第二能量环境精要.ppt

基 础 生 态 学 主讲教师：陈 勇 第二章 能量环境 光的生态作用及生物适应 生物对温度的适应 风对生物的作用 火对生物的影响 第一节 光的生态作用及生物适应 可见光的照射强度和时间变化对生物的生长、发育、生殖、行为、形态、体色等方面有显著的影响。 绿色植物依赖叶绿素进行光合作用，然而光合作用系统只能利用太阳光谱的一个有限带，即380-710nm波长的辐射能，称为光合有效辐射。 植物吸收红光对糖的合成有利，蓝紫光对蛋白质的合成有利。 光质不同影响植物的光合作用，一般植物在红橙光下光合强，绿光下最差。 为了适应生境，不同植物的光合色素有差异。如绿藻海白菜所含色素与陆生植物相似；分布在深水中的红藻紫菜则能较好地利用绿光。 光质影响植物的形态建成。短波光多，使植物形态矮小，茎叶形成花青素，以避免紫外线对组织的损失。高山矮态现象是植物对高山短波光的适应。 三、 光强的生态作用及生物适应 植物对光强的适应 四、生物对光周期的适应 第二节 生物与温度的关系 一、地球上温度分布情况 二、温度对生物的影响 温度低于一定的数值，生物便会因低温而受害，这一温度称为临界温度。临界温度以下，温度越低，生物受害越重。 冷害是指0℃以上的低温对喜温生物的伤害，甚至导致死亡。 海南岛的热带植物丁香在气温降到6.1 ℃时便会叶片受害，降到3.4 ℃时，顶梢干枯受害严重。 冷害是喜温生物向北方引种和扩展分布区时所遇到的最大障碍。 冻害指冰点以下的低温使生物体内（细胞内和细胞间隙）形成冰晶而对生物造成的损害。冰晶的形成会使原生质发生破裂和蛋白质变性失活。 当温度不低于-3 ℃或-4 ℃时，伤害是由于质膜破裂引起；温度降到-8 ℃或-10 ℃时，植物受害主要是由于生理干旱和水化层的破坏引起。 过冷却现象：一些昆虫体温降到冰点以下，体液并不结冰，而是处于过冷却状态，此时昆虫出现暂时昏迷，但不出现生理失调，气温回升时，仍可恢复活动。当温度继续下降时，体液开始结冰，但结冰过程中释放的潜热又会使昆虫体温回升，但潜热完全消耗后体温下降，此时体液才开始结冰。此阶段仍然可以通过增温使昆虫复苏。直到温度再次降到过冷点一下，使体液完全结冰，昆虫才会死亡。 3.高温对生物的影响 高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使这两个过程失调。马铃薯在40 ℃时，光合为0，50 ℃以前，呼吸随温度一直上升。 高温破坏植物的水分平衡，加速生长发育，促使蛋白质凝固和有害代谢产物的积累。 破坏动物酶系统的活性，造成缺氧等。 4. 温度对生物生长发育的影响 有效积温法则：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阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需的总热量是一个常数。 将上式变形并令V=1/N： 有效积温法则的应用： 预测生物发生的世代数； 预测生物地理分布的北界； 预测害虫来年发生程度； 推算生物的年发生历； 制定农业气候区划，合理安排作物生产； 应用积温预报农时。 5. 春化作用 低温诱导促使植物开花的作用，称为春化作用。 植物对低温的要求有绝对和相对两种类型。许多两年生和多年生草本植物对低温的要求是必须的；而许多一年生植物对低温的要求是相对的。 冬性越强的物种，要求春化温度越低。 春化的条件：低温，以及适当的水分、充足的氧气和有机营养物质。 高温解除春化作用的现象，称为去春化。 春化过程一旦完成，春化效应则很稳定，高温不能解除。 植物感受春化的时期和部位： 时期：种子萌发到营养生长整个阶段 部位：茎顶端分生组织 春化的应用 人工春化处理 引种 控制花期 形态上的适应： 贝格曼法则：来自寒冷气候的内温动物，其个体比来自温暖气候的内温动物大，导致相对体表面积变小，单位体重的热散失减少，有利于抗寒。 阿伦法则：寒冷地区的内温动物身体的突出部分，如四肢、尾巴、外耳等有变小变短的趋势。 在寒冷地区或寒冷季节到来之前，动物通过增加毛或羽毛的数量和质量，或者增加皮下脂肪的厚度，以此来提高身体的隔热性。 生理上的适应： 小型哺乳动物冷适应依靠基础代谢和非颤抖性产热来增加热量。颤抖性产热只在急性冷暴露情况下起作用。非颤抖性产热主要发生在褐色脂肪组织中。 异温性：（1）空间异温性：降低身体终端部位的温度，而身体中央的温暖血液则很少流到这些部位。如北极灰狼，其脚爪温度可以接近冰点；冰面上的银鸥，脚掌温度为0-5 ℃，且自下而上升高，羽毛根部为32 ℃，体内达38-41 ℃。（2）时间异温性：冬眠和夏眠。当温度过低时，内温动物会自发地从冬眠中醒来并恢复到正常状态，而不至于冻死，这是与外温动物冬眠的根本区别。 行为上的适应： 表现在迁徙和集群生活。 迁徙可以选择温度适宜的地区生活，躲避不利的低温环境。候鸟 集群生活可以建立小气候，减少体温的损失。企鹅 3. 植物对高