1、1 环境与生态因子环境与生态因子2 生物与环境关系的基本原理生物与环境关系的基本原理3 光的生态作用光的生态作用4 温度的生态作用温度的生态作用5 水的生态作用水的生态作用6 火的生态作用火的生态作用7 生物与土壤的关系生物与土壤的关系8 大气的生态作用大气的生态作用9 生物因子对生物的影响生物因子对生物的影响10生物对环境的影响生物对环境的影响Chapter 2 Chapter 2 有机体与环境有机体与环境物质物质循环循环能量能量循环循环动动物物植植物物透射电镜下的拟态弧菌透射电镜下的拟态弧菌微生物微生物1环境与生态因子环境与生态因子一环境与生态因子的定义一环境与生态因子的定义二生态因子的分
2、类二生态因子的分类三生态因子作用的特点三生态因子作用的特点一环境与生态因子的定义一环境与生态因子的定义 1环境环境（environment）：）：是指生物有机体周是指生物有机体周围一切的总和，它包括空间以及其中可以直接或围一切的总和，它包括空间以及其中可以直接或间接影响有机体生活和发展的各种因素，包括物间接影响有机体生活和发展的各种因素，包括物理化学环境和生物环境。理化学环境和生物环境。2生态因子生态因子(ecological factors)：生活场所中生活场所中对生物的生长和发育有直接或间接影响的环境因对生物的生长和发育有直接或间接影响的环境因素素,又称环境因子。又称环境因子。3生物环境、
3、环境科学和生态环境的不同：生物环境、环境科学和生态环境的不同：环境科学所指的环境是围绕人群周围的一切，环境科学所指的环境是围绕人群周围的一切，以人类为主体。以人类为主体。生物科学中的环境是围绕着生物有机体周围的一切，生物科学中的环境是围绕着生物有机体周围的一切，以生物为主体。以生物为主体。在生态学中，由于其对象可指个体、种群和生物群在生态学中，由于其对象可指个体、种群和生物群落，所以环境所包含的范围和要素也就落，所以环境所包含的范围和要素也就不同。不同。生态环境生态环境：所有生态因子的总和。：所有生态因子的总和。生境生境：特定的生物体或群体的栖息地的生：特定的生物体或群体的栖息地的生 态环境。
4、态环境。二生态因子的分类二生态因子的分类 生物因子生物因子：同种生物的其它个体和异种：同种生物的其它个体和异种 生物生物 非生物因子：非生物因子：温度、光、湿度、温度、光、湿度、pH、氧氧 等理化因子等理化因子铁兰有有无无生生命命2.2.按性质按性质1）气候因子气候因子(climaticfactors)，又称地理因子，包括光、温度、水分、空气等许多因子，2)土壤因子土壤因子(edaphicfactors)可分为土壤的物理性质、土壤的化学性质、土壤肥力、土壤生物等。土壤是气候因子和生物因子共同作用的产物，不同的土类应有其相应的生物。3）生物因子生物因子(bioticfactors)可分为动物、植
5、物、微生物。4）人为因子人为因子(anthropoenicfactors)是一类特殊的因子，人是社会性的，在当今世界上，人类对于生物圈所起的作用是任何其他生物无法比拟的。3 倍根：倍根：将非生物因子分为将非生物因子分为条件和资源条件和资源，前者如温度、湿度、前者如温度、湿度、pH等等,后者后者 如营养、水、辐射。资源是要被如营养、水、辐射。资源是要被 有机体所消耗的，甚至可用尽的，有机体所消耗的，甚至可用尽的，而条件则不能被消耗，只是随空而条件则不能被消耗，只是随空 间和时间而变化。间和时间而变化。大花蕙兰 4 史密斯（史密斯（Smith)：从环境因子对于动从环境因子对于动 物种群数量变动的作
6、用出发，分物种群数量变动的作用出发，分 密度制约因子和非密度制约因子密度制约因子和非密度制约因子 前者如食物、天敌等生物因子，前者如食物、天敌等生物因子，后者如温度、降水等气候因子。后者如温度、降水等气候因子。独蒜兰5 蒙恰斯基蒙恰斯基：以环境因子的稳定性及其作用特点，以环境因子的稳定性及其作用特点，分稳定因子和变动因子，后者又分为有分稳定因子和变动因子，后者又分为有周期性变动的因子（主要影响动物的周期性变动的因子（主要影响动物的 分布）和无规律性变动的因子（影响动分布）和无规律性变动的因子（影响动物的数量）物的数量）三生态因子作用的特点三生态因子作用的特点综合性作用综合性作用主导因子作用主导
7、因子作用阶段性作用阶段性作用不可替代性和互补性作用不可替代性和互补性作用直接作用和间接作用直接作用和间接作用综合性和主导因子综合性和主导因子 每一个生态因子是在与其它因子的相互影响、相互每一个生态因子是在与其它因子的相互影响、相互制约中起作用的，任何一个因子的变化都会在不同程度制约中起作用的，任何一个因子的变化都会在不同程度上引起其它因子的变化，这就是生态因子的上引起其它因子的变化，这就是生态因子的综合作用综合作用。因子的综合作用并不意味着对有机体起作用的诸多因子因子的综合作用并不意味着对有机体起作用的诸多因子是等价的，在诸多作用着的因子中，必然有一个是起主是等价的，在诸多作用着的因子中，必然
8、有一个是起主导作用的因子，导作用的因子，主导因子主导因子的改变常会引起其它因子发生的改变常会引起其它因子发生明显变化，或使生物的生长发育发生明显变化。明显变化，或使生物的生长发育发生明显变化。阶段性作用阶段性作用 生物在生长发育的不同阶段往往需要不同生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度，因此，某的生态因子或生态因子的不同强度，因此，某一生态因子的有益作用常只限于生长发育中的一生态因子的有益作用常只限于生长发育中的某一阶段某一阶段。不可替代性和互补性不可替代性和互补性 生态因子虽不等价，但一般都不可缺少，生态因子虽不等价，但一般都不可缺少，一个因子的缺失不能由另一个
9、来完全顶替。但一个因子的缺失不能由另一个来完全顶替。但某一因子的数量不足，有时可以靠另一个因子某一因子的数量不足，有时可以靠另一个因子的加强而得到调剂和补偿。的加强而得到调剂和补偿。2 生物与环境关系的基本原理生物与环境关系的基本原理 一生物对生态因子的耐受性限度一生物对生态因子的耐受性限度二生物对各生态因子耐受性之间的相互关系二生物对各生态因子耐受性之间的相互关系三生物对生态因子耐受限度的调整三生物对生态因子耐受限度的调整四适应组合四适应组合五五 小环境与大环境小环境与大环境六生态位六生态位一一.生物对生态因子的耐受性限度生物对生态因子的耐受性限度1 利比希的利比希的“最小因子定律最小因子定
10、律(Liebigs“Law of minimum”)1）定律的内容：定律的内容：一种生物要在某种环境中生存一种生物要在某种环境中生存与发展，必须得到其需要的各种基本物质，这与发展，必须得到其需要的各种基本物质，这些基本物质的需要量，依生物种类和生活状态些基本物质的需要量，依生物种类和生活状态不同。在稳定状态下，当某种物质的可利用量不同。在稳定状态下，当某种物质的可利用量最接近所需要的临界最小量时，这种基本物质最接近所需要的临界最小量时，这种基本物质次城为一个次城为一个“限制因子限制因子“，这种规律称为，这种规律称为第一利比希定律只有在第一利比希定律只有在严格的稳定状态严格的稳定状态的的条件下，
11、即在物质和能量的输入和输出处于条件下，即在物质和能量的输入和输出处于平衡的状态时，才能应用。平衡的状态时，才能应用。第二第二因子的替代作用因子的替代作用(factor substitution)，即当一个特定因子牌最小状态时，其他处于即当一个特定因子牌最小状态时，其他处于高浓度或过量状态下的物质，可能会具有替高浓度或过量状态下的物质，可能会具有替代作用，替代这一特定因子的不足；至少是代作用，替代这一特定因子的不足；至少是化学性质上接近的元素能替代一部分化学性质上接近的元素能替代一部分。2）奥德姆奥德姆(Odum,1983)对该定律的补充：对该定律的补充：2 2谢尔福德的谢尔福德的“耐受性定律耐
12、受性定律”(ShelfordShelfords“Law of tolerance”)s“Law of tolerance”)1)定律的内容：定律的内容：任何一个生态因子在数量上不足或任何一个生态因子在数量上不足或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时会使该种生物衰退或不能生存，这种的耐受限度时会使该种生物衰退或不能生存，这种规律称为。规律称为。2）生态幅）生态幅(ecological amplitude)或生态价或生态价(ecological valence)：每一种生物对每一环境因素每一种生物对每一环境因素都有一个能耐受的范围，在
13、一个生态上的最低点都有一个能耐受的范围，在一个生态上的最低点(或或最低度）和最高点最低度）和最高点(最高度最高度)之间的范围，称为。生之间的范围，称为。生态幅随时间、地点、条件而改变，也取决于所选择态幅随时间、地点、条件而改变，也取决于所选择的指标和选择的物种或其地方种群。的指标和选择的物种或其地方种群。生物种的耐受性限度图解生物种的耐受性限度图解 耐受性定律是最小因子定律的进一步发展，表现在耐受性定律是最小因子定律的进一步发展，表现在 它不只考虑了因子量的过少，而且也考虑了因子量的它不只考虑了因子量的过少，而且也考虑了因子量的过多；过多；耐受性定律不仅估计了环境因子量的变化方面，并且耐受性定
14、律不仅估计了环境因子量的变化方面，并且估计了生物本身的耐受性问题，生物的耐受性不仅在不估计了生物本身的耐受性问题，生物的耐受性不仅在不同种类间可能不同，而且即使在同一种中，耐受性也因同种类间可能不同，而且即使在同一种中，耐受性也因年龄、季节、栖息地区年龄、季节、栖息地区的不同而有差异。的不同而有差异。3)两定律的异同两定律的异同 （enury-广，广，steno-狭）狭）广温性，狭温性广温性，狭温性(enurythermal，steno)；广水性，狭水性广水性，狭水性(enuryhydric，stenohydric)；广盐性，狭盐性广盐性，狭盐性(enuryhaline，steno)；广食性，
15、狭食性广食性，狭食性(enuryphagic，stenophagic)；广栖性，狭栖性广栖性，狭栖性(enuryecious，steno-);广光性，狭光性广光性，狭光性(enuryphotic，steno-)4)与耐受性定律的有关术语与耐受性定律的有关术语：广温性动物和广温性动物和狭温性动物的生态幅比较狭温性动物的生态幅比较3 3限制因子限制因子1)定义：定义：在众多的环境因素中，任何接近或超过某种生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、繁殖或扩散的物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因素，叫限制因子（因素，叫限制因子（limiting fact
16、or）.2)限制因子的价值：限制因子的价值：是使生态学家掌握了一把研究生物是使生态学家掌握了一把研究生物与环境复杂关系的钥匙，因为各种生态因子对生物来与环境复杂关系的钥匙，因为各种生态因子对生物来说并非同等重要，生态学家一旦找到了限制因子，就说并非同等重要，生态学家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。可集中力量研究它。二生物对各生态因子耐受性二生物对各生态因子耐受性 之间的相互关系之间的相互关系 在对生物产生影响的各种生态因子之间存在对生物产生影响的各种生态因子之间存在着明显的相互影响，因此，完全孤
17、立在去在着明显的相互影响，因此，完全孤立在去研究生物对任一特定生态因子的反应往往会研究生物对任一特定生态因子的反应往往会得出片面的结论。得出片面的结论。80859095100温度适合度3032.535图12025303540相对湿度适合度85%90%95%图28085909510025303540高适合度中适合度低适合度相对湿度%温度两个生态因子相互作用影响生物的适合度两个生态因子相互作用影响生物的适合度,在极端在极端温度和极端湿度下温度和极端湿度下,生物的适合度会降低生物的适合度会降低图3三生物对生态因子耐受限度的调三生物对生态因子耐受限度的调整整1 驯化：实验驯化（驯化：实验驯化（accl
18、imation）指在实验指在实验条件下诱发的生理补偿机制，需时间短。条件下诱发的生理补偿机制，需时间短。气候驯化气候驯化(acclimatization)指在自然条指在自然条件下所诱发生理补偿变化，需时间较长。件下所诱发生理补偿变化，需时间较长。2 休眠休眠（dormancy）：）：即处于不活动状态，即处于不活动状态，是动植物抵御暂时不利环境条件的一种非常是动植物抵御暂时不利环境条件的一种非常有效的生理机制。有效的生理机制。0102030405024驯化37驯化金鱼在两个温度下驯化形成各对应的耐受限度金鱼在两个温度下驯化形成各对应的耐受限度四适应组合四适应组合 生物对各种生境的适应通常不限于一
19、生物对各种生境的适应通常不限于一种单一的机制，往往涉及到一系列彼此相联种单一的机制，往往涉及到一系列彼此相联的适应性，这一系列协同或增效的适应特性的适应性，这一系列协同或增效的适应特性称为称为五五 小环境与大环境小环境与大环境1 小环境：小环境：指对生物有直接影响的邻接环境。指对生物有直接影响的邻接环境。2 大环境：大环境：是指地球的生物圈环境，包括大是指地球的生物圈环境，包括大气圈的对流层、水圈、岩石圈和土壤圈。气圈的对流层、水圈、岩石圈和土壤圈。3 两者关系两者关系:大环境不仅直接影响着小环境，大环境不仅直接影响着小环境，而且对生物体也有着直接或间接的影响。而且对生物体也有着直接或间接的影
20、响。六生态位六生态位1 定义：定义：生态位生态位(ecological niche)是有机是有机体在环境中占据的地位。随有机体的发体在环境中占据的地位。随有机体的发育，它们有可能改变生态位。育，它们有可能改变生态位。最早由最早由Grinell于于1917年提出用来年提出用来表示栖息地再划分的空间单位。表示栖息地再划分的空间单位。温度湿度S1S2物种物种S1和和S2的生态位空间模式图的生态位空间模式图超体积生态位基础生态位基础生态位（fundamental nishe）在生物群落中能够为某一物种所栖息在生物群落中能够为某一物种所栖息的理论上最大空间。的理论上最大空间。实际生态位实际生态位(rea
21、lized niche)某一物种实际上占有的生态位空间。某一物种实际上占有的生态位空间。2 生态位生态位分类分类3 3 生态位与栖息地的区别生态位与栖息地的区别栖息地是有机体所处的物理环栖息地是有机体所处的物理环境，一般包括许多生态位并支持不境，一般包括许多生态位并支持不同的物种。同的物种。3 3 光辐射的生态作用光辐射的生态作用一一 光的性质及其分类光的性质及其分类二二 光强的生态作用光强的生态作用三三 光质的生态作用光质的生态作用四四 光周期的生态作用光周期的生态作用五五 生产实际工作中应用生产实际工作中应用一一 光的性质及其分类光的性质及其分类 1.光的性质光的性质光是太阳的辐射能以电磁
22、波的形式，投光是太阳的辐射能以电磁波的形式，投射到地球表面上的辐射线。自然界的光源包射到地球表面上的辐射线。自然界的光源包括太阳光、月光、星光和生物发出的光等，括太阳光、月光、星光和生物发出的光等，其中以太阳光为最重要。其中以太阳光为最重要。太阳辐射进入大气层后的重新分配太阳辐射进入大气层后的重新分配2.太阳辐射分为光的强度、光的性质和光太阳辐射分为光的强度、光的性质和光周期性等周期性等.3.辐射的类型：微波和无线电波，红外线，辐射的类型：微波和无线电波，红外线，可见光，紫外线，可见光，紫外线，射线和射线和射线射线二二 光强的生态作光强的生态作用用1 光强的单位光强的单位在一分钟内落在在一分钟
23、内落在1平方厘米的表面上的平方厘米的表面上的卡能量（卡平方厘米、分），光强不是卡能量（卡平方厘米、分），光强不是固定不变的，与太阳高度角、纬度、海拔、固定不变的，与太阳高度角、纬度、海拔、坡向等有密切关系。坡向等有密切关系。2 2 光强的生态作用光强的生态作用影响生物生长影响生物生长 （黄化）（黄化）影响光合作用影响光合作用影响植物部分发育（花、果实）影响植物部分发育（花、果实）影响生物的分类、生理生态、地理分布等影响生物的分类、生理生态、地理分布等三三 光质的生态作用光质的生态作用1 影响生物生长影响生物生长 可见光的生态作用可见光的生态作用 不可见光的生态作用不可见光的生态作用2 2 影响
24、光合作用影响光合作用光质对光合作用的影响光质对光合作用的影响光质对光合作用产物的影响光质对光合作用产物的影响：在光合作用中植物并不能利用太阳辐射在光合作用中植物并不能利用太阳辐射中所有波长的光能，只是可见光范围（中所有波长的光能，只是可见光范围（400-760nm）的大部分能被绿色植物质体色素吸的大部分能被绿色植物质体色素吸收，所以通常把这部分辐射称为收，所以通常把这部分辐射称为-，它对光合，它对光合作用的实际意义最大。生理辐射大约占太阳作用的实际意义最大。生理辐射大约占太阳辐射的辐射的40-50%左右。左右。四四 光周期的生态作用光周期的生态作用光周期现象是支配野生生物的地理分布，光周期现象
25、是支配野生生物的地理分布，特别是高纬度地区的重要因素。按开花与光照特别是高纬度地区的重要因素。按开花与光照的关系，可将植物分为长日照与短日照两大类；的关系，可将植物分为长日照与短日照两大类；按动物繁殖与光照长短的关系，也分两大类：按动物繁殖与光照长短的关系，也分两大类：长日照动物（长日照动物（long-day animals）和短日照动和短日照动物（物（short-day animals）。）。影响动物的影响动物的繁殖、迁徙、换羽、换毛、昆繁殖、迁徙、换羽、换毛、昆虫滞育、昼夜节律、月周期或潮汐周期等虫滞育、昼夜节律、月周期或潮汐周期等 光周期在生产中的应用光周期在生产中的应用：引种、育种、调
26、种和驯化引种、育种、调种和驯化等等。树龄2000多年，有趣的是，在古银杏25米处的一侧枝中部，又生出一棵胸围114米、高15米的七叶树，其主根嵌于银杏枝干内，有侧根似娇龙盘柱，缠绕银杏枝于，至地面扎入土中。银杏为雌性，年结籽200公斤左右。千年银杏生异子甘肃-康县银杏甘肃-康县相传为三国时张飞所植，距今相传为三国时张飞所植，距今1700多年。罕见的是，该树的多年。罕见的是，该树的主干呈八棱形体，非常清晰，并对应上面的八个大枝，主干呈八棱形体，非常清晰，并对应上面的八个大枝，一一棱对棱对枝，蔚为壮观。树冠上部虽遭雷击，但树势仍很健旺，枝，蔚为壮观。树冠上部虽遭雷击，但树势仍很健旺，保持正常结籽，
27、保持正常结籽，1996年实产年实产200公斤。公斤。甘肃甘肃-兰州兰州 神树岭上古松神树岭上古松槐槐柏柏合合抱抱 这棵槐这棵槐树生于柏树生于柏树树干的树树干的裂缝间，裂缝间，两棵树合两棵树合长在一起，长在一起，形成形成“槐槐柏合抱柏合抱”，是驰名中是驰名中外的一处外的一处有趣的植有趣的植物景观物景观。4 4 温度的生态作用温度的生态作用 一一 地球上环境温度的分布及变化地球上环境温度的分布及变化二 生物对低温和高温的耐受极限生物对低温和高温的耐受极限三 温度的生态作用温度的生态作用四 生物对低温和高温环境的适应生物对低温和高温环境的适应五五 个体大小与尺度问题个体大小与尺度问题六六 温度与动物
28、的行为温度与动物的行为七七 温度与动物的地理分布温度与动物的地理分布 八八 温度与动物的数量变动温度与动物的数量变动 九九 热污染热污染 一一 地球上环境温度的分布及变化地球上环境温度的分布及变化1 决定地球温度分布的决定地球温度分布的主要因素：主要因素：入射的太阳辐射入射的太阳辐射 地球表面的水陆分布。地球表面的水陆分布。大气赤道赤道地球地球太阳光太阳光太阳光太阳光太阳入射角随纬度的变化太阳入射角随纬度的变化2、环境温度的环境温度的变化幅：变化幅：水环境：水环境：温度变化不大，变化幅只有温度变化不大，变化幅只有4045。大陆上的气温：大陆上的气温：最低南极最低南极-88.3，沙漠，沙漠土壤温
29、度可高达土壤温度可高达80，变化幅达，变化幅达130150，比水体大两、三倍。，比水体大两、三倍。3 环境温度随时间的变化环境温度随时间的变化 昼夜变化昼夜变化 季节变化季节变化4环境温度的空间变化1）水平变化：）水平变化：气温在地球上随纬度的不同而变化，气温在地球上随纬度的不同而变化，从赤道到北极，根据年平均温的不同，可从赤道到北极，根据年平均温的不同，可划分为热带、温带和寒带。划分为热带、温带和寒带。2）垂直变化：）垂直变化：a 气温的垂直变化由于地理条件不气温的垂直变化由于地理条件不 同，同，气温随海拔高度而变化，一般，气温随海拔高度而变化，一般，海拔高度每增加海拔高度每增加100米，气
30、温降低米，气温降低 0.51。b 水温的垂直变化水温的垂直变化2 2生物对低温和高温的生物对低温和高温的耐受极限耐受极限 1 对低温的耐受极限和抗寒性对低温的耐受极限和抗寒性1.1 生命的温度下限和低温致死的原因生命的温度下限和低温致死的原因1.2 动物耐寒性变化的规律动物耐寒性变化的规律1.3 致死温度的测定方法致死温度的测定方法(TL50)2 对高温的耐受极限对高温的耐受极限 动物在超过温度下限致死的原因动物在超过温度下限致死的原因A 冰结晶使原生质破裂，损坏了细胞内冰结晶使原生质破裂，损坏了细胞内 和细胞间的细微结构；和细胞间的细微结构；B 当溶剂结冰时，电解质浓度改变，引当溶剂结冰时，
31、电解质浓度改变，引 起细胞渗透压的变化，造成蛋白质变性。起细胞渗透压的变化，造成蛋白质变性。C 脱水使蛋白质沉淀；脱水使蛋白质沉淀；D 代谢失调，甚至停止代谢失调，甚至停止。12 动物耐寒性变化的规律动物耐寒性变化的规律 A 变温动物忍受体温（内环境）下降的能力变温动物忍受体温（内环境）下降的能力较高，即充许其体温有较大幅度的下降，而较高，即充许其体温有较大幅度的下降，而常温动物的体温（内环境）相对比较稳定，常温动物的体温（内环境）相对比较稳定，忍受体温下降的能力较弱。忍受体温下降的能力较弱。B 处于活动期的动物，可耐受的极限温度较处于活动期的动物，可耐受的极限温度较狭小，而处于非活动期和休眠
32、期的动物，可狭小，而处于非活动期和休眠期的动物，可耐受的极限较宽广。耐受的极限较宽广。C 耐寒性的季节变化。耐寒性的季节变化。D 不同生态类群动物的耐寒性区别。不同生态类群动物的耐寒性区别。E 耐寒性的地理变异。耐寒性的地理变异。F 个体发育的不同阶段，动物的耐寒性也往个体发育的不同阶段，动物的耐寒性也往往不同。如昆虫往不同。如昆虫.耐寒性提高机制耐寒性提高机制1 组织内含水量减少；组织内含水量减少；2 体内脂肪含量增多。体内脂肪含量增多。9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 月-10-20-30-401 木蠹蛾2 日本金龟子3 水生昆虫不同生态类群的昆虫超冷点的季节变化不同生态类群的
33、昆虫超冷点的季节变化100存活百分率TL50温度TL50估计法估计法高温下动物死亡的可能原因高温下动物死亡的可能原因A 蛋白质凝固变性；蛋白质凝固变性；B 酶活性在高温下被破坏；酶活性在高温下被破坏；C 氧供应不足，排泄器官功能失调；氧供应不足，排泄器官功能失调；D 神经系统麻痹等等。神经系统麻痹等等。三三 温度的生态作用温度的生态作用 1 温度与生长发育的关系温度与生长发育的关系 2 温度对动物繁殖的影响温度对动物繁殖的影响 1 1 温度与生长发育的关系温度与生长发育的关系 1.1 发育起点温度发育起点温度：生物的生长发育是需要一定温度范围，生物的生长发育是需要一定温度范围，低于某一温度，生
34、物就停止生长发育，高于低于某一温度，生物就停止生长发育，高于这一温度，生物才开始生长发育，这一温度这一温度，生物才开始生长发育，这一温度称为称为发育起点温度或生物学零点发育起点温度或生物学零点（biological zero）。）。生长发育的温度上限生长发育的温度上限一般与生命的温度上限很接近，在发育起点一般与生命的温度上限很接近，在发育起点温度和发育的温度上限之间的温度，称为温度和发育的温度上限之间的温度，称为有有效温度区。效温度区。1.2 有效积温法则有效积温法则 有效积温法则的主要含义是植物在生长发育过有效积温法则的主要含义是植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一程
35、中，必须从环境中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要的总热阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。用公式表示：量是一个常数。用公式表示：K=N(T-T0),式中式中，K为有效积温（常数），为有效积温（常数），N为发育历期即生长发育所为发育历期即生长发育所需时间，需时间，T为发育期间的平均温度，为发育期间的平均温度，T0为生物发育起为生物发育起点温度（生物零度）。发育时间点温度（生物零度）。发育时间N的倒数为发育速的倒数为发育速率。率。该公式的生物学含义：热常数是发育历期中每该公式的生物学含义：热常数是发育历期中每日的有效温度的积累数。日的有效温度的
36、积累数。生物为了完成某一发育所需要的一定的总热量，生物为了完成某一发育所需要的一定的总热量，称为有效积温（或热常数称为有效积温（或热常数)。1.3 有效积温法则的应用有效积温法则的应用有效积温法则不仅适用于植物，还可应用到昆有效积温法则不仅适用于植物，还可应用到昆虫和其他一些变温动物。在生产实践中，有效积温虫和其他一些变温动物。在生产实践中，有效积温可作为农业规划、引种、作物布局和预测农时的重可作为农业规划、引种、作物布局和预测农时的重要依据，可以用来预测一个地区某种害虫可能发生要依据，可以用来预测一个地区某种害虫可能发生的时期和世代数以及害虫的分布区危害猖獗区等。的时期和世代数以及害虫的分布
37、区危害猖獗区等。可描绘出广大地区某种害虫的世代分布图。可描绘出广大地区某种害虫的世代分布图。益虫益虫的保存和利用。如为了进行害虫防治，要计算出释的保存和利用。如为了进行害虫防治，要计算出释放益虫的合适释放时间。放益虫的合适释放时间。A 法则是以发育速度与温度呈线性关系，但发育速度与温度间法则是以发育速度与温度呈线性关系，但发育速度与温度间更确切的关系是呈更确切的关系是呈“S”型的。因此，它只适用于一定温度范围型的。因此，它只适用于一定温度范围内。内。B 在自然界中，生物进行发育的温度不是固定不变的，而是经在自然界中，生物进行发育的温度不是固定不变的，而是经常变化的。在多数情况下，变温常能促进发
38、育加速。常变化的。在多数情况下，变温常能促进发育加速。C 在自然条件下，发育速度不仅取决于温度，还依赖于其它条在自然条件下，发育速度不仅取决于温度，还依赖于其它条件，即研究发育速度必须考虑生态因子的综合作用。如东亚飞件，即研究发育速度必须考虑生态因子的综合作用。如东亚飞蝗，其卵即使在适宜温度条件下，如果土壤水分过高或过低，蝗，其卵即使在适宜温度条件下，如果土壤水分过高或过低，都会延长其孵化期。都会延长其孵化期。戴维森于戴维森于1944年提出用逻辑斯谛方程代替双曲线公式。年提出用逻辑斯谛方程代替双曲线公式。1.4 有效积温法则的局限性有效积温法则的局限性1.5 温度对鱼类生长的影响温度对鱼类生长
39、的影响1.6 温度与常温动物的生长和发育温度与常温动物的生长和发育1.7 温度的波动对动物生长和发育的影响温度的波动对动物生长和发育的影响2 2 温度对动物繁殖的影响温度对动物繁殖的影响 2.1 温度对昆虫繁殖的影响是通过多方面起作用的温度对昆虫繁殖的影响是通过多方面起作用的A影响产卵和交配活动。（草地螟）B影响产卵的数目。（仓库害虫-米象）C影响虫卵的孵化率。（麦二叉蚜）D温度波动的影响。短期暴露于低温，甚至可增加昆虫的产卵数。（杂拟谷盗）2.2 2.2 温度与鱼类的繁殖温度与鱼类的繁殖 鱼类的产卵时期受水温的影响显著，决定鱼鱼类的产卵时期受水温的影响显著，决定鱼的产卵期（和产卵洄游）的主要
40、外界条件是水温的产卵期（和产卵洄游）的主要外界条件是水温和可使鱼性成熟的热总量。和可使鱼性成熟的热总量。如，鳊鱼在芬兰性成熟要如，鳊鱼在芬兰性成熟要10年，在德国只要年，在德国只要5、6年，而在更低的伏尔加南部则仅年，而在更低的伏尔加南部则仅3年；我国天然年；我国天然淡水水域中常见的鲤、鲫，每年产卵和孵化的时淡水水域中常见的鲤、鲫，每年产卵和孵化的时间，从南方地区到北方地区逐渐后退间，从南方地区到北方地区逐渐后退。2.3 2.3 对常温动物繁殖的影响对常温动物繁殖的影响温度对常温动物繁殖的影响，虽不及对变温度对常温动物繁殖的影响，虽不及对变温动物明显，但也是相当大的。温带和寒带温动物明显，但也
41、是相当大的。温带和寒带鸟兽的繁殖通常具有季节性。虽近代实验研鸟兽的繁殖通常具有季节性。虽近代实验研究表明，光照周期在控制鸟兽繁殖中起首要究表明，光照周期在控制鸟兽繁殖中起首要作用，但温度的影响也是不容忽视的。若作用，但温度的影响也是不容忽视的。若6月月上旬平均气温低于上旬平均气温低于5，平均最低气温低于，平均最低气温低于1，松鸡就不繁殖。而在，松鸡就不繁殖。而在6月平均气温为月平均气温为810，平均最低气温不，平均最低气温不35的年份里，的年份里，松鸡繁殖的数量最高。松鸡繁殖的数量最高。四四 生物对低温和高温环境的适应生物对低温和高温环境的适应 1 适应适应2 对低温环境的适应对低温环境的适应
42、3 对高温环境的适应对高温环境的适应1 1 适应适应 1.1 适应的概念适应的概念 有机体所具有的有助于生存和生殖的任何可有机体所具有的有助于生存和生殖的任何可遣传特征都是适应。适应性特征可以是生理的或遣传特征都是适应。适应性特征可以是生理的或行为的。适应是自然选择的结果。行为的。适应是自然选择的结果。种中具有最高适合度的个体将会对未来世代种中具有最高适合度的个体将会对未来世代作出特别高的贡献。如果适应度的差别含有遣传作出特别高的贡献。如果适应度的差别含有遣传的成分，则后代的遣传组成会的改变。这个过程的成分，则后代的遣传组成会的改变。这个过程称为称为自然选择或自然选择或“最适者生存最适者生存”
43、1.2 1.2 适应的类型适应的类型顺应者（顺应者（conformer）调节者调节者（regulater）温血动物与冷血动物（根据体温的高低）温血动物与冷血动物（根据体温的高低）变温动物变温动物 与常温动物（包括异温动物）与常温动物（包括异温动物）（据体温的稳定性）（据体温的稳定性）外温动物与内温动物外温动物与内温动物1.3 1.3 顺应者与调节者的主要区别顺应者与调节者的主要区别A顺应者往往是有机体组织结构进化上比较低顺应者往往是有机体组织结构进化上比较低等的动物，它们缺乏特殊的调节能力，或调等的动物，它们缺乏特殊的调节能力，或调节能力很差。调节者是在进化过程中后来产节能力很差。调节者是在进
44、化过程中后来产生的，往往是有机体组织结构比较高等的动生的，往往是有机体组织结构比较高等的动物，它们具有发达的调节机制。物，它们具有发达的调节机制。B 顺应者的内环境（如体温）变异性大，动物顺应者的内环境（如体温）变异性大，动物耐受内环境的变动能力较强；调节者的内环耐受内环境的变动能力较强；调节者的内环境变化很小，动物难以耐受内环境的较大变境变化很小，动物难以耐受内环境的较大变动，因为大变动意味着内环境失调。动，因为大变动意味着内环境失调。C调节者是借着调节机制保持内环境调节者是借着调节机制保持内环境 的稳定，从而使有机体颈有适应的稳定，从而使有机体颈有适应 更大的外环境的变化。更大的外环境的变
45、化。2 2 对低温环境的适应对低温环境的适应 降低热传导或叫增加热隔离降低热传导或叫增加热隔离增加产热（增加产热（thermogenesis）-对低温的代对低温的代谢反应谢反应主动避开低温环境主动避开低温环境对热稳定（即常温性）的要求放松，即充许对热稳定（即常温性）的要求放松，即充许局部或整体的低体温，这称为异温性局部或整体的低体温，这称为异温性，包括包括季节性的冬眠和日眠。季节性的冬眠和日眠。贝格曼规律贝格曼规律（Bergmanrule）：）：内温动物在内温动物在冷的气候地区，身体趋向于大，在温和的气候下，冷的气候地区，身体趋向于大，在温和的气候下，身体趋向于小。身体趋向于小。阿伦规律阿伦规
46、律（Allenrule）：）：内温动物身体的突内温动物身体的突出部分，如四肢、尾等在气候寒冷的地方有变短出部分，如四肢、尾等在气候寒冷的地方有变短的趋向，这与在寒冷条件下散热量减少的适应有的趋向，这与在寒冷条件下散热量减少的适应有关。关。乔丹规律乔丹规律（Jordans ruler）：）：鱼类的脊椎数鱼类的脊椎数目在低温水域或比在温暖水域中多，可能是低温目在低温水域或比在温暖水域中多，可能是低温使鱼类的生长和发育速度变慢因而延长了其性成使鱼类的生长和发育速度变慢因而延长了其性成熟时间，从而产生更大的个体，其二脊椎骨的数熟时间，从而产生更大的个体，其二脊椎骨的数目较多。目较多。-40 -30 -
47、20 -10 0 10 20 30 40 基础代谢率的%100200300北极狐4.7kg红狐5kg雷鸟326g大角斑羚130kg白冠雀24g飞狐87g裸鼹39g温度3 3 对高温环境的适应对高温环境的适应对高温环境的适应性特征可分为三类：对高温环境的适应性特征可分为三类：在高温环境中将恒温机制控制的温度范围适当放在高温环境中将恒温机制控制的温度范围适当放宽放松，即不严格的恒温，而能暂时地忍耐高温；宽放松，即不严格的恒温，而能暂时地忍耐高温；避开不利的温度条件，这就得依赖于行为适应；避开不利的温度条件，这就得依赖于行为适应；有机体发育一些特殊的结构和形成生理上的适应。有机体发育一些特殊的结构和
48、形成生理上的适应。五五 个体大小与尺度问题个体大小与尺度问题 六六 温度与动物的行为温度与动物的行为 1 躲避不利温度，选择温度合适的空间躲避不利温度，选择温度合适的空间 2 选择温度适宜的活动时间选择温度适宜的活动时间 3 动物的迁移与外界温度动物的迁移与外界温度 4 动物自行建立适宜小气候的隐蔽所动物自行建立适宜小气候的隐蔽所 5 动物的集群行为与温度的关系动物的集群行为与温度的关系 七七 温度与动物的地理分布温度与动物的地理分布 变温动物变温动物 常温动物常温动物 八八 温度与动物的数量变动温度与动物的数量变动九九 热污染热污染1 热污染的来源热污染的来源发电厂的冷却水释放到自然水体，使
49、水温提高，可发电厂的冷却水释放到自然水体，使水温提高，可比原来高比原来高1015（主要来源）。其它工业产生的余（主要来源）。其它工业产生的余热、人工湖泊和灌溉水渠。热、人工湖泊和灌溉水渠。2 热污染对水生物的直接影响热污染对水生物的直接影响多数鱼类在持续多数鱼类在持续35无法生存，无法生存，如一种虾，在如一种虾，在4，其心率其心率30次次/分，分，22。上升。上升125次次/分，若进一步提分，若进一步提高水温，就接近其致死温度。高水温，就接近其致死温度。5热污染的间接作用热污染的间接作用抵抗力降低抵抗力降低6 热污染对生物群落的影响热污染对生物群落的影响各种生物对温度的适应能力不同。有的各种生
50、物对温度的适应能力不同。有的增加，有的减少（图增加，有的减少（图2-35）7热污染的其它影响热污染的其它影响 热污染可能使水生动物的行为发生改变。热污染可能使水生动物的行为发生改变。水体热污染后，可能改变寄生生物、捕食者水体热污染后，可能改变寄生生物、捕食者的作用，因此，易引起疾病爆发和招来新的的作用，因此，易引起疾病爆发和招来新的捕食者。捕食者。热点热点1 挪威的鸟河乌：挪威的鸟河乌：19781997年调查结果显示，其种群数量与年调查结果显示，其种群数量与北大西洋涛动（北大西洋涛动（NAO）呈正相关呈正相关。NAO是热带与是热带与亚极带北大西洋地区大气团年变化的一种大尺度亚极带北大西洋地区大
