【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (三)光照強(qiáng)度與陸生植物 l 陽(yáng)地植物：適應(yīng)于強(qiáng)光照地區(qū)生活的植物，光補(bǔ)償點(diǎn)的位置較高，光合速率和代謝速率都比較高 。l 陰地植物：適應(yīng)于弱光照地區(qū)生活的植物，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(zhǎng)在潮濕背陰的地方或密林內(nèi)。很多藥用植物如人參、三七、等也屬于陰地植物。 l 光飽和點(diǎn)：當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定水平后，光合產(chǎn)物也就不再增加或增加得很少，該處的光照強(qiáng)度就是光飽和點(diǎn)。 l 植物群體的光合作用是隨著光照的不斷增強(qiáng)而提高的。l 對(duì)植物群體的總光能利用率產(chǎn)生影響的主要因素： 光合面積：主要指葉面積，通常用葉面積指數(shù)來(lái)表示。 光合時(shí)間：指植物全年進(jìn)行光合作用的時(shí)間。延長(zhǎng)葉片的壽命和適當(dāng)延長(zhǎng)植物的生長(zhǎng)期。 光合能力：指大氣中二氧化碳含量正常和其他生態(tài)因子處于最適狀態(tài)時(shí)的植物最大凈光合作用速率 (g/m2d) 。群體的光合能力則決定于葉層結(jié)構(gòu)和光的分布情況。 (四)光照強(qiáng)度與動(dòng)物的行為 l 光是影響動(dòng)物行為的重要生態(tài)因子。l 晝行性動(dòng)物（屬?gòu)V光性動(dòng)物）：適應(yīng)于在白天的強(qiáng)光下活動(dòng)。l 夜行性動(dòng)物（或晨昏性動(dòng)物或狹光性動(dòng)物）：適應(yīng)于在夜晚或晨昏的弱光下活動(dòng)。l 其它廣光性動(dòng)物：既能適應(yīng)于弱光也能適應(yīng)于強(qiáng)光，它們白天黑夜都能活動(dòng)。如田鼠 。l 在自然條件下動(dòng)物每天開(kāi)始活動(dòng)的時(shí)間常常是由光照強(qiáng)度決定的。 四、日照長(zhǎng)度的變化與生物的光周期現(xiàn)象光周期現(xiàn)象—生物對(duì)光的生態(tài)反應(yīng)與適應(yīng)定義：生物對(duì)晝夜光暗循環(huán)格局的反應(yīng)所表現(xiàn)出的現(xiàn)象稱之為光周期現(xiàn)象。 生物的許多周期現(xiàn)象是受日照長(zhǎng)短控制的，光周期是生命活動(dòng)的定時(shí)器和啟動(dòng)器。 日照長(zhǎng)度是指白晝的持續(xù)時(shí)數(shù)或太陽(yáng)的可照時(shí)數(shù)。 夏至至短，冬至至長(zhǎng)。表 不同緯度地區(qū)的日照時(shí)間 單位：h緯度010203040506065最長(zhǎng)日最短日 (一)植物的光周期現(xiàn)象l 長(zhǎng)日照植物：在日照時(shí)間超過(guò)一定數(shù)值才開(kāi)花，否則便只進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，不能形成花芽。如冬小麥、大麥、油菜、菠菜，甜菜、甘藍(lán)和蘿卜等。人為延長(zhǎng)光照時(shí)間可促使這些植物提前開(kāi)花。l 短日照植物：在日照時(shí)間短于一定數(shù)值才開(kāi)花，這類物通常是在早春或深秋開(kāi)花。常見(jiàn)種類有牽牛、蒼耳和菊類，作物中則有水稻、玉米、大豆、煙草、麻、棉等。l 中間性植物：只要其他條件合適，在什么光照條件下都能開(kāi)花，如黃瓜、番茄、番薯、四季豆和蒲公英等。(二)動(dòng)物的光周期現(xiàn)象 l 日照長(zhǎng)短的變化是地球上最嚴(yán)格和最穩(wěn)定的周期變化，是生物節(jié)律最可靠的信號(hào)系統(tǒng) 。 l 鳥(niǎo)類：遷移 、生殖l 哺乳動(dòng)物：生殖、換毛 長(zhǎng)日照獸類：隨著春天日照長(zhǎng)度的逐漸增加而開(kāi)始生殖。如野兔、刺猬等。 短日照獸類：隨著秋天短日照的到來(lái)而進(jìn)入生殖期。如綿羊、山羊和鹿等。 l 魚(yú)類：生殖、遷移 人為延長(zhǎng)光照時(shí)間可以提高鮭魚(yú)的生殖能力 日照長(zhǎng)度的變化通過(guò)影響內(nèi)分泌系統(tǒng)而影響魚(yú)類的遷移。 l 昆蟲(chóng)：冬眠、滯育 主要與光周期的變化有關(guān)，但溫度、濕度和食物也有一定影響 第四節(jié) 生物與溫度的關(guān)系 l 生物新陳代謝的能量來(lái)源，代謝的強(qiáng)度與溫度最有關(guān)l 生物群落的分布受溫度的制約 (植物群落分布的緯向地帶性)l 生物的行為受溫度限制(休眠，變溫動(dòng)物，候鳥(niǎo)，植物的落葉)l 生長(zhǎng)發(fā)育節(jié)律(芽的形成，常綠與落葉，開(kāi)花與結(jié)果) 生長(zhǎng)：“三基點(diǎn)”——最低、最適、最高溫度。 發(fā)育：植物的春化作用（某些植物要經(jīng)過(guò)一個(gè)“低溫”階段才能開(kāi)花結(jié)果）。l 溫度過(guò)高和過(guò)低引起生物的災(zāi)害(熱損傷, 灼燒, 凍害, 寒害)一、溫度的生態(tài)意義 l 生物體內(nèi)的生物化學(xué)過(guò)程必須在—定的溫度范圍內(nèi)才能正常進(jìn)行。 l 不同的生物和同一生物的不同發(fā)育階段所能忍受的溫度范圍卻有很大不同。 l 溫度的變化能引起環(huán)境中其他生態(tài)因子的改變，如引起濕度、降水、風(fēng)、氧在水中的溶解度以及食物和其他生物活動(dòng)和行為的改變等。 二、極端溫度對(duì)生物的影響 (一)低溫對(duì)生物的影響 l 臨界溫度：溫度低于一定的數(shù)值，生物便會(huì)因低溫而受害。l 低溫對(duì)生物的傷害可分為冷害、霜害和凍害三種。l 冷害：指喜溫生物在零度以上的溫度條件下受害或死亡?！鏁r(shí)葉片便受害，℃時(shí)頂梢干枯，受害嚴(yán)重。冷害是喜溫生物向北方引種和擴(kuò)展分布區(qū)的主要障礙。 l 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)形成冰晶而造成的損害。冰晶的形成會(huì)使原生質(zhì)膜發(fā)生破裂和使蛋白質(zhì)失活與變性。 (二)高溫對(duì)生物的影響 對(duì)植物：l 減弱光合作用，增強(qiáng)呼吸作用，使植物的這兩個(gè)重要過(guò)程失調(diào)。l 破壞植物的水分平衡，加速生長(zhǎng)發(fā)育，促使蛋白質(zhì)凝固和導(dǎo)致有害代謝產(chǎn)物在體內(nèi)的積累。對(duì)動(dòng)物：l 破壞酶的活性，使蛋白質(zhì)凝固變性，造成缺氧、排泄功能失調(diào)和神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等。 三、生物對(duì)極端溫度的適應(yīng) (一)生物對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng) 在形態(tài)方面 （1）植物：北極和高山植物的芽和葉片常受到油脂類物質(zhì)的保護(hù)，芽具鱗片，植物體表面生有蠟粉和密毛，植物矮小并常成匍匐狀、墊狀或蓮座狀等，這種形態(tài)有利于保持較高的溫度，減輕嚴(yán)寒的影響。 （2）動(dòng)物：l 貝格曼（Bergman）規(guī)律：生活在高緯度地區(qū)的恒溫動(dòng)物，個(gè)體大的動(dòng)物，其單位體重散熱量相對(duì)較少。l 阿倫（Allen）規(guī)律：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)境中有變小變短的趨勢(shì)，這也是減少散熱的一種形態(tài)適應(yīng)。l 增加毛和羽毛的數(shù)量和質(zhì)量或增加皮下脂肪的厚度，從而提高身體的隔熱性能。 在生理方面 （1）植物：l 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)降低植物的冰點(diǎn)，增加抗寒能力。 l 極地和高山植物在可見(jiàn)光譜中的吸收帶較寬，并能吸收更多的紅外線。l 葉片在冬季時(shí)由于葉綠素破壞和其他色素增加而變?yōu)榧t色，有利于吸收更多的熱量。 （2）動(dòng)物l 增加體內(nèi)產(chǎn)熱量來(lái)增強(qiáng)御寒能力和保持恒定的體溫。l 熱中性區(qū)寬、下臨界點(diǎn)溫度低和在下臨界點(diǎn)溫度以下的曲線斜率小。 l 減少身體散熱，大大降低身體終端部位的溫度，而身體中央的溫暖血液則很少流到這些部位。 在行為上l 休眠和遷移 ，前者有利于增加抗寒能力，后者可躲過(guò)低溫環(huán)境。 (二)生物對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng) 植物 （1）形態(tài)：l 生有密絨毛和鱗片，能過(guò)濾一部分陽(yáng)光； l 有些植物體呈白色、銀白色，葉片革質(zhì)發(fā)亮，能反射一大部分陽(yáng)光；l 有些植物葉片垂直排列使葉線向光或在高溫條件下葉片折疊，減少光的吸收面積； l 樹(shù)干和根莖生有很厚的木栓層，具有絕熱和保護(hù)作用。 （2）生理：l 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。 l 靠旺盛的蒸騰作用避免使植物體因過(guò)熱受害。 l 反射的紅外線多，避免使植物體受到高溫傷害。 動(dòng)物l 適當(dāng)放松恒溫性，使體溫有較大的變幅，這樣在高溫炎熱的時(shí)刻身體就能暫時(shí)吸收和貯存大量的熱并使體溫升高，爾后在環(huán)境條件改善時(shí)或躲到陰涼處時(shí)再把體內(nèi)的熱量釋放出去，體溫也會(huì)隨之下降。 l 夏眠、穴居和白天躲入洞內(nèi)夜晚出來(lái)活動(dòng)。如沙漠中的嚙齒動(dòng)物 。 四、溫度與生物發(fā)育的關(guān)系——有效積溫法則 l 有效積溫法則：植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中必須從環(huán)境攝取一定的熱量才能完成某一階段的發(fā)育，而且植物各個(gè)發(fā)育階段所需要的總熱量是一個(gè)常數(shù)。昆蟲(chóng)和其他變溫動(dòng)物也符合這一公式。 l K = N T l N：生長(zhǎng)發(fā)育所需時(shí)間 ； T：發(fā)育期間的平均溫度 l 發(fā)育起點(diǎn)溫度(或最低有效溫度)：生物開(kāi)始發(fā)育的溫度。以C表示。l K = N ( T – C ) T = C + K / N = C + K Vl V：發(fā)育速率 V = 1 / N l 求C值和K值的簡(jiǎn)便方法是在兩種實(shí)驗(yàn)溫度(T1和T2)下，分別觀察和記錄兩個(gè)相應(yīng)的發(fā)育時(shí)間N1值和N2值。 K1 = K2 = Kl 有效積溫法則的實(shí)際應(yīng)用(1)預(yù)測(cè)生物發(fā)生的世代數(shù)：年總積溫/一個(gè)世代所需積溫(2)預(yù)測(cè)生物地理分布的北界 (3)預(yù)測(cè)害蟲(chóng)來(lái)年發(fā)生程度 (4)推算生物的年發(fā)生歷 (5)可根據(jù)有效積溫制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃 (6)應(yīng)用積溫預(yù)報(bào)農(nóng)時(shí)l 有效積溫法則應(yīng)用的局限性 ： 發(fā)育起點(diǎn)溫度；有效積溫法則是以溫度與發(fā)育速率呈直線關(guān)系為前提，但事實(shí)上兩者間是呈S形關(guān)系；生物發(fā)育同時(shí)還受其他生態(tài)因子的影響。 五、溫度與生物的分布 l 極端溫度(高溫和低溫)常常成為限制生物分布的重要因素。 高溫l 限制生物分布的原因主要是破壞生物體內(nèi)的代謝過(guò)程和光合呼吸平衡，其次是植物因得不到必要的低溫刺激而不能完成發(fā)育階段，如蘋(píng)果、桃、梨在低緯地區(qū)不能開(kāi)花結(jié)實(shí)。低溫：l 對(duì)植物和變溫動(dòng)物來(lái)說(shuō)，決定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低溫。l 對(duì)恒溫動(dòng)物分布的直接限制較小，但常常通過(guò)影響其他生態(tài)因子(如食物)而間接影響其分布。l 溫度和降水是影響生物在地球表面分布的兩個(gè)最重要的生態(tài)因子，兩者的共同作用決定著生物群落在地球分布的總格局 第五節(jié) 生物與水的關(guān)系 一、水的生態(tài)意義 l 水是任何生物體都不可缺少的重要組成成分，生物體的含水量一般為60—80%，有些生物可達(dá)90%以上。l 生物的一切代謝活動(dòng)都必須以水為介質(zhì)，生物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)的運(yùn)輸、廢物的排除、激素的傳遞以及生命賴以存在的各種生物化學(xué)過(guò)程，都必須在水溶液中才能進(jìn)行，而所有物質(zhì)也都必須以溶解狀態(tài)才能出入細(xì)胞。l ℃時(shí)密度最大。水的這一特殊性質(zhì)位任何水體都不會(huì)同時(shí)全部?jī)鼋Y(jié)，寒冷地區(qū)生物的生存和延續(xù)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。 l 水的熱容量很大，而且吸熱和放熱是—個(gè)緩慢的過(guò)程，為生物創(chuàng)造了一個(gè)非常穩(wěn)定的溫度環(huán)境。 l 水對(duì)陸生生物的熱量調(diào)節(jié)和熱能代謝也具有重要意義，因?yàn)檎舭l(fā)散熱是所有陸生生物降低體溫的最重要手段。 二、植物與水的關(guān)系 植物在正常的氣體交換過(guò)程中要損失大量的水分，比動(dòng)物多得多。 植物通過(guò)根吸收水和葉蒸騰水之間保持適當(dāng)?shù)钠胶鈦?lái)維持正常生活。從環(huán)境中吸收的水約有99%用于蒸騰。l 增加吸水能力和減少水分蒸騰的適應(yīng)性： ①氣孔能夠自動(dòng)開(kāi)關(guān)；②體表生有一層厚厚的蠟質(zhì)表皮；③氣孔深陷在植物葉內(nèi)；④能在晚上進(jìn)行氣體交換。在低溫地區(qū)和低溫季節(jié)，植物的吸水量和蒸騰量小，生長(zhǎng)緩慢；在高溫地區(qū)和高溫季節(jié)，植物的吸水量和蒸騰量大，生產(chǎn)量少大。l 需水量：指生產(chǎn)1克干物質(zhì)所需的水量。約300—600克 。l 光合作用效率高的植物需水量都較低。需水量還與其他生態(tài)因子有直接關(guān)系，如光照強(qiáng)度、溫度、大氣濕度、風(fēng)速和土壤含水量等。 l 植物的不同發(fā)育階段吸水量也不相同。 l 依據(jù)植物對(duì)水分的依賴程度的植物生態(tài)類型(1)水生植物 l 體內(nèi)有發(fā)達(dá)的通氣系統(tǒng)，以保證身體各部對(duì)氧氣的需要；葉片常呈帶狀、絲狀或極薄，有利于增加采光面積和對(duì)CO2與無(wú)機(jī)鹽的吸收；植物體具有較強(qiáng)的彈性和抗扭曲能力以適應(yīng)水的流動(dòng)；淡水植物具有自動(dòng)調(diào)節(jié)滲透壓的能力，而海水植物則是等滲的。l 沉水植物；浮水植物 ；挺水植物 (2)陸生植物 l 濕生植物：抗旱能力小，不能長(zhǎng)時(shí)間忍受缺水。 l 中生植物：種類最多、分布最廣和數(shù)量最大 l 旱生植物：能忍受較長(zhǎng)時(shí)間干旱，主要分布在于熱草原和荒漠地區(qū)。 少漿掖植物：葉面積縮小，根系發(fā)達(dá)，原生質(zhì)滲透壓高，含水量極少 多漿液植物：發(fā)達(dá)的貯水組織，多數(shù)種類葉片退化而由綠色莖代行光合作用 三、動(dòng)物與水的關(guān)系 l 水生動(dòng)物：依賴水的滲透作用 l 陸生動(dòng)物：失水：蒸發(fā)、排泄、呼吸 得水：食物、飲水、代謝水l 水分的平衡調(diào)節(jié)總是同各種溶質(zhì)的平衡調(diào)節(jié)密切聯(lián)系在一起。各種調(diào)節(jié)機(jī)制都必須使動(dòng)物能在各種情況下保持體內(nèi)水分和溶質(zhì)交換的平衡。(一)水生動(dòng)物的滲透壓調(diào)節(jié) 海洋動(dòng)物 海水的總滲透濃度是1135mmol/Kgl 等滲動(dòng)物：動(dòng)物的血液或體波的滲透濃度與海水的總滲透濃度相等或接近；l 一般不會(huì)由于滲透作用而失水或得水，但排泄總會(huì)損失一部分水。攝取少量的水：①?gòu)氖澄镏孝陲嬘煤Ｋ⑴懦龊Ｋ械娜苜|(zhì)；③代謝水。 l 一般不需要飲用海水，代謝水的多余部分還要靠滲透作用排出體外。l 滲透濃度比海水略高的動(dòng)物，借助于排泄器官把體內(nèi)過(guò)剩的水排出體外。 l 低滲動(dòng)物：動(dòng)物的血液或體波大大低于海水的滲透濃度。l 體內(nèi)的水將大量向體外滲透，必須從食物、代謝過(guò)程或通過(guò)飲水來(lái)攝取大量的水。 l 有發(fā)達(dá)的排泄器官，以便把飲水中的大量溶質(zhì)排泄出去。l 硬骨魚(yú)類和甲殼動(dòng)物：鰓 K+泵和Na+泵 l 軟骨魚(yú)類： 直腸腺 2．低鹽環(huán)境和淡水環(huán)境中的動(dòng)物l 變滲動(dòng)物：體液濃度隨著環(huán)境滲透濃度的改變而改變的動(dòng)物。生活在河海交匯處。l 恒滲動(dòng)物：體液濃度保持恒定，不隨環(huán)境改變而改變的動(dòng)物。l 淡水動(dòng)物：l 水不斷地滲入動(dòng)物體內(nèi)，這些過(guò)剩的水必須不斷地被排出體外才能保持體內(nèi)的水分平衡。 l 丟失溶質(zhì)：隨尿排出、擴(kuò)散作用l 得到溶質(zhì)：從食物中獲得 ；鰓或上皮組織的表面能主動(dòng)吸收鈉(二) 陸生動(dòng)物的滲透壓調(diào)節(jié) l 陸生動(dòng)物減少或限制失水的適應(yīng) 皮膚的含水量總是比其他組織少，因此可以減緩水穿過(guò)皮膚；皮膚中的脂類對(duì)限制水的移動(dòng)。