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

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