機(jī)鹽類。水生植物的適應(yīng)方式：有發(fā)達(dá)的通氣組織，如荷花；機(jī)械組織不發(fā)達(dá)或退化，以增強(qiáng)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系57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(diǎn)：表皮細(xì)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(diǎn)：氣孔常長在葉的上面，葉上表皮有蠟質(zhì)，維管束和機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，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(diǎn)：外部形態(tài)如中生植物。但長期生長在水中，有非常發(fā)達(dá)的通氣組織。如蘆葦、香蒲、慈姑等。本文檔共72頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系58陸生植物形態(tài)適應(yīng)：發(fā)達(dá)的根系；葉面??；單子葉植物中一些具扇狀的運(yùn)動細(xì)胞，可使葉面卷曲；貯水組織；生理適應(yīng)：水分運(yùn)輸?shù)膭恿υ|(zhì)的濃度高。本文檔共72頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系59陸生植物的生態(tài)類型濕生植物：在潮濕環(huán)境中生長，不能忍受較長時(shí)間水分不足，抗旱能力差?？煞譃殛幮詽裆参锖完栃詽裆参?。中生植物：生長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(shí)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(dá)40-60Pa甚至100Pa。另一類旱生植物具有發(fā)達(dá)的貯水組織，如仙人掌樹，高達(dá)15-20m，可貯水2t左右。本文檔共72頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分門：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(dá)15米以上（40個(gè)人拉手）樹冠直徑達(dá)50米以上又叫胖子樹本文檔共72頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系61水生動物:滲透壓調(diào)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(xué)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(fù)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系62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）河口動物洄游及廣鹽性魚類：變滲和等滲調(diào)節(jié)本文檔共72頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系63洄游及廣鹽性魚類的滲透壓調(diào)節(jié)——

變滲和等滲調(diào)節(jié)從淡水到海水：一段時(shí)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(fù)正常。從海水到淡水：短時(shí)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。本文檔共72頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系64陸生動物對水因子的適應(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(xì)胞間液和組織間液，細(xì)胞質(zhì)不會受影響）。本文檔共72頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系65本文檔共72頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系66四、土壤因子的生態(tài)作用及生物的適應(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(xì)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(jìn)行。本文檔共72頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期二\3點(diǎn)4分2023/6/27赤峰學(xué)院生命科學(xué)系67土壤的物理性質(zhì)及其對生物的影響土壤是由固體（無機(jī)和有機(jī)體）、液體（土壤水分