第2章：个体生态2.ppt

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1、第二章第二章 生物的环境生物的环境 第一节第一节 环境与生态因子环境与生态因子 第二节第二节 生物与环境关系的基本原理生物与环境关系的基本原理 第三节第三节 生物与光的关系生物与光的关系 第四节第四节 生物与温度的关系生物与温度的关系 第五节第五节 生物与水的关系生物与水的关系 第六节第六节 生物与土壤的关系生物与土壤的关系第三节第三节 生物与光的关系生物与光的关系 一、光的性质 二、光强度的变化 三、光照周期 四、四、光对生物的作用 （一）光的性质 （二）光强度的变化 （三）光照周期生物与光生物与光 对于地球上的生物来讲，太阳辐射的作用体现在光和热量（温度）两个方面，光的生物学作用表现在三个

2、方面：光质、光照强度和光照周期。一、光的性质（一）地球上光的组成 光是由波长范围很宽的电磁波组成的。地球上的电磁波的波长范围为数米-1/10000nm。相差13个数量级。太阳辐射的波长范围为150-4000nm。第三节第三节 生物与光的关系生物与光的关系1.微波和无线电波（0.4mm以上，一般1m以上）：微波通讯、广播、电视等。2.红外线（0.4mm-760nm）：产生热效应。大气层外的太阳辐射中50的能量是红外线。3.可见光（760-380nm）：太阳辐射中41的能量是可见光。可见光分七色，红光（760-620nm）和蓝光（490-435nm）是光合作用的主要光谱。4.紫外线(380-4nm

3、)：紫外线对生物有杀伤和致癌作用，大气层允许290-380nm紫外线到达地球表面。5.X射线和射线(10-4nm)：高能辐射，可伤害原生质，主要来自原子能。上述人为分类是相对于人而言的，对于不同的动物和植物，会有一定的差异，例如，一定波长的红外线是某些动物的可见光。光质的变化（二）光质的变化（二）光质的变化 1.1.空间：高纬度，短波光少；高海拔，短波光多，空间：高纬度，短波光少；高海拔，短波光多，紫外线影响植物的生长和分布。紫外线影响植物的生长和分布。2.2.时间：季节，夏天短波光多，时间：季节，夏天短波光多，冬天短波光少。冬天短波光少。日，中午短波光多，早晚长波光多。日，中午短波光多，早晚

4、长波光多。3.3.地貌：陆地，主要被植物的叶子吸收和反射。地貌：陆地，主要被植物的叶子吸收和反射。水体，水体吸收和散射作用强，大部分红水体，水体吸收和散射作用强，大部分红外线被吸收，紫蓝光散射（水色），绿光深入水中。外线被吸收，紫蓝光散射（水色），绿光深入水中。在海水中在海水中1010米深处，可见光消减米深处，可见光消减5050，100100米处仅剩米处仅剩7 7。第三节第三节 生物与光的关系生物与光的关系 一、光的性质 二、光强度的变化 三、光照周期 四、四、光对生物的作用 （一）光的性质 （二）光强度的变化 （三）光照周期光强度的变化二、光强度的变化二、光强度的变化 太阳常数为太阳常数为1

5、.94卡卡/厘米厘米2/分钟分钟(Cal/cm2/m)1.1.空间：高纬度，低强度；低纬度荒漠年平均光强空间：高纬度，低强度；低纬度荒漠年平均光强200KCal/cm200KCal/cm2 2，北极为，北极为120KCal/cm120KCal/cm2 2。高海拔，高强度；海拔高海拔，高强度；海拔10001000米，入射光能的米，入射光能的7070，海平面为，海平面为5050。坡向：南坡、平地和北坡强度越来越低。与坡坡向：南坡、平地和北坡强度越来越低。与坡度有关，不同纬度的最强光照的坡度不同。度有关，不同纬度的最强光照的坡度不同。2.2.时间：季节，夏天高强度；冬天强度低时间：季节，夏天高强度；

6、冬天强度低 日，中午强度最高；日，中午强度最高；早晚强度较低早晚强度较低3.3.生态系统：上层，强度大；下层，强度低。生态系统：上层，强度大；下层，强度低。植物和水体都分层。清澈静止的水体植物和水体都分层。清澈静止的水体1515米米深处，深处，5050衰减。根据光照强度将水体分为：衰减。根据光照强度将水体分为：光亮带（光亮带（euphotic zoneeuphotic zone）：光合作用大）：光合作用大于等于代谢能。于等于代谢能。弱光带（弱光带（dysphotic zonedysphotic zone）：光合作用小）：光合作用小于代谢能。于代谢能。无光带（无光带（aphotic zoneap

7、hotic zone）：无光合作用）：无光合作用。补偿深度：光合作用补偿深度：光合作用=呼吸作用呼吸作用第三节第三节 生物与光的关系生物与光的关系 一、光的性质 二、光强度的变化 三、光照周期 四、四、光对生物的作用 （一）光的性质 （二）光强度的变化 （三）光照周期光照周期三、光照周期(Photoperiod)北半球：夏至最长，冬至最短。南半球：相反赤道：昼夜平分两极：半年白天，半年黑夜。第三节第三节 生物与光的关系生物与光的关系 一、光的性质 二、光强度的变化 三、光照周期 四、四、光对生物的作用 （一）光的性质 （二）光强度的变化 （三）光照周期生物与光 四、四、光对生物的作用：（一）光

8、质 1.植物：陆生植物主要吸收红光和蓝光，高山紫外抑制茎的伸长；海水表层绿色植物也吸收红光和蓝光；海水深层红藻、紫菜等有效利用绿光。2.动物：灵长类、鸟类、鱼类、节肢动物等都有很发达的色觉，应加强这方面的研究。不同发育阶段对光质反应不同，如红光促进鸡的繁殖，抑制啄肛，短波光（蓝光）有助于生长。鱼类对绿、蓝、红光比较敏感。光强度1.陆生植物 如下图，植物光合作用达到最大值时的光照强度，称为该种植物的光饱和点。光合作用和呼吸作用相等时的光照强度称为光补偿点。（二）光强度陆生植物 1.陆生植物（1）不同种类：阳地植物：光补偿点较高，光饱和点一般也较高，可利用强光，如杨、柳、桦等。阴地植物：光饱和点较

9、低，光补偿点一般较低，可有效利用弱光，如云杉、人参、三七等。（2）不同时期：苗期和生育后期光饱和点较低，生长旺期光饱和点较高。（3）群体比单体更有效利用光。水生植物2.水生植物 只能生活在水体的透光带（1-数百米）。海带等巨型藻类在大陆沿岸生活，单细胞浮游植物只能在海洋上层生活。动物的行为3.动物的行为 光照强度决定动物开始活动的时间。根据动物的活动时间将动物分为：昼行性动物：多数鸟类、灵长类、有蹄类等；夜行性动物：夜猴、蝙蝠、家鼠等。鳖属夜行性，光照强度（10-3000lux）越低，摄食量越大，生长越快。大麻哈鱼、鲽类等必须有一定的光照强度才能摄食。多数鸟类在光亮时活动，但光照过强时也抑制其

10、活动。光周期与植物 1.1.植物：光周期影响植物的生长发育和繁殖，植物：光周期影响植物的生长发育和繁殖，根据其开花与光照周期的关系，将植物分为：根据其开花与光照周期的关系，将植物分为：长日照植物长日照植物：日照时间超过：日照时间超过一定数值一定数值（因种而异）（因种而异）才能开花。如冬小麦、油菜、萝卜。才能开花。如冬小麦、油菜、萝卜。短日照植物短日照植物：日照时间少于：日照时间少于一定数值一定数值（因种而异）（因种而异）才能开花。如玉米、水稻、大豆、烟草、棉、麻等。才能开花。如玉米、水稻、大豆、烟草、棉、麻等。中性植物中性植物：光照时间与开花无关。如黄瓜、番茄、：光照时间与开花无关。如黄瓜、番

11、茄、蒲公英等。蒲公英等。时令花卉的培育采用的技术之一就是人工限光、补光。时令花卉的培育采用的技术之一就是人工限光、补光。（三）光周期光周期与动物 2.2.动物：光周期对动物的影响表现在以动物：光周期对动物的影响表现在以下几个方面：下几个方面：（1 1）决定动物的迁徙、迁移或洄游的时）决定动物的迁徙、迁移或洄游的时间；间；（2 2）影响鸟兽换羽、毛（短光照、限食、）影响鸟兽换羽、毛（短光照、限食、限水）；限水）；（3 3）影响动物的生殖时间。鸟类在长光）影响动物的生殖时间。鸟类在长光照一个月后可繁殖；照一个月后可繁殖；（4 4）影响动物的冬眠和滞育（常与温度）影响动物的冬眠和滞育（常与温度有关）

12、。有关）。第二章第二章 生物的环境生物的环境 第一节第一节 环境与生态因子环境与生态因子 第二节第二节 生物与环境关系的基本原理生物与环境关系的基本原理 第三节第三节 生物与光的关系生物与光的关系 第四节第四节 生物与温度的关系生物与温度的关系 第五节第五节 生物与水的关系生物与水的关系 第六节第六节 生物与土壤的关系生物与土壤的关系第四节第四节 生物与温度的关系生物与温度的关系 一、温度分布的主要决定因素 二、温度的变化 三、温度与生物的关系 1.极端温度 2.生物的适应 3.有效积温法则 4.温度与动物寿命的关系 5.温度与生物的分布生物与温度生物与温度一、温度分布的主要决定因素 地球上的

13、温度取决于该地区的太阳辐射和地貌。1.空间：赤道辐射强度最大，温度最高。高纬度地区，太阳入射的角度较大，单位辐射面积较大，太阳光穿透大气层的厚度较大，单位面积辐射强度小，温度低。两极地区的太阳辐射仅为赤道的40，温度最低。高海拔地区，太阳辐射较强，但由于风的作用，热散失快，所以温度较低。第四节第四节 生物与温度的关系生物与温度的关系地 貌2.地貌：陆地吸热和散热均较快，温度变化大（年、昼夜）海洋吸热和散热均较慢，温度变化小（年、昼夜）第四节第四节 生物与温度的关系生物与温度的关系 一、温度分布的主要决定因素 二、温度的变化 三、温度与生物的关系 1.极端温度 2.生物的适应 3.有效积温法则

14、4.温度与动物寿命的关系 5.温度与生物的分布温度的变化1.地球上温度的变化幅度：水温：海洋，大洋海水-2.536，潮间带-2.045，淡水040-45 陆地：南极最低-89.6，沙漠最高60，沙漠土壤表面80 2.时间变化：（1）昼夜：海洋水温昼夜变幅4；大陆气温一般约17，沙漠40，高海拔地区变化大；土壤表面变幅最大，35-100cm以下无变化。二、温度的变化季 节（2）季节：海洋：赤道变化大；温带变化中等，1015；两极变化小，100，30米以下的土壤无季节性变化。空 间（3）空间：水平变化：纬度每增加1度，陆地年平均气温下降0.5，陆地温度同时受海洋和高山的影响；海水上层水温也随纬度增

15、加而降低。垂直变化：气温：高海拔温度低，变化大，每上升100M气温降低0.51;低海拔温度变化小。水温：以淡水为例，夏季分层，上层热，下层冷，中层变化大；秋季环流，冬季上层0，下层4；秋季风力环流。第四节第四节 生物与温度的关系生物与温度的关系 一、温度分布的主要决定因素 二、温度的变化 三、温度与生物的关系 1.极端温度 2.生物的适应 3.有效积温法则 4.温度与动物寿命的关系 5.温度与生物的分布1.极端温度：（1）低温：温度低于一定的数值，生物会因低温而受害，该值称为临界温度。低于临界温度生物受冷害；低于0受冻害（生物体内形成冰晶）(霜害)。（2）高温：生物呼吸加强，多因体液不平衡所致

16、（缺水、代谢物积累、蛋白质凝固）。植物：光合作用下降；呼吸作用加强；水分代谢不平衡；代谢物积累；蛋白质凝固。动物：呼吸作用加强；排泄失调；蛋白质凝固，酶失活；神经麻痹。三、温度与生物的关系第四节第四节 生物与温度的关系生物与温度的关系 一、温度分布的主要决定因素 二、温度的变化 三、温度与生物的关系 1.极端温度 2.生物的适应 3.有效积温法则 4.温度与动物寿命的关系 5.温度与生物的分布植物的适应（1）植物：低温适应：长期生活于低温环境中的生物通过自然选择，在形态、生理和行为上表现出很多明显的适应。形态上，叶片表面有油类物质；芽具鳞片；体表具蜡粉和密毛；矮小。生理上，水分降低，糖、脂、色素增加，以降低细胞冰点；吸收光谱增宽，能吸收红外线。2.生物的适应 高温适应：高温适应：形态上，某些植物生有密绒毛和鳞片，体呈白形态上，某些植物生有密绒毛和鳞片，体呈白色，可反射部分光线；叶片垂直排列；木栓层厚。色，可反射部分光线；叶片垂直排列；木栓层厚。生理上，含水少，糖、盐浓度高，减缓代谢率，生理上，含水少，糖、盐浓度高，减缓代谢率，增加原生质增加原生质抗凝能力；抗凝能力；蒸腾作用旺盛。蒸腾作