环境生态学_生物与环境的概念及其类型

1、第二章第二章 生物与环境生物与环境请思考请思考 我们常说的我们常说的“这里环境真优美！那里的这里环境真优美！那里的环境遭到了污染环境遭到了污染”中的中的“环境环境”指的是什指的是什么？么？ 第一节第一节 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、环境的概念环境环境:是指环绕着某一中心事物的周围事物。是指环绕着某一中心事物的周围事物。* 是一个相对的概念，针对某一特定主体或中心而言。是一个相对的概念，针对某一特定主体或中心而言。环境科学所称的环境环境科学所称的环境生态学所称的环境生态学所称的环境宪法宪法所称的环境所称的环境环境保护法学所称的环境环境保护法学所称的环境环境科学环境科学所

2、称的环境所称的环境环境科学以人类为研究对象。环境科学以人类为研究对象。环境环境指围绕着人群的空间，以及其中可以直接、间接影指围绕着人群的空间，以及其中可以直接、间接影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造过的自响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造过的自然因素的总体。即人类环境。然因素的总体。即人类环境。 生态学生态学所称的环境所称的环境生态学以整个生物界生态学以整个生物界(包括动物，植物和微生物包括动物，植物和微生物)为研究对象。为研究对象。环境环境指环绕着生物界并影响其生存和发展的外部空间和无生命指环绕着生物界并影响其生存和发展的外部空间和无生命物质，如大气、水、土壤、阳光和其他无

3、机物质。物质，如大气、水、土壤、阳光和其他无机物质。 宪法宪法所称的环境所称的环境宪法宪法第二十六条规定：第二十六条规定：“国家保护和改善生活环境和生态国家保护和改善生活环境和生态环境，防治污染和其他公害。环境，防治污染和其他公害。其中其中 n“生活环境生活环境”，是指与人类生活密切相关的各种天然的和是指与人类生活密切相关的各种天然的和经过人工改造过的自然因素。经过人工改造过的自然因素。n“生态环境生态环境”，是指影响生态系统发展的各种生态因素，是指影响生态系统发展的各种生态因素，即环境条件。如气候、土壤、生物、地理和人为诸条件的即环境条件。如气候、土壤、生物、地理和人为诸条件的综合体。综合体

4、。环境保护法学环境保护法学所称的环境所称的环境环境保护法环境保护法第二条的规定：第二条的规定：“本法所称本法所称环境环境，是指，是指: 影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。胜区、城市和乡村等。u 环境生态学环境生态学中环境的概念中环境的概念指某一特定生物个体或生物群体以外的空间，以及直接指某一特定生物个体或

5、生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。由许多环境要素构成，这些环境要素称环境因子。由许多环境要素构成，这些环境要素称环境因子。l 按环境的主体可分为：按环境的主体可分为： 以人类为主体的以人类为主体的人类环境人类环境，在此类环境中其他的生命物质，在此类环境中其他的生命物质和非生命物质都被视为人类环境要素。这是环境科学中所和非生命物质都被视为人类环境要素。这是环境科学中所指的环境；指的环境； 以生物为主体的以生物为主体的生物环境生物环境，即生物体以外的所有自然条件，即生物体以外的所有自然条件称为称为环境环境

6、。这是一般生态学书刊上所采用的分类方法。这是一般生态学书刊上所采用的分类方法。二、环境的类型二、环境的类型l 按环境的性质将环境分成：按环境的性质将环境分成： 自然环境；自然环境； 半自然环境半自然环境(被人类破坏干涉的自然环境被人类破坏干涉的自然环境)； 社会环境。社会环境。l 根据环境范围的大小分：根据环境范围的大小分： 1. 宇宙环境：宇宙环境：指地球大气圈以外的宇宙空间。指地球大气圈以外的宇宙空间。2. 地球环境（生物圈）：地球环境（生物圈）：指地球上有生命存在的部分。指地球上有生命存在的部分。 3. 区域环境：区域环境：指生物圈内形成的不同区域。指生物圈内形成的不同区域。 成因：由于

7、地形、气候各自然圈层配合上的差异而形成成因：由于地形、气候各自然圈层配合上的差异而形成的生物圈内不同的地区环境。的生物圈内不同的地区环境。4. 生境：生境：指在一定时间内具体的生物个体和群体生活地段上指在一定时间内具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境。也称栖息地。的生态环境。也称栖息地。5. 小环境：小环境：指接近生物个体表面的环境。指接近生物个体表面的环境。6. 内环境：内环境：指生物体内组织或细胞间的环境。指生物体内组织或细胞间的环境。 l1972年，年，Dajoz依据生物有机体对环境的反应和适应性进行分类，依据生物有机体对环境的反应和适应性进行分类，将环境因子将环境因子第一性周期因子

8、第一性周期因子、次生性周期因子次生性周期因子及及非周期性因子非周期性因子。三、环境因子的分类三、环境因子的分类l 美国生态学家美国生态学家R.F.Daubenminre(1947)将环境因子分为将环境因子分为3大类大类: 气候类、气候类、 土壤类和生物类；土壤类和生物类；7个并列的项目：个并列的项目：土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物土壤、水分、温度、光照、大气、火和生物因子。因子。第一层第一层，植物生长所必需的环境因子（如，温、光、水等）；，植物生长所必需的环境因子（如，温、光、水等）；第二层第二层，不以植被是否存在而发生的对植物有影响的环境因子，不以植被是否存在而发生的对植物有影响的环

9、境因子（例如，风暴、火山爆发、洪涝等）；（例如，风暴、火山爆发、洪涝等）；第三层第三层，存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植，存在与发生受植被影响，反过来又直接或间接影响植被的环境因子（例如，放牧、火烧等）。被的环境因子（例如，放牧、火烧等）。l Gill（1975）将非生物的环境因子分为）将非生物的环境因子分为3个层次：个层次：（一）光照强度的生态作用与生物的适应（一）光照强度的生态作用与生物的适应影响植物叶绿素的形成（黄化现象）影响植物叶绿素的形成（黄化现象）影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化 影响植物花果的数量和质量。影

10、响植物花果的数量和质量。影响动物的生长发育影响动物的生长发育影响动物的体色影响动物的体色第二节第二节 生物与环境因子的相互作用生物与环境因子的相互作用一、光因子的生态作用及生物的适应一、光因子的生态作用及生物的适应1. 光强对生物生长发育和形态建成的作用光强对生物生长发育和形态建成的作用植物对光照强度的适应类型植物对光照强度的适应类型阳性植物，阴性植物，中性植物。阳性植物，阴性植物，中性植物。2. 植物对光照强度的适应植物对光照强度的适应喜阳植物（向日葵）喜阳植物（向日葵）喜阴植物（三七）喜阴植物（三七）（二）光质的生态作用与生物的适应（二）光质的生态作用与生物的适应1.1.光谱组成光谱组成2

11、.光质变化对生物的影响光质变化对生物的影响u光质的生态作用光质的生态作用l 光质对光质对植物植物光合作用的影响光合作用的影响l 光质对植物光合作用产物的影响光质对植物光合作用产物的影响l 光质对植物形态的影响光质对植物形态的影响 植物植物叶绿素的吸收光谱叶绿素的吸收光谱l可见光可见光对动物对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长发育发育有影响。有影响。l不可见光不可见光：大多数脊椎动物的可见光波范围与人接近，但：大多数脊椎动物的可见光波范围与人接近，但昆虫则偏于短波光，大致在昆虫则偏于短波光，大致在250-700nm之间，它们看不见红之间，它们看不见红外光

12、，却看得见紫外光。而且许多昆虫对紫外光有趋光性，外光，却看得见紫外光。而且许多昆虫对紫外光有趋光性，这种趋光现象已被用来诱杀农业害虫。这种趋光现象已被用来诱杀农业害虫。 动物动物（三）（三） 生物对光周期的适应生物对光周期的适应光周期现象：光周期现象：Garner等人等人(1920)发现明相暗相交替与长短发现明相暗相交替与长短对植物的开花结实有很大的影响。这种生物生长发育繁殖对植物的开花结实有很大的影响。这种生物生长发育繁殖迁徙过程中适应日照长度有规律的随季节昼夜变化的现象迁徙过程中适应日照长度有规律的随季节昼夜变化的现象称称光周期现象光周期现象。1. 植物光周期现象植物光周期现象 对繁殖对繁

13、殖(开花开花)的影响的影响n长日照植物、短日照植物、中日照植物、中间型植物长日照植物、短日照植物、中日照植物、中间型植物。（不同光照时间对开花的作用而定）（不同光照时间对开花的作用而定）n植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植植物开花对日照长度的反应植物开花对日照长度的反应2. 动物光周期现象动物光周期现象u 鸟类的光周期现象鸟类的光周期现象u 鱼类的鱼类的生殖与迁徙生殖与迁徙的光周期的光周期u 昆虫昆虫滞育滞育的光周期的光周期u 动物生殖动物生殖换毛换羽换毛换羽的光周期的光周期1. 温度与生物的生长温度与生物的生长 二、温度的生态作用及生物的适应

14、二、温度的生态作用及生物的适应（一）温度因子的生态作用（一）温度因子的生态作用温度与生物生长：温度与生物生长： 生长生长 “三基点三基点”最低、最适、最高温度。最低、最适、最高温度。 在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成在一定温度范围内，生物生长的速率与温度成正比；正比；2. 温度与生物发育温度与生物发育温度与生物发育最普遍的规律是温度与生物发育最普遍的规律是有效积温有效积温。（二）极端温度对生物的影响与生物的适应（二）极端温度对生物的影响与生物的适应1. 低温对生物的影响：低温对生物的影响：当温度低于临界（下限）温度当温度低于临界（下限）温度 ，生，生物便会因低温而物便会因低温而寒害和冻

15、害寒害和冻害。u 极端温度对生物的影响极端温度对生物的影响2. 高温对生物的影响：高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用。生物产生有害作用。致死原因：蛋白质变性；理化过程失调；代谢中毒；致死原因：蛋白质变性；理化过程失调；代谢中毒；生物膜结构变化；供氧不足等。生物膜结构变化；供氧不足等。 u 生物对极端温度的适应生物对极端温度的适应 植物植物 形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮 生理适应：细胞内物质含量变化（糖类）生理适应：细胞内物质含量变化（糖类） 行为适应：休眠行为适应：休眠1. 生物对低

16、温的适应生物对低温的适应（1）贝格曼（）贝格曼（Bergman）规律：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往）规律：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。因为个体大的动物，其单位体往比生活在低纬度地区的同类个体大。因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较少。重散热量相对较少。（2）阿伦（）阿伦（Allen）规律：恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳）规律：恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境下有变小变短的趋势。等在低温环境下有变小变短的趋势。（3）恒温动物在寒冷地区和寒冷季节增加毛或羽毛的数量和质量或增加皮）恒温动物在寒冷地区和寒冷季节增加毛或

17、羽毛的数量和质量或增加皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。动物动物形态结构：形态结构：北极狐北极狐赤狐赤狐大耳狐大耳狐u生理适应：生理适应：增加体内热量增加体内热量u行为适应：行为适应：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群2. 生物对高温的适应生物对高温的适应l 植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或植物：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；干和茎具厚的木栓层，暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具厚的木栓层，绝热。绝热。l 动物：体形变小，外露部分增大；背部具厚的脂动物：体形变小，外露部分增大；背部具厚的脂肪

18、隔热层。肪隔热层。 形态上的适应形态上的适应:生理上的适应生理上的适应l植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；降低体温。代谢率；降低体温。l动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。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l植物：关闭气孔。植物：关闭气孔。l动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。影响生物地理分布的因素：影响生物地理分布的因素： 有效总积温有效总积温，极端温度极端温度（最高、最低温度）（最高、最低温度）高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡；并且植物因得不到必要的低温刺激而不和光合呼吸平衡；并且植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段。能完成发育阶段。低温对生物分布的限制作用更为明显，对植物和变温动物低温对生物分布的限制作用更为明显，对植物和变温动物来说，决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就来说，决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低温。是低温。3、温度与生物的地理分布、温度与生物的地理分布温周期现象：温周期现象：由于地表太阳辐射的周期性变化产