森林生态学第二章环境与生态因子

1、1.第二章：生物与环境，森林环境与生态因素，森林能源环境，森林物质环境，2。上节课回顾：定义：生态学；森林；森林生态学，3，第1节森林环境和生态因素，1。环境2。生态因素3。生物学与环境的相互作用4。生态因子、生物与环境的相关规律，1。环境，1.1环境的概念环境是指特定生物体或生物群周围的全部存在，包括空间和直接或间接影响生物体或生物群生存的各种因素。5、生物学与环境，1.2环境特征的相对性必须有一个特定的主体或中心，没有它就没有环境。人为主体，6，1.3环境类型，人文环境：人因环境而生的主体；生物环境：生物主体；自然环境根据环境的性质；半自然环境；社会环境；宇宙环境(星际环境)；地球环境根据

2、环境的范围和大小；区域环境；微环境；生物学和环境；7；生物环境；人类环境；空间环境：大气层以外的外部空间，包括天体；全球环境：大气中的对流层、水圈、土壤层、岩石圈和生物圈，也称为全球环境，也称为地球环境。10、区域环境):占据了一定地理空间的自然环境，这是由地球表面不同区域的五个自然圈合作形成的。11、微观环境：在一个区域环境中，由局部环境差异形成的小环境，由一个(几个)圈的细微变化引起，如社区环境和森林环境。12、内部环境：指生物体内组织或细胞之间的环境。例如，直接接触叶肉细胞的气腔、气室和通风系统都是形成内部环境的地方。13、1.4森林生态中的森林环境是影响森林树木和其他森林动植物生存的各

3、种因素的总和。14、森林环境的特征、森林环境的完整性：森林环境是由各种要素组合而成的一个相互依存、相互依存、不可分割的整体。森林环境的多样性：森林环境是由各种生物(包括各种树木、灌木、草本植物、各种动物、昆虫和微生物)以及气候和土壤等不同地理条件形成的复合体。森林环境的时空性质：森林环境是时间和空间的特定产物，它将不同的时间和空间结合起来，形成具有不同功能、结构和类型的森林环境。15，森林环境的特点，森林环境的局限性：森林环境是在一定的光、热、水和空气条件下形成的，其在地球上的分布区域是有限的，例如，在北极和南极、高山和雪原、干旱和沙漠地区以及其他没有森林生长条件的地区，不可能有森林环境。16

4、、森林环境的特点、森林环境的可塑性：当森林环境受到外界影响时，它具有一定的可塑性，如果超过变化阈值，这种可塑性就会消失，从而导致森林环境的破坏。森林环境公益：森林环境是自然界最重要的生物银行、能源银行、基因库、二氧化碳银行、氧气生成银行、绿色水库和污染物净化器，在改善和维持自然环境中的大气、水圈、PEDOSPHERE和生物圈方面发挥着重要作用。17，2。生态因素：对生物体的生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境因素。例如，温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳等。生活条件：生态因素中生物生存不可缺少的环境条件。植物的生存条件是二氧化碳和水；对动物来说，它是食物和氧气。生态环境：所有生态因

5、素的综合作用构成了生物生态环境。一个特定生物或群体的栖息地的生态环境被称为栖息地。18，2.1生态因素分类，其中一种类型，根据气候因素的性质对其进行分类：温度、湿度、光、风、气压、雷电等。土壤因素：土壤结构、土壤成分的理化性质、土壤生物学等。地形因素：陆地、海洋、海拔、山脉走向和坡度等。生物因素：动物、植物、微生物及其相互作用。人类因素：人类活动对自然的破坏和对环境的污染。火灾因素：指森林火灾行为特征对森林生物的各种影响，以及与其他生态因素的各种复杂关系，如火灾强度、火焰高度、蔓延速度等。19、第二种类型，根据生命或不生命的特征、生物因素，相同或不同的生物是所研究的生物的生态因素。非生物因素环

6、境中的各种物质或物质的性质都可能成为影响所研究的生物体的环境因素。20、第三种类型，根据生态因素对动物种群变化的影响，生物因素对动物种群的影响强度随着其种群密度而变化，从而调节种群。比如食物和天敌。密度独立因子的影响强度不随人口密度而变化。温度和降水等气候因素。稳定因子是指决定生物分布的常数因子，如重力、地磁和太阳常数。变化因素第一个周期性变化因素：如季节变化和潮汐波动，主要影响生物分布；次级周期变化因子：它是在第一个周期变化因子的影响下形成的。例如，太阳辐射和温度的周期性变化导致大气湿度和降水的周期性变化，这主要对某一地区生物种群数量的增减有很大影响；非周期性变化因素：如风、降雨和捕食，主要

7、影响生物的数量。第四类，根据生态因素的稳定性和作用特征进行分类，2.2生态因素的作用特征，(1)综合作用环境中的每个生态因素不是孤立和独立的，而是总是与其他因素相关、影响和制约的。因此，任何一个因素的变化都会不同程度地引起其他因素的变化，导致生态因素的综合作用。例如，山脉阳坡和阴坡的景观差异是光、温度、湿度和风速综合作用的结果。动植物的物候变化是气象变化的结果。生物的生长发育是气候、地形、土壤和生物等多种因素综合作用的结果。在许多环境因素中，有一个生态因素在生物学中起着决定性的作用，它被称为主导因素。主导因素的变化会导致其他因素的变化。例如，植物春化阶段的低温因素；光合作用中的光强。阶段作用生

8、物生长发育的不同阶段需要不同的生态因素，因此，生态因素对生物的影响也有阶段，这是由生态环境的规律性变化引起的。例如，低温在植物的春化阶段是必要的，但在生长后期是有害的；鲑鱼生活在海洋中，在繁殖季节成群结队地迁徙到淡水河产卵。不可替代性和补偿作用并不等同于许多生态因素的生物作用，但它们都是重要的，尤其是作为主导因素，如果它们缺失，就会影响植物的正常生长发育，甚至导致疾病或死亡。一般来说，生态因素是不可替代的，但局部因素是可以补偿的。例如，当光强度降低时，植物光合作用的降低可以通过CO2浓度的增加来补偿。软体动物贝壳的生长需要钙，环境中大量锶的存在可以弥补缺钙对贝壳生长的限制。(5)直接和间接影响

9、生态因素对行为、生长、繁殖和分布的影响直接作用于生物，如光、温度、水分、二氧化碳、氧气等。间接效应是通过影响山坡坡向、坡度、山坡高度等直接因素，间接影响生物，进而影响生物。27，3。生物与环境的相互作用3.1环境对生物的影响环境中的非生物因素对生物的影响称为行动。环境对生物体的影响是多种多样的，可以影响生物体的生长、发育、繁殖和行为。影响生物生育力和死亡率，导致人口规模的变化；一些生态因素会限制生物的分布区域。同时，在不同的环境中，生物体会产生不同的适应性变化。3.2生物对环境的反应，生物对环境的影响，一般称为反应。有机体对环境的反应表现在改变生态因素的状态。例如，植树造林改善了生态环境；荒地

10、种植的森林可以吸收大量的太阳辐射，保持水土，降低风速，形成新的小气候环境；土壤动物和土壤微生物的活动改变了土壤的结构和理化性质。人类技术的发展和土地使用方式的变化引起的全球气候变化是生物如何影响环境的最突出的例子；牧场过度放牧会导致牧场退化。相互作用：生物之间的关系更密切，如捕食者和猎物、寄生虫和宿主，它们之间的关系是相互的。在长期的进化过程中，这两对物种形成了一系列的形态、生理和生态适应特征。例如，捕食者-猞猁，猎物-野兔。这也是共同进化的表现。29、生物对环境的适应是一种适应环境条件的特征，是在环境中生存和竞争形成的，这是自然选择的结果。适应性是指生物体适应环境的程度。生物的适应性包括两个

11、方面：生物不断地改变自己，形成一定的特征和特性来适应不断变化的环境；保留有利于生物体生存和繁殖的各种特性，在稳定的条件下充分利用资源，巩固自身的竞争力。30、生物体对环境的适应可分为两种类型：趋同适应：不同种类的生物体生活在同一环境中，并长期受某一主导因素的影响，从而产生相同或相似的适应模式(有点类似于生活方式)；发散适应，又称适应辐射，是同一生物在不同环境条件下长期生活而形成的多种生态类型，导致不同的适应模式。31，3.3森林生物对环境的反应，32，森林利用光能，固定CO2并产生O2，并维持大气中氧和碳的平衡；夏季，每公顷森林和公园绿地每天释放750公斤和600公斤氧气。全球绿色植物每年释放

12、超过1000亿吨氧气。一个成年人每天消耗0.75公斤氧气。每个城市居民需要10平方米的林地来提供所需的氧气。如果由生长良好的草坪提供，则需要25平方米以上。(2)森林可以调节气候，增加降水；夏季，森林温度比城市空旷地低2 4，相对湿度高15%20%。34，林区年降水量比无林区多1030%。研究指出，为了保护自然环境，森林的绿色覆盖率应占总面积的25%以上。在俄罗斯的林区，年平均降水量可增加1% 25%；在印度南部的平原地区，植树造林使年降雨量增加了12%；在中国，森林平均可以增加25%的降水量，如果把森林增加的大气冷凝物也考虑在内，森林可以增加10%的平均降水量。有学者认为，西北地区绿化后，降

13、水量也可以增加110毫米，这样就可以在很大程度上缓解西北地区的干旱和缺水问题。(3)森林可以改变低空气流夏季浓密的树冠可以降低50%的风速。风速在进入森林前200米变化不大。穿过森林后，大约需要5001000米才能恢复到原来的速度。通过在风灾区修建防护林，保护区风速可降低30%左右；防护林可以使农田增产20%左右。内蒙古赤峰市40年来种植面积0.73104 hm2，固定沙丘近1000个。年沙尘暴天数从3.7天减少到1.5天，年扬沙天数从54天减少到20天，最大风速从40米/秒减少到17米/秒.(4)森林具有水土保持和涵养水源的功能；森林表层枯落物的腐解层不断增加，形成厚厚的腐殖质层，具有较强的

14、吸水性，能延缓径流，减弱洪峰。林冠截留雨水可以减少雨水对地面的影响，减少土壤侵蚀。在森林茂密的地区，地表径流仅占总降雨量的不到10%；通常，树冠可以拦截15%40%的降雨量；枯枝落叶的持水能力可达其干重的24倍；每公顷森林土壤可储存640 680吨水；0.33104 hm2森林相当于100104 m3水库的蓄水能力。森林覆盖率为30%的林地土壤侵蚀比无林地减少60%。森林可以吸收毒素和杀死细菌，并具有空气净化和自然防疫的功能。森林有吸收空气中二氧化硫的能力，这种能力随着空气湿度的增加而加快。相对湿度大于85%的森林吸收SO2的量是相对湿度为15%的森林的510倍。不同树种对SO2的吸收能力不同

15、，柑橘林每公顷吸收能力是柳杉林的两倍。树木还能分泌杀伤力强的杀菌剂，杀灭空气中的细菌和微生物，对人体有一定的保健作用。每公顷圆柏林每天可分泌30公斤杀菌剂，可杀灭白喉、肺结核、痢疾等病菌。森林是天然的消音器，可以降低噪音，有益健康。在城镇，森林作为一种天然的消音器，在防止噪音方面起着很好的作用。一般来说，一个10米宽的林带可以减少30%的噪音；城市公园中的森林可以将噪音降低2643分贝，比距离声源相同距离的开放空间的自然衰减效果高525分贝。在城市中，消音效果好的林带宽度至少为6米，高度至少为10.5米，与声源的距离为6 15米。森林有较高的叶面积指数。一般森林的总叶面积可达其陆地面积的75倍，成年椴树的叶面积可达3万平方米以上。巨大的叶面积，加上毛孔分泌的一些毛状结构、褶皱、绒毛和粘性物质，可以阻挡大量灰尘，具有明显的阻挡、过滤和吸附作用。林区空气中的浮尘浓度比非林区低10%25%。40，4。与生态因素相关的定律，(1)李比希的“最小定律”(2)限制因素(3)耐受性(4)生态幅度(5)生物体内平衡(6)驯化-调节耐受性极限(7)指示生物，41 (1)李比希的“最小定律”。1840年，德国化学家巴龙贾斯特斯李比希在他的书有机化学及其在