1、辽宁大学环境学院 生 态 学2022年年12月月20日日辽宁大学环境学院辽宁大学环境学院辽宁大学环境学院 第二章第二章 生物与环境生物与环境 第一节第一节 生物种的概念生物种的概念 第二节第二节 环境的概念及其类型环境的概念及其类型 第三节第三节 生态因子作用分析生态因子作用分析 第四节第四节 生态因子的生态作用及生物适应生态因子的生态作用及生物适应辽宁大学环境学院 第一节第一节 生物种的概念生物种的概念17世纪，世纪，J.Ray 形态相似的个体之集合形态相似的个体之集合 1753年，年，C.Linna 同种个体可自由交配，能产同种个体可自由交配，能产生可育的后代，而不同种之间的杂交则不育，创
2、生可育的后代，而不同种之间的杂交则不育，创立了种的双命名法立了种的双命名法 1963年，年，E.Mayr“能实际地或潜在地彼此杂交能实际地或潜在地彼此杂交的种群的集合的种群的集合”物种是客观存在的实体，不同物种之间存在明物种是客观存在的实体，不同物种之间存在明显的形态上的不连续性记不同形式的生殖隔离显的形态上的不连续性记不同形式的生殖隔离 辽宁大学环境学院 生物种生物种物种物种是由内在因素（生殖、生理、生态和行是由内在因素（生殖、生理、生态和行为）联系起来的个体的集合，是自然界中的为）联系起来的个体的集合，是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。一个基本进化单位和功能单位。辽宁大学环境学院 生
3、物种生物种种的分化是生物对环境异质性的适应结果种的分化是生物对环境异质性的适应结果种的性状可以分为两类：基因型与表型种的性状可以分为两类：基因型与表型 基因型基因型是种的遗传本质，即生物性状表现所必须具备的是种的遗传本质，即生物性状表现所必须具备的内在因素。内在因素。表型表型是种与环境结合后实际表现出的可见性状。是种与环境结合后实际表现出的可见性状。一个物种的性状随环境条件而改变的程度称作该种的可一个物种的性状随环境条件而改变的程度称作该种的可塑性，塑性，表型的变异属非遗传变异表型的变异属非遗传变异 物种通过物种通过“突变突变”与基因的重组实现的变异与基因的重组实现的变异基因型基因型的改变，可
4、遗传变异的改变，可遗传变异辽宁大学环境学院 第二节第二节 环境的概念及其类型环境的概念及其类型一、环境的概念一、环境的概念 1、环境（、环境（Environment）:某一特定生物体或生物群体以某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体生存的一切事物的总外的空间，以及直接或间接影响该生物体生存的一切事物的总和。和。环境总是针对某一特定主体或中心而言，是一个相对的概念。环境总是针对某一特定主体或中心而言，是一个相对的概念。在生物学中，环境指生物的栖息地，以及直接或间接影响生在生物学中，环境指生物的栖息地，以及直接或间接影响生物生存和发展的各种因素。物生存和发展的各种因素。在环
5、境科学中，人类是主体，环境指围绕着人群的空间以及在环境科学中，人类是主体，环境指围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总体。其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总体。辽宁大学环境学院 环境的内容环境这个概念是具体的，又是相对的，在谈到环境时，总要包含特定的主体。其它鲤鱼非生物因 素虾,水蚤,水草,鱼等异种生物一条鲤鱼鲤鱼种群池塘群落 研 究 主 体辽宁大学环境学院 2 2、环境因子、环境因子(Environment factors):(Environment factors):包括生物包括生物有机体以外所有的环境要素。有机体以外所有的环境要素。一方面环
6、境向生物有机体提供生长、发育和繁殖所必需一方面环境向生物有机体提供生长、发育和繁殖所必需的物质和能量，使生物有机体不断受到环境的作用；的物质和能量，使生物有机体不断受到环境的作用；而另一方面，生物又通过各种途径不断地影响和改造环境。而另一方面，生物又通过各种途径不断地影响和改造环境。生物与环境的这种相互作用，使得生物不可能脱离环境而存生物与环境的这种相互作用，使得生物不可能脱离环境而存在。在。环境环境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。的交换。辽宁大学环境学院 辽宁大学环境学院 辽宁大学环境学院 第三节第三节 生态因子
7、作用分析生态因子作用分析一、生态因子的概念一、生态因子的概念生态因子（生态因子（ecological factors）是指环境中对生物生长、是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境因素。是发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境因素。是环境因子的一部分。环境因子的一部分。生存条件生存条件：生态因子中生物生存所不可缺少的环境条件。：生态因子中生物生存所不可缺少的环境条件。生境（生境（habitat）：指具体的生物个体和群体生活地段上的生：指具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境，包括生物本身对环境的影响。态环境，包括生物本身对环境的影响。所有生态因子构成生物的所有
8、生态因子构成生物的生态环境（生态环境（ecological environment)辽宁大学环境学院 二、生态因子作用的一般特征二、生态因子作用的一般特征1、综合作用、综合作用 2、主导因子作用、主导因子作用 3、生活因子的不可替代性和可补偿性、生活因子的不可替代性和可补偿性 4、生态因子作用的阶段性、生态因子作用的阶段性 5、直接和间接作用、直接和间接作用 6、限制性作用、限制性作用辽宁大学环境学院 1 1、综合作用、综合作用 自然不存在孤立的生态因子，也不存在单一因子构成的自然不存在孤立的生态因子，也不存在单一因子构成的生态环境。生态因子间总是互相促进、相互制约，任何单一生态环境。生态因子
9、间总是互相促进、相互制约，任何单一因子的变化必将引起其它因子的变化，如光强因子的变化必将引起其它因子的变化，如光强土壤温度、土壤温度、空气湿度、水分平衡、气温等空气湿度、水分平衡、气温等植物生长。植物生长。2 2、主导因子作用、主导因子作用 生态环境中各因子地位不同，一般情况下，其中有一个或生态环境中各因子地位不同，一般情况下，其中有一个或几个因子对其它因子的变化起主导作用，该因子即为主导因几个因子对其它因子的变化起主导作用，该因子即为主导因子。子。主导因子是随时间、空间变化而变化的。主导因子是随时间、空间变化而变化的。如光合如光合光强，光强，春化作用春化作用温度温度辽宁大学环境学院 3 3、
10、生活因子的不可替代性和可补偿性、生活因子的不可替代性和可补偿性生活因子同等重要，不可或缺，具不可替代性或同等重要性。生活因子同等重要，不可或缺，具不可替代性或同等重要性。同时，在一定条件下，某一因子量的不足，可由其它因子的增同时，在一定条件下，某一因子量的不足，可由其它因子的增加或增强而得到补偿，仍可获得相同的生态效应。即为可补偿加或增强而得到补偿，仍可获得相同的生态效应。即为可补偿性。性。4 4、生态因子作用的阶段性、生态因子作用的阶段性 不同年龄阶段或发育阶段有不同需求，不同阶段同样生态因子不同年龄阶段或发育阶段有不同需求，不同阶段同样生态因子或期组合的生态作用不同。或期组合的生态作用不同
11、。5 5、直接性与间接性、直接性与间接性 间接因子通过直接因子体现，如地形因子属间接因子，但可影间接因子通过直接因子体现，如地形因子属间接因子，但可影响光、温、水分布。响光、温、水分布。辽宁大学环境学院 1、“最小因子定律最小因子定律”(Liebigs law of minimum)植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最低量的营养元素称最小因子（最小因子（Justus von Liebig,1840,德国）德国）。两个补充条件（两个补充条件（Odum,1983）：）：1）只适用于稳定状态）只适用于稳定状态 2）要
12、考虑生态因子之间的相互作用）要考虑生态因子之间的相互作用三、生态因子的限制性作用三、生态因子的限制性作用辽宁大学环境学院“耐受性定律耐受性定律”(Shelfords law of tolerance)(V.E.Shelford,1913，美国，美国)“生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存在，生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过了某种生只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。”耐受性定律是最低因子定律的进一步发展，表现在耐受性定律
13、是最低因子定律的进一步发展，表现在（1）考虑了生态因子的上限；）考虑了生态因子的上限；（2）不仅估计了生态因子量的变化，还估计了生物本身）不仅估计了生态因子量的变化，还估计了生物本身的耐受性问题。的耐受性问题。2、耐受性定律、耐受性定律三、生态因子的限制性作用三、生态因子的限制性作用辽宁大学环境学院 3、限制因子、限制因子(limiting factors)在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极在众多生态因子中，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、繁殖或扩散的因子称限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子限制因子限制因子概念的意义限制因子概念的意义 为分析
14、生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个为分析生物与环境相互作用的复杂关系奠定了一个便利的基点；便利的基点；有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。有助于把握问题的本质，寻找解决问题的薄弱环节。三、生态因子的限制性作用三、生态因子的限制性作用辽宁大学环境学院 生物对各生态因子耐受性之间的相互关系生物对各生态因子耐受性之间的相互关系 生物的耐性限度是可以改变的生物的耐性限度是可以改变的 对生物产生影响的各种生态因子之间存在明显的对生物产生影响的各种生态因子之间存在明显的相互影响相互影响辽宁大学环境学院 高高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
15、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 环境环境梯度梯度低低耐受性下限耐受性下限耐受性上限耐受性上限生物种的耐受性限度图解（仿生物种的耐受性限度图解（仿Smith,1980）辽宁大学环境学院 4、生态幅、生态幅 生态幅（生态幅（ecological amplituteecological amplitute）生态幅是指物种对生态环境适应范围的大小。这主生态幅是指物种对生态环境适应范围的大小。这主要决定于各个种的遗传特性。要决定于各个种的遗传特性。它常与耐受限度一致，耐受限度越宽，生态幅也越大。它常与耐受限度一致，耐受限度越宽，
16、生态幅也越大。然而，二者又是不同的，耐受限度一般是对某一生态然而，二者又是不同的，耐受限度一般是对某一生态因子而言，是从生物本身出发，主要指该种生物的生物学因子而言，是从生物本身出发，主要指该种生物的生物学特性；特性；生态幅既指某一生态因子，又指环境条件的综合，是从生生态幅既指某一生态因子，又指环境条件的综合，是从生态适应角度来谈的。态适应角度来谈的。辽宁大学环境学院 分分 类类 生态学中，根据生物的耐受范生态学中，根据生物的耐受范围和生态因子的不同，将生物分为：围和生态因子的不同，将生物分为：广温性（广温性（euryeurythermtherm）狭温性（狭温性（stenostenotherm
17、therm）广水性（广水性（euryhydriceuryhydric）狭水性（狭水性（stenohydricstenohydric）广盐性（广盐性（euryhalineeuryhaline）狭盐性（狭盐性（stenohalinestenohaline）广食性（广食性（euryphagiceuryphagic）狭食性（狭食性（stenophagicstenophagic）广光性（广光性（euryphoticeuryphotic）狭光性（狭光性（stenophoticstenophotic）广栖性（广栖性（euryoeciouseuryoecious）狭栖性（狭栖性（stenooeciousste
18、nooecious）辽宁大学环境学院 5、内稳态 内稳态内稳态(homeostasis):):生物控制体内环境使其保持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。而大大提高生物对外界环境的适应能力。内稳态通过内稳态通过生理过程或行为的调整而实现的生理过程或行为的调整而实现的 大多数内稳态机制依赖于负反馈过程。依靠三个基本组成大多数内稳态机制依赖于负反馈过程。依靠三个基本组成成份：接受器；控制中心；效应器。成份：接受器；控制中心；效应器。辽宁大学环境学院 负反馈过程（维持哺乳动物血
19、液渗透性）负反馈过程（维持哺乳动物血液渗透性）接受器接受器（下丘脑）（下丘脑）控制中心控制中心（下丘脑）（下丘脑）效应器效应器（肾脏）（肾脏）血液血液太浓太浓饮水饮水血液渗透性上升血液渗透性上升口渴反应口渴反应血液血液太稀太稀失水反应失水反应血液渗透性下降血液渗透性下降失水失水辽宁大学环境学院 维持体内环境稳定是生物扩大耐性限度的一种重要机制，维持体内环境稳定是生物扩大耐性限度的一种重要机制，但但内稳态机制内稳态机制不能完全摆脱环境的限制，它只能扩大自己不能完全摆脱环境的限制，它只能扩大自己的生态幅度与适应范围，成为一个的生态幅度与适应范围，成为一个广适种广适种。内稳态内稳态根据生物体内状态对
20、外界环境变化的反应根据生物体内状态对外界环境变化的反应内稳态生物：内稳态机制，酶系统内稳态生物：内稳态机制，酶系统非内稳态生物：酶系统非内稳态生物：酶系统辽宁大学环境学院 耐受限度的驯化耐受限度的驯化除内稳态机制可调整生物的耐性限度外，人工驯化方除内稳态机制可调整生物的耐性限度外，人工驯化方法也可改变生物的耐性范围法也可改变生物的耐性范围驯化过程是生物体内酶系统的改变过程驯化过程是生物体内酶系统的改变过程辽宁大学环境学院 6 6、指示生物、指示生物生物与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留下生物与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留下了深刻的环境烙印。了深刻的环境烙印。常用生物作为
21、指示者，反映环境的某常用生物作为指示者，反映环境的某些特征。些特征。生物的指示作用普遍存在，但指示生物决不能滥用，每个种生物的指示作用普遍存在，但指示生物决不能滥用，每个种的指示作用都是相对的，仅在一定的时空范围内起作用，而的指示作用都是相对的，仅在一定的时空范围内起作用，而在另一时空条件下将失去指示意义。在另一时空条件下将失去指示意义。辽宁大学环境学院 第四节 生态因子的生态作用及生物适应光因子的生态作用及生物适应光因子的生态作用及生物适应温度因子的生态作用及生物适应温度因子的生态作用及生物适应水因子的生态作用及生物适应水因子的生态作用及生物适应土壤因子的生态作用及生物适应土壤因子的生态作用
22、及生物适应辽宁大学环境学院 一、光因子的生态作用及生物适应一、光因子的生态作用及生物适应1、光强的生态作用与生物适应、光强的生态作用与生物适应2、光质的生态作用与生物适应、光质的生态作用与生物适应3、生物对光周期的适应、生物对光周期的适应辽宁大学环境学院 1、光强的生态作用与生物适应、光强的生态作用与生物适应光强对生物的生长发育和形态建成有重要作用光强对生物的生长发育和形态建成有重要作用植物植物光合作用率在光补偿点光合作用率在光补偿点 附近与光强度成正比，但附近与光强度成正比，但达光饱和点后达光饱和点后,不随光强增加。不随光强增加。水生生物水生生物 水生植物在水中的分布与光照强度有关。水生植物
23、在水中的分布与光照强度有关。陆生生物陆生生物 对不同光照强度的适应产生阳性植物和阴性对不同光照强度的适应产生阳性植物和阴性植物和耐阴性植物。植物和耐阴性植物。动物动物 光照强度影响动物的行为，昼行性动物在白天强光照强度影响动物的行为，昼行性动物在白天强光下活动，夜行性动物在夜晚或弱光下活动。光下活动，夜行性动物在夜晚或弱光下活动。辽宁大学环境学院 光光合合作作用用率率光光合合作作用用率率光强度光强度光强度光强度净生产力净生产力光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用ABABACP光补偿点光补偿点CPCPabspsp光饱和点光饱和点B光补偿点光补偿点(compensation point)：光合作用强度
24、和呼吸作用强度相：光合作用强度和呼吸作用强度相当处的光强度为当处的光强度为光补偿点。光补偿点。光饱和点光饱和点(saturate point)：当光照强度达到一定水平后，光合产物不：当光照强度达到一定水平后，光合产物不再增加或增加得很少，该处的光强度即为再增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和点。光饱和点。辽宁大学环境学院 海洋植物海洋植物 光合作用色素对光谱变化具有明显的光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性适应性:海水表层植物色素吸收蓝、红光；海水表层植物色素吸收蓝、红光；深水植物光合色素有效地利用绿光。深水植物光合色素有效地利用绿光。高山植物高山植物 对紫外光作用的适应，发展了特殊的对
25、紫外光作用的适应，发展了特殊的莲座状叶丛。莲座状叶丛。动物动物 不同动物发展不同的色觉。不同动物发展不同的色觉。2、光质的生态作用与生物适应、光质的生态作用与生物适应辽宁大学环境学院 3、生物对光周期的适应 光周期现象光周期现象(photoperiodism)：Garner等人等人(1920)发现明相暗发现明相暗相的交替与长短对植物的开花结实有很大的影响。这种植物对相的交替与长短对植物的开花结实有很大的影响。这种植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。自然界昼夜长短规律性变化的反应，称光周期现象。植物光周期现象植物光周期现象 对繁殖对繁殖(开花开花)的影响：的影响：长日照植物长日照
26、植物(long-day plants)：如小麦、油菜：如小麦、油菜短日照植物短日照植物(short-day plants)：如苍耳、水稻。：如苍耳、水稻。动物光周期现象动物光周期现象 对鸟类等迁徙影响；对繁殖的影响对鸟类等迁徙影响；对繁殖的影响：长日照动物长日照动物(long-day animals)：在温带和高纬度地区许多鸟在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，称兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，称长日照动物。长日照动物。如雪貂、野兔、刺猬；如雪貂、野兔、刺猬；短日照动物短日照动物(short-day animals)：一些动物只有在白昼逐步一些动物只有在白昼
27、逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖，称缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖，称短日照动物。短日照动物。如绵羊、山羊和鹿等。如绵羊、山羊和鹿等。辽宁大学环境学院 温度因子的生态作用温度因子的生态作用 生物对极端温度的适应生物对极端温度的适应 温度和生物的地理分布温度和生物的地理分布 变温和温周期现象变温和温周期现象 物候节律休眠物候节律休眠二、温度因子的生态作用及生物适应二、温度因子的生态作用及生物适应辽宁大学环境学院 温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，参与生命活动的各种酶都有其最低、最适一，参与生命活动的各种酶都有其最低、最适和最高温
28、度，即和最高温度，即三基点温度三基点温度；不同生物的三基点不同；在一定温度范围内，不同生物的三基点不同；在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性生物生长的速率与温度成正比；外温的季节性变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交变化引起植物和变温动物生长加速和减弱的交替，形成年轮；外温影响动物的生长规模。替，形成年轮；外温影响动物的生长规模。温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规温度与生物发育：温度与生物发育最普遍的规律是有效积温。律是有效积温。温度因子的生态作用温度因子的生态作用辽宁大学环境学院 有效积温法则及其意义有效积温法则及其意义 有效积温法则有效积温法则 植物在生长发
29、育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成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发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量某一发育阶段的发育过程，而且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，因此可用公式：是一个常数，称总积温或有效积温，因此可用公式：K N(T T0 0),其中，其中，K是该生物所需的有效积温（常数）是该生物所需的有效积温（常数）N为生长发育所需时间，为生长发育所需时间，T为当地该时期的平均温度，为当地该时期的平均温度，T0 0是该是该生物生长活动所需最低临界温度（生物零度）生物生长活动所需最低临界温度（生物零度）。有效积温法则的意义有效积
30、温法则的意义 预测生物发生的世代数；预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程历；预测害虫来年的发生程历；制定农业气候区划，合理安排作物；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时。应用积温预报农时。辽宁大学环境学院 低温对生物的影响：当温度低于临界低温对生物的影响：当温度低于临界(下限下限)温度，生物温度，生物便会因低温而寒害和冻害。冻害原因：冰结晶使原生质便会因低温而寒害和冻害。冻害原因：冰结晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质
31、变性；脱浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。水使蛋白质沉淀；代谢失调。高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等。生物对极端温度的适应生物对极端温度的适应辽宁大学环境学院 生物对低温的适应：保暖、抗冻形态、生理生物对低温的适应：保暖、抗冻形态、生理、行、行为的适应为的适应 生物对高温的适应：抗辐射、保水、散热形态生物对高温的适应：抗辐射、保水、散
32、热形态、生理生理、行为的适应、行为的适应 生物对极端温度的适应生物对极端温度的适应辽宁大学环境学院 形态上的适应形态上的适应植物：芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小；植物：芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小；动物：增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分减动物：增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分减小（阿伦规律）。小（阿伦规律）。阿伦规律阿伦规律(Allens rule):寒冷地区的内温动物较温暖地区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。于缩小的现象，称阿伦规律，是
33、减少散热的适应。贝格曼规律贝格曼规律(Bergmans rule):生活在寒冷气候中的内温生活在寒冷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。趋向称贝格曼规律，是减少散热的适应。约旦规律约旦规律(Jordans rule):鱼类的脊椎骨数目在低温水域鱼类的脊椎骨数目在低温水域比在温暖水域的多。比在温暖水域的多。生理上的适应生理上的适应植物：减少细胞中的水分和增加细胞中有植物：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低冰点，增加红外线和可见光的吸收带（高机质的浓度以降低冰点，增加红外线和可见
34、光的吸收带（高山和极地植物）；动物：超冷和耐受冻结，当环境温度偏离山和极地植物）；动物：超冷和耐受冻结，当环境温度偏离热中性区增加体内产热，维持体温恒定，局部异温等。热中性区增加体内产热，维持体温恒定，局部异温等。行为上的适应行为上的适应 迁移和冬眠休眠等。迁移和冬眠休眠等。生物对极端温度的适应低温生物对极端温度的适应低温辽宁大学环境学院 形态上的适应形态上的适应植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。动物：体形变小，外露部分增大；腿长将栓层，绝热。动物：体形变小
35、，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层。体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层。生理上的适应生理上的适应植物：降低细胞含水量，增加糖或盐植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红浓度，减缓代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。外光。动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。行为上的适应行为上的适应植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。昼伏夜出等。生物对极端温度的适应高温生物对极端温度的适应高温辽宁大学环境学院(自自M.C.Molles,Jr,1999)仙
36、仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应仙仁掌和骆驼对高温干旱环境的适应辽宁大学环境学院 温度和生物的地理分布温度和生物的地理分布（1）极端温度是限制温度分布的首要因素。）极端温度是限制温度分布的首要因素。高温：白桦、云杉不能在华北平原生长；苹果、梨、桃高温：白桦、云杉不能在华北平原生长；苹果、梨、桃不能在热带开花结果；黄山松分布在不能在热带开花结果；黄山松分布在1000-1200米以上；菜米以上；菜粉蝶不能忍受粉蝶不能忍受26以上的气温。以上的气温。低温：橡胶分布区低于北纬低温：橡胶分布区低于北纬2440（云南盈江），海（云南盈江），海拔拔960米以下；剑麻是北纬米以下；剑麻是北纬26，海拔，海拔90
37、0米以下；椰子是米以下；椰子是2430（厦门），海拔（厦门），海拔640米以下（海南）；东亚飞蝗的米以下（海南）；东亚飞蝗的北界为等温线北界为等温线13.6。（2）有效积温足够完成一个生活周期的地方才能分布。）有效积温足够完成一个生活周期的地方才能分布。昆虫大发生时常昆虫大发生时常暂时地暂时地超越其分布北界；温度对恒温超越其分布北界；温度对恒温动物分布限制小，可通过其食物等生态因子而影响其分布。动物分布限制小，可通过其食物等生态因子而影响其分布。辽宁大学环境学院 变温与温周期现象变温与温周期现象温周期现象（温周期现象（thertnoperiodism)植物生长与昼夜温度变化的关系，即植物生长与
38、昼夜温度变化的关系，即所谓的温周期现象。所谓的温周期现象。由于地表太阳辐射的周期性变化产生温度有规律的昼夜由于地表太阳辐射的周期性变化产生温度有规律的昼夜变化，使许多生物适应了变温环境，多数生物在变温下比变化，使许多生物适应了变温环境，多数生物在变温下比恒温下生长更好。恒温下生长更好。变温利于植物干物质积累变温利于植物干物质积累辽宁大学环境学院 物候节律物候节律研究生物的季节性节律变化与环境季节变化关系的科学叫研究生物的季节性节律变化与环境季节变化关系的科学叫物候学物候学动物对不同季节食物条件的变化以及对热能、水分和气体代谢的动物对不同季节食物条件的变化以及对热能、水分和气体代谢的适应，导致生
39、活方式与行为的周期变化。适应，导致生活方式与行为的周期变化。植物从发芽、生长到开花、结实和枯黄呈现处不同的物候期。植物从发芽、生长到开花、结实和枯黄呈现处不同的物候期。物候研究对于确定不同植物的适宜区域及指导植物引种工作具有物候研究对于确定不同植物的适宜区域及指导植物引种工作具有重要价值重要价值生物钟生物钟生物体本身存在的定时器内源说生物体本身存在的定时器内源说生物节律性变化需要外界信号的诱导外源说生物节律性变化需要外界信号的诱导外源说辽宁大学环境学院 休眠休眠休眠休眠指生物的潜伏、蛰伏或不活动状态，是抵御指生物的潜伏、蛰伏或不活动状态，是抵御不利环境的一种有效的生理机制。不利环境的一种有效的
40、生理机制。进入休眠的动植物可以忍耐比其生态幅宽得多的进入休眠的动植物可以忍耐比其生态幅宽得多的环境条件环境条件辽宁大学环境学院 水因子的生态作用水因子的生态作用 生物对水因子的适应生物对水因子的适应三、水因子的生态作用及生物适应三、水因子的生态作用及生物适应辽宁大学环境学院 水是生物生存的重要条件水是生物生存的重要条件 水是生物体的组成部分；水是生物体的组成部分；水是生物体所有代谢活动的介质；水是生物体所有代谢活动的介质；水是光合作用的原料；水是光合作用的原料；水有较大的比热，可以缓和调节体温；水有较大的比热，可以缓和调节体温；维持细胞和组织的紧张度保持一定的状态。维持细胞和组织的紧张度保持一
41、定的状态。影响动植物的生长发育影响动植物的生长发育影响动植物的数量和分布影响动植物的数量和分布水因子的生态作用水因子的生态作用辽宁大学环境学院 生物对水因子的适应 水生植物对水环境的适应水生植物对水环境的适应 陆生植物水平衡的调节机制陆生植物水平衡的调节机制 水生动物水平衡的调节机制水生动物水平衡的调节机制 陆生动物水平衡的调节机制陆生动物水平衡的调节机制辽宁大学环境学院 水生植物对水因子的适应水生植物对水因子的适应 适应方式适应方式 有发达的通气组织有发达的通气组织;机械组织不发达或退化机械组织不发达或退化;叶片薄而长叶片薄而长,以增加光合和吸收营养物质的面积。以增加光合和吸收营养物质的面积
42、。生态类型生态类型 沉水植物沉水植物 浮水植物浮水植物 挺水植物挺水植物辽宁大学环境学院 陆生植物对水因子的适应陆生植物对水因子的适应 陆生植物的水平衡调节机制陆生植物的水平衡调节机制 形态适应：形态适应：发达的根系；发达的根系；叶面小；叶面小；单子叶植物中一些具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲；单子叶植物中一些具扇状的运动细胞，可使叶面卷曲；具发达的贮水组织；具发达的贮水组织；生理适应：生理适应：水分运输的动力水分运输的动力 原生质的渗透浓度高。原生质的渗透浓度高。陆生植物的生态类型陆生植物的生态类型 湿生植物湿生植物 中生植物中生植物 旱生植物旱生植物辽宁大学环境学院 陆生植物的水势梯度陆生植
43、物的水势梯度 空气中的水势较低空气中的水势较低 植物体的水势中度植物体的水势中度 土壤中的水势较高土壤中的水势较高 (自M.C.Molles,Jr,1999)(自自M.C.Molles,Jr,1999)辽宁大学环境学院 等渗等渗(isosmotic organism)：体内：体内和体外的渗透压相等，水和盐以大和体外的渗透压相等，水和盐以大致相等的速度在体内外之间扩散。致相等的速度在体内外之间扩散。仅排泄失水，通过食物、饮水、代仅排泄失水，通过食物、饮水、代谢水获得水，泌盐器官排出多余的谢水获得水，泌盐器官排出多余的盐分。盐分。高渗高渗(hyperosmotic organism)：体内的渗透压
44、高于体外，水由环境体内的渗透压高于体外，水由环境中向体内扩散，体内的盐分向外扩中向体内扩散，体内的盐分向外扩散。通过排泄作用排出多余的水，散。通过排泄作用排出多余的水，盐分通过食物和组织摄入。盐分通过食物和组织摄入。低渗低渗(hypoosmotic organism)：体内渗透压低于体外，水分向外扩体内渗透压低于体外，水分向外扩散，盐分进入体内。通过食物、代散，盐分进入体内。通过食物、代谢水和饮水获得水，多种多样的泌谢水和饮水获得水，多种多样的泌盐组织排出多余的盐分。盐组织排出多余的盐分。(自自M.C.Molles,Jr,1999)(自自M.C.Molles,Jr,1999)辽宁大学环境学院
45、海洋动物海洋动物 鲨鱼和无脊椎动物：等渗鲨鱼和无脊椎动物：等渗 硬骨鱼：低渗硬骨鱼：低渗 淡水动物淡水动物 硬骨鱼：高渗硬骨鱼：高渗 河口动物河口动物 洄游鱼类：变渗透压洄游鱼类：变渗透压(自自M.C.Molles,Jr,1999)辽宁大学环境学院 陆生动物的水平衡调节机制 失水的主要途径：失水的主要途径：皮肤蒸发、呼吸失水、排泄失水皮肤蒸发、呼吸失水、排泄失水 补充水的主要途径：补充水的主要途径：食物、代谢水、饮水食物、代谢水、饮水 保水机制保水机制 减小皮肤的透水性减小皮肤的透水性 减少身体的表面蒸发减少身体的表面蒸发 减少呼吸失水减少呼吸失水 减少排泄失水减少排泄失水 利用代谢水利用代谢
46、水 生态类型生态类型 喜湿喜湿 耐旱耐旱辽宁大学环境学院 土壤因子的生态学作用土壤因子的生态学作用 植物对土壤因子的适应植物对土壤因子的适应四、土壤因子的生态作用及生物适应四、土壤因子的生态作用及生物适应辽宁大学环境学院 为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所；为陆生植物提供基底，为土壤生物提供栖息场所；提供生物生活所必需的矿质元素养分；提供生物生活所必需的矿质元素养分；提供植物生长所需的水肥气热；提供植物生长所需的水肥气热；维持丰富的土壤生物区系；维持丰富的土壤生物区系；生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行。生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行。土壤因子的生态学作用土
47、壤因子的生态学作用辽宁大学环境学院 植物对土壤因子的适应植物对土壤因子的适应植物对于长期生活的土壤会产生一定的适应性，形成了各种植物对于长期生活的土壤会产生一定的适应性，形成了各种以土壤为主导因素的植物生态类型。以土壤为主导因素的植物生态类型。盐土对植物生长发育的不利影响盐土对植物生长发育的不利影响引起植物生理干旱；伤害植物组织；引起细胞中毒；影响植物引起植物生理干旱；伤害植物组织；引起细胞中毒；影响植物正常营养；气孔保卫细胞淀粉形成受阻，气孔不能关闭，容易正常营养；气孔保卫细胞淀粉形成受阻，气孔不能关闭，容易干旱枯萎。干旱枯萎。碱土对植物生长的不利影响碱土对植物生长的不利影响土壤的强碱性毒害
48、植物根系；土壤厉害性质恶化，土壤结构被土壤的强碱性毒害植物根系；土壤厉害性质恶化，土壤结构被破坏，质地变劣。破坏，质地变劣。辽宁大学环境学院 植物对土壤因子的适应植物对土壤因子的适应盐土植物盐土植物：植物体干而硬；叶子不发达，蒸腾表面小，气孔下陷；：植物体干而硬；叶子不发达，蒸腾表面小，气孔下陷；表皮具有厚外壁，灰白色绒毛；细胞间隙缩小；栅栏组织发达；表皮具有厚外壁，灰白色绒毛；细胞间隙缩小；栅栏组织发达；有特殊的贮水细胞。有特殊的贮水细胞。盐土植物具有一系列的抗盐特性，根据对过量盐类的适应特点盐土植物具有一系列的抗盐特性，根据对过量盐类的适应特点聚盐植物；泌盐植物；不透盐植物聚盐植物；泌盐植
49、物；不透盐植物辽宁大学环境学院 思考题思考题-名词解释名词解释1.因子的替代作用（因子的替代作用（factor substitution）2.生态幅生态幅(ecological amplitude or ecological valence)3.谢尔福德耐受性定律谢尔福德耐受性定律（Shelfords law of tolerance）4.生物种生物种5.阿伦规律（阿伦规律（Allens law）6.环境，环境因子环境，环境因子7.生态因子（生态因子（ecological factors）8.光周期现象（光周期现象（photoperiodicity）9.限制因子（限制因子（limiting f
50、actors）10.因子补偿作用（因子补偿作用（factor compensation）11.长日照生物长日照生物辽宁大学环境学院 思考题-问答题1.种的生态幅及其制约因子有哪些主要规律种的生态幅及其制约因子有哪些主要规律2.简述陆栖动物的保水机制。（简述陆生动物在水代谢方简述陆栖动物的保水机制。（简述陆生动物在水代谢方面的适应性特征。）面的适应性特征。）3.简述耐受性定律及其补充原理。简述耐受性定律及其补充原理。4.举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性。5.从动植物对日照长度变化的适应出发解释生物的光周期从动植物对日照长度变化的适应出发解释生
