第三章 农业生态系统的生物与环境.ppt

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1、农业生态与环境保护 任课：曹 丹 学习目标学习目标知识目标知识目标生物的种群与生物群落；生物的种群与生物群落；环境因子的生态作用；环境因子的生态作用；生物对环境的适应及改造。生物对环境的适应及改造。能力目标能力目标运用种间相互作用及生态因子作用规律解决农运用种间相互作用及生态因子作用规律解决农业生产中的实际问题业生产中的实际问题一一 生物种群生物种群种群：种群：生活在生活在同同一一地点的地点的同同种种生物的一生物的一群个体，具有相似的形态、生理特征。群个体，具有相似的形态、生理特征。种群密度出生率和死亡率年龄组成性别比例(一一)种群特征种群特征一一 生物种群生物种群种群密度种群的个体数量空间大

2、小（面积或体积）(1)(1)定义：单位定义：单位空间空间内某种群的个体数量内某种群的个体数量1、种群密度大多数水生生物可用单位体积内的数量表示。陆生生物一般用单位面积内的数量来表示。(2)(2)特点：特点：种群密度很高种群密度一般种群密度较高不同物种的种群密度不一样不同物种的种群密度不一样同一物种的种群密度在不同环境条件下不一样同一物种的种群密度在不同环境条件下不一样出生率：出生率：死亡率：死亡率：(1)(1)定义：定义：种群中种群中单位数量单位数量的个体在的个体在单位时间单位时间内内新产生新产生的个体数的个体数种群中种群中单位数量单位数量的个体在的个体在单位时间单位时间内内死亡死亡的个体数的

3、个体数人口自然增长率人口自然增长率=出生率出生率-死亡率死亡率(2)(2)意义：意义：决定当前决定当前种群大小和种群密度的重种群大小和种群密度的重 要因素要因素2.2.出生率和死亡率出生率和死亡率(1)(1)定义：一个种群中各定义：一个种群中各年龄期年龄期个体数目的比例个体数目的比例.(2)(2)类型类型增长型增长型稳定型稳定型衰退型衰退型3.3.年龄组成年龄组成一般分为一般分为幼年幼年(尚尚无无生殖能力生殖能力)、成年成年(有生有生殖能力殖能力)和和老年老年(丧失丧失生殖能力生殖能力)三个阶段三个阶段。n幼年个体多，老年个体少幼年个体多，老年个体少n幼年个体幼年个体大量成长为成年大量成长为成

4、年个体个体，成年个体，成年个体产生后代产生后代n种群密度会越来越种群密度会越来越大大增长型年龄组成增长型年龄组成老年老年成年成年幼年幼年1)1)增长型：增长型：出生率出生率死亡率死亡率n各年龄期的个体数比例适中各年龄期的个体数比例适中n在一定时期内新出生的个体在一定时期内新出生的个体数数接近接近衰老死亡的个体数衰老死亡的个体数n种群密度保持种群密度保持相对稳定相对稳定稳定型年龄组成稳定型年龄组成老年老年成年成年幼年幼年2)2)稳定型：稳定型：出生率出生率死亡率死亡率n老年个体多老年个体多,幼年个体少幼年个体少n新出生的个体数不能补新出生的个体数不能补偿衰老死亡的个体数偿衰老死亡的个体数n种群密

5、度会越来越种群密度会越来越小小衰退型年龄组成衰退型年龄组成老年老年成年成年幼年幼年3)3)衰退型：衰退型：(4)(4)对于对于预测预测种群数量的种群数量的变化趋势变化趋势具有具有重要意义。重要意义。出生率出生率死亡率死亡率图甲和图乙为某种生物种群的年龄组成曲线，图甲和图乙为某种生物种群的年龄组成曲线，如不考虑其他因素，种群如不考虑其他因素，种群1 1和种群和种群2 2未来个体数未来个体数量的发展趋势是（量的发展趋势是（）想一想想一想个个体体数数年龄年龄种群种群1 1个个体体数数年龄年龄种群种群2 2A.A.衰退型和增长型衰退型和增长型B.B.增长型和衰退型增长型和衰退型C.C.稳定型和衰退型稳

6、定型和衰退型D.D.稳定型和增长型稳定型和增长型B.B.增长型和衰退型增长型和衰退型(1)(1)定义：定义：(2)(2)类型类型雌雌雄相当型雄相当型:雌雌多雄少型多雄少型:雌雌少雄多型少雄多型:猩猩猩猩人工控制的种群人工控制的种群白蚁、白蚁、蜜蜂蜜蜂4.4.性别比例性别比例种群的性别比例是指种群的性别比例是指具有生殖能力具有生殖能力的雌雄个的雌雄个体数目在种群中所占的比例。体数目在种群中所占的比例。种群的性别比例失调，出生率就会下降，种群密度就会明显降低。(3)意义：性别比例在一定程度上影响着种群密度应用：利用性引诱剂诱杀害虫同种异性个体，达到事半功倍的杀虫效果。种群密度性别比例出生率死亡率年

7、龄组成影响决定 当前预测 未来(二)种群特征小结：出生率和死亡率是决定种群大小最直接的因素，任何影响种群数量变动的因素最终都要落实到出生率和死亡率。(一一)定义：定义：生活在一定的自然区域内，相互之间具生活在一定的自然区域内，相互之间具有有直接直接或或间接间接关系的关系的各种生物各种生物的总和。的总和。包括动物、植物、微生物包括动物、植物、微生物二二 生物群落生物群落1.1.垂直结构：垂直结构：n在垂直方向上明显的在垂直方向上明显的分层现象分层现象n同一地点不同同一地点不同生物占据不同高度生物占据不同高度n植物的垂直分布植物的垂直分布决定决定动物的垂直分布动物的垂直分布(二二)生物群落的结构生

8、物群落的结构2.2.水平结构：水平结构：n受地形起伏、光照明暗、湿度高低的影响受地形起伏、光照明暗、湿度高低的影响n不同不同生物分布于生物分布于不同不同地段地段(三)群落的其他特点n物种的多样性n具有一定的优势物种n群落有演替现象水葫芦乔木层灌木层草本植物层苔藓地衣层森林植物的垂直分布池塘生物群落中，荷花、芦苇等将茎叶高高地挺出水面；睡莲、满江红、浮萍等浮于水面；金鱼藻等则生长于水中。鲢鱼在水体浅层，鲩鱼在中层，青鱼、虾、蚌等在水底，泥鳅、鳝鱼等则在水底淤泥中生活。池塘生物的垂直分布一一光光因子的生态作用及生物的适应因子的生态作用及生物的适应二、二、温度温度因子的生态作用及生物的适应因子的生态

9、作用及生物的适应三三水水因子的生态作用及生物的适应因子的生态作用及生物的适应四、四、土壤因子土壤因子的生态意义及生物的适应的生态意义及生物的适应三三 环境因子的生态作用环境因子的生态作用五、五、气象因子气象因子的生态意义及生物的适应的生态意义及生物的适应 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光的生态意义及其性质光变化对生物的影响以光为主导因子的生物的生态类型如何提高植物的光能利用率1、光的生态意义及其性质1）太阳辐射的生态意义：太阳辐射是地球上一切生物能量的源泉，为维持生命的环境创造了必要的条件；是生物的一个重要生态因子，对植物的生态作用是由光强、光照时间、光谱组成

10、三者的对比关系构成的；光能条件直接影响植物的生物学产量，因为光是一切绿色植物进行光合作用的能量来源；光因子还是生命活动周期性节律的触发器。2）光的性质 a a、太阳辐射太阳辐射:太阳表面以电磁波的形式不断释放的能量，其中到达地球表面的能量仅为太阳辐射总量的1/22亿。b、光谱组成：红外光(760nm热效应)51%，可见光(380-760nm)40%，紫外光（290nm）9%生理有效光辐射：红橙光(620-760 nm)叶绿素a，有利于碳水化合物的形成；兰紫光（490-435nm）叶绿素b，有利于蛋白质的形成。c、日照长度：主要指每天太阳的可照时数，即昼长。除两级外，春分秋分全球都是昼夜分；冬半

11、年夜越长，昼越短。在北极地区则夏季全是白天，冬季全是黑夜，即出现极昼极夜现象。光变化及生物的适应光变化及生物的适应）光照强度的生态作用及生物的适应 a光强对生物的生长发育和形态建成有重要的作用 光照强度对植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加有重要影响，光还促进组织和器官的分化，制约着器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例。b植物对光照强度的适应类型不同的植物对光强的反应也是不一样的。阳地植物阳地植物适应于强光照地区生活的植物称阳地植物，这类植物补偿点的位置较高，光合作用的速率和代谢速率都比较高。阴地植物阴地植物适应于弱光照地区生活的植物称阴地植物，这类植物的光补偿点

12、位置较低，其光合速率和呼吸速率都比较低。阴地植物多生长在潮湿背阴的地方或密林内。）光质的生态作用及生物的适应：对植物：红橙光（主要被叶绿素吸收，促进碳水化合物形成）、蓝紫光（主要被叶绿素和类胡萝卜素吸收，促进蛋白质的合成）为生理有效光。绿光很少被吸收利用，称为生理无效光。对动物：可见光影响动物的生殖、迁徙、羽毛更换、生长、发育等。紫外光具有致死作用。3)生物对光周期的适应 昼夜节律：大多数生物活动表现出昼夜节律，即24h循环一次的现象。动物的行为习性常表现出明显的昼夜节律，植物的光合作用、蒸腾作用也表现出有规律的昼夜变化。光周期现象：生物对白天黑夜的相对长度的反应称为光周期现（photoper

13、iodism）。生物的光周期现象常表现在：日照长短与植物开花、种子萌发、地下部分的生长、动物的生殖、休眠等。美国科学家加纳尔（W.W.Garner,1920年）等人为假定以12小时为长日照植物和短日照植物是否开花的临界日长，即诱导长日照植物开花所需的最短日照时数，或诱导短日照植物开花所需的最长日照时数，并假定每日在短于12小时的日照下才开花的植物叫做短日照植物（short-day plant）；每日在长于12小时的日照下才开花的植物叫做长日照植物（long-day plant）；要求昼夜长短接近于相等时才开花植物称为中日照植物。3.3.以光为主导因子划分的植物生态类型以光为主导因子划分的植物生

14、态类型 比较以光为主导因子划分的植物生态类型的特征：1)根据植物对光强适应:阳生植物、阴生植物（生境、形态、结构、生理功能）2)根据植物对日照长度的适应:长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间植物（各自的特点）二二温度温度因子的生态作用及生物的适应因子的生态作用及生物的适应 1、地球上环境温度的分布及其变化规律 决定地球上温度分布的主要因素是：入射的太阳辐射和地球表面的水陆分布。环境温度的变化幅：水环境：淡水湖的水温不小于0C，海洋不低于-2.5C。大洋海水温度的最高纪录时36C，朝间带或小型淡水湖泊的水温可达40-45C。水环境温度的变幅一般只有40-45C。大陆气温：大陆上最低气温记录是

15、-88.3C(南极大陆)，沙漠中夏季中午最高气温记录可达60-80C。大陆温度的变幅可达130-150C。温度在空间上的变化：温度随纬度不同的变化（水平变化）年均温年均温20 20，最热月，最热月10，极地划分热带、温带和寒带；，极地划分热带、温带和寒带；北半球纬度每增加北半球纬度每增加1，年平均气温下降，年平均气温下降0.5 随海拔高度不同的变化（垂直变化）海拔高度每增加海拔高度每增加100100米，气温降低米，气温降低0.5-10.5-1；山坡的不同坡；山坡的不同坡向，热量向，热量 分配不均匀，坡向的气温差异随着海拔分配不均匀，坡向的气温差异随着海拔高度的增加而减少。高度的增加而减少。2

16、2、温度因子的生态作用、温度因子的生态作用 任何生物都生活在一定温度外界环境中并受着温度变化（空间、时间、海拔）的影响（直接的、间接的）。温度直接影响生物体的体温。体温的高低又决定了生物体的代谢过程的强度和特点。体内的生理生化反应要求有一定的温度范围（基点温度：最高、最适、最低）。1）温度与生物的生长生物生长的三基点（最高温、最低温、最适温）。不同生物的“三基点”是不一样的。在一定的温度范围内，生物的生长速率与温度成正比。2、极端温度对生物的影响及生物对极端温度的适应 极端温度:危及生物生命功能的温度称为极端温度.1)低温对生物的影响及生物对低温环境的适应：a.极端低温对生物的影响：b.生物对

17、极端低温的适应：a.极端低温对生物的影响 临界温度：温度低于一定数值时生物体受到伤害。冷害：喜温生物在零度以上的条件下受害或死亡。喜温生物向北方扩展或扩展其分布范围的主要障碍。霜害：由于霜冻而对生物所造成的伤害。冻害：零度以下的低温使生物体内形成冰晶而造成的损害。（对生物的影响：使质膜破裂，蛋白质失活变性；由于生理干燥和水化层的破坏而引起植物受害。）2 2）高温对生物的影响及生物对高温环境的适应）高温对生物的影响及生物对高温环境的适应a高温对生物的影响：植物：减弱光合作用，增强呼吸作用，使此两个重要过程失调，造成植物的饥饿现象;破坏植物的水分平衡，促使蛋白质凝固，导致有害物质的积累动物：破坏酶

18、的活性，使蛋白质凝固变性，缺氧，排泄功能失调，神经系统麻痹 b生物对高温环境的适应：生物对高温环境的适应表现在形态、生理和行为3个方面.植物形态上的适应：有些植物生有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射一大部分阳光，使植物体免受热伤害；有些植物叶片垂直排列使叶缘向光或在高温条件下叶片折叠，减少光的吸收面积；还有些植物的树干和根茎生有很厚的木栓层，具有绝热和保护作用。动物对高温环境的一个重要生理适应就是适当放松恒温性，使体温有较大的变幅，这样在高温炎热的时刻身体就能暂时吸收和贮存大量的热并使体温升高，之后在环境条件改善时或躲到阴凉处时再把体内的热量释放出去，体温也会随之下降。沙漠中的啮齿动物对高温环境常常采取行为上的适应对策，即夏眠、穴居和白天躲入洞内夜晚出来活动。有些黄鼠(Citells)不仅在冬季进行冬眠，还要在炎热干旱的夏季进行夏眠。昼伏夜出是躲避高温的有效行为适应，因为夜晚温度低，可大大减少蒸发散热失水，特别是在地下巢穴中，这就是所谓夜出加穴居的适应对策。三三水水因子的生态作用及生物的适应因子的生态作用及生物的适应四四土壤土壤因子的生态作用及生物的适应因子的生态作用及生物的适应五五气象气象因子的生态作用及生物的适应因子的生态作用及生物的适应