高级生态学个体生态学.pptx
高级生态学个体生态学高级生态学个体生态学个体生态学(Autecology)(生物与环境)个体对环境的反应个体对环境的反应第1页/共116页提纲n生物种的概念生物种的概念n环境概念及其类型环境概念及其类型n生态因子作用分析生态因子作用分析n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2页/共116页生物种的概念生物一般以个体形式存在，自然界的生物个体几乎是无穷的。n物种概念物种概念n形态相似的的个体之集合形态相似的的个体之集合17世纪世纪,Ray,植物史植物史1753年年,C.Linna,植物种志植物种志n能实际地或潜在地彼此杂交的种群的集合能实际地或潜在地彼此杂交的种群的集合1963,E.Mayr第3页/共116页生物种的概念n种的性状种的性状n基因型：种的遗传本质，即生物性状表现所必须具备的基因型：种的遗传本质，即生物性状表现所必须具备的 内在因素；内在因素；n表型：为与环境结合后实际表现出的可见性状。表型：为与环境结合后实际表现出的可见性状。物种是由内在因素(生殖、遗传、生理、生态、行为)联系起来的个体的集合，是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。物种是生物存在的基本形式物种是生物存在的基本形式第4页/共116页环境概念及其类型环境：某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。n环境总是针对某一特定主体或中心而言，是相对环境总是针对某一特定主体或中心而言，是相对的概念的概念n环境因子：生物体外部的全部环境要素环境因子：生物体外部的全部环境要素第5页/共116页环境概念及其类型n以环境主体分：以环境主体分：人类环境环境科学分类方法人类环境环境科学分类方法生物环境生态学和生物科学分类方法生物环境生态学和生物科学分类方法n以环境性质分：以环境性质分：自然环境自然环境半自然环境（人类破坏后的自然环境）半自然环境（人类破坏后的自然环境）社会环境社会环境第6页/共116页环境概念及其类型n按环境范围的大小分按环境范围的大小分宇宙环境宇宙环境地球环境地球环境区域环境区域环境微环境微环境内环境内环境大气层外的宇宙大气层外的宇宙空间空间对流层、水圈、土壤圈、对流层、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈岩石圈、生物圈占有某一特定地域占有某一特定地域空间的自然环境空间的自然环境生物体内组织或细生物体内组织或细胞间的环境胞间的环境由于一个（几个）圈由于一个（几个）圈层细微变化产生的环层细微变化产生的环境差异形成的小环境境差异形成的小环境生物体生物体第7页/共116页环境概念及其类型n生态学重视生物的微环境与生境生态学重视生物的微环境与生境即使在同一地区、同一季节和同一天气类型，由于微环境与即使在同一地区、同一季节和同一天气类型，由于微环境与生境的差异，使生物实际上相当于生活在完全不同的气候条生境的差异，使生物实际上相当于生活在完全不同的气候条件：雪上气温与雪下土壤层气温的差别，植物根系与叶片接件：雪上气温与雪下土壤层气温的差别，植物根系与叶片接触环境的差别触环境的差别n环境的全球化对生命系统的影响环境的全球化对生命系统的影响第8页/共116页环境概念及其类型n生物能够对周围的气候条件起修改作用生物能够对周围的气候条件起修改作用森林、草原等对区域气候的影响森林、草原等对区域气候的影响穴居动物在建立微环境方面的作用穴居动物在建立微环境方面的作用第9页/共116页环境概念及其类型环境因子分类环境因子分类nR.F.Daubenmire(1947)：以环境因子特点为标准以环境因子特点为标准l气候类、土壤类、生物类气候类、土壤类、生物类l土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物因子土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物因子nDajoz(1972)：生物有机体对环境的反应和适应性生物有机体对环境的反应和适应性l第一性周期因子、次生性周期因子及非周期性因子第一性周期因子、次生性周期因子及非周期性因子nGill(1975)：三层次三层次l植物生长必需的环境因子：温度、光、水分；植物生长必需的环境因子：温度、光、水分；l不以植被是否存在而发生的对植物有影响的环境因子：风不以植被是否存在而发生的对植物有影响的环境因子：风暴、火山爆发、洪涝等；暴、火山爆发、洪涝等；l存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植被的存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植被的环境因子：放牧、火烧。环境因子：放牧、火烧。第10页/共116页生态因子的概念生态因子生态因子(Ecological factors)(Ecological factors)：环境中对生物的生长、：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为及分布有着直接或间接影响的环发育、生殖、行为及分布有着直接或间接影响的环境要素。境要素。l l生物因子：生物种内和种间的相互关系生物因子：生物种内和种间的相互关系生物因子：生物种内和种间的相互关系生物因子：生物种内和种间的相互关系l l非生物因子：光、温度、湿度、降水、土壤、大气等非生物因子：光、温度、湿度、降水、土壤、大气等非生物因子：光、温度、湿度、降水、土壤、大气等非生物因子：光、温度、湿度、降水、土壤、大气等生态环境生态环境（Ecological environment)所有的所有的生态因子生态因子第11页/共116页生态因子的概念生态环境：所有生态因子生态环境：所有生态因子生境：具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境。生境：具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境。第12页/共116页生态因子是环境因子的一部分生态因子是环境因子的一部分生态因子是环境因子中对生物起作用的因子n环境因子则是生物体外部的全部环境要素环境因子则是生物体外部的全部环境要素生态因子的概念第13页/共116页生态因子的概念生态因子生态因子气候因子气候因子：温度、湿度、光、降水等温度、湿度、光、降水等土壤因子土壤因子：土壤结构、成分、理化和生物性质土壤结构、成分、理化和生物性质地形因子地形因子：地面起伏、坡度及坡向等：地面起伏、坡度及坡向等生物因子生物因子：捕食、寄生、竞争、互惠等：捕食、寄生、竞争、互惠等人为因子人为因子：人对自然界的改变对生物带来的影响：人对自然界的改变对生物带来的影响第14页/共116页生态因子的概念生态因子生态因子稳定因子：地心引力、地磁、太阳辐射常数稳定因子：地心引力、地磁、太阳辐射常数主要决定生物的分布主要决定生物的分布变动因子变动因子：周期变动因子：光、湿度、潮汐周期变动因子：光、湿度、潮汐影响生物分布影响生物分布非周期变动因子：风、降水、捕食非周期变动因子：风、降水、捕食影响生物数量影响生物数量第15页/共116页生态因子作用的特点综合性：每个生态因子都是在与其他生态因子的相综合性：每个生态因子都是在与其他生态因子的相互影响、相互制约中起作用的互影响、相互制约中起作用的非等价性（主导因子作用）：主导因子的决定性作非等价性（主导因子作用）：主导因子的决定性作用，主导因子发生变化会引起其他因子也发生变化用，主导因子发生变化会引起其他因子也发生变化l l光合作用时，光强是主导因子，温度和光合作用时，光强是主导因子，温度和光合作用时，光强是主导因子，温度和光合作用时，光强是主导因子，温度和COCO2 2是次要因子；是次要因子；是次要因子；是次要因子；l l春化作用时，温度为主导因子，湿度和通气条件是次要因子。春化作用时，温度为主导因子，湿度和通气条件是次要因子。春化作用时，温度为主导因子，湿度和通气条件是次要因子。春化作用时，温度为主导因子，湿度和通气条件是次要因子。第16页/共116页生态因子作用的特点直接作用的间接作用：区分生态因子的直接作用和直接作用的间接作用：区分生态因子的直接作用和间接作用对认识生物的生长、发育、繁殖及分布都间接作用对认识生物的生长、发育、繁殖及分布都很重要。很重要。l l直接因子：直接影响生物分布的生态因子，如光照、温度等，直接因子：直接影响生物分布的生态因子，如光照、温度等，直接因子：直接影响生物分布的生态因子，如光照、温度等，直接因子：直接影响生物分布的生态因子，如光照、温度等，有时受间接因子的影响；有时受间接因子的影响；有时受间接因子的影响；有时受间接因子的影响；l l间接因子地形：对生物的作用不是直接的，但能影响光照、间接因子地形：对生物的作用不是直接的，但能影响光照、间接因子地形：对生物的作用不是直接的，但能影响光照、间接因子地形：对生物的作用不是直接的，但能影响光照、温度等直接因子的分布，从而间接对生物产生作用。温度等直接因子的分布，从而间接对生物产生作用。温度等直接因子的分布，从而间接对生物产生作用。温度等直接因子的分布，从而间接对生物产生作用。例：四川二郎山东坡与西坡的植被分布例：四川二郎山东坡与西坡的植被分布例：四川二郎山东坡与西坡的植被分布例：四川二郎山东坡与西坡的植被分布第17页/共116页生态因子作用的特点阶段性：主要由生态环境的规律性变化所引起阶段性：主要由生态环境的规律性变化所引起l l光照长短在植物春化阶段不起作用，在光周期阶段则十分重要光照长短在植物春化阶段不起作用，在光周期阶段则十分重要光照长短在植物春化阶段不起作用，在光周期阶段则十分重要光照长短在植物春化阶段不起作用，在光周期阶段则十分重要l l鱼类的洄游：大马哈鱼、中华鲟鱼类的洄游：大马哈鱼、中华鲟鱼类的洄游：大马哈鱼、中华鲟鱼类的洄游：大马哈鱼、中华鲟不可替代性和互补性不可替代性和互补性l l生态因子作用虽不尽相同，但都各具有重要性，尤其是主导因生态因子作用虽不尽相同，但都各具有重要性，尤其是主导因生态因子作用虽不尽相同，但都各具有重要性，尤其是主导因生态因子作用虽不尽相同，但都各具有重要性，尤其是主导因子，如果缺少会影响生物的正常生长发育，甚至造成其生病或子，如果缺少会影响生物的正常生长发育，甚至造成其生病或子，如果缺少会影响生物的正常生长发育，甚至造成其生病或子，如果缺少会影响生物的正常生长发育，甚至造成其生病或死亡死亡死亡死亡生态因子的不可替代性；生态因子的不可替代性；生态因子的不可替代性；生态因子的不可替代性；l l局部可补偿性：某因子在量上的不足可由其他因子来补偿以获局部可补偿性：某因子在量上的不足可由其他因子来补偿以获局部可补偿性：某因子在量上的不足可由其他因子来补偿以获局部可补偿性：某因子在量上的不足可由其他因子来补偿以获得相似的生态效应，如植物光合作用时若光照不足可增加得相似的生态效应，如植物光合作用时若光照不足可增加得相似的生态效应，如植物光合作用时若光照不足可增加得相似的生态效应，如植物光合作用时若光照不足可增加COCO2 2的量来补足、软体动物在锶多的地方可用锶补偿钙的不足；的量来补足、软体动物在锶多的地方可用锶补偿钙的不足；的量来补足、软体动物在锶多的地方可用锶补偿钙的不足；的量来补足、软体动物在锶多的地方可用锶补偿钙的不足；l l生态因子的补偿只能在一定范围内进行，不能相互替代。生态因子的补偿只能在一定范围内进行，不能相互替代。生态因子的补偿只能在一定范围内进行，不能相互替代。生态因子的补偿只能在一定范围内进行，不能相互替代。第18页/共116页nLiebig最小最小因子定律：植物生长取决于处于因子定律：植物生长取决于处于最小量最小量的食物量。的食物量。n例：土壤中的例：土壤中的N可维持可维持250kg产量、产量、K可维持可维持350kg、P可可维持维持500kg，则实际产量只有，则实际产量只有250kg，如多施，如多施1倍的倍的N此此时时K为最小食物量则产量停留在为最小食物量则产量停留在350kg。n米氏产量递减定律：当限制因子增加时，开始增米氏产量递减定律：当限制因子增加时，开始增产效果很大，继续下去，效果渐减。产效果很大，继续下去，效果渐减。生物与环境关系基本原理第19页/共116页谢氏耐性定律：生物的存在与繁殖依赖于某种综谢氏耐性定律：生物的存在与繁殖依赖于某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量或质合环境因子的存在，只要其中一项因子的量或质不足或过多，超过了该生物的耐性限度，则该物不足或过多，超过了该生物的耐性限度，则该物种不能生存，甚至灭绝。种不能生存，甚至灭绝。限制因子限制因子 （limiting factor)任何接近或超过耐性任何接近或超过耐性上限或下限的因子上限或下限的因子（一个或几个）（一个或几个）生物与环境关系基本原理第20页/共116页不同生物物种对各种生态因子的耐受范围不同，同一生物对不同生态因子的耐受范围也可能有差异，同一生物不同发育期的耐受范围亦不同生物与环境关系基本原理第21页/共116页n限制因子限制因子(limiting factor)：生物的生存和繁殖依：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因子称为限制因子存和繁殖的关键因子称为限制因子n定义：当生态因子（一个或相关的几个）接近或定义：当生态因子（一个或相关的几个）接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖、扩散或分布时，即为限制因子繁殖、扩散或分布时，即为限制因子n特点：耐受范围窄、易变化。特点：耐受范围窄、易变化。n氧是水生生物的限制因子；氧是水生生物的限制因子；n一般氧不会成为陆生生物的限制因子。一般氧不会成为陆生生物的限制因子。生物与环境关系基本原理第22页/共116页生物的耐性限度会因发育时期、季节、环境条件的不生物的耐性限度会因发育时期、季节、环境条件的不同而改变同而改变自然界耐性限度的实际范围几乎都比潜在范围窄自然界耐性限度的实际范围几乎都比潜在范围窄l l不利因素影响提高对基础代谢率的生理调节付出的代价不利因素影响提高对基础代谢率的生理调节付出的代价不利因素影响提高对基础代谢率的生理调节付出的代价不利因素影响提高对基础代谢率的生理调节付出的代价l l生态环境中的辅助因子降低了代谢强度上限或下限水平生态环境中的辅助因子降低了代谢强度上限或下限水平生态环境中的辅助因子降低了代谢强度上限或下限水平生态环境中的辅助因子降低了代谢强度上限或下限水平生物的耐性限度可以发生改变生物的耐性限度可以发生改变-生物的调整适应能力生物的调整适应能力l l高山雪莲、温泉中的生物等高山雪莲、温泉中的生物等高山雪莲、温泉中的生物等高山雪莲、温泉中的生物等l l适应性是以减弱对其他环境因子的适应能力为代价的适应性是以减弱对其他环境因子的适应能力为代价的适应性是以减弱对其他环境因子的适应能力为代价的适应性是以减弱对其他环境因子的适应能力为代价的生态因子间存在明显的相互关联生态因子间存在明显的相互关联生物与环境关系基本原理第23页/共116页两因子作用对生物适合度的影响（两因子作用对生物适合度的影响（Pianka,1978)适适合合度度80859095100相对湿度（相对湿度（%）适适合合度度2025303540温度（温度（）30 32.5 35 85%90%95%生物与环境关系基本原理第24页/共116页两因子作用对生物适合度的影响（两因子作用对生物适合度的影响（Pianka,1978)温温度度（）80859095100相对湿度（相对湿度（%）40353025低适合度低适合度中适合度中适合度高适合度高适合度生物与环境关系基本原理第25页/共116页限制因子的研究对生态学具有重要意义限制因子的研究对生态学具有重要意义l l在实际工作中集中关注可能起限制作用的因子；在实际工作中集中关注可能起限制作用的因子；在实际工作中集中关注可能起限制作用的因子；在实际工作中集中关注可能起限制作用的因子；l l限制因子的确定要通过观察、分析、实验相结合的途径：限制因子的确定要通过观察、分析、实验相结合的途径：限制因子的确定要通过观察、分析、实验相结合的途径：限制因子的确定要通过观察、分析、实验相结合的途径：通过野外观察和分析找出起显著作用的因子，分析其对生物的通过野外观察和分析找出起显著作用的因子，分析其对生物的通过野外观察和分析找出起显著作用的因子，分析其对生物的通过野外观察和分析找出起显著作用的因子，分析其对生物的作用途径，随后设计室内实验确定其与生物的定量关系。作用途径，随后设计室内实验确定其与生物的定量关系。作用途径，随后设计室内实验确定其与生物的定量关系。作用途径，随后设计室内实验确定其与生物的定量关系。生物与环境关系基本原理第26页/共116页生态幅l l熊猫仅见于秦巴山区，大象只生长在热带丛林，野兔、熊猫仅见于秦巴山区，大象只生长在热带丛林，野兔、熊猫仅见于秦巴山区，大象只生长在热带丛林，野兔、熊猫仅见于秦巴山区，大象只生长在热带丛林，野兔、麻雀则分布很广；麻雀则分布很广；麻雀则分布很广；麻雀则分布很广；l l红松主要生长在北温带湿润区山地，望天树主要见于西红松主要生长在北温带湿润区山地，望天树主要见于西红松主要生长在北温带湿润区山地，望天树主要见于西红松主要生长在北温带湿润区山地，望天树主要见于西双版纳热带雨林，而芦苇则到处可见；双版纳热带雨林，而芦苇则到处可见；双版纳热带雨林，而芦苇则到处可见；双版纳热带雨林，而芦苇则到处可见；l l高山冻原上的衣藻只能在高山冻原上的衣藻只能在高山冻原上的衣藻只能在高山冻原上的衣藻只能在0 0上下繁衍，温泉中的一些上下繁衍，温泉中的一些上下繁衍，温泉中的一些上下繁衍，温泉中的一些嗜温细菌和蓝绿藻只能在高温下生存，而一般的陆生维嗜温细菌和蓝绿藻只能在高温下生存，而一般的陆生维嗜温细菌和蓝绿藻只能在高温下生存，而一般的陆生维嗜温细菌和蓝绿藻只能在高温下生存，而一般的陆生维管植物可以在很宽的温度范围内生长。管植物可以在很宽的温度范围内生长。管植物可以在很宽的温度范围内生长。管植物可以在很宽的温度范围内生长。生态幅（生态幅（ecological valence）：每一个种对环境因子适）：每一个种对环境因子适应范围的大小主要取决于各个种的遗传特性应范围的大小主要取决于各个种的遗传特性生物耐受最高点（上限）与最低点（下限）包含的范围生物耐受最高点（上限）与最低点（下限）包含的范围生物与环境关系基本原理第27页/共116页冷窄温冷窄温广温广温暖窄温暖窄温最适最适最适最适最适最适最低最低最高最高最低最低最高最高生态因子生态因子活活动动性性（生生长长）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生物与环境关系基本原理第28页/共116页稳态（homeostasis)：生命系统的重要特征l l生命系统通过内在的调节机制，各组成成分和生命系统通过内在的调节机制，各组成成分和生命系统通过内在的调节机制，各组成成分和生命系统通过内在的调节机制，各组成成分和谐共处，从而使相对的平衡条件得以保持谐共处，从而使相对的平衡条件得以保持谐共处，从而使相对的平衡条件得以保持谐共处，从而使相对的平衡条件得以保持内稳态内稳态内稳态内稳态生物控制体内环境使其保持相对稳定生物控制体内环境使其保持相对稳定生物控制体内环境使其保持相对稳定生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制，以减少生物对外界条件的依赖性，提的机制，以减少生物对外界条件的依赖性，提的机制，以减少生物对外界条件的依赖性，提的机制，以减少生物对外界条件的依赖性，提高生物对外界环境的适应能力高生物对外界环境的适应能力高生物对外界环境的适应能力高生物对外界环境的适应能力内稳态通过生理过程或行为调整而实现l l沙漠蜥蜴沙漠蜥蜴沙漠蜥蜴沙漠蜥蜴l l向日葵向日葵向日葵向日葵内稳态是生物扩大耐性限度的一种重要机制生物与环境关系基本原理第29页/共116页非内稳态生物（非内稳态生物（homeostatic organisms)homeostatic organisms)：其耐性：其耐性限度仅取决于体内酶系统在什么生态因子范围内限度仅取决于体内酶系统在什么生态因子范围内起作用；起作用；内稳态生物（内稳态生物（non-homeostatic organisms)non-homeostatic organisms)：其：其耐性限度除取决于体内酶系统外，还有赖于内稳耐性限度除取决于体内酶系统外，还有赖于内稳态机制发挥作用的大小。态机制发挥作用的大小。生物与环境关系基本原理第30页/共116页体体内内环环境境体外环境体外环境非内稳态生物非内稳态生物内稳态生物内稳态生物环境变化对内稳态与非内稳态生物体内环境的影响环境变化对内稳态与非内稳态生物体内环境的影响生物与环境关系基本原理第31页/共116页驯化驯化l l除内稳态机制外的人为改变生物耐性范围的方法除内稳态机制外的人为改变生物耐性范围的方法除内稳态机制外的人为改变生物耐性范围的方法除内稳态机制外的人为改变生物耐性范围的方法 南方果树的北移、野生植物的栽培化、南方果树的北移、野生植物的栽培化、南方果树的北移、野生植物的栽培化、南方果树的北移、野生植物的栽培化、降解微生物的驯化培养降解微生物的驯化培养降解微生物的驯化培养降解微生物的驯化培养等等等等。生物与环境关系基本原理第32页/共116页指示生物指示生物 (indicator organism)(indicator organism)：生物指示器：生物指示器l l生物在与环境相互作用、协同进化的过程中留下的环境生物在与环境相互作用、协同进化的过程中留下的环境生物在与环境相互作用、协同进化的过程中留下的环境生物在与环境相互作用、协同进化的过程中留下的环境烙印，可以生物作为指示都是为反映环境的某些特征。烙印，可以生物作为指示都是为反映环境的某些特征。烙印，可以生物作为指示都是为反映环境的某些特征。烙印，可以生物作为指示都是为反映环境的某些特征。枣芽发，点棉花枣芽发，点棉花枣芽发，点棉花枣芽发，点棉花 杏花开，快种麦杏花开，快种麦杏花开，快种麦杏花开，快种麦 钟虫和轮虫出现时表明水质较好；钟虫和轮虫出现时表明水质较好；钟虫和轮虫出现时表明水质较好；钟虫和轮虫出现时表明水质较好；海洲香薷在海洲为铜矿的指示生物；海洲香薷在海洲为铜矿的指示生物；海洲香薷在海洲为铜矿的指示生物；海洲香薷在海洲为铜矿的指示生物；湖南念同的野韭指示金矿；湖南念同的野韭指示金矿；湖南念同的野韭指示金矿；湖南念同的野韭指示金矿；有芨芨草成片生长的地方都有浅层地下水分布。有芨芨草成片生长的地方都有浅层地下水分布。有芨芨草成片生长的地方都有浅层地下水分布。有芨芨草成片生长的地方都有浅层地下水分布。生物与环境关系基本原理第33页/共116页指示作用的相对性指示作用的相对性l l海洲香薷在辽宁、河北等地为路边杂草，无指示意义；海洲香薷在辽宁、河北等地为路边杂草，无指示意义；海洲香薷在辽宁、河北等地为路边杂草，无指示意义；海洲香薷在辽宁、河北等地为路边杂草，无指示意义；l l铜矿的指示植物在海洲为香薷，在四川西部则为头状蓼，铜矿的指示植物在海洲为香薷，在四川西部则为头状蓼，铜矿的指示植物在海洲为香薷，在四川西部则为头状蓼，铜矿的指示植物在海洲为香薷，在四川西部则为头状蓼，在辽宁则为丝石竹。在辽宁则为丝石竹。在辽宁则为丝石竹。在辽宁则为丝石竹。生物与环境关系基本原理第34页/共116页指示生物指示生物海洲香薷海洲香薷丝石竹丝石竹生物与环境关系基本原理第35页/共116页生物对环境的适应生物对环境的适应l l适应：生物对其环境压力的调整过程适应：生物对其环境压力的调整过程适应：生物对其环境压力的调整过程适应：生物对其环境压力的调整过程 基因型适应：可遗传，发生在进化过程中，桦尺蠖的工业黑化基因型适应：可遗传，发生在进化过程中，桦尺蠖的工业黑化基因型适应：可遗传，发生在进化过程中，桦尺蠖的工业黑化基因型适应：可遗传，发生在进化过程中，桦尺蠖的工业黑化 表型适应：发生在生物个体身上表型适应：发生在生物个体身上表型适应：发生在生物个体身上表型适应：发生在生物个体身上l l适应种类适应种类适应种类适应种类 进化适应进化适应进化适应进化适应 生理适应生理适应生理适应生理适应 感觉适应感觉适应感觉适应感觉适应 学习适应学习适应学习适应学习适应生物与环境关系基本原理第36页/共116页生态因子的生态作用及生物的适应光光温度温度水水土壤土壤第37页/共116页光因子的生态作用及生物的适应光的性质l l范围很广的电磁波：范围很广的电磁波：范围很广的电磁波：范围很广的电磁波：150-4000nm150-4000nm150-4000nm150-4000nml l红外、紫外、可见红外、紫外、可见红外、紫外、可见红外、紫外、可见第38页/共116页光因子的生态作用及生物的适应光强光强生物的生长发育与形态建成生物的生长发育与形态建成l l影响植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加影响植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加影响植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加影响植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加l l促进组织和器官的分化、制约器官的生长发育速度、保促进组织和器官的分化、制约器官的生长发育速度、保促进组织和器官的分化、制约器官的生长发育速度、保促进组织和器官的分化、制约器官的生长发育速度、保持各器官组织发育正常比例持各器官组织发育正常比例持各器官组织发育正常比例持各器官组织发育正常比例l l黄化现象黄化现象黄化现象黄化现象（eitiolation phenomenon)eitiolation phenomenon)是植物对黑暗环境的是植物对黑暗环境的是植物对黑暗环境的是植物对黑暗环境的特殊适应，是光与形态建成关系极端的典型例子特殊适应，是光与形态建成关系极端的典型例子特殊适应，是光与形态建成关系极端的典型例子特殊适应，是光与形态建成关系极端的典型例子l l光对植物的形态建成的影响受光敏色素等因子的调节光对植物的形态建成的影响受光敏色素等因子的调节光对植物的形态建成的影响受光敏色素等因子的调节光对植物的形态建成的影响受光敏色素等因子的调节第39页/共116页光因子的生态作用及生物的适应光强生物的生长发育与形态建成l l影响动物的生长发育速度影响动物的生长发育速度影响动物的生长发育速度影响动物的生长发育速度 蛙卵、鲑鱼卵在有光的情况下孵化快，发育也快蛙卵、鲑鱼卵在有光的情况下孵化快，发育也快蛙卵、鲑鱼卵在有光的情况下孵化快，发育也快蛙卵、鲑鱼卵在有光的情况下孵化快，发育也快 贻贝和生活在海洋深处的浮游生物在黑暗情况下生长较快贻贝和生活在海洋深处的浮游生物在黑暗情况下生长较快贻贝和生活在海洋深处的浮游生物在黑暗情况下生长较快贻贝和生活在海洋深处的浮游生物在黑暗情况下生长较快 蚜虫在连续有光和连续无光的条件下多为无翅个体，而在蚜虫在连续有光和连续无光的条件下多为无翅个体，而在蚜虫在连续有光和连续无光的条件下多为无翅个体，而在蚜虫在连续有光和连续无光的条件下多为无翅个体，而在光暗交替条件下则多产生有翅个体光暗交替条件下则多产生有翅个体光暗交替条件下则多产生有翅个体光暗交替条件下则多产生有翅个体第40页/共116页光因子的生态作用及生物的适应光强光强对水生植物的影响对水生植物的影响l l光的穿透性是植物在海洋中分布的限制因子光的穿透性是植物在海洋中分布的限制因子光的穿透性是植物在海洋中分布的限制因子光的穿透性是植物在海洋中分布的限制因子l l光补偿点：透光带下部植物光合作用量与呼吸消耗平衡光补偿点：透光带下部植物光合作用量与呼吸消耗平衡光补偿点：透光带下部植物光合作用量与呼吸消耗平衡光补偿点：透光带下部植物光合作用量与呼吸消耗平衡之处之处之处之处 特别清澈的海水和湖水可达几百米特别清澈的海水和湖水可达几百米特别清澈的海水和湖水可达几百米特别清澈的海水和湖水可达几百米 浮游植物密度大或含有大量泥沙颗粒的水体为水下浮游植物密度大或含有大量泥沙颗粒的水体为水下浮游植物密度大或含有大量泥沙颗粒的水体为水下浮游植物密度大或含有大量泥沙颗粒的水体为水下1 1 1 1米左右米左右米左右米左右 受污染河流中光补偿点则可能只有水面下几厘米受污染河流中光补偿点则可能只有水面下几厘米受污染河流中光补偿点则可能只有水面下几厘米受污染河流中光补偿点则可能只有水面下几厘米l l光饱和点：在一定范围内，光合作用的效率与光强成正光饱和点：在一定范围内，光合作用的效率与光强成正光饱和点：在一定范围内，光合作用的效率与光强成正光饱和点：在一定范围内，光合作用的效率与光强成正比，但是到达一定强度，若继续增加光强，光合作用的比，但是到达一定强度，若继续增加光强，光合作用的比，但是到达一定强度，若继续增加光强，光合作用的比，但是到达一定强度，若继续增加光强，光合作用的效率不再增加或增加很少，这点称为光饱和点效率不再增加或增加很少，这点称为光饱和点效率不再增加或增加很少，这点称为光饱和点效率不再增加或增加很少，这点称为光饱和点第41页/共116页光因子的生态作用及生物的适应光强光强植物对光照强度的适应类型植物对光照强度的适应类型l l阳地植物：适应于强光照地区生活的植物，光补偿点位阳地植物：适应于强光照地区生活的植物，光补偿点位阳地植物：适应于强光照地区生活的植物，光补偿点位阳地植物：适应于强光照地区生活的植物，光补偿点位置较高，光合作用速率和代谢速率较高置较高，光合作用速率和代谢速率较高置较高，光合作用速率和代谢速率较高置较高，光合作用速率和代谢速率较高蒲公英、杨、柳、槐、榆、松等蒲公英、杨、柳、槐、榆、松等蒲公英、杨、柳、槐、榆、松等蒲公英、杨、柳、槐、榆、松等l l阴地植物：适应于弱光照地区生活的植物，光补偿点位阴地植物：适应于弱光照地区生活的植物，光补偿点位阴地植物：适应于弱光照地区生活的植物，光补偿点位阴地植物：适应于弱光照地区生活的植物，光补偿点位置较低，光合作用速率和代谢速率较低置较低，光合作用速率和代谢速率较低置较低，光合作用速率和代谢速率较低置较低，光合作用速率和代谢速率较低铁杉、红豆杉、山酢浆草、三七、半夏等铁杉、红豆杉、山酢浆草、三七、半夏等铁杉、红豆杉、山酢浆草、三七、半夏等铁杉、红豆杉、山酢浆草、三七、半夏等第42页/共116页光因子的生态作用及生物的适应第43页/共116页光质光质生态作用与生物的适应生态作用与生物的适应l l不同光质对植物的光合作用，色素形成、向光性、形态不同光质对植物的光合作用，色素形成、向光性、形态不同光质对植物的光合作用，色素形成、向光性、形态不同光质对植物的光合作用，色素形成、向光性、形态建成的诱导等的影响不同建成的诱导等的影响不同建成的诱导等的影响不同建成的诱导等的影响不同 红、橙光可被叶绿素吸收，对叶绿素形成有促进作用红、橙光可被叶绿素吸收，对叶绿素形成有促进作用红、橙光可被叶绿素吸收，对叶绿素形成有促进作用红、橙光可被叶绿素吸收，对叶绿素形成有促进作用 蓝紫光可被叶绿素和胡萝卜素吸收蓝紫光可被叶绿素和胡萝卜素吸收蓝紫光可被叶绿素和胡萝卜素吸收蓝紫光可被叶绿素和胡萝卜素吸收 绿光很少被吸收利用绿光很少被吸收利用绿光很少被吸收利用绿光很少被吸收利用 红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成光因子的生态作用及生物的适应生理有生理有效辐射效辐射生理无效辐射生理无效辐射第44页/共116页光质光质生态作用与生物的适应生态作用与生物的适应l l可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长、发可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长、发可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长、发可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长、发育都有影响育都有影响育都有影响育都有影响 光照环境使蛱蝶体色变淡光照环境使蛱蝶体色变淡光照环境使蛱蝶体色变淡光照环境使蛱蝶体色变淡l l不可见光对生物的影响也是多方面的不可见光对生物的影响也是多方面的不可见光对生物的影响也是多方面的不可见光对生物的影响也是多方面的 昆虫对紫外光有趋光反应，草履虫则为避光反应昆虫对紫外光有趋光反应，草履虫则为避光反应昆虫对紫外光有趋光反应，草履虫则为避光反应昆虫对紫外光有趋光反应，草履虫则为避光反应 340240nm340240nm辐射条件下可使细菌、真菌、线虫卵和病毒等停止活动辐射条件下可使细菌、真菌、线虫卵和病毒等停止活动辐射条件下可使细菌、真菌、线虫卵和病毒等停止活动辐射条件下可使细菌、真菌、线虫卵和病毒等停止活动 200300nm200300nm辐射条件下能杀灭空气中、水面和各种物体表面的微生物辐射条件下能杀灭空气中、水面和各种物体表面的微生物辐射条件下能杀灭空气中、水面和各种物体表面的微生物辐射条件下能杀灭空气中、水面和各种物体表面的微生物光因子的生态作用及生物的适应第45页/共116页光周期光周期生物对光周期的适应生物对光周期的适应l l昼夜节律：生物活动表现出昼夜节律：生物活动表现出昼夜节律：生物活动表现出昼夜节律：生物活动表现出24h24h循环一次的现象循环一次的现象循环一次的现象循环一次的现象 有些动物夜间活动白天休息：猿有些动物夜间活动白天休息：猿有些动物夜间活动白天休息：猿有些动物夜间活动白天休息：猿 有些浮游生物夜间浮向水面，白天游向深水处有些浮游生物夜间浮向水面，白天游向深水处有些浮游生物夜间浮向水面，白天游向深水处有些浮游生物夜间浮向水面，白天游向深水处 植物的昼夜交替现象，如光合作用、蒸腾作用、积累与消耗植物的昼夜交替现象，如光合作用、蒸腾作用、积累与消耗植物的昼夜交替现象，如光合作用、蒸腾作用、积累与消耗植物的昼夜交替现象，如光合作用、蒸腾作用、积累与消耗 昼夜节律存在内部控制机制：人的睡眠、活动与休息的交替等昼夜节律存在内部控制机制：人的睡眠、活动与休息的交替等昼夜节律存在内部控制机制：人的睡眠、活动与休息的交替等昼夜节律存在内部控制机制：人的睡眠、活动与休息的交替等光因子的生态作用及生物的适应第46页/共116页光因子的生态作用及生物的适应昼夜节律的内部控昼夜节律的内部控制机制生命的基制机制生命的基本特征：休息与睡本特征：休息与睡眼（时差）、活动眼（时差）、活动与休息的交替与休息的交替第47页/共116页光周期光周期生物对光周期的适应生物对光周期的适应l l光周期现象：分布在地球各地的动植物长期生活在具有光周期现象：分布在地球各地的动植物长期生活在具有光周期现象：分布在地球各地的动植物长期生活在具有光周期现象：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一定昼夜变化格局的环境中，借助于自然选择和进化而一定昼夜变化格局的环境中，借助于自然选择和进化而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，形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式，这就是光周期现象。光周期现象是生物长期适应光的周这就是光周期现象。光周期现象是生物长期适应光的周这就是光周期现象。光周期现象是生物长期适应光的周这就是光周期现象。光周期现象是生物长期适应光的周期性变化形成的节律。期性变化形成的节律。期性变化形成的节律。期性变化形成的节律。光因子的生态作用及生物的适应第48页/共116页光周期光周期生物对光周期的适应生物对光周期的适应 植物的光周期：植物的光周期：植物的光周期：植物的光周期：光因子的生态作用及生物的适应长日照植物：北半球高纬度带，日照必须大于某一时长日照植物：北半球高纬度带，日照必须大于某一时数：凤仙花、冬小麦、油菜等数：凤仙花、冬小麦、油菜等中间性植物：日照与黑暗各半，甘蔗；日照长度要求中间性植物：日照与黑暗各半，甘蔗；日照长度要求不严，黄瓜、蕃茄、蒲公英等不严，黄瓜、蕃茄、蒲公英等短日照植物：光照短于临界光期，牵牛、玉米、棉等短日照植物：光照短于临界光期，牵牛、玉米、棉等第49页/共116页光周期光周期生物对光周期的适应生物对光周期的适应 动物的光周期：动物的光周期：动物的光周期：动物的光周期：光因子的生态作用及生物的适应鸟类迁徙、生殖时间鸟类迁徙、生殖时间哺乳动物换毛和生殖
