第讲-生物与环境.ppt

1、2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2020年2月1日，第1部分概述，地球上的生物环境和生态因素，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2021年2月2日。地球上的生物学，生命的起源恩格斯自然辨证法:“生命是蛋白质，这个存在公式的基本因素在于它与周围外部自然边界的不断新陈代谢。”生命的起源一直是一个未解决的热点问题。生命起源于化学进化过程的米勒实验(米勒，1953)。氢、氨和甲烷氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、蛋氨酸和谷氨酸等11种氨基酸)，2020/6/24，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2-3，1。地球上的生物，形成大气的古今环境有：何，甲烷(少量)氨，水

2、，甲烷氮，二氧化碳氮，氧，二氧化碳水圈氯钠离子，钙，钾，镁离子，氯-，二氧化碳-，硫酸-无机氨基酸和蛋白质在生化进化阶段(46 35亿年前)，生物进化阶段的核酸(生物活性大分子)(35亿年前)光合自养生物(30亿年前)，2020/6/24，系环境和生态因素，自然环境的基本特征，环境和生态因素2-5，概念，环境和环境因素：环境是指特定生物体或生物群之外的空间，以及直接和间接影响生物体或生物群生存的所有事物的总和。它由许多环境因素组成，称为环境因素。中华人民共和国环境保护法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种自然和人为改变的自然因素，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、自然遗迹

3、、文物、自然保护区、风景名胜区、城市和村庄等。2020/6/24，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2-6，概念，条件和资源：环境因素可分为两类：不能消耗的条件和资源以及可以消耗的资源。生态因素：直接或间接影响环境中生物体的生长、发育、繁殖、行为和分布的环境因素。生态因素是环境因素中对生物起作用的因素，而环境因素是指生物以外的所有因素。2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2月7日，生态因子的类型，生态因子通常分为两类生物因子：生物的非生物因子(同质和异质):温度，光照，湿度，酸碱度，氧气等。非生物因素分为两类条件和资源：温度，湿度，酸碱度和其他资源：营养，水，一些学者，如辐

4、射能量，把生态因素分为五类：气候因素，土壤因素，地形因素，生物因素，人为因素。2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2-8，生态因子类型，Simith等人将生态因子分为密度限制因子和非密度限制因子。与密度无关的因素：食物、天敌和其他生物因素：温度、降水、气候和其他因素 (Ciaschi)将生态因素分为稳定因素和可变因素：多年不变的因素，如重力和地磁；周期性变化：春季、夏季、秋季和冬季。非周期变化：风，降水，捕食，2020年6月24日，环境工程系，盐城工学院，环境生态学，2-9，生态因子的空间分布特征，纬度地带性：从赤道到两极，整个地球表面有一个过渡分带规律。太阳辐射差异-热区

5、-水差异-植被区划-土壤区划自然地理区：赤道区、热带区、亚热带区、暖温带区、寒温带区、亚寒带区和寒带区植被地带性分布垂直地带性：由于太阳辐射、水和热条件随不同的地形高度而变化，生物和气候在垂直地带性差异中从山脚到山顶有规律地变化(干燥空气、潮湿空气，-0.6/100米)。经度地带性：由地球内部因素引起的经度地带性差异，如由构造和海洋差异形成的地貌。如北美和欧亚大陆。2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，2020年2月11日，第2部分，生态因子的一般功能生态因子的特征：生物对非生物因子的耐受极限生物对生态因子的耐受极限生态位的调整，盐城工学院环境

6、工程系，2024年6月24日一、生态因子特征，综合：如气候效应(主导因子效应)的不等价性：高密度渔业养殖的直接和间接增氧性：四川二郎山东坡为常绿阔叶林限制(因子作用阶段):鲑鱼不可替代和互补的生态因子：水中的钙和锶。 一些二年生作物或冬季一年生植物需要低温诱导一段时间才能开花的现象称为春化。2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2月13日，2。生物对非生物因素的耐受极限。“李比希最小法则”(李比希最小法则)植物的生长依赖于最低量的营养物质，这被称为最小因子(尤斯图斯冯李比希，1840，德国)。两个补充条件(odum，1983): 1)严格稳定状态；2)因子补偿：在一定程度上，

7、生物可以减少温度、光照和水等生态因子的制约作用。根据谢尔福的容忍定律(v.e .谢尔福，1913，美国)，每种生物对生态因子都有一个容忍范围，即生态最低点和生态最高点，最高点和最低点之间的范围称为生态幅度或生态价。限制因素在许多生态因素中，任何接近或超过某一生物的耐受极限并阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因素称为限制因素，这为分析生物与环境之间的复杂关系奠定了便利的基础。抓住问题的本质，找到解决问题的薄弱环节，是有帮助的。2020/6/24，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2-14，物种数量很少，种群消失，种群消失，数量很少，最高，不可容忍区，生理抑制，生理抑制，不可容忍区，最适合生物物种耐受

8、极限示意图(仿制史密斯，1980)，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学 驯化与稳态适应，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2月16日，驯化，实验驯化与气候驯化：驯化/驯化：在实验/自然条件下，前者需要较短的时间，后者需要较长的时间来补偿生理变化。 生物体对实验环境条件变化的生理调节反应称为实验驯化；生物体对自然环境条件变化的生理调节反应称为气候适应，而实验适应是对环境条件变化的生理而非遗传可逆反应。驯化应用：植物引种栽培，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，年2月17日。生物系统通过内部调节机制保持内部环境相对稳定，可以减少生物对外

9、部条件的依赖，从而大大提高adap内部稳态是通过行为和生理适应实现的。大多数体内平衡机制依赖于负反馈过程。依靠三个基本组成部分：接收器；控制中心。效应器。2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2月18日，负反馈过程(维持哺乳动物的血液渗透性)，受体(下丘脑)，控制中心(下丘脑)，效应器(肾)，血液太稠，饮水，血液渗透性上升，口渴反应，(模仿A. Mackenzie等人，1999)，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2月19日，适应基因型适应和表型适应被分类，后者包括可逆适应和不可逆适应。例如，污染地区桦的颜色模式发生了变化。适应模式(形态，生理和行为适应

10、):形态适应：保护，保护色，警告色和模仿行为适应：运动，繁殖，迁移和迁移，防御和抵抗敌人生理适应：生物钟，休眠，生理和生化变化，营养适应：饮食习惯的一般化和特殊化相结合(适应套件):生物对非生物环境条件表现出一套协调的适应特征，这被称为例如，骆驼和仙人掌适应炎热和干燥的环境。收敛适应和发散适应，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2月20日，动物保护色，警告色和拟态，树皮旋转器，猫头鹰蝴蝶，扇叶类(ANAEA)，捕食捕食花螳螂，蛙鱼，A，b，d，e，c，2020/6/24，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2-21，3。生态位、生态位和生境生态位生物在环境中的地位；栖息地-

11、生物体生活的物理环境。小体积生态位的每个环境变量称为一维，生态位空间中有许多环境变量，超过三维的生态位空间称为超体积生态位。基本生态位和已实现生态位物种理论上占据的生态位空间称为基本生态位。实际占据的生态位空间称为实际生态位。2020/6/24，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2-22，生态位是物种在生物群落或生态系统中的位置和作用。多维生态位空间：影响生物的环境变量是一系列维度，多维变量是n维空间，称为多维生态位空间或n维超体积生态位。基本生态位：生物群落中物种居住的理论最大空间，称为基本生态位。实现生态位：生物群落中物种实际占据的生态位空间称为真正的生态位。生态位、温度、温度、猎物大小、

12、猎物大小、摄食高度，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2-23，两种资源利用曲线，资源利用，2020/6/24，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2-24，生态位分化与竞争排斥原理，高斯(Gauss)认为共存只能发生在生态位分化稳定、均匀的环境中生态位重叠两个物种生态位空间的重叠部分称为生态位重叠。生态位转移):两个物种的生态位由于资源竞争而改变，这被称为生态位转移。由于性状替代：的竞争导致的生态位收缩导致了物种形态性状的变化，这种变化称为性状替代。生态位分离33，360个物种之间竞争的结果使两个物种的生态位不同，从而分离生态位。竞争发布):当没有竞争对手时，这个物种将扩

13、大它的实际生态位。这种现象被称为竞争释放。，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2010年2月25日，第三节生物对环境的适应，生物与温度的关系，生物与水的关系，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2010年2月26日，一、生物与光的关系太阳辐射的影响及其光质变化对生物的影响；光周期现象(生物对光的适应)，2020年6月24日，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2月27日，地球自转时，赤道附近的照射时间长(日周期)；当地球自转时，北半球的辐射时间在夏季较长；在冬天，南半球长时间暴露在外(季节性循环)。低纬度地区的热量相对恒定，高纬度地区比低纬度地区获得的能量少。夏至，北，南，西，东，北，西，东，南，2327冬至。2020/6/24，盐城工学院环境工程系，环境生态学，2月-28日，太阳辐射能(模仿麦肯锡等。al，1999)，光特性：波长150-4000 nm，分为紫外光、可见光和红外光，波长在380-760 nm之间的光为可见光。绿色植物光合作用的有效范围是38