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植物生态学 贺学礼 xuelh1256@ 基本概念 植物在生活过程中始终和周围环境进行着物质和能量的交换，既受环境条件制约又影响周围环境。植物与环境的关系具有两方面含义：一是指植物以其自身的变异适应不断变化的环境，即环境对植物的塑造或改造作用；二是指植物群体在不同环境中的形成过程及其对环境的改造作用。研究植物与环境相互关系的学科称为植物生态学。 第一章 环境的基本概念 一、环境（environment） 是指生物有机体生活空间的外界自然条件的总和。它不仅包括对其有影响的各种自然环境条件，而且也包括其他生物有机体的影响和作用。组成环境的每个因子称为环境因子（environment factor），如气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子等。在环境因子中，对于某植物有直接作用的因子叫生态因子 (ecological factor)，如对植物的形态、结构、生长、发育、生理、生化等有影响的环境因子。 自然界的生态因子不是孤立地、单独地对植物发生作用，而是对植物发生综合作用。因此，生态因子的综合构成了植物的生态环境（ecological environment）。 按环境范围大小可将环境分为宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境和内环境。 宇宙环境（space environment）是指大气层以外的宇宙空间。 地球环境（global environment）是指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈，又称全球环境。地球环境与人类及生物的关系最为密切。 （1）大气圈：是不同气体的混合物成膜状包围着地球。海陆表面被认为是大气圈假想的下限，大气圈上限变化不定，因为它将逐渐过渡到宇宙空间，约为1000km以上。直接构成植物气体环境的是大气对流层，约含大气全部质量的70～75％，平均高度为10km，在极地上为8km，赤道上为16km。对流层对地球外壳有重要意义。云、雨、气团的水平与垂直移动均在这里发生。气团不断运动使空气充分混合。不过，在对流层全部厚度中，空气组成的主要成分保持不变。 大气中的氧对生物作用甚大。氮在空气中是一种中性介质，它的作用是“冲淡”氧气，使氧气含量不致过高，避免氧化作用过于激烈。CO2在空气中的含量变化较大，由于该气体比重较大，所以在2～4km以上高度内CO2要比下层少些。 大气中还含有水汽、粉尘等，它们在气温作用下形成风、雨、霜、雪、露、雾和雹等，调节生物圈的水分平衡，有利于植物生长发育。当这—平衡失调时，就会给植物带来破坏和损害。 （2）水圈：水是生命过程的介质，也是生命过程氢的来源。地球上的海洋、冰川、湖泊、河流、土壤和大气中共含有约15亿km3的水。如果以地球总表面积（5.1亿km2）上水的平均深度计算，海洋约占总水量的97％，深度在2700～3800m之间。在余下的3％中，四分之三是以固体状态存在于两极冰盖和冰川中，深度约为50 m。地面水主要在世界各大湖中，约0.4～1 m。大气中平均含水量相当于0.03 m深的液体。水分在地球上通过大气环流、洋流和河流排水等三种形式流动和再分配。 水体中溶有各种化学物质，溶解在水中的CO2和O2为植物生存提供了必要条件。水体不断进行着物理化学过程、生物过程和地质过程。这些过程必然影响水体溶液总浓度的变化，特别是大气中水热条件，促进水热的重新分配，影响着地区性气候变化和植物的生态分布。 （3）岩石圈和土壤圈：岩石圈是指地球表面30～40km厚的地壳层。它是组成生物体各种化学元素的仓库。岩石圈和水圈进行物质交换，并通过火山活动和放射衰变产物而影响到大气圈的组成，它主要是土壤形成的物质基础，从而给植物生存创造了各种不同的土壤类型。土壤圈不只是岩石圈的疏松表层，而是在生物体参与下形成的。物理风化和化学风化不断从岩石圈释放无机物质，而植物残体和死的有机体通过微生物腐解，这些腐解产物与土壤动物的排泄物一起逐渐变为腐殖质。它与无机风化物形成复合体，给植物生长发育提供了场所。因此，土壤圈和植物之间的关系是十分密切的。 区域环境（regional environment）是指占据某一特定地域空间的自然环境。 微环境（micro-environment）是指接近植物个体表面或个体表面不同部位的物理环境。如植物叶片表面的光照强度、温度和湿度等就是植物叶片的微环境。 体内环境（inner environment）是指植物体内部的环境，如叶片内部直接和叶肉细胞接触的气腔、气室都是体内环境。二氧化碳从大气进入叶绿体进行光合作用所经过“三段”路程可说明环境、小环境和体内环境三者之间的相互关系