三章物质环境

第二部分有机体与环第一章生物与环境第二部分有机体与环第一章生物与环境第二章能量环第三章生态因子：水、大气、土壤（生物生存必须条件物质环境第三章物质环第三章物质环第一节第二节第三节水的生态作用及生物对水分的适应大气组成及其生态作用土壤的理化性质及其对生物的影响水的生态作用及生物对水水的生态作用及生物对水分的适应水的特征与存在形式陆地上水的分布水的生态作用生物对水分的适应水的生态作用及生物水的生态作用及生物对水分的适应水的特征与存在形水分子具有极性：水不完全是单分子，多以聚合体形式存在水的生态作用及生物对水分的水的生态作用及生物对水分的适应水的特征与存在形式水的比热大水的密度较大，随水温的变化而变化水具有不同相态：固、液、气0℃的水密度为3.98时纯水密度为1g/cm3（最大50℃水的密度为100水的密度为水的生态作用及生物对水分水的生态作用及生物对水分的适应地球表面水的分地球表面的总水量大约为15亿km3中大约有97.5%为海水。淡水中：两极冰盖占68.7%、地下水占30.1%地表和大气水占%4四水大气水、地表水、土壤水四水大气水、地表水、土壤水、地下水水的生态作用及生物对水分的适应地球表面水的分布地球上水的来源？降水（Precipitation）是水的主要来源降水量：一定时段内液态或固态（经融化后降水，未经蒸发、渗透、流失而在单位面积累积的深度雨量器和量杯水的生态作用及生物对水分的适应地球表面水的水的生态作用及生物对水分的适应地球表面水的分布影响降水量的因素纬度：地球上的降水量随着纬度发生很大变化在赤道南北两侧纬度0~20°降水量最大，达mm/纬度20~40°地带，降水量减少南北半球40~60°地带，由于南北暖冷气团相交形成气旋雨，致使年降水量超过250mm，成为中纬度湿润带极地地区降水很少，成为干燥地带其它：海陆位置、地形、季节改自Ricklefset水的生态作用及生物对水分的适应水的生态作用及生物对水分的适应地球表面水的分布我国降水量的分布：由东南向西北逐渐减少。水的生态作用及生物对水分的适应水水的生态作用及生物对水分的适应水的生态作水是任何生物体生存的重要条件水是生命活动的基水对稳定环境温度有重要意义水是光合作用的原料水使生物保持一定的状影响生物的生长发育影响生物的数量和分布水的生态作用及生物对水分水的生态作用及生物对水分的适应水的生态作用水是任何生物体生存的重要条件影响生物的生长发育水分对植物生长有最低、最适和最高值3基点；水分不足时，引起动物的滞育和休眠影响生物的数量和分布降水量最大的赤道热带雨林种的植物达52种/公顷，而降水量较少的大兴安岭红松林中，仅有植物10种/公顷年降水量>400mm森林、<400mm草原、荒水的生态作用及生物对水分的适应水的生态作用及生物对水分的适应植物对水因子的适植物对土壤湿度或水分状况的生态适应性水生植物（沉水、浮水、挺水陆生植物（湿生、中生、旱生水生植物：能够长期在水中正常生活的植物陆生植物：生长在陆地上的植物R.E.R.E.Ricklefs,R.E.Ricklefs,R.E.Ricklefs,Figure3.8LeavesofdesertplantshaveadaptationsFigure3.8LeavesofdesertplantshaveadaptationsthatincreaseheatR.E.Ricklefs,沙漠植水的生态作用及生物对水分的适应动物对水因水的生态作用及生物对水分的适应动物对水因子的适水生动保持盐分与水分的平衡是水生动物适应环境的基础通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平淡水动物和海洋动物具有差陆生动形态结构行为生理两栖动水的生态作用及生物对水分的适应动水的生态作用及生物对水分的适应动物对水因子的适应动物对水环境的适应与植物不同之处动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种为途径来主动避开不良的水分环形态适形态适应：两栖类（皮肤）、昆虫（几丁质体壁行为适应：沙漠动物昼伏夜出生理适应：骆驼大气组成及其生态作用大气组成干燥大气大气组成及其生态作用大气组成干燥大气N2O2但在地下洞穴或通气不良的环境中，O2和CO2含量与大气不相同大气组成及其生态作用大气压随海大气组成及其生态作用大气压随海拔的变大气压随海拔的升高而降低（海拔升高100m，大气压降低1.11kPa），因此氧分压也随海拔增高而降低大气与生物的关与生物关系最为密切的是O2与植物：光合作用生物：呼吸作用氧与生氧的来源：光合作用植物光氧与生氧的来源：光合作用植物光合作用中，每呼吸44gCO2，能产生32gO2白天，植物光合作用释放的氧气比呼吸作用所消的氧气大20倍。氧与生物氧与动物水生动氧与生物氧与动物水生动物：由于水中解氧少，氧成为水生动物存活的限制因子。如鱼类耗O2量随水中溶氧量而改变陆地动物：空气中氧多，陆生动物的代谢率通常较高。但氧亦能成为限制因子（如从低海拔进入高海拔）。在低氧浓度下，金鱼的氧耗量随水中氧浓度成线性改变动物对高海拔低氧的适应人由海拔850m进入4540动物对高海拔低氧的适应人由海拔850m进入4540m高度后，有三项指标逐渐升高，数周后达到最大值，并维持在该高水平上。当从高海拔到平原后，这些指标将逐渐下降，恢复到原水平血球比红细血红蛋CO2与植CO2是生成CO2与植CO2是生成有机物的原料，对植物生长发育具有重要作用不同植物利用CO2的效率不同限制因子作用 在强光照下，作物生长盛期，CO2不足是光合作用效率的主要限制因素，增加CO2浓度能直接增加作物产量空气中CO2浓度虽为0.032%，但仍是高产作物的限制因素。这是因为CO2进入叶绿体内的速度慢，效率低CO2与温室效CO2来CO2与温室效CO2来源：煤、石油等燃料的燃烧及生物呼吸和微生物的分解作用CO2与太阳辐射：太阳辐射可穿透，但地面反射的红外线不能透过（形成温室效应）结果：导致地面温度升高2015学年秋季R.E.Ricklefs,生态学概论中山大学地理学院水资源系熊育Greenhouseeffect（温室效应）Greenhouseeffect（温室效应）isessentialtolifeonearth(wewouldfreezewithoutit),enhancedgreenhouseeffect(causedinpartbyforestclearingandburningfossilfuels)mayleadtounwantedwarmingandserious其它大气成分与其它大气成分与植物3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的生态学意土壤是陆地生态系统许多重要生3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤的生态学意土壤是陆地生态系统许多重要生态过程发生的场所土壤是具有决定性意义的生命支持系统土壤是许多生物的栖息场所土壤是陆生植物生长的基质和营养库（提供水、热、肥、气）土壤是污染物质转化的重要基地3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤质地与结构对生物的影响土壤质地texture)：土粒3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤质地与结构对生物的影响土壤质地texture)：土粒按直径大小分为粗砂细粒、粉砂和粘粒，不同大小土粒的组合称为土壤质地根据土壤质地可把土壤分为砂土、壤土和粘土三大类，其通气透水、保水保肥性能都不一样3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤质地与结构对生物的影响土壤3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤质地与结构对生物的影响土壤质地(soil土壤(soilstructure)：指固体颗粒的排列方式、孔隙的数量和大小以及团聚体的大和数量R.E.Ricklefs,土壤质土壤质响生物的活动R.E.Ricklefs,R.E.R.E.Ricklefs,3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤水分对生物的影响3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤水分对生物的影响土壤的矿质营养必需溶解在水中才能被植物吸收利用植物水分的主要来源，太少引起干旱，太多又导致涝害影响土壤内无脊椎动物的数量和分布3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤空气对生物的3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤空气对生物的影响O2的含量较大气低，可能抑制植物根系的呼吸作CO2含量过高时系的呼吸和吸收机能就会受阻土壤通气程度影响土壤微生物的种类、数量和活动情进而影响植物的营养状况。通气不良，抑制土壤中好气微生物活动，减慢了有机物的分解与营养物的释放通气过使有机物分解速度过快，养分释放太快，而腐殖质形成减少，不利于养分的长期供3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤温度对生物的影响3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤温度对生物的影响直接影响植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及吸收能力限制养分的转化来影响根系的生长活动低的土温会降低根系的代谢和呼吸强度，抑制根系的生长，减弱其吸收作用土温过高则促使根系过早成熟，根部木质化加大，从而减少根系的吸收面积土温的变化，导致土壤动物产生行为的适应变化。大多数土壤无脊椎动物随季节变化进行垂直迁移3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤化学性质对生物的影土壤酸碱度与3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤化学性质对生物的影土壤酸碱度与土壤微生物活动、有机质的合成与分解、营养元素的转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的能力及生物生长等有密切关系土壤酸碱度对土壤动物区系及其分布有重要影响土壤有机质腐殖质和非腐殖质影响土壤微生物和土壤动物的分布土壤矿质元素植物生命活动需要9种大量元素和7种微量元素影响土壤动物的种类和数量限制养分的转化来影响根系的生长活动西兰花花Smithetal.,西兰花花Smithetal.,左为缺右为正玉3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤生物特性对3.3土壤的理化性质及其对生物的影响土壤生物特性对生物的影土壤生物种类繁多生物活动产生土壤土壤生物与土壤肥力3.3土壤的理化性质及其对生物的影响植物对土壤的适长期生活在不同土壤中的植物，形成了一定的3.3土壤的理化性质及其对生物的影响植物对土壤的适长期生活在不同土壤中的植物，形成了一定的适应特征。据植物对土壤PH的适应特征，可把植物分为三类：酸性土植物（中性土植物（pH碱性土植物大多数植物和农作物适宜在中性土壤中生长。3.3土壤的理化性质及其对生物的影响植物对土壤的适应3.3土壤的理化性质及其对生物的影响植物对土壤的适应根据植物对土壤钙质的适应喜钙植物和嫌钙植物植物对极端土壤环境的适应盐碱土植形态适应：如茎叶肉质化，形成发达的贮水组织行为适应：如盐分含量多的老枝叶提前干枯脱落生理适应：具有抗盐特性（如有特殊的贮水细胞）盐角草红WaterhasmanyWaterhasmanypropertiesfavorabletoManyinorganic