环境生态学全册配套最完整精品课件1.ppt

1、环境生态学全册配套环境生态学全册配套 最完整精品课件最完整精品课件1 课程介绍课程介绍 课程内容 课程目标 课程要求 参考书目 课程内容课程内容 生物与环境生物与环境 种群生态学种群生态学 群落生态学群落生态学 生态系统生态学生态系统生态学 景观景观生态学生态学 基本概念和理论基本概念和理论 生态系统生态系统服务服务 生态系统监测与评价生态系统监测与评价 生态系统退化与恢复生态系统退化与恢复 生态系统管理生态系统管理 与人类干扰相关的概念和理论与人类干扰相关的概念和理论 讨论、报讨论、报 告等告等 课程目标课程目标 掌握基本的生态学概念和理论 了解当下我国和全球的重要生态环境问题 利用生态学理

2、论分析环境问题 课程要求课程要求 作业和报告 电子版，学习委员收齐后交给我； 抄袭抄袭0分！分！ 考核方式 闭卷考试。 总评成绩计算方式 平时成绩（30%）：课堂表现50%，作业50%。 期末考试成绩（70%） 参考书目参考书目 李博 等, 生态学. 高等教育出版社, 2000. 孙儒泳, 李庆芬, 牛翠娟, 娄安如. 2002. 基础生态学. 北 京：高等教学出版社. 奥德姆(Eugene P.Odum) (作者), 巴雷特(Gary W.Barrett) (作者), 陆健健 等(译者). 生态学基础(第5版),高等教育 出版社, 2009. Eugene P.Odum, Gary W.Ba

3、rrett. Fundamentls of Ecology. Brooks/Cole. 2004. 麦肯齐(A. Mackenzie) 等 (作者), 孙儒泳 等(译者). 生 态学, 科学出版社, 2000. 第一章第一章 绪论绪论 1 什么是生态学? 2 环境生态学的研究内容 3 环境生态学的学科任务 学习目标学习目标 掌握生态学、环境生态学的概念 了解生态学的发展历史 掌握环境生态学与生态学的区别与联系 理解生态学对环境科学的作用和意义 1 什么是生态学什么是生态学? 1.1 生态学的定义 1.2 生态学的形成与发展 1.3 生态学对环境科学的意义和价值 1.1 生态学生态学的定义的定义

4、 “生态”：生命的状态/动态、态势 生态学：研究生物与其环境相互关系的科学。 生态关系的内涵： 环境对生物的决定的塑造作用 生物对环境的适应 适应环境的生物对环境的影响 生态学定义的不同表述生态学定义的不同表述 E. Haeckel(1866): 生物与环境的关系生物与环境的关系 Warming(1909): 影响植物生活的外在因子等 Kamkapob(1945): 生物在形态生理行为等的适 应性 E. P. Odum(1958): 生态系统的结构和功能 马世俊（1980）: 生命系统与环境系统相互关 系 R. E. Ricklefs(2001)：自然的经济学 生态学定义的不同表述生态学定义的

5、不同表述 E. Haeckel(1866): 生物与环境的关系生物与环境的关系 Warming(1909): 影响植物生活的外在因子等 Kamkapob(1945): 生物在形态生理行为等的适 应性 E. P. Odum(1958): 生态系统的结构和功能生态系统的结构和功能 马世俊（1980）: 生命系统与环境系统相互关 系 R. E. Ricklefs(2001)：自然的经济 生物与非生物环境的关系生物与非生物环境的关系 生物与生物的关系生物与生物的关系 生态学与生物学生态学与生物学 生态学是生物科学生态学是生物科学 的一个分支学科；的一个分支学科； 生态学是研究生物生态学是研究生物 与环

6、境之间关系的与环境之间关系的 一门科学；一门科学； 生态学在不同时代生态学在不同时代 伴随对生命和环境伴随对生命和环境 认识的深入，学科认识的深入，学科 不断扩展。不断扩展。 1.2 生态学的形成与发展生态学的形成与发展 生态学的萌芽时期（公元前16世纪） 自然现象观察、 淳朴的生态观 生态学的建立时期（公元17-19世纪） 生物的多度、分布规律，动物的种群研究 生态学巩固时期（20世纪初至50年代） 生态学理论体系、植物群落研究（四大不同学派） 现代生态学时期（20世纪60年代至现在） 关心人类和整个生物圈的健康与发展，向微观和宏 观两个方向上扩展，更加综合、系统 现代生态学先驱先驱 美国著

7、名生态学家Eugene Pleasants Odum 提出：生态学 是研究生态系统结构和功能的科学。 Eugene P. Odum是生态系统生态学的先驱，1953年他编 写出版著名教材Fundamentals of Ecology，1959年与其弟 弟Howard T. Odum合作出版了第二版，这本教材被公认 为帮助培育了全世界的几代生态学家。 Eugene P. Odum (1913-2002)Howard T. Odum (1924-2002) 环境生态学环境生态学的产生的产生 1962年, 寂静的春天 ：“控制自然”的思想不利于人 类社会的发展 1971年，联合国教科文组织：人与生物圈

8、计划 1972年，增长的极限: 资源和人口之间具有相互关系 1972年， 联合国人类环境会议： 地球是一个整体，成立 联合国环境署 20世纪80年代, Bill Freedman，Environmental Ecology. The Impacts of Pollution and Other Stresses on Ecosystem Structure and Function 1987年, 世界环境与发展委员会，我们共同的未来: 可 持续发展 环境生态学是生态学的分支环境生态学是生态学的分支学科学科 Bill Freedman，1999. Environmental Ecology. T

9、he Impacts of Pollution and Other Stresses on Ecosystem Structure and Function 环境生态学环境生态学侧重侧重于研究人类干扰下生态环境破于研究人类干扰下生态环境破 坏所产生的影响及生态系统自身的一系列变坏所产生的影响及生态系统自身的一系列变化化 。 中国生态学的发展中国生态学的发展 1949年以前，国外归来的学者开展零星研究。 20世纪世纪50年代至年代至70年代年代，围绕全国资源调查和国家建设， 以橡胶宜林地研究推动了植物生态学的发展，有害昆虫防 治推动了动物生态学发展；同时在生态应用领域的农业、 林业、渔业相应取得

10、了发展；先建立各类生态系统定位站 ；1979年10月，中国生态会成立。 20世纪80年代至90年代，认识、追赶国际生态学的发展， 学科体系形成和完善。 当代中国生态学在研究全球普遍关注的生态问题同根据国 家对资源环境问题的重大需求开展研究，培人才。 中国生态学的发展中国生态学的发展 曲仲湘曲仲湘 教授教授 （1905-1990） 朱彦丞朱彦丞 教授教授 （ 1912 - 1980 ） 李继侗李继侗 教授教授 （ 1897 - 1961 ） 中国生态学的发展中国生态学的发展 1949年以前，国外归来的学者开展零星研究。 20世纪50年代至70年代，围绕全国资源调查和国家建设， 以橡胶宜林地研究推

11、动了植物生态学的发展，有害昆虫防 治推动了动物生态学发展；同时在生态应用领域的农业、 林业、渔业相应取得了发展；建立各类生态系统定位站建立各类生态系统定位站； 1979年10月，中国生态会成立。 20世纪80年代至90年代，认识、追赶国际生态学的发展， 学科体系形成和完善。 当代中国生态学在研究全球普遍关注的生态问题同根据国 家对资源环境问题的重大需求开展研究，培人才。 中科院长白山森林生态系统定位站及中科院长白山森林生态系统定位站及 气象塔（气象塔（60m高）高） 岷江流域生态系统野外调查岷江流域生态系统野外调查 1.3 生态学对环境科学的意义和价值生态学对环境科学的意义和价值 生态学为环境

12、科学提供一种新的思维方式和手段 生态学以自然界（生态系统）为主要研究对象 ，从整体的、综合的、系统的整体的、综合的、系统的角度认识自然界的 运行规律，从中探寻人类活动中应该遵循的自然 规律。 环境科学以人为核心以人为核心，是解决人类与自然界冲 突后产生环境问题的科学。 2 环境生态学的环境生态学的研究内容研究内容 人为人为干扰干扰的的生态系统变化生态系统变化机制和规律机制和规律 生态系统受损的程度生态系统受损的程度诊断诊断 生态系统受损生态系统受损的的危害效应危害效应 生态系统的保护措施生态系统的保护措施 解决环境解决环境污染污染的生态学对策的生态学对策 3 环境生态学的学科任务环境生态学的学

13、科任务 人为人为干扰干扰的的生态系统变化生态系统变化机制和规律机制和规律 生态系统受损的程度生态系统受损的程度诊断诊断 生态系统受损生态系统受损的危害效应的危害效应 生态系统的保护措施生态系统的保护措施 解决环境解决环境污染污染的生态学对策的生态学对策 n人为干扰的方人为干扰的方 式及强度式及强度 n人为干扰下的人为干扰下的 生态演替规律生态演替规律 3 环境生态学的学科任务环境生态学的学科任务 人为人为干扰干扰的的生态系统变化生态系统变化机制和规律机制和规律 生态系统受损的程度生态系统受损的程度诊断诊断 生态系统受损生态系统受损的危害效应的危害效应 生态系统的保护措施生态系统的保护措施 解决

14、环境解决环境污染污染的生态学对策的生态学对策 n生态系统受到生态系统受到 人为干扰人为干扰的的损损 害及其程度害及其程度 3 环境生态学的学科任务环境生态学的学科任务 人为人为干扰干扰的的生态系统变化生态系统变化机制和规律机制和规律 生态系统受损的程度生态系统受损的程度诊断诊断 生态系统受损生态系统受损的危害效应的危害效应 生态系统的保护措施生态系统的保护措施 解决环境解决环境污染污染的生态学对策的生态学对策 n生态系统服务生态系统服务 功能评价功能评价 3 环境生态学的学科任务环境生态学的学科任务 人为人为干扰干扰的的生态系统变化生态系统变化机制和规律机制和规律 生态系统受损的程度生态系统受

15、损的程度诊断诊断 生态系统受损生态系统受损的危害效应的危害效应 生态系统的保护措施生态系统的保护措施 解决环境解决环境污染污染的生态学对策的生态学对策 n受损生态系统受损生态系统 的恢复和重建的恢复和重建 n生态系统管理生态系统管理 3 环境生态学的学科任务环境生态学的学科任务 人为人为干扰干扰的的生态系统变化生态系统变化机制和规律机制和规律 生态系统受损的程度生态系统受损的程度诊断诊断 生态系统受损生态系统受损的危害效应的危害效应 生态系统的保护措施生态系统的保护措施 解决环境解决环境污染污染的生态学对策的生态学对策n生态生态修复、生修复、生 态规划态规划 太湖红菱控藻净水工程环境绩效研究太

16、湖红菱控藻净水工程环境绩效研究 太湖红菱控藻净水工程环境绩效研究太湖红菱控藻净水工程环境绩效研究 小结小结 生态学的概念及其内涵 概念，研究对象，分支学科 生态学的形成和发展 主要的历史阶段，各历史阶段代表性研究 环境生态学的内涵和发展 结合太湖红菱控藻净水工程的例子，理解 生态学在解决环境问题中的作用。 复习题复习题 熟悉国内外生态学发展史上的一些重要人物。 名词解释：生态学；环境生态学。 简答题：环境生态学与生态学的区别和联系？ 简答题：生态学的研究层次有哪些？这些层次 在生态学不同发展时期各有哪些偏重？ 论述题：生态学对环境科学学科具有什么意义 和价值？ 推荐阅读材料推荐阅读材料 Eug

17、ene Pleasants Odum, 1913 2002. Biographical Memoir by Gary W. Barret. 吴庆龙, 谢 平, 杨柳燕, 等. 2008. 湖泊蓝藻水华生态灾 害形成机理及防治的基础研究. 地球科学进展, 23(11):1115 1123. 秦伯强, 胡维平, 刘正文, 等.太湖水源地水质净化的生 态工程试验研究. 环境科学学报, 27 (1) : 5 12. 秦伯强. 2007 . 富营养化湖泊开敞水域水质净化的生态 工程试验研究 . 环境科学学报, 27 (1) : 1 4. 南京信息工程大学环境科学与工程学院南京信息工程大学环境科学与工程学

18、院 教师教师：杨孟：杨孟 Email: 学习内容和目标学习内容和目标 学习内容 生态因子 生物与环境因子的相互作用 学习目标 掌握生态因子的相关概念 掌握生态因子作用的一般规律。 掌握生物适应生态因子的一般规律。 1 生态因子生态因子 相关概念 生态因子的分类 生态因子作用的特征 生态因子的限制性作用 1.1 相关概念相关概念 环境环境 概念：某一特定生物体或生物群体周围 一切因素的总和，包括空间及直接或间 接影响该生物体或生物群体生存的各种 因素。 内涵：环境的本质就是生物生存和发展 的资源或影响这种资源的因素。 1.1 相关概念相关概念 生态因子：环境要素中对生物起作用的 因子。 生存条件

19、：生态因子中生物生存不能缺 少的生态因子的总称。 生态环境：一定区域所有生态因子的总 和。 生境（Habitat）：特定生物个体或群体 的栖息地的生态环境。 1.2 生态因子的分类生态因子的分类 根据性质划分为： 气候因子：如温度、水分、光照、风、气压和雷电等。 土壤因子：如土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤生物等。 地形因子：如陆地、海洋、海拔高度、山脉的走向与坡度等。 生物因子：包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用。 人为因子：人类活动对自然的破坏及对环境的污染。 1.3 生态因子作用的特征生态因子作用的特征 综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相 互制约。 主导因子作用：生态因子

20、的非等价性。 阶段性作用： 生物发育的不同阶段需要不同。 不可替代和补偿作用：生态因子间不可替代，但 在一定程度上可以补偿。 直接和间接作用 直接因子：直接对生物发生影响的生态因子 间接因子：通过影响直接因子而对生物发生影响生态 因子 直接和间接作用 直接：光、CO2、水 间接：地形、竞争 主导因子作用 对个体生存起着决定性作 用的生态因子 光合作用中光因子是主导 因子 CO2 H2O 影响植物光合作用的生态因子影响植物光合作用的生态因子 生态因子的阶段性作用生态因子的阶段性作用 光强-光合速率曲线 A：比例阶段：比例阶段 B：过渡阶段：过渡阶段 C：饱和阶段：饱和阶段 CO2 是限制因子是限

21、制因子 光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用 光强光强 光合速率光合速率 光是限制光是限制 因子因子 温度和湿度对生物适合度的综合作用和温度和湿度对生物适合度的综合作用和 补偿作用补偿作用 32.5 a a a 因为因为影响调节温度的生理过程由摄水的难易程度控制影响调节温度的生理过程由摄水的难易程度控制。 温度低时，提高湿度具温度低时，提高湿度具 有一定的补偿作用。有一定的补偿作用。 1.4 生态因子的限制性作用生态因子的限制性作用 1.4.1 利比希最小因子定律 1.4.2 限制因子和限制因子定律 1.4.3 耐受限度和生态幅 耐受性定律 生态幅 1.4.1 利比希最小因子定律利比希最小因子定

22、律 (Liebigs law of minimum) 基本内容 低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是 决定该种生物生存和分布的根本因素。 应用中应注意的问题 定律成立条件：生物的内环境和外环境处于稳定 状态。 注意：生态因子间的补偿作用。 1.4.2 限制因子和限制因子定律限制因子和限制因子定律 限制因子(limiting factor) 限制因子是对生物的生存、生长、繁殖或扩散等起限制作 用的因子。 当生态因子接近或超过生物的耐受性极限而影响其生存、 生长、繁殖或扩散时，这个因子成为该生物限制因子。 限制因子定律(Law of limiting factor) 生态因子处于低于生物正常

23、生长所需的最小量和高于生物 正常生长所需的最大量时，都对生物具有限制性影响。 Blackman，1905，基于利比希最小因子定律。 该定律的应用价值 案例：低温对非洲化蜜蜂分布的限制案例：低温对非洲化蜜蜂分布的限制 1.4.3 耐受限度和生态幅耐受限度和生态幅 (1) Shelford耐受性定律 (Law of tolerance) 任何一个生态因子在数量或质量上的不足或 过多时会使该种生物衰退或不能生存。 Shelford，1913 Shelford耐受性定律的发展耐受性定律的发展 生物对不同生态因子的耐受范围不同，而耐受性 还会因年龄、季节、栖息地区等的不同而有差异 。 对很多生态因子耐受

24、范围都很宽的生物，其分 布区一般很广。 个体发育的不同阶段，对生态因子的耐受限度不 同。 不同的生物种，对同一生态因子的耐受性不同。 某一生态因子处于非最适状态下时，生物对其他 生态因子的耐受限度也下降。 种种 群群 数数 量量 数量很低数量很低种群消失种群消失种群消失种群消失数量很低数量很低数量最高数量最高 不能耐受区不能耐受区 生理受抑制生理受抑制生理受抑制生理受抑制 不能耐受区不能耐受区最适区最适区 环境梯度环境梯度低低 耐受性下限耐受性下限耐受性上限耐受性上限 高高 生态幅生态幅 耐受曲线（耐受曲线（1） 耐受曲线（耐受曲线（2） (2) 生态幅生态幅 ecological ampli

25、tude 每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围， 即一个生态学上的最低点和最高点，在这两点 之间的范围就称为生态幅。 三基点：最高点、最低点、最适点。 窄(Steno-) 广(Eury-) 狭温(stenotherm) 广温(eurytherm) 狭湿(stenohydric) 广湿(euryhydric) 狭盐(stenohaline) 广盐(euryhaline) 狭食(stenophagic) 广食(euryphagic) 狭栖(stenoecious) 广栖(euryecious) 生态幅度的宽狭比较生态幅度的宽狭比较 生态因子变化梯度生态因子变化梯度 生命活动或数量生命活动或数量

26、案例：不同生态幅生物的耐受曲线案例：不同生态幅生物的耐受曲线 温度梯度温度梯度 低低高高 生命活动或数量生命活动或数量 2 生物与环境因子的相互作用生物与环境因子的相互作用 2.1 环境对生物的作用 环境对生物的决定作用 环境对生物的塑造作用 2.2 生物对环境的反作用 生物对环境的适应 生物对环境因子的改变 2.1 环境对生物的作用环境对生物的作用 对生物存活的影响 对生物生长、发育的影响（形态结构） 对生殖、繁衍的影响 对生物的数量和分布的影响 对生物的种内、种间关系的影响 生物遭到限制性因子影响时怎么办？生物遭到限制性因子影响时怎么办？ 适应 生物所具有的有助于生存和繁殖的任何可遗 传特

27、征都是适应。适应性特征可以是形态的 、生理的和行为的。 自然选择是由繁殖成功的差异驱动的，适应 是自然选择的结果。 2.2 生物对环境的反作用生物对环境的反作用 2.2.1 生物对环境的适应生物对环境的适应 适应方法 趋同和趋异适应 内稳态机制扩大耐受限度 生物节律和周期性 （1）适应方法）适应方法 形态适应：保护、保护色、警戒色与拟 态等 行为适应：运动、繁殖、迁移和迁徙、 防御和抗敌等 生理适应：生物钟、休眠、生理生化变 化等。 （2） 趋同趋同和和趋异适应趋异适应 趋同适应 (convergent adaptation) 生活型 趋异适应 (divergent adaptation) 生

28、态型 25cm 位于近地面土层位于近地面土层 25cm 位于较深土层中位于较深土层中 1:水生植物水生植物 23:沼生植物沼生植物 45: 地下芽植物地下芽植物 6 : 地面芽植物地面芽植物 78: 地上芽植物地上芽植物 9 : 高位芽植物高位芽植物 Raunkiaer 植物生活型系统植物生活型系统 生活型（生活型（life form）：不同种的生物，由于长期生存在相 同的自然生态条件或人为培育条件下，发生趋同适应，并经过自 然选择或人工选择而形成的，具有类似的形态、生理和生态特性 的物种类群称为生活型。生活型是生物的一种生态分类单位。 研究生态型的意义 发现植物在胁迫条件 下的伤害机制； 筛

29、选对胁迫具有较强 适应性的生态型。 在高浓度的铅胁迫下形成东南 景天铅富集生态型。 生态型（生态型（Ecotype）：地理分布广的物种根据地方性环境 条件调整耐受限度和最适度形成的地方性适应种群。是具有遗传 差异，能很好地适应一组特殊环境的亚种。 （3） 内稳态机制扩大耐受限度内稳态机制扩大耐受限度 内稳态即生物控制体内环境使其保持相对稳定 的机制，它能减少生物对外界条件的依赖性， 从而大大提高生物对外界环境的适应能力。 内稳态调节可以通过生理行为方式来实现。 内稳态机制不能完全摆脱环境因子的限制，它 只能扩大自己的生态幅度。 例如：恒温动物 （4）生物节律和周期性生物节律和周期性 生物能够（

30、通过进化）形成一种内部控 制机制，利用物理环境的自然周期性， 使它们的活动合乎时宜，并安排它们的 生活史，以便从适宜的条件中受益。 光周期和温周期。 小结小结 生态因子的类型 生态因子作用的特点/规律 环境对生物的生态作用 生物对环境的适应 生物对生态因子的响应模型 规律：最小因子定律，限制因子定律，耐受性 定律 应用分析方法：耐受曲线，生态幅，“三基点 ” 复习内容复习内容 概念 环境、生态因子、生境、限制因子、耐受性，生态幅、 内稳态、生活型、生态型 思考题 分析生态因子的作用时遵循哪些基本原则？ 生物与环境的关系包括哪些方面？ 内稳态生物和非内稳态生物在适应环境的方式、能力上 有何差异？

31、内稳态生物是如何保持其稳态机制的？ 南京信息工程大学环境科学与工程学院南京信息工程大学环境科学与工程学院 教师教师：杨孟：杨孟 Email: 主要环境因子的生态作用主要环境因子的生态作用 与生物适应与生物适应 1 光光因子的生态作用与生物适应因子的生态作用与生物适应 2 温度温度的生态作用与生物适应的生态作用与生物适应 3 水的生态作用与生物适应水的生态作用与生物适应 4 土的生态作用与生物适应土的生态作用与生物适应 1 光光因子的生态作用与生物适应因子的生态作用与生物适应 1.1 太阳辐射及其光谱组成 1.2 光质的生态作用与生物的适应 1.3 光强的生态作用与生物的适应 1.4 生物对光周

32、期的适应 1.1 太阳辐射及其光谱组成太阳辐射及其光谱组成 1.1.1 辐射的基本概念 1.1.2 电磁波谱 1.1.3 影响地球表面辐射强度的因素 1.1.4 光的分布规律 1.1.1 辐射的基本概念辐射的基本概念 太阳辐射的能量是地球最重要的能源。 辐射辐射：任何物体，只要温度大于绝对零度，都以电磁 波形式向四周放射能量，同时也接收来自周围的电磁 波。一般把这种电磁波能量本身称为辐射能（或简称 为辐射），而把这种能量传播方式称为辐射。 太阳、地球和大气辐射波长范围为0.1120 m，即紫 外波段、可见光波段和红外波段。 光强/光照强度(light intensity)：指单位面积上所接收的

33、 辐射能。 光质：是指光谱成分，例如，光的波长、频率和能量 等。 颜色紫蓝绿黄橙红 波长范围/m0.400.450.450.480.480.550.550.600.600.640.640.75 1.1.2 电磁波谱电磁波谱 地球自转轴的倾斜造成入射太阳辐射的变化地球自转轴的倾斜造成入射太阳辐射的变化 1.1.3 影响地球表面辐射强度的因素影响地球表面辐射强度的因素 太阳辐照度 太阳辐照度(Solar irradiance):是指太阳辐射经过大 气层的吸收、散射、反射等作用后到达地球表面上 单位面积上的辐射能量(W/m2)。 影响太阳辐照度的因素：大气圈，太阳高度角。 地形因素 海拔 坡度和坡向

34、 直射点直射点 太阳高度角太阳高度角=90 北半球的冬季北半球的冬季 1.1.4 光的分布规律光的分布规律 光照强度 由于太阳高度角较小、大气削减作用较强，低海拔、高纬 度光照强度弱；冬季、早晚光照强度弱 北半球南坡光照强度大，平地居中，北坡光照强度小 日照时间 夏季昼长夜短、冬季昼短夜长 纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夜 1.2 光质光质的生态作用与生物的适应的生态作用与生物的适应 1.2.1 植被光谱 1.2.2 光质的生态作用 1.2.3 生物对光质的适应 1.2.1 植被光谱植被光谱 反射率反射率 波长（波长（m） 含水量含水量细胞构造细胞构造叶子色素叶子色素 水分吸收水分吸收 叶

35、绿素对可见光的吸收叶绿素对可见光的吸收 叶绿素叶绿素在在450nm(Blue)和和650nm (Red)附近有两个吸收峰附近有两个吸收峰. 1.2.2 光质的生态作用光质的生态作用 叶绿素在450nm(Blue)和650nm (Red)附近有两个 吸收峰；蓝紫光蓝紫光促进蛋白质的合成，红光红光促进糖 的合成。 青光、蓝紫光和紫外光等短波光：抑制植物的伸 长生长（植物矮化），使植物向光性更敏感。 紫外光能杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素 D的合成。 地面辐射主要能量集中在130 m的红外光波段 ，对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作 用。 1.2.3 生物对光质的适应生物对光质的适应 热带

36、雨林林下植物的叶片呈现其他颜色 （充分利用绿光等） 绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光 合色素的差异（充分利用长波光） 高山植物含花青素、页面缩小、毛绒发 达（防紫外线） 1.3 光光强的生态作用与生物的适应强的生态作用与生物的适应 1.3.1 光照强度的生态作用 1.3.2 植物对光照强度的适应 1.3.3 动物对光照强度的适应 1.3.1 光照强度的生态作用光照强度的生态作用 影响动物的生长发育（啮齿类、昆虫） 影响植物叶绿素的形成 黄化现象 影响植物花果的数量和质量 影响植物细胞的增长和分裂、组织器官 的生长和分化 1.3.2 植物对光照强度的适应植物对光照强度的适应 植物的向光性 正向

37、和负向 植物秋季落叶 阳地植物和阴地植物 阳地植物：光补偿点高 阴地植物：光补偿点低 1.4 生物对生物对光周期光周期的适应的适应 生物的昼夜节律 光的周期性 生物的昼夜节律 生物的光周期现象 植物的光周期现象 植物的光周期：长日照、短日照、中日照和日中性植物 动物的光周期现象 动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物 昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光周期 2 温度温度的生态作用与生物适应的生态作用与生物适应 2.1 温度与生物的代谢 2.2 生物对温度的适应 2.1 温度温度与生物的代谢与生物的代谢 恒温动物与变温动物 当环境温度升高时，恒温 动物维持大致恒定的体温 ，而变温动物的体温随环 境温

38、度变化。 内温动物与外温动物 内温动物通过自己体内的 产热调节它们的体温；外 温动物依赖外部的热源。 在热中性区，内温动物是 在基础代谢率的水平上消 耗能量。 2.1 温度温度与生物的代谢与生物的代谢 温度阈 三基点温度：参与生命活动的各种酶的最低 、最适和最高温度。 高温使酶失活、脱水 低温导致结冰、损伤细胞，寒冷，硬化 2.2 生物生物对温度的适应对温度的适应 温度和酶的反应速度 外温动物代谢速度在低温下相对慢，温度高时代谢 速度快，温度超过最高点酶失活。 物种分布（例如，非洲化蜜蜂） 春化作用 植物在发芽前需要一个寒冷期，由低温诱导开花。 发育和生长速度 对温度的进化反应 生长的第一年生

39、长的第一年 湿润温暖的年份湿润温暖的年份 干旱寒冷的年份干旱寒冷的年份 森林火灾的创伤森林火灾的创伤 2.2 生物生物对温度的适应对温度的适应 发育和生长速度 在一定温度范围内，生物生长速率与温度成正比。 有效积温 有效积温有效积温 有效积温：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过程，各个发育阶 段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温。 K=N (T - T0) 其中，N为发育历期，即生长发育所需时间，T为发育期 间的平均温度， T0是发育起点温度，又称生物学零度 ，K是总积温（常数）。 意义：预测生物的发育时间。 根据有效积温进行樱花的花期预报根据有效积

40、温进行樱花的花期预报 假设樱花的发育起点温度 为日均温5 ，从每年2月 1日算起，当有效积温达 到280时樱花开花。某 一年的日平均气温如右表 ，计算该年樱花的开发日 期。 日期日期 日平均日平均 温度（温度（） 日期日期 日平均日平均 温度（温度（） 2月月1日日102月17日15 2月月2日日112月18日15 2月月3日日122月19日15 2月月4日日132月20日16 2月月5日日152月21日16 2月月6日日152月22日16 2月月7日日152月23日16 2月月8日日152月24日16 2月月9日日152月25日16 2月月10日日152月26日16 2月月11日日152月2

41、7日16 2月月12日日152月28日16 2月月13日日153月1日16 2月月14日日153月2日16 2月月15日日153月3日16 2月月16日日153月4日16 2.2 生物生物对温度的适应对温度的适应 对温度的进化反应 动物对极端温度的适应 阿伦规律(Allens rule) 贝格曼规律 (Bergmanns rule) 阿伦规律阿伦规律(Allens rule) 寒冷地区的内温动物较温暖地区内温动物外露部分（ 如四肢、尾、耳朵及鼻）有明显趋于缩小的现象，称 阿伦规律，是减少散热的适应。 沙漠狐沙漠狐 极地狐极地狐 贝格曼规律贝格曼规律 (Bergmanns rule) 生活在寒冷

42、气候中的内温动物的身体比生活在温暖气 候中的同类个体更大，这种趋向称贝格曼规律，是减 少散热的适应。但是也有例外。 北极熊是所有熊里最大的北极熊是所有熊里最大的 小结小结 太阳辐射及其光谱组成 光质、光强、光周期对生物的影响 生物对光质、光强、光周期的适应 温度与生物的代谢 生物对温度的适应 主要概念主要概念 辐射、光强、光质、辐射、光强、光质、太阳辐照度 阳地植物和阴地植物 三基点温度、春化作用、有效积温、发 育起点温度（生物学零度） 阿伦规律、贝格曼规律 南京信息工程大学环境科学与工程学院南京信息工程大学环境科学与工程学院 教师教师：杨孟：杨孟 Email: 主要环境因子的生态作用主要环境

43、因子的生态作用 与生物适应与生物适应 1 光光因子的生态作用与生物适应因子的生态作用与生物适应 2 温度温度的生态作用与生物适应的生态作用与生物适应 3 水的生态作用与生物适应水的生态作用与生物适应 4 土的生态作用与生物适应土的生态作用与生物适应 3 水的生态作用与生物适应水的生态作用与生物适应 3.1 水的特性 3.2 水的生态作用 3.3 生物对水分的适应 3.1 水的特性水的特性 水分子的极性好的溶剂 水的高热容量性质维持环境稳定 水特殊的密度变化水体温度的垂直变化 水的相变水循环、能量传递 3.2 水水的生态作用的生态作用 水是生物生存的重要条件 水对动植物生长发育的影响 水对动植物

44、数量和分布的影响 3.2.1 水是生物生存的重要条件水是生物生存的重要条件 水是任何生物体的重要组成部分 水是生命活动的基础 水对稳定环境温度以及调节体温有重要 意义 水是光合作用的原料 水使生物保持一定的状态 3.2.2 水对生物生长发育的影响水对生物生长发育的影响 水对植物生长发育的影响 水分对植物生长有最低、最适和最高值3基 点 水对动物生长发育的影响 水分不足时，引起动物的滞育和休眠 许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关 3.2.3 水对物种数量和分布的影响水对物种数量和分布的影响 水分与动植物种类与数量的影响 降水量最大的赤道热带雨林种的植物达52种 /公顷，而降水量较少的大兴安岭

45、红松林中 ，仅有植物10种/公顷 水分对植被的分布的影响 我国从东南到西北可分为3个等雨量区，因 而植被类型也分为3个区：湿润森林区、干 旱草原区和荒漠 3.3 生物对水分的适生物对水分的适应应 3.3.1 植物对水的适应 3.3.2 动物对水的适应 3.3.1 植物对水的适应植物对水的适应 陆生植物 陆地植物的水平衡 旱生植物的适应特征 水生植物 水体环境的特征 水生植物的适应特征 陆地植物的水平衡陆地植物的水平衡 水分来源 根系吸收 茎叶吸收 体内代谢 水分去向 蒸腾作用 体内代谢 根系对水的吸收根系对水的吸收 田间持水量(field capacity)：土壤 孔隙通过毛细作用抗重力所能蓄

46、 积的最大土壤含水量。 永久萎蔫点(permanent wilting point) ：植物永久萎蔫时的土壤 含水量。 根吸收水的效力，部分归功于发 育过程中根对水环境的适应。 图图 小麦植株的根系统，它生长在小麦植株的根系统，它生长在 包含一层黏土的沙土中。包含一层黏土的沙土中。 根据水分条件划分的陆生植物的类型根据水分条件划分的陆生植物的类型 湿生植物：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生 长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。 中生植物：适于生长在水分条件适中的环境中，形 态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，种类 最多、分布最光和数量最大的陆生植物。 旱生植物：生长在干旱环境中，

47、能忍受较长时间的 干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。主要分 布在干热草原和荒漠地区。 旱生植物的适应特征旱生植物的适应特征 关键是维持水平衡 获取水分、减少蒸腾 形态适应 发达的根系、叶面积很小、发达的储水组织 生理适应 原生质渗透压特别高 独特的光合碳通化机制 景天酸代谢景天酸代谢CAM (Crassulacean Acid Metabolism ) 景天酸代谢植物叶片气孔白天关闭，夜间开放。夜间 吸收大量的二氧化碳产生苹果酸，白天苹果酸中的二 氧化碳释放出来用于光合作用的植物。 凤梨凤梨仙人掌仙人掌景天科景天科 3.3.1 植物对水的适应植物对水的适应 陆生植物 陆地植物的水平衡 旱

48、生植物的适应特征 水生植物 水体环境的特征 水生植物的适应特征 植物的叶面积与根系的关系 水体环境的特征水体环境的特征 弱光 缺氧 粘性高 密度大 温度变化平缓 水生植物的适应特征水生植物的适应特征 发达的通气组织 机械组织不发达甚至脱化 水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状 水生植物的类型 沉水植物 浮水植物 挺水植物 3.3.2 动物对水的适应动物对水的适应 动物对水环境的适应与植物不同之处 动物可以进行行为适应 水生动物 保持盐分与水分的平衡是基础 主要通过调节体内的渗透压来维持水分平衡 淡水动物和海洋动物的差异 陆生动物 形态结构 行为 生理 淡水动物和海洋动物的差异淡水动物和海洋动物的

49、差异 淡水鱼：淡水鱼： 高渗性高渗性 咸水鱼：多为低渗性咸水鱼：多为低渗性 (也有等渗和高渗性的也有等渗和高渗性的) H2O 盐盐 盐盐 H2O 腮泌盐腮泌盐尿液盐多尿液盐多 水少水少 食物摄食物摄 入水入水 腮吸收盐腮吸收盐 尿液水多尿液水多 盐少盐少 食物摄入食物摄入 盐盐 陆生动物对水环境的适陆生动物对水环境的适 形态结构适应 昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两栖 类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮质腺和 毛，防止体内水分过多蒸发。 行为的适应 沙漠动物昼伏夜出：沙漠地区夏季昼夜地表温度相差 很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差很大 迁徙：在水分和食物不足时，迁移到别处。 生理适应 储水的胃；储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大量 的水分；血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。 4 土壤的生态作用与生物适应土壤的生态作用与生物适应 土壤的生态学意义 土壤物理性质与生物 土壤化学性质与生物 植物对土壤的适应 4.1 土壤的生态学意义土壤的生态学意义 土壤是陆地生态系统的基础 土壤是具有决定性意义的生命支持系统 土壤是许多生物的栖息场所 土壤是植物生长的基质和营养库 土壤是污染物转化的重要场地 4.2 土壤物理性质与生物土壤物理性质与生物 土壤质地(soil texture)：土粒按直径大小分为粗砂、细 粒、粉砂和粘粒，按照不同大小土粒在土壤中的含量