第1章生物与环境课件.ppt

第 1 章 生物与环境 1.1 环境与生态因子 1.2 生物与环境关系的基本原理 1.3 光及其生态作用 1.4 温度及其生态作用 1.5 水及其生态作用 1.6 土壤因素及其生态作用 1.1 环境与生态因子 1.1.1 环境的概念 环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。 在环境科学中, 通常以人类为主体, 环境则是指人类生存的空间及其可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总和。 1.1.2生态因子的概念 生态因子是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境因素，如光照、温度、湿度、气体、食物及其他生物等。 在一定条件下，其中一个或两个因子对生物的生活起着主导作用，即该因子改变时就会引起其他生态因子的重大改变，从而形成另一生态类型, 这种起关键作用的因子，称为主导因子。 1.1.3 生态因子作用的特点 1．生态因子的综合作用 2．生态因子的非等价性 3．生态因子的不可替代性和互补性 4．生态因子的阶段性 5．生态因子的限定性 1.2 生物与环境关系的基本原理 1.2.1 限制因子与生物耐受限度 1 利比希最小因子法则 2 限制因子法则 3 谢尔福德耐受性法则 1 利比希法则 利比希(Liebig)：德国土壤农业化学家。 植物生长取决于那些处于最少量状态的营养成分，也就是说，如果环境中该种成分不足或缺少，植物就会衰弱甚至死亡。 两点补充：首先Liebig的最低量法则只能严格地适用于稳定状态，即能量及物质的输入和输出是处在平衡的情况下；其次要考虑各种因子之间的相互关系及因子的互补作用。 2 限制因子法则 在众多的环境因素中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因素，称作限制因子。 限制因子概念的主要价值是：掌握了研究生物与环境复杂关系的钥匙，因为，一旦找到了限制因子，就意味着找到了影响生物生存和发展的关键性因子，并可集中力量研究它。 3 耐受性法则 谢尔福德（Shelford）：美国生态学家 一种生物能够生长与繁殖, 要依赖综合环境中全部因子的存在，其中一种因子在数量或质量上的不足或过多, 超过了生物的耐受限度, 该种生物就会衰退或不能生存。 每一种生物对每一生态因素都有一个耐受范围 ，即有一个最低耐受值和一个最高耐受值（或称耐受下限和耐受上限），它们之间的范围，就称为生态幅 或生态价。 耐受性法则的补充 1 生物可能对某一个因子耐受范围很广, 而对另一因子耐受范围很窄； 2 对各种生态因子耐受范围都很广的生物, 它们的分布一般也很广；相反，对生态因子耐受范围很狭窄的生物，一般具有狭分布区的特征； 3 当一种生物处在某种因子不适状态时, 对另一因子的耐受能力也可能下降； 4 自然界中有些生物实际上并不总在某一特定环境因子最适范围内生活。在这种情况下，可能有其他潜在的更重要的生态因子在起作用； 5 环境因子对繁殖期生物的限制作用更为明显。 1.2.2生物对生态因子耐受限度的调整 1. 驯化 某种生物由其原产地（种源区）进入（引入）另一地区（引种区），多数情况下，新地区的各种环境因子与原产地存在差异，外来生物需经较长时间的适应，这就称为驯化。 驯化包含两个层次，一是引进个体能够完成生长发育，二是引进亲本在引种区可以实现有效繁殖，产生具有生育力的后代。 2. 休眠 休眠（即处于不活动状态）是动植物抵御暂时不良环境条件的一种十分有效的生理机制。如果环境条件超出生物的适宜范围 (但不超出致死限度), 生物能维持生命，但却常常以休眠状态适应这种环境。因为动植物一旦进入休眠期, 它们对环境条件的耐受幅度就会比正常活动期的耐受范围宽得多。 休眠的动物生理变化 哺乳动物在冬眠开始之前体内先要储备特殊的低融点脂肪；冬眠时心跳速率大大减缓，血流速度变慢, 血液化学成分也会发生相应变化。 变温动物冬季滞育时, 体内水分大大减少以防止结冰，而新陈代谢几乎下降到零；旱季滞育时, 耐旱昆虫的身体可能干透，以便更好地忍受干旱，或体表分泌一层不透水的外膜防止失水。 休眠的生物学意义 休眠能使动物最大限度地减少能量消耗 3. 昼夜节律和周期性补偿变化 生物在不同季节和一天内的不同时刻可以表现不同的生理适宜状态和补偿能力。因此，生物在一个时期可以比其他时期具有更强的驯化能力，或者具有更大的补偿调节能力。 补偿能力的周期变化实际上反映了环境的周期性变化， 1.2.3 适应组合 生物对一组特定环境条件的适应也必定会表现出彼此之间的相互关联性。这样一整套协同的适应性就称为适应组合。 生活在极端环境条件（如干旱）下的生物, 适应组合现象表现得最为明显。 适应组合例一： 在极端干旱的沙漠中，耐旱的肉质植物，