植物学_植物与环境（PPT63页).ppt

第五章植物与环境 第一节关于环境的概念 一 相关概念 1 植物与环境的关系具有两方面的含义 植物个体以其自身的变异 适应不断变化的环境以及环境对植物的改造作用 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 2 环境的概念 环境是指生物有机体周围的生存空间 组成环境的每个因子称其为环境因子 在环境因子中对植物生活起直接作用或植物生长发育所必需的因子叫做生态因子 生境是指生物体所居住的地方 植物的小环境是指接近植物个体表面或个体表面不同部位的物理环境 体内环境是指植物体内部的环境 二 生物圈的环境 生物圈是指地球上全部生物及其赖以生存的环境的总体 1 大气圈 对植物生活起直接作用的是大气圈下部的对流层 平均厚度为10km 2 水圈 由海洋 江河 地下水 气体水及雪山冰盖的固体水组成 3 岩石圈和土壤圈 指地球表面30 40km厚的地壳层 三 人工环境 植物生活的自然环境 已越来越受到人类的干扰和破坏 原始的自然环境已经不复存在 广义的人工环境包括所有的栽培植物 引种驯化 以及所有农作物需要的环境 狭义的人工环境指的是人工控制下的植物环境 四 生态因子的分类 1 气候因子 如光 温度 空气和水分等 2 土壤因子 不同土壤类型都有其相应的植被类型 3 生物因子 与植物生长发育过程有着密切的联系 4 地形因子 间接因子 通过地形的变化影响气候因子和土壤因子 5 人为因子 是指人类对植物资源的利用 改造和破坏过程中给植物带来的有利或有害影响 第二节植物对环境的生态适应 一 对光因子的生态适应 影响植物的光因子包括光强 光质和光周期 1 根据植物对光照的适应不同 将植物分为 1 阳地植物 指在强光环境中才能生育健壮 而在荫蔽和弱光条件下却发育不良的植物 2 阴地植物 在较弱光照条件下要比在强光下生长得好的植物 3 耐阴植物 介于上述两类之间 对光强具有较广适应力 但在全日照下生长最好 2 根据植物开花需要的日照长度不同 将植物分为 1 长日照植物 指只有当日照长度超过它的临界日长才能开花的植物 2 短日照植物 指只有当日照长度短于它的临界日长时才能开花的植物 3 中日照植物 花芽的形成需要中等日照的时间 日照时间过长或过短都不能形成花芽 4 日中性植物 指在长短不同的任何日照条件下都能开花的植物 二 对温度因子的生态适应 1 广温植物 能在较宽的温度范围内生活的植物 2 窄温植物 只能生活在很窄的温度范围内 不能适应温度的较大变动 可分为 1 低温窄温植物 只能在低温范围内生长发育而最怕高温的植物 2 高温窄温植物 只能在高温条件下生长发育而最怕低温的植物 三 对水因子的生态适应 水可以通过质 量和持续时间三个方面的变化对植物起作用 一 水生植物类型 1 沉水植物 整个植物沉没在水中 与大气完全隔绝的植物 表皮细胞能直接吸收水分 矿物质营养和气体 并适应水中氧的缺乏而形成了一整套通气组织 2 浮水植物 叶片漂浮在水面的植物 可分为完全漂浮和扎根的两类 3 挺水植物 茎叶大部分挺伸在水面以上的植物 根部长期生活在水中 而具有发达的通气组织 二 陆生植物类型 1 湿生植物 在潮湿环境下生长 不能忍受较长时间的水分不足 抗旱能力最小的植物 可分为阳生和阴生两个亚类 2 中生植物 生长在水湿条件适中的陆地上 种类最多 分布最广 数量最大 3 旱生植物 在干旱环境中生长 能忍受较长时间干旱而仍然维持水分平衡和正常生长发育的一类植物 可分为少浆液植物和多浆液植物两种 四 对土壤因子的生态适应 土壤的组成部分有 矿物质 有机质 土壤水分和土壤空气 一 土壤质地类型 1 黏土类 土壤的颗粒组成以黏粒和粉砂较多 质地黏重 结构致密 孔隙细微 通气进水性能差 2 壤土类 土壤质地均匀 是砂粒 粉粒和粉砂大致等量的混合物 物理性质良好 通气透水 有一定的保水保肥能力 是较好的土壤质地 宜于农业耕种 3 砂土类 土塌颗粒组成较粗 砂粒多 黏粒少 土壤疏松 粘结性小 大孔隙多 通气进水性能强 但蓄水性能差 易干旱 且因有机质分解快 养料易流失 保肥性能也差 二 土壤的化学性质与植物的关系 1 根据植物对pH值的要求 可把植物分为 1 酸性土植物 只能生长在酸性或强酸性土壤上的植物 2 碱性土植物 在pH值大于7 5的土壤中生长的植物 3 中性植物 在土壤pH值为6 5 7 5之间的土壤中生长的植物 4 盐碱土植物 可在盐碱地上生长的植物 根据植物对盐类的适应特点不同 可把植物分为 A 聚盐性植物 在盐渍化土壤上生长 能从土壤里吸收大量可溶性盐类并把这些盐类集聚在体内而本身不受害 B 沁盐性植物 将可溶性盐类吸收进体内 但这些盐分并不积累在体内 而是通过茎叶表面的分泌作用排出体外 C 不透盐性植物 一般只生长在盐渍化程度较轻的土壤上 根细胞对盐的透性很小 几乎不吸收或很少吸收土壤中的盐类 第三节植物种群与环境 种群的定义 种群是指占据某一地区的某个种的个体总和 种群具有以下特点 占据特定空间 具有潜在杂交能力 与种群相关的参数 数量大小 数量动态 年龄结构 空间分布格局 种群内个体间及种群间的相互关系和依环境变化而调节其自身密度的能力 一 种群的年龄结构 指种群内各个个体的年龄分布状况 1 增长型种群 指年龄结构以幼龄个体含有最大百分数 老龄个体数量少 幼龄个体除补充死去的老龄个体外还有剩余 种群的数量呈上升趋势 2 稳定型种群 指各个年龄级的个体数分布比较均匀 每一年龄级进入上一级的个体与下一年龄级进入该级的个体数大致接近 种群的大小趋于稳定 3 衰退型种群 老年个体数多 幼年个体数少 大多数个体已经过了生殖年龄 种群的数量趋于减少 二 种群的分布格局 指种群内的个体的空间分布方式或配制特点 1 随机分布 指个体分布完全和机率相符合 每个个体的出现都有相同机会 2 均匀分布或规则分布 指种群内的各个个体之间保持一定的均匀的距离 当有机体能够占有的空间比其所需要的空间大时 则在其分布上受到的阻碍较小 这样就使种群中的个体常呈均匀分布 3 团块分布或聚群分布 指种群内个体分布不均匀 形成许多密集的团块 三 种群的数量变化规律 与环境最大负荷量及该种群的生长率和死亡率高低密切相关 1 环境资源无限时 种群的数量增长为指数增长 2 环境资源有限时 种群的增长符合逻辑斯蒂曲线增长 四 种群的遗传与进化 1 表现型是指个体呈现的外部形态 是环境作用与基因型即个体的遗传性的总产物 2 生态型是指一个种对某一特定生境发生基因型反应的产物 第四节植物群落与环境 群落的定义 群落是指在一定时间内居住于一定生境中的各种群所组成的生物系统 种类成分是形成群落的物质基础 每个群落都有自己的结构特征和动态演替规律 一 植物群落的结构 1 垂直结构 植物群落结构的基本特征是它的成层性 成层现象既表现在地上 也表现在地下 成层现象是群落中各种群之间以及种群与环境之间相互竞争和相互选择的结果 成层现象愈复杂 即群落结构愈复杂 植物对生态环境的利用愈充分 提供的有机物质也就愈多 2 水平结构 植物群落水平结构的主要特征是它的镶嵌性 3 时间结构 周期性和群落季相 不同植物种类的生命活动在时间上的差异 导致了结构部分在时间上的相互更替 形成时间结构 周期性就是植物群落在不同季节和不同年份内其外貌按一定顺序变化的过程 二 植物群落的演替 植物群落的演替是指植物群落发展变化过程中 由低级到高级 由简单到复杂 一个阶段接着一个阶段 一个群落代替另一个群落的自然演变现象 植物群落形成过程所必须的3个条件 植物的传播 植物的定居 植物的竞争 原生裸地 从来没有植物覆盖的裸地 或者原来存在过植被 但被彻底消灭了 包括原有植被下的土壤 的地段 次生裸地 原有植被虽已不存在 但原有植被下的土壤条件基本保留 甚至还有曾经生长在此的种子或其它繁殖体的地段 原生演替系列可分为以下两种极端类型 1 水生演替系列 1 自由漂浮植物阶段 2 沉水植物阶段 3 浮叶根生植物阶段 4 直立水生阶段 5 湿生草本植物阶段 6 木本植物阶段 2 旱生演替系列 1 地衣植物群落阶段 2 苔藓植物阶段 3 草本植物群落阶段 4 灌木群落阶段 5 乔木群落阶段 在植物群落的形成过程中 土壤的发育和形成与植物的进化是协同发展的 对于顶级植物群落 即演替的最终阶段 有两种理论 1 单元顶级演替理论 认为一个气候区内只有一个气候顶级 只要给予充分长的时间 所有的植物类型都可以演替为同一植被类型 2 多元顶级理论 认为一个气候区内 除了气候顶级外 还应该有其它的顶级 只要一个群落处于稳定状态 不再向前发展了 就可以认为是一个顶级 这样在一个气候区内 就可以出现火顶级 土壤顶级等 它们是火灾后形成的稳定群落和不同土壤类型下的稳定群落 三 植被的重要类型 覆盖一个地区的植物群落的总体叫做这个地区的植被 植被分布的模式 基本上是由气候 特别是水热组合状况决定的 1 热带雨林 是指耐阴 喜雨 喜高温 结构层次不明显 层外植物丰富的乔木植物群落 1 热带雨林的特点 A 种类组成特别丰富 大部分都是高达乔木B 群落结构复杂 树冠不齐 分层不明显C 藤本植物和附生植物丰富D 树干高达挺直 分枝小 树皮光滑 常具有板状根和支柱根E 茎花现象很常见F 寄生植物很普遍G 终年生长发育 2 世界热带雨林的分布 A 印度马来雨林群系 包括亚洲和大洋州所有热带雨林 以龙脑香科为优势B 非洲雨林群系 种类较贫乏 但有大量特有种 如棕榈科植物C 美洲雨林群系 豆科植物为优势科 藤本植物和附生植物特别多 2 亚热带常绿阔叶林 主要由樟科 壳斗科 山茶科 金缕梅科等科的常绿阔叶林组成 3 夏绿阔叶林 由夏季长叶冬季落叶的乔木组成的森林 是温带海洋性气候条件下形成的地带性植被 主要分布在西欧 主要由杨柳科 桦木科和壳斗科等的植物组成 亚热带常绿阔叶林 夏绿阔叶林 4 针叶林 是寒温带的地带性植被 主要分布在欧洲大陆北部和北美洲 该带的北方界线是整个森林带的最北界线 其特征是外貌十分独特且群落结构十分简单 5 草原 由耐寒的旱生多年生草本植物为主组成的植物群落 是温带地区的一种地带性植被 特点是季相变化非常明显 针叶林 草原 6 荒漠 是指超旱生半乔木 半灌木 小半灌木和灌木占优势的稀疏植被 主要分布在亚热带和温带的干旱地区 其显著特征是植被十分稀疏 而且植物种类十分贫乏 7 冻原 又称苔原 是寒带植物的代表 在欧亚大陆和美洲北部占有很大面积 荒漠 苔原 1 冻原植被特点 A 植被种类组成简单 B 植物群落结构简单 C 通常为多年生植物 没有一年生植物 并且多数植物为常绿植物 2 冻原的类型 A 森林冻原亚带 树木大多数为落叶松属 西伯利亚云杉等B 灌木冻原亚带 以矮桦为代表C 藓类冻原亚带 藓类 地衣占优势D 北极冻原亚带 植被稀疏 完全没有小灌木群落 第五节生态系统 一 生态系统的概念 是指在一定空间中共同栖居着的所有生物 即生物群落 与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体 生态系统中的能量是单向流动 不可逆的 生态系统是以食物链和食物网作为能量流动的渠道的 二 生态系统的结构 1 生物部分 按获得营养和能量的方式和在能量流通与物质循环过程中担负的作用 可分为3中类型 1 生产者 指能进行光合作用的绿色植物和化能合成细菌 它们自身制造养分 故称为自养型生物 2 消费者 指生态系统中的各类动物和某些腐生或寄生菌类 它们依靠生产者生产的有机物为营养来获得能量 藉以维持自身生命活动 称异养型生物 3 分解者 指如细菌 真菌 霉菌 放射菌以及土壤原生动物和一些土壤小型无脊椎动物 它们营腐生生活 2 非生物部分 指由非生命物质构成的无机环境 如土壤 水 岩石 光能 二氧化碳 温度 氮 无机盐 生活空间等 生态系统中 以食物为纽带 把生物和周围的非生物环境紧密地领结起来 三 生态系统的能量流动 1 能量流动是单向流动的 不可逆的 2 生态系统是以食物链和食物网的方式作为能量流动的渠道 食物链是指在生态系统中通过吃与被吃而联结起来的食物链状关系 食物链分为两大类 1 生食食物链 指以食活的动植物为起点的食物链2 腐生食物链或碎屑食物链 指以死的生物为起点的食物链食物链上的环节通常是4 6个 不能超过7个 3 生成系统的营养结构并非是简单的线性关系 将许多长短食物链互相交织而成的复杂的网状关系称为食物网 4 食物链的每一个环节称为一个 营养级 上下营养级能量转化的效率一般为10 通常用金字塔来反映各个营养级之间的数量关系 四 生态系统的物质循环 是指生态系统从大气 水体或土壤中获得的营养物质 过绿色植物吸收 进入生态系统 被其他生物重复利用 最后归还于环境的整个过程 一般分两类 1 短循环 生态系统中的生产者 除一小部分被消费者吃掉外 绝大部分掉落在土壤表面 被分解者分解还原为二氯化碳 水和矿盐分 2 长循环 指绿色植物逐级经过各级消费者的采食 消化和排泄以及动植物的遗体进入土壤 经过食腐动物的啃食 最后被微生物分解 物质再回到环境中去 又一次参与生态系统的物质循环过程 1 水循环 2 碳循环 3 氮循环 五 生态系统的生物生产 1 初级生产 绿色植物的生产过程称为第一性生产或初级生产 进行能量固定的绿色植物称为 初级生产者 生产量 无机物有机物 绿色植物 净生产量 生产量 呼吸量 生物量为在任一时间内物质生产的总量 或生态系统进行机能作用总积累的净初级生产 现存量是指在一定面积的地段上 某一时间内存在着的活植物体的数量 它与生