生态学 幻灯片.ppt

生态学课件 第1页，共97页，编辑于2022年，星期一上节复习上节复习什么是生态学?生态学的研究对象的划分特点（层次性）?生态学当前参与研究的热点?第2页，共97页，编辑于2022年，星期一第三章 生物与环境1 物种物种2 环境的概念及其类型环境的概念及其类型3 生态因子作用分析生态因子作用分析4 生态因子的生态作用及生物的适应生态因子的生态作用及生物的适应第3页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54 4目的要求理解生物与生态因子之间的关系。理解生物与生态因子之间的关系。掌握环境及生态因子的概念、生态因子的作用规掌握环境及生态因子的概念、生态因子的作用规律、主要生态因子的生态作用及生物对生态因子律、主要生态因子的生态作用及生物对生态因子的适应性。的适应性。掌握物种概念。掌握物种概念。第4页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/55 51 物种林奈：林奈：第一个用双名法给动植物命名的人，把生物物种看成是第一个用双名法给动植物命名的人，把生物物种看成是一个个固定不变的单位，它们都各有各的颜色、形态、结构和一个个固定不变的单位，它们都各有各的颜色、形态、结构和其他特征。其他特征。（Caragana microphylia L）达尔文达尔文对变异的研究，对变异的研究，华莱士华莱士对生物地理分布的研究和对生物地理分布的研究和孟孟德尔德尔遗传学的研究都强调种内变异普遍性。性二型现象的出现，遗传学的研究都强调种内变异普遍性。性二型现象的出现，使同一物种的雌雄个体看上去象两个不同的物种。很多密切相使同一物种的雌雄个体看上去象两个不同的物种。很多密切相关的种类在地理分布上可以互相取代。变异体是逐渐融合的，关的种类在地理分布上可以互相取代。变异体是逐渐融合的，所以很难把它们截然分开。所以很难把它们截然分开。（The Origin of Species）一、物种的定义一、物种的定义第5页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/56 6梅厄：梅厄：生物种就是一组彼此能够互配并产生后代的种群，生物种就是一组彼此能够互配并产生后代的种群，而且组与组之间在生殖上是被隔离的。物种是生活在某而且组与组之间在生殖上是被隔离的。物种是生活在某一区域类似环境中的某些生物个体的总和，在它们之间一区域类似环境中的某些生物个体的总和，在它们之间存在着实际或潜在的互配关系并能产生正常的后代。存在着实际或潜在的互配关系并能产生正常的后代。生态学教材汇总定义：生态学教材汇总定义：物种是由内在因素（生物种是由内在因素（生殖、遗传、生理、生态、行为）联系起来的个体殖、遗传、生理、生态、行为）联系起来的个体的集合，是自然界中的一个基本进化单位和功能的集合，是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。单位。第6页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/57 7基因型：是种的遗传本质，即生物性状表现所必须具备的内在因素。表型：与环境结合后实际表现出的可见性状。可塑性：一个物种的性状随环境条件而改变的程度。二、物种性状二、物种性状第7页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/58 82环境的概念与类型环境概念环境的类型第8页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/59 9一、环境的概念环境环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。在生物科学中，环境是指生物的栖息地，以及在生物科学中，环境是指生物的栖息地，以及直接或间接影响生物生存和发展的各种因素直接或间接影响生物生存和发展的各种因素在环境科学中，人类是主体，环境是指围绕着在环境科学中，人类是主体，环境是指围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总体。生活和发展的各种因素的总体。第9页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/51010二、环境的分类1.按环境的主体，分为人类环境和生物环境。2.按环境的性质，自然环境、半自然环境和社会环境。3.按人类对环境的影响，原生环境（自然环境）和次生环境（半自然环境和人工环境）。4.按环境的范围，宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境和内环境。第10页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/51111大环境中的气候称为大气候大环境中的气候称为大气候，是指离地面，是指离地面1.5m以上的气候，以上的气候，是由大范围因素所决定，如大气环流、地理纬度、距海洋距是由大范围因素所决定，如大气环流、地理纬度、距海洋距离、大面积地形等。离、大面积地形等。如不同气候的地理区域，影响到生物的生存与分布，产生如不同气候的地理区域，影响到生物的生存与分布，产生了生物种类的一定组合特征或生物群系，例如热带森林、了生物种类的一定组合特征或生物群系，例如热带森林、温带森林和苔原。反之，根据这些生物群系的特征，可以温带森林和苔原。反之，根据这些生物群系的特征，可以区分各个不同的气候区域，如热带、温带及寒带。区分各个不同的气候区域，如热带、温带及寒带。关于环境大小的案例关于环境大小的案例第11页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/51212小环境中的气候称小气候小环境中的气候称小气候，是指近地面大气层中，是指近地面大气层中1.5m以内以内的气候。小气候变化大，受局部地形、植被和土壤类型的的气候。小气候变化大，受局部地形、植被和土壤类型的调节，与大气候有极大的差别。调节，与大气候有极大的差别。小气候变化大，受局部地形、植被和土壤类型的调节，小气候变化大，受局部地形、植被和土壤类型的调节，与大气候有极大的差别。小气候直接影响生物的生活，与大气候有极大的差别。小气候直接影响生物的生活，例如植物根系接触的是土壤小环境，叶片表面接触的是例如植物根系接触的是土壤小环境，叶片表面接触的是气体环境，由温度、湿度、气流的变化而形成的小气候气体环境，由温度、湿度、气流的变化而形成的小气候对树冠的影响可以产生局部生境条件的变化。对树冠的影响可以产生局部生境条件的变化。第12页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/513133生态因子作用分析1.生态因子的概念及分类生态因子的概念及分类2.生态因子作用的一般特征生态因子作用的一般特征3.生态因子的限制性作用生态因子的限制性作用4.生物对各生态因子耐受性之间的相互关系生物对各生态因子耐受性之间的相互关系第13页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/514141、定义生态因子环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。例如，温度、湿度、食物、空气、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。生态因子是环境中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部要素。生存因子是生态因子中对生物生存不可缺少的因子。生态环境所有的生态因子综合作用。生境具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物影响下的次生环境统称为生境。一、生态因子概念及分类一、生态因子概念及分类第14页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/515152 2、生态因子分类、生态因子分类生态因子通常分为非生物因子和生物因子两大类：生物因子：有机体（同种和异种）。非生物因子：温度、光、湿度、pH、氧气等。有的学者根据性质将生态因子分为五类：气候因子：包括光、温度、湿度、降水量和大气运动等。土壤因子：主要指土壤的物理、化学性质、营养状况等，如土壤湿度、质地、母质、容重、孔隙度、pH、盐碱度、肥力等。地形因子：指地表特征，如地形起伏、海拔高度、山脉走向、坡度、坡向等地貌特征。生物因子：指同种或异种生物之间的相互关系，如种群结构、密度、竞争、捕食、共生、寄生等。人为因子：指人类活动对生物和环境的影响。第15页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/51616Begon等将非生物因子分为条件和资源两类：条件：温度、湿度、pH等。资源：营养物质、水、辐射能等。Smith等将生态因子分成密度制约因子和非密度制约因子：密度制约因子：食物、天敌等生物因子。作用强度随种群密度的变化而变化，因此有调节种群数量，维持种群平衡的作用，如食物、天敌和流行病等各种生物因子。非密度制约因子：温度、降水、气候等因子。作用强度不随种群容忍度的变化而变化，不随种群密度而变化，如温度、降水和天气变化等非生物因子。第16页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/51717（蒙恰斯基）将生态因子 分为稳定因子和变动因子：稳定因子(steady factors)：指终年恒定的因子，如地心引力、地磁、太阳辐射常数等长年恒定的因子。决定生物的分布。变动因子(variable factors)：周期性变动：春夏秋冬、潮夕涨落；非周期性变动：风、降水、捕食。影响生物的数量。第17页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/51818二、生态因子作用的一般特征二、生态因子作用的一般特征综合性 如，光强度的变化必然会引起大气土壤温湿度的变化。N、P、K比例不同会导致产量有区别。处理（kg/hm2）五年平均产量（kg/hm2）产量指数NP2O5K2O140.3005280.0100.0140.36005947.5112.6140.30605490.0104.0140.360606652.5126.0（国际水稻研究所19681972年定位试验）第18页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/51919主导因子作用（非等价性）如，光周期现象中的日照长度和植物春化阶段的低温因子就是主导因子。特点：对环境来说，主导因子的改变会使环境的全部生态关系发生改变，使综合环境发生质的变化；对生物来说，主导因子的存在与否和数量变化会使生物的生长发育发生明显的改变。直接性和间接性如，植物的分布，光照、温度、水分状况直接影响，而地形是通过影响光照和水分等因子间接产生影响。第19页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/52020限定性（因子作用的阶段性）如，低温对某些作物的春化阶段是不可缺少的，但在其后的生长阶段则是有害的。生态因子的不可替代性和互补性如，光照减弱所引起的光合作用下降可靠CO2浓度的增加得到补偿，锶大量存在时可减少钙不足对动物造成的有害影响。第20页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/52121（一）“最小因子定律”(Liebig,1840)植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子。两个补充条件（Odum,1983）严格的稳定状态因子补偿作用 三、生态因子的限制性作用三、生态因子的限制性作用与生物需要量与生物需要量相比相差最大相比相差最大第21页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/52222（二）限制因子（二）限制因子(Blackman,1905)(Blackman,1905)生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子。在中限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子。在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子。限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子。限制因子概念的意义限制因子概念的意义为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点。的基点。有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。第22页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/52323VictorErnestShelford(1877-1968)维克多谢尔福德，美国动物生态学家，美国生态学会第一任主席；于1913年提出“耐性定律”即“谢尔福德耐性定律”第一个应用了“Biome(生物类群)”这个名词；著有实验室及野外生态学和温带美洲的动物群落等。（三）（三）耐性限度与生态幅耐性限度与生态幅第23页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/524241、耐性定律、耐性定律不同种生物，对同一生态因子的耐性范围不同；不同种生物，对同一生态因子的耐性范围不同；同一生物种，对不同生态因子的耐性范围不同；同一生物种，对不同生态因子的耐性范围不同；生物的耐性限度会因发育时期、季节、环境条件的不同而变化；生物的耐性限度会因发育时期、季节、环境条件的不同而变化；生物的耐性限度受到生理生态幅和生态生态幅的影响。生物的耐性限度受到生理生态幅和生态生态幅的影响。（1 1）自然界耐性限度的实际范围几乎都比潜在范围狭窄；）自然界耐性限度的实际范围几乎都比潜在范围狭窄；（2 2）生物的耐性限度是可以改变的；）生物的耐性限度是可以改变的；（3 3）影响生物的各个因子之间，存在明显的相互关联。）影响生物的各个因子之间，存在明显的相互关联。第24页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/52525种种群群数数量量数量很低数量很低种群消失种群消失种群消失种群消失数量很低数量很低数量最高数量最高不能耐受区不能耐受区生理受抑制生理受抑制生理受抑制生理受抑制不能耐受区不能耐受区最适区最适区 环境环境梯度梯度高高低低耐受性下限耐受性下限耐受性上限耐受性上限生物种的耐性限度图解（仿生物种的耐性限度图解（仿Smith,1980Smith,1980）第25页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/526262、生态幅定义每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上的最低点和一个生态学上的最高点，在最高点和最低点之间的范围就称为生态幅或生态价。特点生态幅主要决定于各个种的遗传特性窄温种的温度三基点紧靠在一起生态幅常常为物种适应范围很窄的生态因子所限制生态幅往往决定于生物的临界期生理最适点与生态最适点常常是不一致的生态幅决定不同物种分布区的不完全重叠性第26页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/52727窄温性与广温性生物的生态幅窄温性与广温性生物的生态幅A.A.冷窄温冷窄温 B.B.广温广温 C.C.暖窄温暖窄温第27页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/52828由于种间竞争引起一个物种的由于种间竞争引起一个物种的生理最适范围与生态最适范围的分离生理最适范围与生态最适范围的分离(Barbour,1980)(Barbour,1980)第28页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/52929生生物物在在与与环环境境相相互互作作用用、协协同同进进化化过过程程中中，每每个个种种都都留留下下了了深深刻刻的的环环境境烙烙印印。因因此此，常常用用生生物物作作为为指指示示者者，反反映映环环境境的的某些特征。某些特征。天气：燕子低飞要下雨；蜻蜓高飞天要晴；天气：燕子低飞要下雨；蜻蜓高飞天要晴；地下水：我国北方草原区，芨芨草成片生长的地地下水：我国北方草原区，芨芨草成片生长的地段，有浅层地下水分布；段，有浅层地下水分布；矿藏：安徽的海洲香薷，指示铜矿的存在。矿藏：安徽的海洲香薷，指示铜矿的存在。四、指示生物四、指示生物END第29页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/530304生态因子的生态作用及生物的适应生态因子的生态作用及生物的适应一、光因子的生态作用及生物的适应二、温度因子的生态作用及生物的适应三、水因子的生态作用及生物的适应四、土壤因子的生态作用及生物的适应第30页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/53131一、光因子的生态作用及生物的适应一、光因子的生态作用及生物的适应1.光的性质与组成2.地球表面太阳光的分布3.光强的生态作用与生物的适应4.光质的生态作用与生物的适应5.生物对光周期的适应第31页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/53232太阳辐射能太阳辐射能太阳辐射能太阳辐射能(仿仿仿仿A.Mackenzie et.al,1999)A.Mackenzie et.al,1999)紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线 400630 1000 25004000 波长波长(nm)能能量量强强度度光的性质：波长1504000nm,分紫外光、可见光和红外光三类，波长在380760nm之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是380760nm之间(一)光的性质与组成第32页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/53333光质低纬度地区短波光多，随纬度增加长波光增加，随海拔升高短波光增加；夏季短波光较多，冬季长波光较多；早晚长波光较多，中午短波光较多。日照时间除两极外，春分和秋分时全球都是昼夜相等；在北半球，从春分至秋分昼长夜短，夏至昼最长，并随纬度的升高昼长增加。从秋分至春分昼短夜长，冬至昼最短，并随纬度的升高昼长变短。北极夏半年全为白天，冬半年全为黑夜。赤道附近终年昼夜相等。(二)地球表面太阳光的分布纬度01020304050606566.5最长日12.0012.5813.2213.9314.8516.1518.5021.1524.00最短日12.0011.4210.7810.079.157.855.502.850.00第33页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/53434光照强度随时间和空间变化。随纬度升高光照强度减弱，随海光照强度随时间和空间变化。随纬度升高光照强度减弱，随海拔升高光照强度增加。一年中，夏季光照强度最大，冬季最弱。拔升高光照强度增加。一年中，夏季光照强度最大，冬季最弱。一天中，中午光照强度最大，早晚最弱。光照强度还随地形而一天中，中午光照强度最大，早晚最弱。光照强度还随地形而变化。变化。水体中太阳辐射的减弱比大气中更为强烈，光质也有更大变化。水体中太阳辐射的减弱比大气中更为强烈，光质也有更大变化。水体中的辐射强度随水深度的增加而呈指数函数减弱。水体中的辐射强度随水深度的增加而呈指数函数减弱。第34页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/53535(三)光强的生态作用与生物的适应1、光强对生物的生长发育和形态建成的作用光合作用能量的来源，适宜的光照能促进细胞的增大和分化，影响细胞的分裂和伸长。促进组织和器官的分化，制约器官的生长和发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例光照强度影响动物的发育，如蛙卵、鲑鱼卵在有光情况下，发育也快。光强和体色也有一定的关系，如蛱蝶养在光亮环境中，体色变淡，生活在黑暗环境中体色变深。2、光照强度与水生植物水生生物 水生植物在水中的分布与光照强度有关。光补偿点：光的穿透性限制着海洋植物的分布，只有在海洋表层的透光带内，植物的光合作用量才能大于呼吸量。在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡，就是所谓的补偿点。第35页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/536363、植物对光照强度的适应性阳地（阳生或阳性）植物：在强光环境中才能生长健壮，在隐蔽和弱光条件下生长发育不良的植物。阴地（阴生或阴性）植物：在较弱的光照条件下生长良好的植物。潮湿、背阴的地方或林下。耐阴性植物：介于上述两者之间，在全日照下生长最好，但也能忍耐适度的阴蔽，或是在生育期间需要较轻度的遮荫。如青冈属、山毛榉属、云杉、侧柏、胡桃等；药用植物如桔梗、党参、沙参、黄精、肉桂、金鸡纳树等。（1 1）植物生态类型）植物生态类型第36页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/53737(2)(2)不同植物对光强的反应不同植物对光强的反应光饱和点(saturate point,SP)：在一定范围内，植物随着光照强度的逐渐增大，光合作用的速率逐渐加快，当光照强度达到一定限度时，光合作用不再加快，这时的光照强度称为光饱和点。光补偿点(compensation point，CP)：在一定范围内降低光照强度时，光合能力也随之下降，当光照强度降到植物的光合强度和呼吸强度相等时，这时的光照强度就称为光补偿点。光饱和点和光补偿点分别代表植物对强光和弱光的利用光饱和点和光补偿点分别代表植物对强光和弱光的利用能力，可作为植物需光特性的指标。能力，可作为植物需光特性的指标。第37页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/53838ABA光光合合作作用用率率光光合合作作用用率率光强度光强度光强度光强度净生产力净生产力光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用BACP光补偿点光补偿点CPCPabspsp光饱和点光饱和点B阳地植物和阴地植物的光补偿点示意图阳地植物和阴地植物的光补偿点示意图阳地植物和阴地植物的光补偿点示意图阳地植物和阴地植物的光补偿点示意图第38页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/539391、光质对植物的影响红、橙光：叶绿素吸收最多，且具最大光合活性，红光还能促进叶绿素的形成，并有利于糖的合成。青蓝紫光：蓝紫光和青光能抑制植物的伸长而致矮化；引起植物向光的敏感性，并能促进花青素等的形成。绿光：很少被吸收利用。(四)光质的生态作用与生物的适应第39页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54040红外线：抑制植物体内某些生长激素的形成，从而抑制茎的伸长。紫外线：引起植物向光敏感性，并促进花青素的形成。杀菌力强，能杀灭空气中、水面和各种物体表面的微生物，因而可减少病虫害的传播。红外线和可见光中的红光部分能增加植物体的温度，影响新陈代谢的速率。第40页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54141视觉器官(营地下生活的哺乳动物(眼睛退化，有的眼表面为皮肤所覆盖，如鼹鼠、鼢鼠等。(夜出活动的啮齿类(如褐家鼠，眼球突出于眼眶外，可从各个方面感受微弱的光线，而且在视网膜上的任何一部分都能成像。(深水弱光带的动物(通常具有特别发达的眼睛，晶状体相对较大，形成外突的鼓眼，如深海大眼鲷，眼睛约占头长的二分之一；生活在大西洋底部的一种海虾，其眼睛的体积占身体背面的三分之一。2、可见光对动物的影响第41页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54242动物的换羽、换毛在温带和寒带地区，大部分哺乳动物一年中换毛两次，即春季和秋季各一次。许多鸟类每年换羽一次，少数鸟类换两次或三次。哺乳类的换毛和鸟类的换羽与光的季节周期有关。例如北极狐、雪兔等的毛色会随季节而变，春夏季时为黄色或黄褐色，冬季变换成白色；雷鸟的羽色也随季节而发生变化。第42页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54343动物行为鸟类清晨鸣唱与光照强度有关。鸟类的迁徙、鱼类的洄游与日照长度有关。昆虫的冬季蛰伏。海洋和湖泊的浮游动物表现有周期性垂直移动现象。因多数浮游动物趋向弱光，故白天多移至较深处，夜间移至水表层活动，在不同季节也会因光照条件的不同而引起垂直移栖。第43页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/544443 3、光因子主导的动物生态类型、光因子主导的动物生态类型昼行性动物：昼行性动物：白天活动，夜间休息，能适应较高光照强度，如大多白天活动，夜间休息，能适应较高光照强度，如大多数鸟类、哺乳类中的灵长类、有蹄类、黄鼠、旱獭、松鼠，爬行数鸟类、哺乳类中的灵长类、有蹄类、黄鼠、旱獭、松鼠，爬行动物蜥蜴和昆虫中的蝶类、蝗虫等。动物蜥蜴和昆虫中的蝶类、蝗虫等。夜行性动物：夜行性动物：适应较弱的光照强度，夜间活动，白天休息，如夜猴、适应较弱的光照强度，夜间活动，白天休息，如夜猴、褐家鼠、姬鼠等兽类，鸟类中的夜茑、夜鹰、夜鹭等，昆虫中的褐家鼠、姬鼠等兽类，鸟类中的夜茑、夜鹰、夜鹭等，昆虫中的蟋蟀和夜蛾等。蟋蟀和夜蛾等。晨昏性动物：晨昏性动物：指喜欢在夜幕降临或破晓之前朦胧光状况下进行活动的指喜欢在夜幕降临或破晓之前朦胧光状况下进行活动的动物，如某些蝙蝠、刺猬等。动物，如某些蝙蝠、刺猬等。全昼夜性动物：全昼夜性动物：指全天指全天24h都能活动，既能适应强光也能耐受弱光的动物，都能活动，既能适应强光也能耐受弱光的动物，如田鼠、紫貂、柞蚕等。如田鼠、紫貂、柞蚕等。第44页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54545日照长度的变化对动植物都有重要的生态作用，由于分布在地球各地的动植物长期生活在具有一定昼夜变化格局的环境中，借助于自然选择和进化而形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，这就是在生物中普遍存在的光周期现象。生物和许多周期现象是受日照长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器。1 1、光周期现象、光周期现象(五)生物对光周期的适应第45页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54646长日照植物：日照超过一定数值才开花的植物。如小麦、油菜。短日照植物：短日照短于一定数值才开花的植物，一般需要较长的黑暗才能开花。如苍耳、水稻。中间性植物：在什么日照条件下都能开花，如黄瓜、番茄、四季豆和蒲公英。应用：农业上的引种驯化，园艺界控制花卉的开花时间。2 2、植物的光周期现象、植物的光周期现象第46页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54747|鸟类的迁徙及开始生殖的时间|哺乳动物的繁殖和换毛|长日照动物：在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代。如雪貂、野兔。|短日照动物：一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖。如绵羊、山羊和鹿。3 3、动物的光周期现象、动物的光周期现象第47页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54848|鱼类的生殖和迁移。如三刺鱼，光周期-激素变化-含盐量的选择。|昆虫的冬眠和滞育，温度、湿度也有一定影响。如秋季短日照是诱发马铃薯甲虫在土壤中冬眠的主要因素。玉米螟和梨剑纹夜蛾的滞育率则决定于每日的日照时数，同时也与温度有着一定的关系。第48页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/54949二、温度因子的生态作用及生物的适应二、温度因子的生态作用及生物的适应(一一)温度的生态作用温度的生态作用(二二)极端温度对生物的影响极端温度对生物的影响(三三)温度与生物的地理分布温度与生物的地理分布(四四四四)温周期现象与生物适应温周期现象与生物适应温周期现象与生物适应温周期现象与生物适应第49页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/55050(一)温度的生态作用发育起点温度或生物学零度生物的生长发育要求一定的温度范围，低于某一温度，生物会停止生长发育，高于这一温度，生物才开始生长发育，这一温度阈值。有效温度区每种生物生长发育也有一个温度上限，它通常与生命的温度上限接近。在发育起点温度和温度上限之间的范围。有效积温K=N(T-T0)K：某种生物的有效积温；T：生长期的平均温度；Tn：生物开始生长的初始温度。1 1、温度与生物生长、温度与生物生长第50页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/551512 2、有效积温法则、有效积温法则（1）定义）定义 植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温。的总热量是一个常数，称总积温或有效积温。（2）意义）意义(预测生物发生的世代数；预测生物发生的世代数；(预测生物地理分布的北界；预测生物地理分布的北界；(预测害虫来年的发生程度；预测害虫来年的发生程度；(制定农业气候区划，合理安排作物；制定农业气候区划，合理安排作物；(应用积温预报农时。应用积温预报农时。第51页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/55252第52页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/55353积温计算练习题积温计算练习题例：地中海果蝇在26条件下发育需20d，在19.5需41.7d，计算K与T0值。解：根据解：根据K是热常数的原理，将数据代入公式是热常数的原理，将数据代入公式:可得，可得，T0=13.5，进而求得，进而求得K=250日度，即地中海果蝇的发育起日度，即地中海果蝇的发育起点温度为点温度为13.5，完成发育需要的有效积温为，完成发育需要的有效积温为250日度。日度。第53页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/554543 3、有效积温法则的局限性、有效积温法则的局限性发育起点温度通常是在恒温条件下测得的，与自然变温条件下的发育有所出入。以发育速率与温度呈直线关系为前提，实际上两者间呈“S”形关系，即在适宜温度的两侧生物发育速度均减慢。生物发育除需要适宜的温度因子外，同时还受其他因子的制约，综合地起作用。如东亚飞蝗，其卵即使是在适宜温度条件下，如果土壤水分过高或过低，都会延长其孵化期。第54页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/55555(二)极端温度对生物的影响临界温度温度低于一定的数值，生物便会因低温而受害，这一温度值称为临界温度。低温对生物的伤害冷害：是指零度以上的低温对喜温生物的伤害。例如，热带植物丁香，当气温降至6.1时，叶片受害呈水渍状，降至3.4时，顶梢干枯，受害更严重。作用机理：在低温条件下ATP减少，酶活性降低所致。酶系统紊乱导致生物各种生理功能的降低，彼此之间的协调关系受到破坏。冷害是喜温生物向北方引种和扩大分布区的主要障碍。1 1、低温对生物的影响、低温对生物的影响第55页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/55656霜害指由于霜的出现而使生物受害，霜是指当气温或地表温度降至零度时空气中过饱和的水汽凝结成的白色冰晶。作用机理：伴随霜而来的低温冻害，霜害可归在冻害范畴。冻害指冰点以下的低温使生物细胞内和细胞间隙形成冰晶而造成的损害。作用机理：通过两种途径发生作用，即冰晶形成使得原生质膜发生破裂以及原生质的蛋白质失活与变性。第56页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/55757植物高温主要破坏植物的光合作用和呼吸作用的平衡，使呼吸作用超过光合作用，植物因此萎蔫甚至死亡。高温还能促进蒸腾作用，破坏水分平衡，促使蛋白质凝固和导致有害代谢产物的积累，从而对植物造成伤害。动物破坏动物体内的酶活性，使蛋白质凝固变性，氧供应不足，排泄器官功能失调以及神经系统麻痹等。多数昆虫体温在高于4550就会死亡；爬行动物的耐受上限为45左右；鸟类为4648；哺乳类一般在42以上就会死亡。2 2、高温对生物的影响、高温对生物的影响第57页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/558583 3、生物对极端温度的适应、生物对极端温度的适应生物对低温的适应：保暖、抗冻形态、生理生物对低温的适应：保暖、抗冻形态、生理 、行为的适、行为的适应应 。生物对高温的适应：抗辐射、保水、散热形态生物对高温的适应：抗辐射、保水、散热形态 、生理、生理 、行为的适应。行为的适应。第58页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/55959（1 1）形态上的适应）形态上的适应 植物：芽和叶片内常有油脂类物质保护，芽具有鳞片，植物体表面被有蜡粉或密毛，树皮有较发达的木栓组织，植株矮小常成匍匍状、垫状或莲座状等。动物：阿伦规律:恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变短变小的趋势，是减少散热的适应(见图)。贝格曼规律:生活在寒冷气候地区的同类恒温动物，其身体往往趋向于大，而在温暖气候地区生活者体形则趋向于小。因为个体大的动物，其单位体重的散热量相对较少。第59页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/56060第60页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/56161中国南北方几种兽类颅骨比较中国南北方几种兽类颅骨比较中国南北方几种兽类颅骨比较中国南北方几种兽类颅骨比较种类（北方）颅骨长/mm种类（南方）颅骨长/mm东北虎331345华南虎273313华北赤狐148160华南赤狐127140东北野猪400472华南野猪295354雪兔9597华南兔7786东北草兔8589第61页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/56262（2 2）生理上的适应）生理上的适应植物减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪及色素等物质来降低植物的冰点，防止原生质萎缩和蛋白质凝固，增强抗寒能力。例如鹿蹄草，通过在叶细胞中大量贮存五碳糖、粘液等物质来降低冰点的，这可使其结冰温度下降到-31。在可见光谱中的吸收带较宽，吸收更多的红外光。例如虎耳草。动物局部异温性，即动物的四肢、尾、吻、外耳等部位温度降低，低于体躯中央的温度，并且身体中央温暖的血液很少流到这些部位，从而使这些隔热不良的部位不至于大量散失体热。(3)(3)行为上的适应冬眠休眠和迁移等行为上的适应冬眠休眠和迁移等第62页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/56363（三）温度与生物的地理分布 影响生物分布的温度因子包括节律性变温和影响生物分布的温度因子包括节律性变温和绝对温度，它们是综合起作用的。年平均温度、绝对温度，它们是综合起作用的。年平均温度、最冷月、最热月平均温度值是影响生物分布的重最冷月、最热月平均温度值是影响生物分布的重要指标。极端温度也是限制生物分布的重要因素。要指标。极端温度也是限制生物分布的重要因素。第63页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/564641 1、温度对植物分布的影响：、温度对植物分布的影响：在北半球，低温是决定植物水平分布北界和垂直分布上限的主要因素；高温则是决定植物向赤道和低海拔分布的主要因素。苹果和梨不能在热带地区栽培，就是由于高温的限制；影响温度空间或时间变化的因素常常会加剧或减弱温度对植物分布的限制作用。如，我国江苏省的云台山、山东省的崂山等地，由于局部地势较高且距海较近的影响，虽然地处落叶阔叶林地带，但仍有一些常绿阔叶树种的分布。第64页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/565652 2、温度对动物分布的影响：、温度对动物分布的影响：分布的最北界限通常受最低温度的限制，而分布的南限往往受最高温的限制。如菜粉蝶分布的最南方温度界限是26，其卵和幼虫在高于26时都会死亡变温动物：温度往往起直接的限制作用。如各种昆虫的发育需要一定的有效积温，才能完成其生活史恒温动物：温度的直接限制是比较少见的，但往往也有间接影响。例如，蝙蝠的分布。一般说来，越是高纬度地带，蝙蝠的种类就越少。第65页，共97页，编辑于2022年，星期一2022/10/52022/10/56666（四）温周期现象与生物适应1 1、温度年变化的影晌、温度年变化的影