第三章 生态系统中的生物与环境

第三章生态系统中的生物与环境第三章生态系统中的生物与环境第一节生物与环境关系的基本概念第二节生态作用的基本规律第三节生态适应的基本规律第四节生态因子对生物的影响及生物的适应第五节生物的生态反作用第一节生物与环境关系的基本概念一、生物种与个体生态学1、物种是指一类生物个体的集合，其中的个体之间在自然条件下能相互交配产生具有生殖能力的正常后代个体。2、个体生态学是以生物个体及栖息地为研究对象，研究栖息地环境因子对生物的影响及生物对栖息地的适应和生态适应的形态、生理及生化机制。狮虎兽虎狮兽老虎和狮子属于不同的物种，不同种属的物种之间为何偶尔可以交配，但杂交所产生的后代却常常没有生育能力？

中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员、博士生导师马润林告诉记者，自然界的物种均是在几百万年乃至几千万年的生物进化过程中产生并逐步稳定遗传下来。在这个漫长的历史过程中，一些物种由于不适应变迁的环境而消亡了，另有一些新的物种又会应运而生。总体而言，生物界形成了一个个固定的种系，所有这些物种在遗传基因上都是相对稳定的。物种最大的特征之一就是物种间的生殖的隔离。我们所说的物种之所以能成为物种，是因为它们本身是非常稳定的。如果一个物种和别的物种可以不断的杂交并产生可育的后代，那么，它本身就一直处于分化变异之中。不同物种理论上是不能交配的，这是因为形成每一物种的遗传基因程序、染色体组的结构，特别是染色体的数目是不同的，这种不同决定了物种之间都不能进行种面的杂交。二、环境与生态因子1、环境的概念与类型（1）定义：是指某一主体周围一切事物的总和。（2）类型：按环境的主体分类可分为：人类环境、生物环境按环境性质可分为:自然环境、半自然环境、人工环境按人类对环境的影响可分为:原生环境、次生环境按环境范围大小可分为：宇宙环境(星际环境)、地球环境、区域环境、微环境、内环境自然环境半自然环境人工环境2、生态因子的概念与类型（1）定义：环境因子：构成环境的各要素。生态因子：环境因子中一切对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的因子。生存因子：生态因子中生物生存不可缺少的因子。生态环境：所有生态因子综合作用构成生物的生态环境。生境：具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物影响下的次生环境统称为生境。（2）生态因子的类型根据生态因子的性质：气候因子：如光、温、湿度、降水量和大气运动等因子。土壤因子：主要指土壤物理、化学性质、营养状况等，如土壤的深度、质地、母质、容重、孔隙度、PH值、盐碱度、肥力等。地形因子：指地表特征，如地形起伏、海拔、山脉、坡度、坡向、高度等地貌特征。生物因子：指同种或异种生物之间的相互关系，如种群结构、密度、竞争、捕食、共生、寄生等。人为因子：指人类活动对生物和环境的影响。三、生物与环境的基本关系1、生态作用是指由于生态因子对生物发生作用，使生命系统的结构、过程和功能发生相应的变化。因子的质；因子的量；因子的持续时间2、生态适应是指生物处于特定环境条件之下时发生的结构、过程和功能的改变，这种改变有利于生物在新的环境下生存和发展。短期适应——长期适应3、生态反作用与Gaia假说生命系统在其生命活动中对环境也起着改造作用。小麦、早熟的马铃薯需要10℃以上的有效积温为1000~1600℃，春播谷类作物、番茄等需要1500~2100℃，玉米、棉花等为2000~4000℃，南方的柑橘和椰子为4000~5000℃。美女兰花螳螂枯叶蝶枯叶蝶Gaia假说——地球自我调节理论生物是被动地适应地球环境的理化条件的。英国科学家JamesLovelock于20世纪60年代提出一个地球自我调节的理论——Gaia假说（Gaia）：1、大气中活性气体的组成、地球表面的温度及地表沉积物的氧化还原电位和pH值等是受地球上所有生物总体的生长和代谢所主动调控的。2、上述环境受到人为破坏或自然条件的各种干扰而发生相应变化时，地球上的生命总体就会通过改变其生长、活动和代谢来对这些变化做出相应的反应，缓和地球环境的这些变化。珊瑚：只愿天空也生云

气温上升时，珊瑚礁可能会自己制造出云来降温对世界最大珊瑚礁——澳大利亚大堡礁进行的一项新研究显示，珊瑚里充满了一种称为二甲基硫(DMS)的化学物质，当这种物质被释放到大气中时，会变成气溶胶悬浮微粒，水蒸气容易聚集在微粒上,可能促进云的形成，对所在地区的气候产生很大影响。澳大利亚南十字大学GrahamJones及其同事测量了大堡礁珊瑚及周围海水里的二甲基硫含量，发现珊瑚分泌的粘液中的二甲基硫含量是迄今发现所有生物中最高的。这使珊瑚礁上方的海面水层富含二甲基硫，被风带入大气。大堡礁可能在为自己制造凉爽气候盖娅式反馈(Gaia)这项研究还提出了另一个有趣的可能性：珊瑚可能使用一种盖娅式的反馈机制，来调节它们的阳光照射量。“盖娅理论”认为，地球能够调节环境以保持自身的健康。Jones及其同事在实验室中显示，当珊瑚体内的共生海藻面临高温或强紫外线辐射的压力时，珊瑚会产生更多的二甲基硫。如果这些二甲基硫能导致产生更多的云，那么珊瑚或许进化出了一套降低水温或减少紫外线射的方法。“要最后证明这一点还有很长的路要走，但我们已经有了不少证据，”Jones说。在过去20年里，科学家一直在努力寻找证据，显示自由漂浮的海藻能通过一种与二甲基硫有关的反馈机制来削弱温室效应。Jones说，珊瑚礁是固定不动的二甲基硫来源，它可能更容易产生这种效果。“珊瑚礁可能是一个很好地显示盖娅在行动的地点，”他说，“这是第一次发现珊瑚礁里的（生物）过程与气候过程有关。”第二节生态作用的基本规律一、限制因子定律二、生态因子综合作用定律三、生态因子的时空变化规律一、限制因子定律1、最小因子定律1840年德国化学家李比希在《有机化学及其在农业和生理学中的应用》一书中，分析了土壤表层与植物生长的关系，他认为植物生长环境中的水和二氧化碳数量较多，容易满足植物的需要，作物的产量往往取决于最小量矿质营养元素的供应状况；作物的增产与减产是与作物从土壤中所能获得的矿物营养的多少呈正相关的；每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养物质，如果其中有一种营养物质完全缺乏，植物就不能生存，如果这种营养物质数量极微，植物的生长就会受到不良影响，这就是最小因子定律。2、限制因子生物在一定环境中生存，必须得到生存发展的多种生态因子，当某种生态因子不足或过量都会影响生物的生存和发展，这个因子就是限制因子。德国化学家Liebig，于1840年提出利比希最小因子定律。泸沽湖这里是借“女儿国”之名，来说明化学土元素对生男育女的确有影响。在广东省某一山区的村寨，前数年连续出生的都是女孩子，人们急了，照这样下去，这个地区岂不会变成了女儿国了吗？有的人求神佛，也不济于事。有位风水老者开言到：“地质队在后龙山寻矿，把龙脉破坏了，这是破坏了风水的报应啊！”于是，迷信的村民，千方百计地找到了原来在此地探矿的地质队，闹着要他们赔偿“风水”。地质队又回到了这个山寨，进行了深入的调查，终于找到了原因。原来在探矿的时候，钻机把地下含铍的泉水引了出来，扩散了铍的污染，使饮用水的铍含量大为提高，长时间饮用这种水，而导致生女而不生男。经过治理，情况得到了好转，在"女儿国"里又生出了男孩子。二、生态因子综合作用定律1、生态因子的综合作用2、生态因子的交互作用3、生态因子作用的主次4、直接作用和间接作用5、生态因子的阶段性作用6、不可代替性和补偿作用水温上升，水中的溶氧量随之下降。水体温度与盐度、溶解氧的关系204060弱光204060中光204060强光土壤湿度/%光照强度/lx不施肥不施肥不施肥施肥施肥施肥主导因子:在一定条件下起综合作用的诸多生态因子中，有一个或少数几个对生物起主要的、决定性的作用的因子。次要因子：其他的因子。例如：光合作用——光强；温度和CO2浓度等；春化作用——温度；光强、湿度和通气条件等；地形对气候因子重新分布的影响示意图发育阶段适宜土壤持水量/%适宜温度/℃播种至出苗60~7028~35苗期60~7015~20拔节至抽雄70~8022~24花期8026~27灌浆至成熟7022~24玉米不同生长阶段对水分和温度的要求10020030040050060070080012010080604020二氧化碳质量浓度/（mg·L-1）吸收二氧化碳/（mg·g-1鲜重·min-1）700lx350lx70lx植物光合作用中光照强度与二氧化碳的相互补偿作用三、生态因子的时空变化规律1、生态因子的纬向递变性2、生态因子的经向递变性3、生态因子的垂直递变性4、生态因子的非地带性变化纬度50°45°40°35°30°25°20°太阳辐射年总和/(kcal·cm-2)168.1183.3195.7194.0194.7211.0205.1我国不同纬度太阳辐射年总和值纬度地点年平均温度/℃月均温变幅范围/℃50°15′黑河-0.4-25.8~19.843°53′长春4.8-16.9~22.939°57′北京11.8-4.7~26.132°04′南京15.72.2~28.023°08′广州21.913.7~28.3我国不同纬度地区年平均温度值我国不同纬度太阳辐射年总和值(单位：h)纬度0°10°20°30°40°50°60°65°66.5°最长日12.0012.5813.2213.9314.8516.1518.5021.1524.00最短日12.0011.4210.7810.079.157.855.502.850.00中国温带、暖温带植被、降水、土壤的经向分布经度80°~90°90°~100°100°~110°110°~120°120°~125°125°~130°代表地区及分界线准噶尔盆地马鬃山阿拉善高原内蒙古高原东北平原长白山脉年降水量Mm100~12050~80100~120250~350400~500600~1000区域干旱区极端干旱区干旱区干旱区半湿润区湿润区植被半荒漠荒漠、裸露荒漠半荒漠、荒漠草原森林草原森林土壤灰棕漠土棕漠土灰棕漠土、灰漠土栗钙土、淡栗钙土黑钙土、暗栗钙土暗棕壤陆地生态系统的水平分布格局热带雨林常绿阔叶林落叶阔叶林亚高山针叶林高山灌丛高山草甸高山荒漠积雪雪雪高山寒漠土高山草原土山地灰化土山地棕壤山地黄壤红壤热带山体亚热带山体温带山体海拔纬向山地气候垂直带与植被、土壤分布台湾玉山天山长白山吐鲁番盆地第三节生态适应的基本规律一、生物的耐受性二、胁迫与生态适应三、生态适应方式与机制四、生态适应与生物进化一、耐性定律（谢尔福特耐性定律）1、相关定义：耐性范围：1913年美国生态学家谢尔福特经大量调查后指出，生物对其生存环境的适应有一个生态学最小量和最大量的界限，生物只有处于这两个限度范围之间生物才能生存，这个最小到最大的限度称为生物的耐受范围。耐性定律：生物对环境的适应存在耐性限度的法则称为耐性定律。2、耐性的变化(1)不同生物的耐性不同；(2)同一生物在不同时期的耐性不同；(3)同一生物对不同因子的耐性限度不同；(4)不同因子的耐性可相互影响；(5)生物的耐性可人为改变(驯化)。南北较高纬度地区的低温是影响非洲蜂进一步向高纬度范围扩散的限制因子。高纬度地区低温对生物分布的限制最适范围亚适范围亚适范围不适范围不适范围不能生存因子梯度渐增生命活动或数量生物对环境因子的耐受曲线Shelford

耐受性定律最适范围不适范围不能生存因子梯度渐增生命活动强度或数量生物对环境因子耐受曲线的实际表现亚适范围亚适范围不适范围Shelford

耐受性定律广温性生物狭温喜热生物生命活动或数量温度变化梯度低→高狭温喜冷生物生物对温度的耐受大麻哈鱼在生殖季节成群溯河进入我国黑龙江、长江及其支流中产卵。繁殖活动结束后，大麻哈鱼因长途跋涉和饥疲交加终至体衰力竭而全部死亡，所以是一次性生殖的鱼类.

大马哈鱼生殖洄游产后死亡

中华鲟洄游路线图产于我国的鳗鲡和松江鲈鱼是从淡水游向海洋去繁殖的仅有例子，这种洄游称为降河洄游。鳗鲡的性成熟年龄在8岁以上，集群游向深海进行繁殖的亲鳗于产卵后均因疲惫而死，无一生还。幼鳗孵化后，逐渐向亲鳗栖息的江河进行溯河洄游，此时的幼鳗周身透明，头细，体似柳叶状，故名柳叶鳗，经过生长和变态才成鳗形的线鳗。渔民在掌握了鳗鲡的周期性洄游规律后，每年初春于长江下游捕捞鳗鲡鱼苗进行养殖。

温度/℃适合度85%90%95%20

25

30

35

40相对湿度/%适合度30℃32.5℃35℃80

85

90

95

100两个因子相互作用对生物耐性范围的影响生物的生态幅可随驯化而改变，例如，在水温为5℃的容器中养殖的龙虾，到27℃时全部死亡；而养殖在25℃水温中的一组，有50％的个体能耐受30℃的温度。不同温度下驯化导致耗氧量的差异2001601208040010

2030温度℃耗氧量（ml·g-1·h-1

）5℃驯化25℃驯化3、生态幅每一个物种对环境因子适应范围的大小。窄食性、广食性窄温性、广温性窄水性、广水性窄盐性、广盐性窄栖性、广栖性弹涂鱼二、胁迫与生态适应1、胁迫自然界中的生物并非都在环境因子的最适范围内生存，在适宜区之外到最低点或最高点间的区域称为耐受区，此时生命活动要遭受一定程度的限制，即胁迫。2、环境胁迫与生物体响应过程预警阶段—抗性阶段—耗尽阶段—再生阶段3、胁迫下个体的存活生物体如果能够防止胁迫，或者其最易受伤害和不可缺少的器官的胁迫抗性足够强，或有恢复能力足以修复损伤，那么该个体在胁迫环境下存在是可能的。逃避、抗性、恢复4、生物体对环境胁迫适应能力的调节驯化、耐受性的节律变化、休眠、内稳态与生态适应中低纬度的柳树在春季开花，而北极这种柳树在夏季六月中旬以后才开花。由于北极长年处于低温状态，它必须在70天内完成发芽、开花和结果的整个过程，同时由于极夜时期没有阳光，植物不能进行光合作用，所以它的生长及其缓慢，一年只能长几毫米。第一章绪论

第二章开县生态特征与存在的主要生态问题

第三章开县区域景观变化与生态胁迫特征分析

第一节景观格局指标体系

第二节信息获取与处理

第三节开县区域景观格局与景观变化

第四章开县生态系统服务功能与功能分区

第一节生态系统服务功能内涵及其理论

第二节开县生态系统服务功能分析

第三节开县生态系统功能区划

第五章开悬生态恢复的区域实践与效果分析

第一节退化生态系统恢复理论与方法

第二节太平溪流域生态系统恢复实践

第三节河岸带生态系统恢复实践

第四节开县消落带生态恢复研究

第六章开县区域生态恢复实现途径——生态系统适应性管理

第一节区域生态管理的基本理论框架

第二节开县区域生态恢复途径——生态系统适应性管理

第三节开县区域生态恢复途径——生态监测与评估

第七章主要结论与研究展望三、生态适应方式与机制（略）1、形态适应2、行为适应3、生理生化适应4、适应组合四、生态适应与生物进化1、趋同适应与生活型2、趋异适应与生态型3、生物进化与物种形成4、生境与生态位（1）趋同适应不同生物适应相同的环境产生了相同的适应，叫趋同适应。（2）生活型趋同适应产生的相同生态习性的不同生物类群叫生活型。鲨鱼—鱼龙—海豚、非洲沙漠浆草—霸王花—仙人掌（3）生活型分类植物：高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物、地下芽植物、一年生植物动物：水生动物、两栖动物、陆生地面动物、陆生地下动物、飞行动物等鲨鱼：软骨鱼类鱼龙：中生代爬行类海豚：哺乳类仙人掌（仙人掌科）海星花：萝摩科霸王花：大戟科高位芽植物地上芽植物地面芽植物地下芽植物黑色的植物部分能越冬，非黑色部分在冬季死亡（1）趋异适应同种生物适应不同的环境产生了不同的适应，叫趋异适应。（2）生态型趋异适应产生的同种生物的不同基因型类群叫生态型。（3）生态型分类（以植物为例）气候生态型：如籼稻（耐高温）和粳稻（耐低温）土壤生态型：如水稻和旱稻生物生态型：如红花碗豆、白花碗豆3、生物进化与物种形成物种形成过程：（1）地理隔离（2）独立进化（3）生殖隔离机制的建立4、生境与生态位（1）生境：具体的生物个体或群体生活区域的生态环境与生物影响下的次生环境统称为生境（P60）。（2）生态位：生物完成其正常生活周期所表现的对特定生态因子的综合适应位置。空间生态位：营养生态位：多维生态位：拉克（Lack,1944,1945）为了证实假说，研究在同一水流摄食、同一峭壁上营巢的两种鸬鹚（Phalacrocorax

carbo和P.aristotelis），经过深入的观察证明，前者Phalacrocorax

carbo主要捕食底栖的比目鱼和底栖的无脊椎动物，后者P.aristotelis主要以水上层自由游泳的鱼类和沙鳗为食.第四节生态因子对生物的影响及生物的适应一、光的生态作用二、温度的生态作用三、水的生态作用四、土壤的生态作用五、大气的生态作用一、光的生态作用1、光照强度的生态作用光照强度：是指单位面积上的光通量大小。(1)光照强度对植物光合作用速率产生直接影响；(2)光照强度对植物形态建成有重要作用；(3)光照强度对动物发育、繁殖和形态分化有重要作用;(4)植物对光照强度的适应类型：阳性植物，阴性植物，耐阴植物（中性植物）。植物光合作用达到最大值时的光照强度，称为该种植物的光饱和点。光合作用和呼吸作用相等时的光照强度称为光补偿点。特征C3植物C4植物CAM植物1、类型典型温带植物典型热带、亚热带植物典型干旱植物2、生物产量22＋0.339＋17较低3、叶结构无Kranz型结构，一种叶绿体有Kranz型结构，常具两种叶绿体无Kranz型结构，一种叶绿体4、叶绿素a/b28＋0.43.9＋0.62.5~3.05、CO2固定途径卡尔文循环（C3

）分别进行C4和C3循环分别进行CAM和C3循环6、光合速率15~3540~801~47、CO2补偿点30~700~100~5(暗中)8、光饱和点全日照1/5无无9、光合最适温度15~25℃30~47℃35℃10、蒸腾系数450~950250~35018~12511、气孔张开白天白天晚上不同类型植物的光合特征和生理特征比较黄化现象弱光下植物色素不能形成，细胞纵向伸长，碳水化合物含量含量低，植株为黄色软弱状。南京夏菊一般菊花都在秋天盛开，但南京农业大学花卉育种课题组的花卉园艺专家们，为迎接2008北京奥运会，2年前就开始研发培育让秋天的菊花在夏天北京奥运会开幕时也能盛开。通过杂交、辐射诱变等技术，终于使菊花的耐热效果大大提升，并使菊花能在长日照下开花。目前已成功培育出奥运火炬、奥运女神、奥运金刚、奥运金城、奥运紫荷、奥运紫星等20多个品种的奥运系列菊花，这些菊花明年将亮相北京奥运会。（2007年8月18日扬子晚报）麻雀在光强为0.1~45Lux时开始鸣叫蚱蝉在夏季气温高于14℃，光强为0.8~6Lux时开始鸣叫日出而飞，日落而归，山头飞来万只“怪鸟”

江宁首现过冬灰椋鸟从将军大道一路往南，向西拐上乡间小路，不多久就来到了横溪镇新杨村的翟家边。“今年3月份来的，后来越聚越多”，一提起到这里来定居的鸟，村民一齐指向了小村旁的一座山，山高不到100m，上面长满了杉木。这群鸟每天清晨5点40分左右离开山头，一直到下午5：40分左右才归来，其间，并未见一只中途离开归来，并且连一次下大雨时也如此。

阳性植物对光强要求比较迫切，只有在足够强的光照条件下才能正常生长，其光饱和点、光补偿点都较高，光合作用速率和呼吸速率也都比较高。如蒲公英、桦树、栎等。（1）阳性植物（2）阴性植物阴性植物对光强的需求较阳性植物低，光饱和点和光补偿点都较低。其光合速率和呼吸速率都较低。如人参、三七、红豆杉等。（3）耐阴植物中性植物对光照具有较强的适应能力，对光强的需求介于上述两类植物之间，最适在完全的光照下生长，但也能忍耐适度的荫蔽或在生育期间需要较轻度的遮荫。如党参、沙参等。2、光质的生态作用（1）光质对植物的影响光质对植物光合作用的影响：光合作用的光谱范围只是可见光区，其中红橙光主要被叶绿素吸收，蓝紫光也能被叶绿素和类胡罗卜素所吸收，这部分辐射称为生理有效辐射。光质对植物光合作用产物的影响：长波光有利于糖的合成，短波光有利于蛋白质的合成。光质对植物形态的影响：长波光抑制植物的加粗生长，促进高生长；短波光相反。光的波段光色吸收特性生理生态效应>1000nm红外能被组织中的水吸收热效应1000~720nm远红外植物稍有吸收促进种子萌发，刺激植物延伸720~610nm红光被叶绿素强烈吸收对植物的光合作用和光周期有强烈的影响610~510nm黄橙叶绿素吸收稍有下降对植物的光合作用和形成建成的影响稍有下降510~400nm蓝光被叶绿素与胡萝卜素强烈吸收能强烈影响光合作用，并抑制植物的生长，使之形成矮粗形体400~315nm绿蓝被叶绿素与原生质吸收对光合作用光稍有影响，对植物没有特殊效应315~280nm紫光被原生质吸收强烈影响植物形态建成，影响生理过程，刺激某些生物合成<280nm紫外被原生质吸收大的剂量能使植物致死光的波段对植物的重要生理生态效应（2）光质对动物的影响可见光：对动物生殖、体色变化、迁徙、羽毛更换、生长和发育都有影响。不可见光：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250-700nm之间，它们看不见红外光，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。诱光灯产生365±50mm波长，该光线对昆虫具有激背较强的趋光、趋波、趋色、趋性的特性和原理.3、光照时间的生态作用与光周期现象光照长度：指理论日照加上曙、暮光的有效光照时间。光周期：每天光照与黑夜交替称为一个光周期。(1)植物的光周期长日照植物：较长日照条件下促进开花的植物，日照短于一定长度则不能开花或推迟开花。通常需要14小时以上的光照才能开花。例如：菠菜、紫菀。短日照植物：较短日照条件下促进开花的植物，日照超过一定长度便不开花或明显推迟开花。一般需要14小时以上的黑暗才能开花。深秋或早春开花的植物多属此类。如牵牛、菊类。日中性植物：在什么日照条件下都能开花。如黄瓜等。长日照植物：是在日照时间超过一定数值才能进行生殖诱导并开花的植物，否则只进行营养生长，不能进行生殖生长的转化。短日照植物：是在日照时间短于一定数值才开花的植物，否则在长日照下就只进行营养生长。日中性植物：只要其它条件合适，在任意日长条件下都能开花的植物。(2)动物对光周期的适应①决定动物的迁徙、迁移或洄游的时间；②影响鸟兽换羽、毛；③影响动物的生殖时间。鸟类在长光照一个月后可繁殖；④影响动物的冬眠和滞育（常与温度有关）；⑤长日照兽类和短日照兽类。不容错过的自然奇观—南非“沙丁鱼大迁徙”南半球每年的冬天，沙丁鱼由南往北，沿着东部海岸开始一年一度浩浩荡荡的大迁徙。往常平静的海水翻起了无数白色的泡沫，随着数十亿沙丁鱼大举北进，鲨鱼、海豚和其他捕食者跟在后面开始狂热的追逐。长日照兽类：随着春天日照长度的逐渐增加而开始生殖。短日照兽类：随着秋天短日照长度的逐渐减少而进入生殖期。二、温度的作用及生物的适应性1、温度对生物的影响(1)“三基点”温度：最低温度、最适温度和最高温度称酶活性的“三基点”温度。(2)温度系数(Q10)：在一定温度范围内，生物的生长速率与温度成正比，生物学常用温度系数表示温度对生物生长或生化反应速度的影响程度，即温度每升高10℃生长或反应速度增加的倍数。(3)温度对生物作用的一般模式(P87图)(4)气温与生物分布生物往往分布于其最适温度附近地区，多数生物的最适温度为20~30℃。光合作用速率（最大值的百分比）温度/℃温度对光合速率的影响（示三基点温度）-1001020304050607010080604020最适15℃最适45℃苔藓植物沙漠植物最低最低最高最高R1、R2分别表示在温度t1、t2时的耗氧量；Q10一般介于2~3之间如一种虾5℃时心率每分钟100，25℃时400，则：Q10=（400/100）10/（25－5）=2

2、极端温度对生物的影响（1）低温伤害及适应冷害：一般指零上低温对喜温生物的伤害，低温造成生物生理活动机能的降低和生理平衡状态的破坏。冻害：指冰点以下低温对生物的伤害，如造成生物体内结冰，细胞原生质膜破裂和酶蛋白失活与变性。生物对低温的适应：形态、生理、行为长白山高山苔原带牛皮杜鹃盛开的景观北极和高山植物的芽和叶片常受油脂类物质的保护，芽具鳞片、体具蜡粉和密毛、植株矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等岳桦林和针叶林下的牛皮杜鹃出现在挪威的斯瓦尔巴特群岛的白色北极石南北极苔原贝格曼规律(Bergman’srule):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，这种趋向称贝格曼规律，是减少散热的适应。北极狐赤狐大耳狐阿伦规律(Allen’srule):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）有明显趋于缩小的现象，称阿伦规律，是减少散热的适应。鹿蹄草可以通过在叶细胞中大量贮存五碳糖、黏液等物质来降低冰点，可使其结冰温度下降到-31℃。以皇帝企鹅来说，它全身羽毛密布，皮下脂肪厚达二至三公分，使它在摄氏零下六十度的冰天雪地中仍然能够自在生活。此外，生活在寒带的企鹅，鼻孔裏面还长有羽毛，飘雪时可以防止雪花进入鼻孔，温带的企鹅就没有这种装备。南极企鹅（2）高温伤害及适应高温致害：主要引起酶活性降低和功能紊乱、水分代谢失衡、有毒物质积累、细胞膜透性增加和功能降低，植物光合能力下降而呼吸作用加强。生物对高温的适应形态、生理、行为植物：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，绝热。动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层。行为上的适应－－植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。3、积温对生物的影响(1)有效积温法则：植物在生长发育过程中，需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量是一个常数，这个总热量可用有效积温表示。(2)有效积温：是一定生育期内有效温度的总和。K为某生物全生育期(或某生物的某一发育阶段)所需的有效积温，这是一个常数；Ti为某生物生育期或发育阶段的日平均温度值；T0为某生物生长活动的起点温度(生物学零度)；N为某生物生育期或发育阶段经历的天数。小地老虎成虫展翅状小地老虎幼虫及棉苗被害状如小地老虎完成一个时世代需要积温K1=504.7日度，南京地区该昆虫年总积温统计值为K=2220.9日度，则预测其可能的世代数为K/K1=4.54代4、温度节律对生物的影响(1)温周期现象由于地球太阳辐射的周期性变化产生温度有规律的昼夜变化。(2)春化作用温度高低能调节生物由营养生长向生殖生长转化，某些植物一定要经过一个低温阶段才能诱导进入生殖期，进行花芽分化，这个低温阶段称为“春化”过程。(3)物候生物长期适应于这种节律性变化，形成相应的生长发育节律称为物候。(4)休眠指生物的潜伏、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。蝗虫在变温下的平均发育速度比恒温下快38.6%波斯菊在变温条件下（白天26.4℃，夜间19℃）比恒温条件下（昼夜均为26.4℃或19℃）重量要增加1倍。冬小麦油菜节气歌立春阳气转,雨水雁河边;惊蛰乌鸦叫,春分地皮干;

清明忙种麦,谷雨种大田;立夏鹅毛住,小满雀来全;

芒种开了铲,夏至不纳棉;小暑不算热,大暑三伏天;

立秋忙打靛,处暑动刀镰;白露正割地,秋分无生田;

寒露不算冷,霜降变了天;立冬封了地,小雪河封严;

大雪江封上,冬至不行船;小寒不太冷,大寒三九天.二十四番花信风小寒:一候梅花,二候山茶,三候水仙;

大寒:一候瑞香,二候兰花,三候山矾;

立春:一候迎春,二候樱桃,三候望春;

雨水:一候菜花,二候杏花,三候李花;

惊蛰:一候桃花,二候棣棠,三候蔷薇;

春分:一候海棠,二候梨花,三候木兰;

清明:一候桐花,二候麦花,三候柳花;

谷雨:一候牡丹,二候酴糜,三候栋花.

家燕惊蛰始见,立冬南飞;蝉惊蛰始鸣,白露绝鸣;蟋蟀清明初鸣,秋分终鸣;大雁清明始现,秋分绝见;蟾蜍清明出现,寒露不见;青蛙春分初鸣,秋分终鸣.狗猫换毛早,冬季冷得早.画眉多藏粮,大雪下得长.麻雀囤食要落雪.狗进灶,雪就到.猪衔草,寒潮到.青蛙呱呱叫,正好种早稻.

布谷布谷,种禾割麦.

黄鹂唱歌,麦子要割..

癞蛤蟆出洞,下雨靠得稳.

蚯蚓爬上路,雨水乱如麻.

雨中闻蝉叫,预告晴天到.

鸡迟宿,鸭欢叫,风雨不久到.

蚂蚁垒窝要落雨.

燕子低飞要落雨.

鱼跳水,有雨来.

龟背潮,下雨兆.

泥鳅静,天气晴.蛐鳝着地爬，下雨勿用话。

鸡鸭勿上舍，明朝呒晴天。

蚂蚁移窝，天井成河。

蛇拦道，雨来到。

鸡早舍，天将变。(阴雨转晴)

猪叼草，雪花飘。

猫(吃水)晴狗(吃水)落。

泥鳅跳，风雨到。

蛙声急，风雨息。

蜘蛛收网，雨水必降。

燕子低飞，大雨可期。

燕子低飞蛇行道，一场大雨将来到。

龟背潮，下雨兆。

缸脚潮，下雨兆。

蚂蝗沉水天气晴，蚂蝗浮水雨将淋。

蜻蜓成群飞，天要下阵雨。

蜻蜓高，谷子焦；蜒蜻底，一把泥。

雨中知了叫，晴天马上到。

鸡在高处鸣，雨止天放晴。

鸡上棚，雨乒乓。

燕子来，好种田；嘎鹅来，好过年。

猪颠风，狗颠雨。

灶灰湿成块，定有大雨来。

烟勿出洞连日雨。

桕子叶里笑，明年白米呒人要。

布谷叫，清明到。

鸦风鹊雨。

咕鸭鸟，夏前叫，勤俭反给懒惰笑。三、水的生态作用1、水的生态作用(1)生命起源于水环境；(2)水是任何生物体都不可缺少的重要组成成分；(3)水是生物代谢过程中的重要原料；(4)生物的新陈代谢是以水为介质进行的；(5)水分能保持植物的固有姿态；(6)水的热容量很大，为生物创造了一个相对稳定的温度环境；(7)水能通过湿度、降水等影响生物的生态环境。生命起源于海洋生物进化的历史进程前寒武纪——34亿年前：单细胞原核生物20亿年前：单细胞真核藻类

8亿年前：多细胞生物古生代——寒武纪：生物大爆发，藻类、蕨类、软体动物、棘皮动物奥陶纪和志留纪：植物由水生到陆生的进化泥盆纪：鱼类大发展、昆虫和两栖动物兴起石炭纪：两栖动物繁盛，爬行类兴起、动物由水生到陆生二叠纪：裸子植物繁茂生物进化的历史进程中生代——爬行动物的时代三叠纪：爬行动物成为优势生物、出现鳄鱼、鸟类、恐龙、蜥蜴、海龟侏罗纪：恐龙繁盛、原始哺乳动物出现白垩纪：恐龙灭绝、昆虫和有花植物分化。新生代——第三纪：昆虫与被子植物继续繁盛分化、出现鸟类和大量哺乳动物第四纪：灵长类一支进化为人类2、动物对水分的生态适应(1)水生动物：通过调节渗透压来完成。(2)陆生动物：形态适应：昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮质腺和毛，防止体内水分过多蒸发。生理适应：如骆驼，胃可储水，储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大量的水分；血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。行为适应：沙漠动物昼伏夜出。沙漠地区夏季昼夜地表温度相差很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差很大。在水分和食物不足时，迁移到别处。海洋硬骨鱼与海洋软骨鱼渗透压比较（引自Ricklefs,2001）生活在高山干旱环境中的烟管螺可以产生膜以封闭壳口来适应低湿条件“沙漠之舟”骆驼可以17天不喝水，身体脱水达体重的27%，仍然照常行走。它不仅具有贮水的胃，驼峰中还储藏有丰富的脂肪，在消耗过程中产生大量水分，血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。美国《国家野生生物》年度摄影大赛获奖作品...类型举例生境特点类型特征水生植物沉水植物无根黑藻、狐尾藻等水很深。弱光、流动、缺氧、密度大、黏性高、温度变化平缓，能溶解各种无机盐类。整株植物沉没在水下，为典型的水生植物。根退化或消失，通气系统发达，以保证身体各部对氧气的需要。叶片常呈带状、丝状或极薄，有利于增加采光面积和对CO2与无机盐的吸收，表皮细胞可直接吸收水中气体、营养物和水分，叶绿体大而多，适应水中的弱光环境。植物体具有较强的弹性和抗扭曲能力以适应水的流动，淡水植物具有自动调节渗透压的能力，而海水植物则是等渗的。无性繁殖比有性繁殖发达。有根苦草等浮叶植物不扎根浮萍、凤眼莲等水较深。流动、温度变化平缓，根系缺氧。叶片飘浮水面，气孔通常分布在叶的上面，维管束和机械组织不发达，输导组织弱，通气组织发达，根扎于泥土中，抗旱性差，无性繁殖快。扎根荷花、睡莲、王莲等挺水植物芦苇、香蒲、水葱等水浅。根系缺氧。扎根于泥沙土，茎叶下部浸于水中，上部露于空气中。通气组织发达。3、植物对水分的生态适应沉水植物——轮叶黑藻沉水植物——狐尾藻

沉水植物——苦草浮萍王莲芦苇香蒲水葱类型举例生境特点类型特征旱生植物湿生植物阳性湿生水稻、泽泻、灯芯草等沼生环境。根系缺氧根、茎、叶有通气组织连接，有较发达输导组织，叶片有角质层，根系不发达，无根毛，抗旱力较差。生长于浸水或潮湿土壤阴性湿生附生蕨类、大海芋等沼泽。根系缺氧叶薄，气根吸收空气水分，蒸腾小，调节水分能力极差。生长于森林下部弱光、高湿环境中生植物多数作物和杂草等旱生环境、土壤通气良好根茎叶结构、抗旱能力介于湿生植物和旱生植物之间。无通气组织，不能生长于积水或干旱土壤中旱生植物少浆液刺叶石竹、沙拐枣等干旱环境根系发达，叶面积小，有各种减少蒸腾的特化结构，有亲水性强的原生质体，抗旱能力强多浆液仙人掌科、百合科、景天科等沙漠环境有由根、茎、叶特化形成的贮水组织，表面积对体积比例小，叶片小或退化，角质层厚，气孔少而深埋，有特殊的水分与光合代谢途径灯芯草水稻泽泻科——野慈姑沙拐枣假木贼骆驼刺百合科十二卷属圆齿红景天四、土壤的作用及生物的适应性土壤是许多生物的生存场所、生存基质、营养库。1、土壤物理特性的生态作用土壤的物理特性：土壤温度、水分含量、空气含量及土壤质地和结构等。2、土壤化学特性的生态作用土壤的化学特性：土壤化学组成、有机质的合成和分解、矿质元素的转化和释放、土壤酸碱度等。3、生物对土壤因子的适应粘土砂粉沙土壤粒度影响含水量、水循环；影响通气性和植物根呼吸影响物质释放土壤结构生态类型举例适应机制及特征土壤特性盐碱土植物聚盐性植物碱蓬、滨藜、盐角草等可吸收土壤可溶性盐聚集于体内，不受伤害植物体干而硬，叶子不发达，蒸腾表面强烈缩小，气孔下陷；表皮具有厚的外壁，常具灰白色绒毛。在内部结构上，细胞间隙强烈缩小，栅栏组织发达。有一些盐土植物枝叶具有肉质性，叶肉中有特殊的贮水细胞。似旱生植物特征。盐碱度高毒害植物根系，土壤结构破坏，引起植物生理干旱、代谢失调。一般植物不能正常生长。泌盐性植物红树、大米草、柽柳等吸收土壤可溶性盐，通过茎、叶表面盐腺分泌排出不透盐性植物蒿属、盐地凤毛菊、田菁等不吸收或很少吸收土壤盐类酸性土植物茶、杜鹃、马尾松等生长慢，叶小而厚，直根深扎。不能在钙土中生长。土壤酸性或强酸性，缺钙，多铁、铝。土壤质坚实，通气差，缺水、土温低。钙土植物南天竹、刺柏、黄连木、野花椒、西伯利亚落叶松等喜钙富含CaCO3的石灰性土壤，碱性较强。沙生植物骆驼刺、柠条、花棒等具旱生植物特征，根系特别发达，无性繁殖力强。抗旱、耐热、耐冷、细胞渗透压高。沙丘性土质，流动性强、干旱、缺营养、温度变化大。以土壤为主导因子的植物生态类型及特征聚盐性碱蓬泌盐性大米草泌盐性柽柳不透盐性田菁马尾松酸性土西伯利亚落叶松钙土沙生柠条沙生花棒五、大气的作用及生物的适应性1、大气对植物的影响O2是所有生物生命活动所必需的；CO2是光合作用的主要原料；SO2、HF、NH3、O3、Cl2、HCl、Hg等过量对植物造成危害。2、风对生物的影响(1)风的输送作用(2)风媒(3)风影响动物的行为活动(4)风的破坏作用——风折、风倒、风拔蒲公英馬利筋昭和草黑板樹木棉花黃鵪菜芹叶铁线莲酸浆槭树的种子褐飞虱的迁飞属高空被动流迁类型,在迁飞过程中,遇天气影响，会在较大范围内同期发生“突增”或“突减”现象。2006年是南京18年来最厉害的一次稻飞虱入侵大闹南京城的神秘虫子身份被证实为——稻飞虱中的褐飞虱。它们入侵南京的密度是如此之大——设在浦口的一个观测灯前天一夜过后居然“逮住”11万只。“这是1989年以来，18年来她见过的最厉害的一次稻飞虱入侵事件。”南京市农林局植保站张开龙站长说。虫子乘台风而来往年夏秋季，南京也高温高湿，为何在2006年如此大面积爆发虫灾呢？王长军研究员告诉记者，稻飞虱属于迁飞性害虫，一般每年5-7月会“坐”台风来南京，其移动路径一般有两个，一个是从广东广西进入湖北、安徽，继而进入江苏，另外一个就