林学概论第5讲-森林与环境.ppt
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1、森林与环境森林与环境主讲人主讲人:王国兵王国兵4/2/20231南京林业大学森林资源与环境学院南京林业大学森林资源与环境学院南京林业大学森林资源与环境学院南京林业大学森林资源与环境学院森林、森林、环境的概念与类型环境的概念与类型v森林的概念森林的概念 森林(森林(forest)是指一个以木本植物)是指一个以木本植物为主体,包括乔木、灌木、草本植物为主体,包括乔木、灌木、草本植物以及动物、微生物等其它生物,占有以及动物、微生物等其它生物,占有相当大的空间,并显著影响周围环境相当大的空间,并显著影响周围环境的生物群落复合体。的生物群落复合体。4/2/20232南京林业大学生态与环境科学系南京林业大
2、学生态与环境科学系4/2/20233南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系4/2/20234南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系森林是地球上主要的植森林是地球上主要的植被类型之一,是陆地生被类型之一,是陆地生态系统的主体,对人类态系统的主体,对人类的生存和发展及其重要。的生存和发展及其重要。4/2/20235南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系环境的概念环境的概念v定义:是指生物(个体或群体)生活空间的外界自然条件的总和,包括生物生存的空间及维持其生命活动的物质和能量。v生物有机体的存活需要不断地与其周围环境进行物质与能量的交换,生物与
3、环境的这种相互作用,使得生物不可能脱离环境而存在。4/2/20236南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系森林环境森林环境v指森林生活空间(包括地上空间、地下空间)和外界自然条件的总和,包括对森林有影响的种种自然环境条件以及生物有机体之间的相互作用和影响。4/2/20237南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v按环境的主体分类:按环境的主体分类:人类环境、生物环境;v按环境的性质分类:按环境的性质分类:人工环境、自然环境、社会环境。4/2/20238南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系生境是不同于环境的另一个重要的生态学概念。生境又称栖
4、息地,是生物生活的空间和其中全部生态因素的综合体,即生物生活的具体场所。因此,相对于一般“环境”而言,生境对生物具有更实际的意义。4/2/20239南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v光的变化规律光的变化规律 由于地理位置、海拔高度和地形特点等的不同,以及由于地球的自转与公转的关系,使地球和太阳的相对位置不断地发生变化,导致地球表面接受的太阳辐射的多少也随之变化。4/2/202310南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v(1)光照强度)光照强度 光照强度在地球表面有空间和时间的变化规律。空间变化包括纬度、海拔高度、地形、坡向;时间变化有四季变化和昼夜变
5、化。纬度变化:纬度变化:光照强度在赤道最大;随着纬度的增加,太阳高度变低,光照强度相应减弱。海拔变化:海拔变化:光照强度随着海拔高度的升高而增强,因为海拔高度越高,空气密度越稀薄。4/2/202311南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v坡向和坡度变化:坡向和坡度变化:在北半球温带地区太阳的位置偏南,因此,南坡所接受的光照要比平地多;反之,北坡就比较少。v时间变化:时间变化:在一年中以夏天光照最强,冬季最弱;就一天而言,中午光照最强,早晚最弱。4/2/202312南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v(2)光谱成分)光谱成分v由于大气层对太阳辐射的吸收和
6、散射具有选择性,所以当太阳辐射通过大气后,不仅辐射强度减弱,而且光谱成分棗光质也发生了变化。随太阳高度升高,紫外线和可见光所占比例随之增大;反之,高度变小,长波光比例增加。v在空间变化上,低纬度处短波光多,高纬度长光波多;同时,随海拔升高短光波随之增多。在时间变化上,夏季短光波多,冬季长光波多;中午短光波多,早晚长光波多。4/2/202313南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v(3)光照长度)光照长度v日照长度随纬度变化而进行不同的周期性变化。纬度越低,最长日和最短日光照差距越小,如赤道地区分别都是12小时;随着纬度的增加,最长日和最短日的差距越来越大,即纬度越高日照长短
7、的变化越明显。4/2/202314南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v2温度的变化规律温度的变化规律v太阳辐射使地表受热,产生气温、水温和土温的变化。地球上的不同地区与太阳的相对位置不同,而且相对位置不断地发生变化,这样温度也发生有规律的变化。4/2/202315南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v(1)空间变化)空间变化 纬向变化:纬向变化:纬度决定一个地区太阳入射高度的大小及昼夜长短,因此也就决定了太阳辐射量的多少。低纬度地区太阳高度角大,太阳辐射量也大,昼夜长短差异小,太阳辐射量的季节分配比较均匀。在北半球随着纬度北移,太阳辐射量减少,温度逐渐
8、降低。纬度每增加1度,年均温度大约降低0.5。因此,从赤道到极地一般划分为热带、亚热带、温带和寒带。4/2/202316南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v海拔变化:海拔变化:海拔高的地方,空气稀薄,水蒸气和CO2含量低,地面的辐射散热量大,所以尽管太阳辐射较强,温度还是较低。通常海拔每升高100 m,平均温度降低0.5-0.6,相当于纬度北移1度。4/2/202317南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v(2)时间变化)时间变化 时间变化分为季节变化季节变化和昼夜变化昼夜变化。地球绕太阳的公转是一年四季温度变化的原因。根据气候的冷暖、昼夜长短的节律,
9、一年分为春、夏、秋、冬四季(平均温度10-22为春秋季,10以下为冬季,22以上为夏季)。四季长短受纬度、海拔高度、海陆位置、地形、大气环流等因素的影响,各地差异较大。温度的昼夜变化是地球的自转引起的。日出后温度逐步上升,一般在13-14点达到最高值,以后逐渐下降,直到日出前降至最低值。此外,纬度高、海拔高以及远离海洋,昼夜温差也大。4/2/202318南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v(3)土壤和水体中的温度变化)土壤和水体中的温度变化v土温变化:白天土壤表面受热后,热量从表土向深层输送;夜间土表冷却后,热量从深层向表层流动。土壤热量正反两方面的输送量及流动速率决定了
10、土壤温带的状况。土壤温度的变化比大气要缓慢且稳定,所以冬暖夏凉。4/2/202319南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v水体温度变化:光线穿过水体时,辐射强度随深度的增加呈对数值下降,因此太阳辐射增温仅限于水体最上层。由于暖水密度比冷水的密度小,在高温季节或者白天在静水体内形成一个比较稳定、明亮的表水层;在距表层水较深处有一个较冷、密度较大的静水层;在两层之间是温度剧烈变化的变温层。夜晚,特别在寒冷季节,水面温度下降,表层水密度增加而下沉,深层温暖的水上升,上下层水体发生对流、交换充分混合。4/2/202320南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v4生
11、物圈生物圈v生物圈是地球表面全部生物及与之相互作用的自然环境的总称,是由岩石圈、土壤圈、水圈和大气圈的交接空间构成的。生物圈最显著的特点是有大量的生物存在,事实上,一切生物,包括动物、植物、微生物和人类都是在生物圈内生存和发展。4/2/202321南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v气候因子气候因子v气候因子也称地理因子,包括光、温度、水分、空气等。根据各因子的特点和性质,还可再细分为若干因子。如光因子可分为光强、光质和光周期等,温度因子可分为平均温度、积温、节律性变温和非节律性变温等。4/2/202322南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v土壤因子
12、土壤因子v土壤是气候因子和生物因子共同作用的产物,土壤因子包括土壤结构、土壤的理化性质、土壤肥力和土壤生物等。4/2/202323南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v地形因子地形因子v地形因子如地面的起伏、坡度、坡向、阴坡和阳坡等,通过影响气候和土壤,间接地影响植物的生长和分布。4/2/202324南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v生物因子生物因子v生物因子包括生物之间的各种相互关系,如捕食、寄生、竞争和互惠共生等。4/2/202325南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v人为因子人为因子v把人为因子从生物因子中分离出来是为了强
13、调人的作用的特殊性和重要性。人类活动对自然界的影响越来越大和越来越带有全球性,分布在地球各地的生物都直接或间接受到人类活动的巨大影响。4/2/202326南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系 生态因子对生物的作用及生物的适应生态因子对生物的作用及生物的适应v一、光的生态作用与生物的适应一、光的生态作用与生物的适应v光是一个十分复杂而重要的生态因子,包括光强、光质和光照长度。光因子的变化对生物有着深刻的影响。4/2/202327南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v1光强的生态作用与生物的适应光强的生态作用与生物的适应v光对植物的形态建成和生殖器官的发育影
14、响很大。植物的光合器官叶绿素必须在一定光强条件下才能形成,许多其他器官的形成也有赖于一定的光强。在黑暗条件下,植物就会出现“黄化现象黄化现象”。在植物完成光周期诱导和花芽开始分化的基础上,光照时间越长,强度越大,形成的有机物越多,有利于花的发育。光强还有利于果实的成熟,对果实的品质也有良好作用。4/2/202328南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v不同植物对光强的反应是不一样的,根据植物对光强适应的生态类型可分为阳性植物、中性植物和阴性植物(耐阴植物)。在一定范围内,光合作用效率与光强成正比,达到一定强度后实现饱和,再增加光强,光合效率也不会提高,这时的光强称为光饱和点
15、光饱和点。当光合作用合成的有机物刚好与呼吸作用的消耗相等时的光照强度称为光补偿点光补偿点。4/2/202329南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v2光质的生态作用与植物的适应光质的生态作用与植物的适应v植物的光合作用不能利用光谱中所有波长的光,只是可见光区(400-760nm),这部分辐射通常称为生理有效辐射,约占总辐射的40-50%。可见光中红、橙光是被叶绿素吸收最多的成分,其次是蓝、紫光,绿光很少被吸收,因此又称绿光为生理无效光。此外,长波光(红光)有促进延长生长的作用,短波光(蓝紫光、紫外线)有利于花青素的形成,并抑制茎的伸长。4/2/202330南京林业大学生态与
16、环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v3光照长度与植物的光周期现象光照长度与植物的光周期现象v地球的公转与自转,带来了地球上日照长短的周期性变化,长期生活在这种昼夜变化环境中的动植物,借助于自然选择和进化形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式,这就是生物的光周期现象。4/2/202331南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v植物的光周期现象植物的光周期现象v根据对日照长度的反应类型可把植物分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物。长日照植物是指在日照时间长于一定数值(一般14小时以上)才能开花的植物,如冬小麦、大麦、油菜和甜菜等,而且光照时间越长,开花越
17、早。短日照植物则是日照时间短于一定数值(一般14小时以上的黑暗)才能开花的植物,如水稻、棉花、大豆和烟草等。日中照植物的开花要求昼夜长短比例接近相等(12小时左右),如甘蔗等。在任何日照条件下都能开花的植物是中间型植物,如番茄、黄瓜和辣椒等。4/2/202332南京林业大学生态与环境科学系南京林业大学生态与环境科学系v光周期对植物的地理分布有较大影响。短日照植物大多数原产地是日照时间短的热带、亚热带;长日照植物大多数原产于温带和寒带,在生长发育旺盛的夏季,一昼夜中光照时间长。如果把长日照植物栽培在热带,由于光照不足,就不会开花。同样,短日照植物栽培在温带和寒带也会因光照时间过长而不开花。这对植
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