第3章+物质环境.ppt

普通生态学第三章 物质环境13.1地球上水的存在形式与分布地球上水的存在形式与分布3.2生物对水分的适应生物对水分的适应3.3大气组成及其生态作用大气组成及其生态作用3.4土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的理化性质及其对生物的影响3.5火作为生态因子对生物的影响及管理火作为生态因子对生物的影响及管理23.1地球上水的存在形式与分布地球上水的存在形式与分布3.1.1水的特征与存在形式水的特征与存在形式3.1.2陆地上水的分布陆地上水的分布3.1.3水的生态作用水的生态作用33.1.1水的特性与存在形式水的特性与存在形式水分子的极性水分子的极性水的高热容量性质水的高热容量性质水特殊的密度变化水特殊的密度变化水的相变水的相变地球上的水地球上的水43.1.2陆地上水的分布陆地上水的分布降水量、降雨量降水量、降雨量(precipitation)和相对湿度的概念和相对湿度的概念降水量的变化降水量的变化低纬度湿润带、低纬度少雨带、中纬度湿润带、极地低纬度湿润带、低纬度少雨带、中纬度湿润带、极地干燥带干燥带海陆位置、地形、季节海陆位置、地形、季节相对湿度相对湿度(relativehumidity)的变化的变化随温度变化、昼夜变化、季节变化及其地区差异、地随温度变化、昼夜变化、季节变化及其地区差异、地理位置理位置我国降水量的地域分布我国降水量的地域分布华南、长江流域、秦淮地区、兴安以西行秦岭以北、华南、长江流域、秦淮地区、兴安以西行秦岭以北、黄河上游、内蒙西部和新疆南部。黄河上游、内蒙西部和新疆南部。53.1.3水的生态作用水的生态作用水是生物生存的重要条件水是生物生存的重要条件水对动植物生长发育的影响水对动植物生长发育的影响水对动植物数量和分布的影响水对动植物数量和分布的影响6水是生物生存的重要条件水是生物生存的重要条件水是任何生物体的重要组成部分水是任何生物体的重要组成部分水是生命活动的基础水是生命活动的基础水对稳定环境温度有重要意义水对稳定环境温度有重要意义水是光合作用的原料水是光合作用的原料水使生物保持一定的状态水使生物保持一定的状态7水对生物生长发育的影响水对生物生长发育的影响水对植物生长发育的影响水对植物生长发育的影响水分对植物生长有最低、最适和最高值水分对植物生长有最低、最适和最高值3基点基点水对动物生长发育的影响水对动物生长发育的影响水分不足时，引起动物的滞育和休眠水分不足时，引起动物的滞育和休眠许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关8水对物种数量和分布的影响水对物种数量和分布的影响对植被的分布的影响对植被的分布的影响我国从东南到西北可分为我国从东南到西北可分为3个等雨量区，因而植被个等雨量区，因而植被类型也分为类型也分为3个区：湿润森林区、干旱草原区和荒个区：湿润森林区、干旱草原区和荒漠区漠区水分与动植物种类与数量的影响水分与动植物种类与数量的影响降水量最大的赤道热带雨林种的植物达降水量最大的赤道热带雨林种的植物达52种种/公顷，公顷，而降水量较少的大兴安岭红松林中，仅有植物而降水量较少的大兴安岭红松林中，仅有植物10种种/公顷公顷93.2生物对水分的适应生物对水分的适应3.2.1植物对水的适应植物对水的适应3.2.2动物对水的适应动物对水的适应103.2.1植物对水的适应植物对水的适应陆生植物陆生植物陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡陆生植物的适应特征陆生植物的适应特征水生植物水生植物水体环境的特征水体环境的特征水生植物的适应特征水生植物的适应特征植物的叶面积与根系的关系植物的叶面积与根系的关系11陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡水分来源水分来源根系吸收根系吸收茎叶吸收茎叶吸收体内代谢体内代谢水分去向水分去向蒸腾作用蒸腾作用体内代谢体内代谢12陆生植物的适应特征陆生植物的适应特征形态适应形态适应发达的根系、叶面积很小、发达的储水组织发达的根系、叶面积很小、发达的储水组织生理适应生理适应原生质渗透压特别高原生质渗透压特别高陆生植物的类型陆生植物的类型湿生植物、中生植物、旱生植物湿生植物、中生植物、旱生植物13陆生植物类型陆生植物类型湿生植物湿生植物：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。中生植物中生植物：适于生长在水分条件适中的环境中，形态结适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多、构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类最多、分布最光和数量最大的陆生植物。分布最光和数量最大的陆生植物。旱生植物旱生植物：生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热且能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分布在干热草原和荒漠地区。草原和荒漠地区。其对干旱环境的适应表现在根系发达、其对干旱环境的适应表现在根系发达、叶面积很小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。叶面积很小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。14水体环境的特征水体环境的特征弱光弱光缺氧缺氧粘性高粘性高密度大密度大温度变化平缓温度变化平缓15水生植物的适应特征水生植物的适应特征发达的通气组织发达的通气组织机械组织机械组织不发达甚至脱化不发达甚至脱化水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状水生植物的类型水生植物的类型沉水植物沉水植物浮水植物浮水植物挺水植物挺水植物16水环境与植物根系173.2.2动物对水的适应动物对水的适应水生动物水生动物保持盐分与水分的平衡是水生动物适应环境的基础保持盐分与水分的平衡是水生动物适应环境的基础主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡淡水动物淡水动物和和海洋动物海洋动物的差异的差异陆生动物陆生动物形态结构形态结构行为行为生理生理动物对水环境的适应与植物不同之处动物对水环境的适应与植物不同之处动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径来主动避开不良的水分环境来主动避开不良的水分环境183.3.1大气的组成和作用大气的组成和作用3.3.2氧与生物氧与生物3.3.3CO2的生态作用的生态作用3.3大气的组成及其生态作用大气的组成及其生态作用19大气的组成大气的组成N2、O2、CO2、CH4、O3、NxOy、H2O、各种惰气、各种惰气N278.9%、O220.95%、CO20.032%大气压随海拔的变化大气压随海拔的变化海平面海平面1atm=101.32kPa海拔升高海拔升高100m，大气压降低，大气压降低1.11kPa海拔海拔5400m处约为处约为0.5atm大气与生物的关系大气与生物的关系植物光合作用植物光合作用生物的呼吸作用生物的呼吸作用3.3.1大气的组成和作用大气的组成和作用20氧的来源氧的来源光合作用光合作用紫外线的光解作用、紫外线的光解作用、O3的形成和作用的形成和作用氧与动物的能量代谢氧与动物的能量代谢动物对高海拔低氧的适应动物对高海拔低氧的适应植物与氧植物与氧光合作用光合作用=20呼吸作用呼吸作用森林吸收森林吸收CO2释放释放O2的量约为草地的的量约为草地的5倍倍成年人呼吸消耗成年人呼吸消耗O2释放释放CO2的量与的量与10m2森林光合作用森林光合作用的产物相当的产物相当3.3.2氧与生物氧与生物213.3.3 CO3.3.3 CO2 2的生态作用的生态作用大气中大气中COCO2 2的浓度与温室效应的浓度与温室效应 -CO-CO2 2来源：来源：煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和微生煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和微生物的分解作用。物的分解作用。-CO-CO2 2特点：特点：透过太阳辐射，而不能透过地面反射的红透过太阳辐射，而不能透过地面反射的红外线外线 -结果：结果：导致地面温度升高导致地面温度升高COCO2 2与植物与植物 -C-C3 3和和C C4 4植物比较植物比较 -CO-CO2 2与光合作用效率与光合作用效率22土壤的生态学意义土壤的生态学意义土壤物理性质与生物土壤物理性质与生物土壤的质地与结构土壤的质地与结构土壤水分、土壤空气、土壤温度土壤水分、土壤空气、土壤温度土壤化学性质与生物土壤化学性质与生物土壤生物特性土壤生物特性植物对土壤的适应植物对土壤的适应3.4土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的理化性质及其对生物的影响23土壤的生态学意义土壤的生态学意义土壤是陆地生态系统的基础土壤是陆地生态系统的基础土壤是具有决定性意义的生命支持系统土壤是具有决定性意义的生命支持系统土壤是许多生物的栖息场所土壤是许多生物的栖息场所土壤是生物进化的过渡环境土壤是生物进化的过渡环境土壤是植物生长的基质和营养库土壤是植物生长的基质和营养库土壤是污染物转化的重要场地土壤是污染物转化的重要场地24土壤质地与结构对生物的影响土壤质地与结构对生物的影响土壤由固、液和气三相系统组成，固体颗粒是组成土壤土壤由固、液和气三相系统组成，固体颗粒是组成土壤的物质基础的物质基础土粒按直径大小分为粗砂、细粒、粉砂和粘粒，不同大土粒按直径大小分为粗砂、细粒、粉砂和粘粒，不同大小土粒的组合称为小土粒的组合称为土壤质地土壤质地(soiltexture)根据土壤质地可把土壤分为根据土壤质地可把土壤分为砂土砂土、壤土壤土和和粘土粘土三大类，三大类，其通气透水、保水保肥性能都不一样其通气透水、保水保肥性能都不一样土壤结构土壤结构(soilstructure)是指固体颗粒的排列方式、孔是指固体颗粒的排列方式、孔隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等土壤质地与结构常常通过影响土壤的其它理化性质来影土壤质地与结构常常通过影响土壤的其它理化性质来影响生物的活动响生物的活动25土壤水分土壤水分土壤的矿质营养必需溶解在水中才能被植土壤的矿质营养必需溶解在水中才能被植物吸收利用物吸收利用植物水分的主要来源，太少引起干旱，太植物水分的主要来源，太少引起干旱，太多又导致涝害多又导致涝害影响土壤内无脊椎动物的数量和分布影响土壤内无脊椎动物的数量和分布26土壤空气土壤空气O2的含量较大气低，可能抑制植物根的含量较大气低，可能抑制植物根系的呼吸作用系的呼吸作用CO2含量过高时，根系的呼吸和吸收含量过高时，根系的呼吸和吸收机能就会受阻机能就会受阻27土壤温度土壤温度植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及吸收能力有直接影响吸收能力有直接影响限制养分的转化来影响根系的生长活动限制养分的转化来影响根系的生长活动低的土温会降低根系的代谢和呼吸强度，抑制低的土温会降低根系的代谢和呼吸强度，抑制根系的生长，减弱其吸收作用根系的生长，减弱其吸收作用土温过高则促使根系过早成熟，根部木质化加土温过高则促使根系过早成熟，根部木质化加大，从而减少根系的吸收面积大，从而减少根系的吸收面积28土壤酸碱度土壤酸碱度与土壤微生物活动、有机质的合成与分解、营养元素与土壤微生物活动、有机质的合成与分解、营养元素的转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的的转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的能力及生物生长等有密切关系能力及生物生长等有密切关系土壤酸碱度对土壤动物区系及其分布有重要影响土壤酸碱度对土壤动物区系及其分布有重要影响土壤有机质土壤有机质腐殖质和非腐殖质腐殖质和非腐殖质影响土壤微生物和土壤动物的分布影响土壤微生物和土壤动物的分布土壤矿质元素土壤矿质元素植物生命活动需要植物生命活动需要9种大量元素和种大量元素和7种微量元素种微量元素影响土壤土壤动物的种类和数量影响土壤土壤动物的种类和数量土壤化学性质与生物土壤化学性质与生物29土壤生物活动产生的生物化学和生物物土壤生物活动产生的生物化学和生物物理学特性理学特性土壤生物种类繁多土壤生物种类繁多生物活动产生土壤生物活动产生土壤土壤的生物特性土壤的生物特性30根据植物对土壤酸碱度的反应的植物分类根据植物对土壤酸碱度的反应的植物分类酸性土植物、中性土植物和碱性土植物酸性土植物、中性土植物和碱性土植物根据植物对土壤钙质的反应的植物分类根据植物对土壤钙质的反应的植物分类喜钙植物和嫌钙植物喜钙植物和嫌钙植物根据植物对土壤含盐量的反应的植物分类根据植物对土壤含盐量的反应的植物分类盐土植物和碱土植物盐土植物和碱土植物植物对极端土壤环境的适应植物对极端土壤环境的适应盐碱土植物盐碱土植物沙生植物沙生植物植物对土壤的适应植物对土壤的适应31盐碱土盐碱土盐土：含可溶性盐盐土：含可溶性盐(氯化钠、硫酸钠盐等氯化钠、硫酸钠盐等)1%以上，以上，pH中性，土壤结构未被破坏中性，土壤结构未被破坏碱土：含弱酸强碱盐碱土：含弱酸强碱盐(碳酸盐类碳酸盐类)较多，较多，pH在在8.5以以上，土壤结构被破坏上，土壤结构被破坏盐碱土对植物的危害盐碱土对植物的危害植物对盐碱土的适应植物对盐碱土的适应盐碱土对植物的危害和盐碱土对植物的危害和植物的适应植物的适应32盐碱土对植物的危害盐碱土对植物的危害引起植物的生理干旱引起植物的生理干旱伤害植物组织伤害植物组织引起细胞中毒引起细胞中毒影响植物的正常营养影响植物的正常营养在高浓度盐类作用下气孔不能关闭在高浓度盐类作用下气孔不能关闭33盐碱土植物对环境的适应盐碱土植物对环境的适应形态形态植物矮小、干硬、叶不发达、蒸腾面小、气孔下陷、植物矮小、干硬、叶不发达、蒸腾面小、气孔下陷、表皮有厚外皮、灰白绒毛表皮有厚外皮、灰白绒毛结构结构细胞间隙小、栅栏组织发达、贮水细胞细胞间隙小、栅栏组织发达、贮水细胞生理生理聚盐性植物：从土壤里吸收盐，并把这些盐积聚在聚盐性植物：从土壤里吸收盐，并把这些盐积聚在体内而不受伤害体内而不受伤害泌盐性植物：植物而是通过茎、叶表面上密布的分泌盐性植物：植物而是通过茎、叶表面上密布的分泌腺，把吸收的过多盐分排出体外泌腺，把吸收的过多盐分排出体外不透盐性植物：根细胞对盐类的透过性非常小，几不透盐性植物：根细胞对盐类的透过性非常小，几乎不或很少吸收土壤中的盐类乎不或很少吸收土壤中的盐类34沙生植物对环境的适应沙生植物对环境的适应沙生环境沙生环境高温、干旱、强风、土壤贫瘠高温、干旱、强风、土壤贫瘠植物的适应植物的适应地面植株小、根系发达地面植株小、根系发达页边极端缩小或退化页边极端缩小或退化贮水细胞或脂类物质贮水细胞或脂类物质细胞具有高渗透压细胞具有高渗透压休眠休眠353.5火作为生态因子对生物的影响及管火作为生态因子对生物的影响及管理理火源火源自然火源：雷击、火山爆发、物质自然自然火源：雷击、火山爆发、物质自然人为火源：生产生活用火人为火源：生产生活用火火的类型火的类型林冠火：烧着部位在森林上层、毁灭全部森林群落林冠火：烧着部位在森林上层、毁灭全部森林群落地面火：发生在地面上、烧死幼苗和抗火性差的种类地面火：发生在地面上、烧死幼苗和抗火性差的种类火对生物的作用火对生物的作用对不同种类及不同年龄生物的作用不同对不同种类及不同年龄生物的作用不同有益作用：加快有机物分解、促进植物生长有益作用：加快有机物分解、促进植物生长有害作用：烧毁生物、破坏生态平衡、引起土壤侵蚀、烟雾有害作用：烧毁生物、破坏生态平衡、引起土壤侵蚀、烟雾污染污染火的管理火的管理36淡水动物对水环境的适应淡水动物对水环境的适应淡水动物对环境是高渗性淡水动物对环境是高渗性(淡水的渗透浓淡水的渗透浓度为度为2-3mmol/l2-3mmol/l，而动物体液或血液渗，而动物体液或血液渗透浓度高透浓度高)，导致水不断渗入动物体内，导致水不断渗入动物体内，过剩的水不断排出体外，保持水分平衡过剩的水不断排出体外，保持水分平衡补充丢失的盐分方法：补充丢失的盐分方法：食物食物鳃主动吸收盐类鳃主动吸收盐类37 海洋动物对水环境的适应海洋动物对水环境的适应等渗动物等渗动物这些动物不会由于渗透作用而失水或得水，但随代谢废这些动物不会由于渗透作用而失水或得水，但随代谢废物的排泄损失一部分水。物的排泄损失一部分水。补充水分方法：从食物中得到；饮用海水并排出海水中补充水分方法：从食物中得到；饮用海水并排出海水中的溶质；食物氧化过程中产生代谢水的溶质；食物氧化过程中产生代谢水低渗动物低渗动物由于渗透作用失去一些水，会从食物、代谢中或海水摄由于渗透作用失去一些水，会从食物、代谢中或海水摄入更多的水，其中入更多的水，其中喝水喝水是主要来源是主要来源。保持低渗：喝水同保持低渗：喝水同时吸入盐，对多余的盐类排除方法：尿液量；鳃通过主时吸入盐，对多余的盐类排除方法：尿液量；鳃通过主动作用把盐类排出体外动作用把盐类排出体外高渗动物高渗动物体外的水会渗透到体内，不需要饮水、食物和代谢过程体外的水会渗透到体内，不需要饮水、食物和代谢过程中摄取水，而是借助于排泄器官把体内的过剩水排出中摄取水，而是借助于排泄器官把体内的过剩水排出38形态结构适应形态结构适应昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮质腺和毛，防止体内水分过多蒸发。质腺和毛，防止体内水分过多蒸发。行为的适应行为的适应沙漠动物昼伏夜出：沙漠地区夏季昼夜地表温度相沙漠动物昼伏夜出：沙漠地区夏季昼夜地表温度相差很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差差很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差很大很大迁徙：在水分和食物不足时，迁移到别处。迁徙：在水分和食物不足时，迁移到别处。生理适应生理适应储水的胃；储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大储水的胃；储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大量的水分；血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易量的水分；血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。脱水。陆生动物对水环境的适应陆生动物对水环境的适应39本章结束，谢谢本章结束，谢谢40