第二章 城市环境与生态因子.ppt

园林生态学LandscapeArchitectureEcology 主讲教师 龚束芳联系电话 0451 55190937 O 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 2 第二章城市环境与生态因子 第一节城市环境第二节生态因子作用分析第三节植物与环境的生态适应 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 3 第一节城市环境 一 环境 一 环境的概念 二 环境的类型二 城市环境 一 城市环境的组成 二 城市环境的特征 三 城市环境容量 四 城市的环境问题 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 4 一 环境 environment 一 环境的概念 在生物科学中 以生物为主体 环境是指生物个体或群体以外的一切因素的总和 包括生物存在的空间及维持其生命活动的物质和能量 构成环境的各个因素称为环境因子 environmentalfactor 包括需要的 不需要的或者是有害的因子 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 5 在环境科学中 一般以人类为主体 环境是指围绕着人群的空间以及各种外部条件或因素 现代园林生态建设的一个重要目标就是改善城市环境条件 创造一个良好的人居环境 二 环境的类型1 根据环境的性质分自然环境与人工环境2 根据环境的尺度范围 可将自然环境分为宇宙环境 地球环境 区域环境 生境 微环境和体内环境 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 6 1 1自然环境 naturalenvironment 是指一切可以直接或间接影响生物生存的自然界中的物质和能量的总体 主要包括空气 水 土壤 岩石矿物 太阳辐射等 1 2人工环境 artificialenvironment 是指人类在开发利用 干预改造自然环境的过程中构造出来的有别于原有自然环境的新环境 或称次生环境 也称半自然环境 广义地讲人工环境包括所有的栽培植物 引种驯化及农作物所需环境和人工经营森林 草地 绿化造林 甚至自然保护区内一些控制 防治等措施 狭义地讲 人工环境指在人为控制下的环境 例如利用薄膜育苗 温室 建筑人工环境等 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 7 宇宙环境是指大气层以外的宇宙空间 也有人称之为星际环境或空间环境 它是由广阔的宇宙空间和存在其中的各种天体及弥漫物质组成 它对地球环境产生了深刻的影响 如太阳黑子出现的数量同地球上降雨量有明显的相关关系 月球和太阳对地球的引力作用产生潮汐现象 并引起风暴 海啸等自然灾害 直接影响着生物活动 2 1宇宙环境spaceenvironment 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 8 2 2地球环境globalenvironment 地球环境是指大气圈中的对流层 水圈 土壤圈 岩石圈和生物圈 它们共同组成了地球的生物圈的环境 又称为全球环境 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 9 2 3区域环境regionalenviroment 区域环境是指占有某一特定地域空间的自然环境 由地球环境的5大圈层 大气圈 水圈 土壤圈 岩石圈和生物圈不同的交叉组合所形成的不同环境 例如 江河湖海 陆地 平原 高原 高山和丘陵 热带和亚热带 温带 寒带等 不仅形成了各自不同的植被类型 如森林 冰川 稀树草原 荒漠 沼泽和水生植被等 以及农田作物 经济作物 同时又对共所处的环境进行着改造作用 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 10 是具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境 是生物生活的空间和其中全部生态因素的综合体 即生物生活的具体场所 又称栖息地 相对于一般 环境 而言 生境对生物具有更实际的意义 植物的分布取决于植物所处的生境与植物本身的适应性两个方面通常的环境条件对于大多数植物来讲 都能生长良好 此时植物的分布 往往取决于植物本身的竞争性以及其它生物对其产生的影响等 在恶劣的环境条件下 植物的分布范围就取决于植物本身的适应性 或者说对恶劣环境条件的抗性 2 4 生境 habitat 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 11 某一个 或几个 圈层的细微变化而产生的环境差异所形成的小环境 如巢穴 粪堆 植物个体表面或个体表面不同部位的环境 根际环境 等 小环境不但对生物的生长发育有重要作用 而且对其所处的大环境也有调节作用 从园林绿化的角度 应刻意营造能改善局部环境的小环境 这些将会促进整个园林生态环境的改善与提高 2 5微环境micro environment 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 12 2 6体内环境internalenviroment 体内环境指生物体内组织或细胞间的环境 例如叶片内部 直接与叶肉细胞接触的气腔 气室 通气系统 都是形成体内环境的场所 体内环境的形成受气孔的调控 叶肉细胞都是在体内环境中完成其生理反应的 光合作用 呼吸作用等 体内环境中的温度 湿度 CO2和O2的供应状况直接影响细胞的功能 体内环境为植物本身所创造 是外部环境所不可代替的 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 13 二 城市环境 城市环境是指维持城市居民生存发展的一切外界条件 包括土地 水源 空气等因素组成的自然环境 以及由房屋 道路 生产设施等组成的人工环境 城市是人类利用 改造自然的产物 是人类对自然环境干预最强烈 自然环境变化最大的地方 城市环境受自然因素与社会因素的相互作用 具有自身的发展规律 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 14 一 城市环境的组成 城市自然环境 是城市环境的基础 城市环境的形成在许多方面受到自然环境的影响和作用 同时城市自然环境的性质和状况也因人类活动而发生很大的变化 城市人工环境 包括房屋 道路 管线 基础设施 不同用途的土地 废气 废水 废渣 噪声等因素 是人类对自然环境加以改造后形成的结果 生物环境 包括城市中的植物 动物和微生物 非生物环境 包括城市的气候 水文 土壤 建筑和基础建设等 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 15 二 城市环境的特征 1 高度人工化 2 空间结构多样化 3 空间分布典型化 一般可区分出三个典型的特征空间 建筑空间 道路广场空间和绿地空地空间 4 具有污染特征 如城市 热岛 的产生 生物多样性的减少等 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 16 三 城市环境容量 1 环境容量与环境污染环境容量是指某一环境在自然生态结构和正常功能不受损害 人类生存环境质量不下降的前提下 能容纳的污染物的最大负荷量 它既包括环境本身的自净能力 也包括环境设施对污染物的处理能力 如污水处理厂 废气回收设施等 当污染物进入环境中的量超过环境对污染物的承受能力 环境容量 时 环境就会恶化 对人体健康 动植物正常生长发育产生危害 该现象即为环境污染 概括地讲 环境污染主要取决于环境自净能力 人工环保设施的处理能力及污染物的种类和浓度三方面的因素 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 17 2 城市环境容量城市环境容量是指环境对于城市规模及人的活动提出的限度 即城市所在地域的环境 在一定的时间 空间范围内 在一定的经济水平和安全卫生要求下 在满足城市生产 生活等各种活动正常进行的前提下 通过城市的自然条件 经济条件 社会文化历史条件等共同作用 对城市建设发展规模以及人们在城市中各项活动的强度提出的容许限度 城市环境容量是一个非常复杂的环境现象 影响因素有如下三项 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 18 1 城市自然环境因素 自然环境因素是城市环境容量中最基本的 最重要的因素 它包括地质 地形 气候 矿藏 动植物等因素的状况及特征 2 城市物质因素 主要指工业 仓库 居住建筑 公共建筑 城市基础设施 物资供应等 城市的各项物质因素的构成状况对城市建设与发展以及人们的活动都有一定的容许限度 3 经济技术因素 一个城市的经济技术条件越雄厚 则它所具有的改造城市环境的能力也越大 城市环境容量也越有可能提高 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 19 3 城市环境容量的几种常见类型 1 大气环境容量大气环境容量指在满足大气环境目标值的条件下 某区域大气环境所能承纳污染物的最大能力 或所能排放的污染物的总量 2 水环境容量水环境容量指在满足城市居民安全卫生使用城市水资源的前提下 城市区域水环境所能承纳的最大的污染物质负荷量 3 土壤环境容量土壤环境容量指土壤对污染物质的承受能力或负荷量 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 20 四 城市的环境问题 城市向现代化迈进的历程中 不少城市遇到了诸如人口膨胀 交通拥挤 住房紧张 能源短缺 供水不足 生物多样性减少 环境污染严重等城市环境问题 城市环境污染是最严重的问题 它已成为制约城市发展的一个重要障碍 如据美国85个城市的调查 每年因大气污染侵蚀城市建筑物 住宅而带来的损失就达6亿美元 在我国 许多城市的环境污染已相当严重 如太原 沈阳 西安和北京等城市曾被列入全球大气污染严重的城市 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 21 第二节生态因子作用分析 一 生态因子的概念二 生态因子的分类三 生态因子的空间分布特征四 生态因子作用的一般特征五 生态因子作用的基本原理 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 22 一 生态因子的概念 在环境因子中 能对生物的生长 发育和分布产生直接或间接影响作用的因子称为生态因子 ecologicalfactor 如温度 水 二氧化碳 氧气等直接起作用的因子以及地形起伏 坡向 海拔高度等间接起作用的因子 生态因子中生物生存不可缺少的环境条件 也称为生存条件 所有生态因子构成生物的生态环境 ecologicalenvironment 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 23 生态因子的划分是人为的 只是为了方便研究起见 一般将生态因子分为5类气候因子 climaticfactors 也称地理因子 包括光 温度 水分 空气等 根据各因子的特点和性质 还可再细分 如光因子可分为光强 光质和光周期等 温度因子可分为平均温度 积温 节律性变温和非节律性变温等 土壤因子 edaphicfactors 土壤是气候因子和生物因子共同作用的产物 土壤因子包括土壤结构 土壤的理化性质 土壤肥力和土壤生物等 二 生态因子的分类 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 24 地形因子 topographicfactors 如地面的起伏 坡度 坡向 阴坡和阳坡等 通过影响气候和土壤 间接地影响植物的生长和分布 生物因子 biOticfactors 包括生物之间的各种相互关系 如捕食 寄生 竞争和共生等 人为因子 anthropogenicfactors 把人为因子从生物因子中分离出来是为了强调人的作用的特殊性和重要性 人类活动对自然界的影响越来越大和越来越带有全球性 分布在地球各地的生物都直接或间接受到人类活动的巨大影响 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 25 生态因子还可分为非生物因子和生物因子两大类生物因子 bioticfactors 有机体 种内和种间关系 非生物因子 abioticfactors 气候因子 温度 光 氧气等 前苏联学者蒙恰斯基 1958 根据生态因子的稳定性程度 将生态因子分为稳定因子和变动因子稳定因子 steadyfactors 地心引力 地磁 太阳辐射常数等长年恒定的因子变动因子 variablefactors 周期性变动 春夏秋冬 潮夕涨落 非周期性变动 风 降水 捕食 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 26 Begon等将非生物因子分为条件和资源两类条件 conditions 不可消耗的称条件 温度 湿度 pH等资源 resources 可被消耗的称资源 营养物质 水 辐射能等Smith 1935 考虑对动物种群数量变动的影响将生态因子划分为密度制约因子和非密度制约因子 密度制约因子 包括食物 天敌 流行病害等生物因子 其影响大小受制于种群的密度 非密度制约因子 包括温度 降水 天气变化等气候因子 其影响大小与种群密度无关 也有把生态因子划分为直接因子和间接因子 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 27 三 生态因子的空间分布特征 经度地带性 地球内在因素如大地构造形成地貌和海洋分异引起经度地带性分异 如北美大陆和欧亚大陆 纬度地带性 从赤道到两极 整个地球表面具有过渡状的分带性规律 自然地理带 太阳辐射量差异 赤道 热带 亚热带 暖温带 温带 寒温带 亚寒带 寒带植被地带性分布垂直地带性 因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同 生物和气候自山麓至山顶呈垂直地带分异的规律性变化 干燥空气 1 100m 湿润空气 0 6 100m 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 28 森林分布的垂直地带性高大山体随着海拔的升高 森林类型呈现有规律的带状分布 例如长白山 海拔2691米 从下往上森林类型依次为 针叶阔叶混交林 亚高山针叶林带 山地矮曲林和亚高山草甸带 高山灌丛草甸带 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 29 长白山垂直带谱 1100M以下针叶阔叶混交林带 1100 1800M亚高山针叶林带 1800 2100M山地矮曲林和亚高山草甸带 2100M以上高山灌丛草甸带 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 30 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 31 植被的空间格局 自M C Molles Jr 1999 热带雨林常绿的 季节林 落叶林针叶林多刺高灌丛荒漠小灌丛 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 32 四 生态因子作用的一般特征 一 生态因子的综合作用 二 生态因子的主导作用 非等价性 三 生态因子的不可替代性和互补性 四 生态因子的阶段性 五 生态因子的直接作用和间接作用 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 33 一 生态因子的综合作用 comprehensiveinteracting 生物赖以生存的环境 不是个别生态因子 而是气候 土壤 地理 生物等多个生态因子的综合 生态因子之间相互影响 相互作用 相互制约 任何一因子的变化都会在不同程度上引起其它因子的变化 例如 光照的变化对温度 湿度等的影响 水体温度与溶解氧的关系等 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 34 二 生态因子的主导作用 leadinginteracting 主导因子 leadingfactor 在诸多的环境因子中 对生物起决定性作用的生态因子 对生物起作用的诸多因子是非等价的 其中有1 2个是起主要作用的主导因子 主导因子的改变常会引起其他生态因子发生明显变化或使生物的生长发育发生明显变化 如光周期现象中的日照时间和植物春化阶段的低温因子就是主导因子 水是水生植物 旱生植物生存和生态特性形成的主导因子 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 35 三 生态因子不可替代性 irreplaceability 和补偿作用 compensatorinteracting 不可替代性 生态因子虽非等价 但都不可缺少 一个因子的缺失不能由另一个因子来代替 如种子发芽试验 成熟种子 温度 无水成熟种子 温度 过多水分成熟种子 恰当的温度 恰当的水分 适当的空气 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 36 虽然对于植物来讲 它所需要的生态因子是不能完全被其它因子所代替 但对于某一个生态因子一定范围内的不足或过多 可通过其它因子的量变化加以补偿 从而维持整个环境生态效应的稳定性 如植物群落底层植物的光照缺乏可被近地面处高浓度的二氧化碳有效地加以补偿 使其仍保持较高的光合效率 同样 植物在低氮水平比高氮水平需要较多的水分 以防止植物凋萎 这也是水对氮肥的补偿作用 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 37 四 生态因子的阶段性 phase 植物在整个生长发育过程中 对各个生态因子的需求随着生长发育阶段的不同而有所变化 即植物对生态因子的需求具有阶段性 例如温度 通常植物的生长温度不能太低 如果太低往往会对植物造成伤害 但在植物的春化阶段低温又是必需的 同样 在植物的生长时期 光照长短对植物影响不大 但在有些植物的开花 休眠期间光照长短则是至关重要 如果在冬季低温来临之前仍维持较长的光照时间 植物就不能及时休眠而容易造成低温伤害 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 38 五 生态因子的直接作用 directInteracting 和间接作用 indirectinteracting 植物生存和发育所依赖的生态因子中 有的直接作用于植物 而有些是间接的 如环境中的地形因子 它的坡度 坡向 坡位 海拔高度等对生物的作用不是直接的 但他们能影响光照 温度 雨水等因子的分布 因而对生物产生间接作用 这些地方的光照 温度 水分状况则对生物类型 生长和分布起直接作用 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 39 五 生态因子作用的基本原理 1840年德国农业化学家J Liebig在研究营养元素与植物生长的关系时发现 植物生长并非经常受到大量需要的自然界中丰富的营养物质如水和CO2的限制 而是受到一些需要量小的微量元素如硼的影响 因此他提出 植物的生长取决于处在最小量状况的物质的量 后人称之为Liebig最小因子定律 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小因子 一 最小因子定律 Liebig slawofminimum 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 40 在诸多生态因子中 使植物的生长发育受到限制 甚至死亡的因子称为限制因子 limitingfactors 例如 限制因子概念的主要价值是使人们掌握了认识生物与环境关系的钥匙 一旦找到了限制因子 就意味着找到了影响生物生长发育的关键因子 在园林植物的栽培与养护中 掌握限制因子知识尤显重要 以后人们发现这个定律对于温度和光等多种生态因子都是适用的 并且认为该定律只能适用于稳态条件下 如果在一个生态系统中 物质和能量的输入输出不是处于平衡状态 那么植物对各种营养物质的需求就会不断变化 在这种情况下 最小因子法则就不适用 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 41 二 耐受性定律 Shelford slawoftolerance 耐受性法则 lawoftolerance 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 耐性下限 和一个生态学上的最高点 耐性上限 超出这个范围则该物种不能生存 甚至灭绝 是美国的生态学家谢尔福德 V E Shelford 在最小因子法则的基础上于1913年提出的 他在研究中发现 生物的生存不仅受生态因子最低量的限制 而且还受生态因子最高量的限制 耐受性与物种分布的关系 通常是耐受范围越广 分布越广 但对某一特定点的适应能力也就越低 相反 属于狭生态幅的物种 通常对范围狭窄的环境条件具有很强适应 但在其它条件下的生存能力减弱 如嗜热细菌 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 42 生物种的耐受性限度图解 仿Smith 1980 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 43 盐处理Salinitytreatment 清水Freshwater 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 44 在谢尔福德 v E Shelford 的基础上 又有许多学者对耐受性法则进行补充 综合为以下几点 1 生物能够对一个因子耐受范围很广 而对另一因子耐受范围很窄 一般说来 如果一种生物对所有的生态因子耐受范围都很广 那么这种生物在自然界的分布也一定很广 反之亦然 另外 植物对某一生态因子的耐性范围很广 而对另一个生态因子的耐受范围有可能很窄 如火炬松从美洲引入我国 比较耐干旱 瘠薄 但不耐荫 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 45 对同一生态因子 不同种类的生物耐受范围是不同的 生物对周围环境各种变化适应程度 称为物种的生态可塑性 ecologicalplasticity 生态可塑性可分为狭生态型和广生态型 通常 广生态型对环境因子的适应能力很强 分布较广 但对生存环境内的某一特定范围内的适应能力可能相对较弱 而狭生态型对共生存环境却具有极强的适应能力 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 46 2 生物对某一生态因子的耐受性往往取决于该因子与其它因子的关系在一个因子处在不适状态时 对另一个因子的耐受能力可能下降 如当土壤中氮肥含量较少时 生长在该类土壤上的草类对干旱的抵抗力就会相应下降 热带兰在其本土只能在阴暗处生长 不能忍耐阳光的直射 而当其处于较低的温度地区时 在充足的阳光下反而比在阴暗处生长的好 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 47 3 生物在整个发育过程中 耐受性不同 繁殖期通常是一个敏感期 植物的种子 果实生殖生长期耐受性也很窄 如丝柏木的成体可在干燥的山地或长期淹水的条件下生长 但其种苗的繁殖只能在潮湿而末被水淹的条件下进行 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 48 4 耐受性是生物的一种特性 受遗传 进化规律所制约生物的耐受性是经过长期的历史进化过程所形成的 并以遗传的形式最终保存下来 生物对某一生态因子的耐受性是相对稳定的 但在一定范围内 生物对生态因子的耐受性可以随环境的变化而变化 并具有一定的调节适应能力 甚至能够逐渐适应极端环境 在湿润环境下 乔木的生态耐受性强 而在半干旱环境下 多年生草本和灌木的耐受性比乔本就强得多 当然 这种适应性的形成必然会减弱对其他环境条件的适应 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 49 1 植物对环境的适应和对生态因子的耐受性并不是完全被动的 植物不是环境的 奴隶 进化可以使它们积极地适应环境 甚至改变自然环境条件 从而减轻生态因子的限制作用 如地理分布较广的物种常形成不同的生态型 ecotype 它们是同一物种的不同个体或群体长期生存在不同的生态环境条件下 发生趋异适应 遗传分化后形成的形态 生理和生态特性不同的基因型类群 同一物种的不同生态型之间在耐受限度与最适度方面有所差异 能够各自适应特定的生境条件 应注意的是 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 50 2 植物的耐受限度是可以改变的 因为植物对环境的缓慢变化有一定的调整适应能力 如果一种植物长期生活在偏离其最适生存范围一侧的环境条件下 久而久之就会导致该物种耐受曲线的位置移动 产生新的最适生存范围及耐受上下限 植物这种在自然条件下调整其对某个或某些生态因子耐受范围的过程 称为驯化 acclimation 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 51 一 生物的生态适应二 植物生态适应的类型三 植物生态适应的方式及其调整 生物有机体与环境的长期相互作用中 形成了一些具有生存意义的特征 依靠这些特征 生物能免受各种环境因素的不利影响和伤害 同时还能有效地从其生境获取所需的物质能量以确保个体生长发育的正常进行 这种现象称为生态适应 ecologicaladaptation 第三节植物与环境的生态适应 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 52 一 生物的生态适应 一 趋同适应 convergentadaptation 不同种类的生物 生存在相同或相似的环境条件下 常形成相同或相似的适应方式和途径 具有相同或相似的习性 并从生物体的形态 内部生理和发育上表现出来 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 53 长期干旱的环境条件下不同的生物往往都具有抵抗干旱的形态 行为或生理适应 例如 仙人掌科 Cactaceae 植物为适应沙漠干旱环境 常形成肉质多汁的茎 叶子则退化成刺状 生活在相同环境下 但属于其他类群的植物 如菊科的仙人笔 Senecioarticulatus 和大戟科的霸王鞭 Euphorbiaantiquorum 也具有类似的形态特征 仙人笔 霸王鞭 仙人掌 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 54 亲缘关系相近的生物体 由于分布地区的间隔 长期生活在不同的环境条件下 因而形成了不同的适应方式和途径 趋异适应常在变化的环境中得到不断的发展和完善 从而构成了生物分化的基础 如芦苇在我国由于分布区生态条件的差异 出现了水芦 沙芦 鸡爪芦和麦杆芦四个生态型 二 趋异适应 radiationadaptation 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 55 趋同适应与趋异适应代表了植物适应性发展的两个不同的侧面 趋同适应促使不同类群的植物向着同一个方向发展 结果形成具有相似适应特征的生活型 而趋异适应则是种内的分化定型过程 其结果是导致产生不同的生态型 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 56 二 植物生态适应的类型 一 植物的生活型 lifeform 长期生活在同一区域或相似区域的植物 由于对该地区的气候 土壤等因素的共同适应 产生了相同的适应方式和途径 并从外貌上反映出来的植物类型 都属于同一生活型 植物的生活型是植物在同一环境条件或相似环境条件下趋同适应的结果 植物由于趋同适应和趋异适应而形成不同的适应类型 植物的生活型和生态型 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 57 1 生活型的分类 目前运用最为广泛的是丹麦植物学家Raunkiaer 1905 创立的植物生活型分类系统 他以温度和湿度作为揭示生活型的基本因素 以植物度过不良季节的适应方式作为分类的基础 具体的就是以休眠芽或复苏芽所处的位置高低以及保护的方式为依据 把高等植物分为高位芽植物 地上芽植物 地面芽植物 地下芽植物和一年生植物五大生活型类群 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 58 脑基耶尔 Raunkiaer 生活型分类系统高位芽植物 Phanerophytes 休眠 更新 芽位于距地面较高的位置 一般25 以上 如乔木 灌木和一些生长在热带潮湿气候条件下的草本等地上芽植物 Chamaephytes 休眠 更新 芽位于土壤表面之上 25 之下 多为小灌木 半灌木 茎仅下部木质化 或草本 地面芽植物 Hemicryptophytes 休眠 更新 芽位于近地面土层内 冬季地上部分全部枯死 多为多年生草本植物 隐芽植物 Cryptophytes 休眠芽位于较深土层中或水中 多为鳞茎类 块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物 一年生植物 Therophytes 以种子形式渡过不利季节 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 59 Raunkiaer生活型图解 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 60 在 中国植被 中 生活型系统是按生长型划分的 也就是按茎的形态和木质化程度将植物分成木本植物 半木本植物 草本植物和叶状体植物四个生活型类型 然后再根据其他形态特征或生活习性进一步划分成许多小的类群 由此可见 生活型系统是可以按照不同标准划分的 由于生活型是植物适应不同气候环境的产物 因此不同地区 不同气候环境下应有不同的生活型组成 通过对不同地区的生活型组成进行分析和比较 将有助于我们了解不同地区的环境特点 分析植物与环境的相互关系 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 61 2 生活型谱 每一类植物群落都是由几种生活型的植物所组成 统计某一地区或某一植物群落内各类生活型的数量对比关系 称为生活型谱 Lifeformspectrum 制定生活型谱的方法 首先要弄清整个地区 或群落 的全部植物种类 列出植物名录 确定每种植物的生活型 然后把同一生活型的种类归到一起 按下列公式求算 某一生活型的百分率 该地区该生活型的植物种数 该地区全部植物的种数 100 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 62 高位芽植物占优势 是温暖 潮湿气候地区群落的特征 如热带雨林群落 地面芽植物占优势的群落 反映了该地区具有较长的严寒季节 地上芽植物占优势 反映了该地区环境比较湿冷 如长白山寒温带针叶林 一年生植物占优势 则是干旱气候的荒漠和草原地区群落的特征 如东北温带草原 从不同地区或不同群落生活型谱的比较 可以看出各个地区或群落的环境特点 特别是对于植物有重要作用的气候特点 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 63 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 64 1 生态型 Ecotype 概念 是指同种植物的不同个体由于生长在不同环境条件下 长期受综合生态条件的影响 在生态适应过程中 发生了不同个体群之间的变异和分化 并且这些变异在遗传上被固定下来 分化成不同的个体群类型 这种不同的个体群称为生态型 生态型是同种植物对不同环境条件发生趋异适应的结果 二 植物的生态型 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 65 生态型一词是由瑞典学者Turesson于1922年提出的 他指出生态型是一个种对某一特定生境发生基因型反应的产物 我国学者很早就注意到这种变异 如明代李时珍 1587 所著 本草纲目 详细记载了水生种 旱生种 高山种 平地种等 清代吴其睿 1846 所著 植物名实图考 对生物型 生境的考证更为详实 而乐天宇 1965 的 植物生态型学 则是我国第一部关于生态型学的专著 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 66 根据形成生态型的主导因子的不同 可把生态型分为气候生态型 土壤生态型 生物生态型和人为生态型4类 1 气候生态型 climaticecotype 是植物长期受气候因素影响所形成的生态型 不同的气候生态型在形态 生理 生化特性上有差异 如对光周期 温周期和低温春化等都有不同反应 例如 分布在南方的生态型一般表现为短日照类型 北方的生态型则表现为长日照类型 南方的生态型种子发芽对低温春化没有明显要求 北方的生态型如不经低温春化 就不能打破休眠 2 植物生态型的类型 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 67 2 土壤生态型 soilecotype 由于长期受不同土壤条件的作用而产生的生态型叫土壤生态型 例1 对土壤中矿质元素的耐性不同也会形成不同的生态型 如羊茅 Festucaovina 具有广布而不耐铅类型 中度耐铅类型和高度耐铅类型等 Agrostis有耐多种金属的生态型 等等 例2 地处河洼地和碎石堆上的牧草 鸭茅 由于土壤水分的差别而形成两个明显的生态型 长在河洼地上的生长旺盛 高大 叶厚 色绿 产量高 而长在碎石堆上的植株矮小 叶小 色淡 萌发力极弱 产量低等 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 68 3 生物生态型 biologicalecotype 生物生态型是指在生物因子作用下形成的生态型 例1 由于缺乏虫媒授粉昆虫 限制了种内基因的交换 从而导致植物种内分化为不同的生物生态类型 例2 长期生活在不同植物群落中 由于植物竞争关系不同 也可分化为不同的生态型 如稗草 生长在稻田中的与生长在其它地方的形成不同的变种 则是不同的生物生态型 前者秆直立 常与水稻同高 差不多同熟 后者秆较矮 花期也迟早不同 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 69 4 人为生态型 artificalecotype 由于人类的影响而形成的生态型 人类对生态型的影响伴随科技发展日渐扩大 人类利用杂交 嫁接 基因重组 组织培养等手段培育筛选的生态型能更好地适应光照 水分 土壤等一个或几个生态因子 例如 各种栽培种 2020 2 25 东北农业大学课件 园林生态学 2 70 生态型的分化程度通常与种的地理分布幅