第二章 生物与环境.ppt

1、第二章，生物与环境，生于淮南时为橙，生于淮北时为枳。它的叶子和弟子相似，但味道不同。吉林的人参，云南的三七，在今天的民生方面都比齐国好，但是他们进入楚都是偷的。没有楚的水土使人善于偷盗？1.生物物种的概念在17世纪，生物物种被定义为在植物历史书中具有相似形状的个体的集合。1753年，瑞典植物学家沈小兰认为物种是具有相似形态的个体的集合。同一物种的个体可以自由交配并产生可育后代，而不同物种间的杂交则是不育的。1863年，现代美国生物学家E .迈尔从遗传学的观点出发，认为实际上或潜在的相互交叉的种群集合构成了一个物种，骡子，克隆骡子，蒂贡，第二章生物学与环境，1.2基因型和表型1.2.1前者是生物

2、物种的遗传本质，而后者是与环境结合后实际表现出来的一个可见特征。*生物性状的表现不仅受基因控制，还受环境影响，也就是说，任何性状的表现都是基因型与内外环境条件相互作用的结果。变异的存在，第2章，生物与环境，第2章，环境的概念和类型2.1环境：指特定生物或生物群之外的空间，以及直接或间接影响生物或生物群生存的一切事物的整合。2.2环境是一个相对的概念，它总是针对特定的主题或中心。第二章生物与环境2.2环境类型按范围分为人类环境、自然生物环境、自然、半自然和社会环境：宇宙、地球、区域环境、微环境和内部环境，第二章生物与环境，2.3环境因素分类1 .非生物因素1、温度、光和水2、风暴、火山和洪水3

3、.第二章生物与环境，3 .生态因子功能分析3.1生态因子的概念：指对环境中生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境因子。包括温度、湿度、食物、氧气等。所有的生态因素构成了生物生态环境。第二章生物学与环境，3.2生态因子的一般特征，3.2.1综合效应，3.2.2主导因子，3.2.3直接和间接效应，3.2.4阶段性效应，3.2.5不可替代性和补偿，第二章生物学与环境，在生物学中起决定性作用的生态因子被称为主导因子，例如：光合作用期间的光强度，春化期间，盐生植物，草食植物，第二章生物学与环境，3.3。 3.3.1限制性因子的概念：生物的生存和繁殖取决于各种生态因子的综合作用，其中制约

4、生物生存和繁殖的关键因子是限制性因子。 只要任何生态因素接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这类生物的限制因素。(氧，陆生水生生物)找到解决生态问题的限制因素的重要性。第2章生物与环境，3.3.2，李比希最小因子定律：植物的生长取决于最低条件下的食物量：1。它适用于能量平衡和不平衡时的稳态。2.应该考虑生态因素之间的相互作用。第2章生物与环境，3 . 3 . 3希尔福德容忍定律：生物体的存在和繁殖取决于一个综合环境因素的存在。只要其中一个因素不足或过多，就会使物种无法生存甚至灭绝。生物体的耐受极限是可以改变的。生物体对不同因素的耐受限度会相互影响，并且生物体的耐受限度会随着不同的发育时期、季节

5、和环境条件而变化。第二章生物与环境3.3.4生态幅度中各物种对环境因子的适应范围是生态幅度，主要取决于物种的遗传特征。3.3.5生物体内平衡和耐受限度的调整内部体内平衡是内部稳态是通过生理过程或行为调整来实现的。(打哈欠，颤抖)驯化耐受极限，即通过人工驯化改变生物体的耐受范围。第2章，生物与环境，3.3.6，生物指示：根据生物物种或其群体，或生物体的某些特征，确定地理环境中其他成分的现象。1.注明季节或时间：“枣芽，棉花种植”，“杏花盛开，小麦种植迅速”，“野人没有日历日，鸟知道四季”，2。预报天气和灾害，青冈是一种亚热带树种，在我国分布广泛。它对气候条件很敏感。当树叶变红时，一两天内这个地区

6、将会有大雨。例如，骆驼刺的生长反映了干旱的环境，而荷花和芦苇的生长反映了潮湿的环境。此外，有些植物可以指示地下水位的高低。例如，在酸枣生长的地方，地下水位离地面很远，而芨芨草群落的生长表明地下水位离地面很近。4、中国古代书籍中记载的矿藏有“山上有洋葱，山下有银；山上有蟑螂，山下有金子。”近年来的研究表明，海州香薷是铜矿床的指示生物。湖南省叶九指示金矿：在美国，一种叫“砂生槐”的豆科植物可以指示铜矿，而在德国和瑞典发现的另一种十字花科植物可以指示锌矿。迄今为止，借助植物指示，金属矿物有镍、铬、铝、铀、银和金，非金属矿物有硫、油和天然气。污染的迹象有些植物比人类对空气污染更敏感。因此，使用一些对有

7、毒气体特别敏感的植物来指示环境污染是一种可靠且经济的方法。例如，地衣、苔藓、秋海棠和美人蕉对大气中的二氧化碳最敏感，郁金香和大蒜表示含氟碳氢化合物，女贞表示汞污染，鸭跖草表示大气中是否存在放射性物质，矮牵牛表示二氧化硫污染。6.指示土壤：植物可以指示土壤类型、土壤酸碱度和土壤水分状况。例如，蜈蚣草是石灰性土壤的指示植物；油松是一种具有强沙土的指示植物。芒萁是长江流域红壤等酸性土壤的指示植物，碱蓬的生长反映了盐碱土壤环境。第二章：生物与环境；4:生态因子的生态效应和生物的适应性4.1光因子4.2温度因子4.3水分因子4.4土壤因子4.5食物因子；第二章：生物与环境；4.1:光因子的生态效应和生物

8、体的适应光是地球上的所有生物体太阳辐射的强度、质量和周期性变化，第二章生物与环境，4.1.1。光强的生态效应和对4.1.1.1的适应，光强对生物生长和形态发生的影响：是植物对黑暗环境的特殊适应，第二章生物学与环境，4.1.1.2。不同类型的植物对光强的适应性不同。(阳性植物，中性植物，阴性植物)，第2章生物与环境，4.1.1.2。光饱和点在一定范围内，光合作用效率与光强成正比，但达到一定强度。如果光强继续增加，光合作用效率不会增加，反而会降低。这个点叫做光饱和点。第2章生物与环境，4.1.1.2，光照强度和水生植物(补偿点)在水中，在光传输带的下部，植物的光合作用正好与植物的呼吸消耗相平衡。第

9、2章：生物与环境，4.1.1.3:动物对光强的适应，第2章：生物与环境，4.1.2:光质的生态效应和生物对光合作用光谱范围(380-760纳米)的适应。红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成。一些研究人员已经表明，紫色薄膜可以提高茄子的产量，蓝色薄膜可以提高植物和动物的趋光性和畏光性，以及紫外线的杀菌效果。第二章生物学与环境，向日葵蚯蚓，第二章生物学与环境，4.1.3。生物对光周期的适应昼夜光周期现象：长期生活在昼夜环境中的动植物，通过自然选择和进化，对日照长度的变化形成了独特的反应形式。植物对光周期的适应。长日照植物：在超过14小时的日照后开花的植物。例如，凤仙花、小麦、油菜、甜菜和其他

10、短日照植物：只有在超过14小时的黑暗后才会开花的植物。如菊花、牵牛花、水稻、棉花、大豆和烟草。中间植物：在任何阳光条件下都能开花的植物。例如，西红柿、黄瓜、辣椒等。在园艺中利用光周期人工控制开花时间。动物对光周期的适应以及鸟类、动物、鱼类和昆虫等动物的繁殖都受到日照长度的影响。鸟类的迁徙和繁殖一些哺乳动物的毛发变化和繁殖也受到日照长度的影响。候鸟，第2章，生物与环境，4.2，温度因子的生态作用和生物学的适应，4.2.1，温度因子的生态作用温度影响生物体的生存、分布、数量、发育和生理活动(酶活性)。正常情况下，随着温度的升高，生理生化反应加快，酶活性增强，生长发育加快；随着温度的降低，反应变慢，

11、生长发育变慢。当温度超过生物能够忍受的上限和下限时，生命活动会逐渐停止，直到死亡。例如，蚜虫在高温下都是单性雌性，而雌性和雄性在低温下共存。温度因子的生态效应，*温度与生物生长：“三个基本点”，“年轮”，三个基本点，最低温度，最适温度和最高温度*温度与生物发育：有效积温K=N(T-T0) K常数，生物所需的有效积温是该时期的平均温度，0C T0，该生物生长所需的最低临界温度，0C N天。受年初大雪和严寒天气影响，苏州碧螺春茶叶采摘时间推迟了半个月。第二章生物与环境，4.2.2生物适应极端温度的生理行为*为了适应该地区的温度，动物和植物总是为了自身的生存和发展而改变形状和内部生理功能。第二章，生

12、物学与环境，4.2.2.1生物学对低温环境的适应形式：伯格曼经常生活在高纬度的温血动物中，他的身体往往比生活在低纬度的同类个体要大。艾伦认为，在低温环境下，温血动物身体的突出部分，如四肢、尾巴和外耳，往往会变得更小、更短。在约旦，普通鱼类的脊椎骨在低温水域比在高温水域多。贝格曼法则，华南虎(150公斤)，东北虎，也叫西伯利亚虎，雄性体重可达400公斤以上，孟加拉虎(180-230公斤)，第二章生物与环境，寒带狐，赤道狐，第二章生物与环境，植物：寒冷地区植物的芽和叶受油脂保护，芽有鳞片，植物表面覆盖有鳞片第二章生物与环境， 生理学：植物经常通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖、脂肪和色素来降低植

13、物的冰点和增加抗寒性。 动物通过增加热量产生或减少热量损失(皮毛)来适应低温环境。第二章生物与环境，行为：休眠，迁移，筑巢，第二章生物与环境，4.2.2.1生物对高温环境的适应形式：植物：浓密的叶片毛或鳞片，能过滤部分阳光，增加叶片反射，减少受光面，一些植物树干形成软木层。动物：四肢长，离地高，第二章生物与环境，生理学：植物：降低细胞含水量以减缓新陈代谢速度。强透明有些植物有反射红外线的能力。动物：放松热稳定性，背部厚脂肪层，出汗，增加热损失行为：休眠或挖洞(白天)，第2章生物与环境，4.2.3温度和生物的地理分布*温度(有效积温和极端温度)是影响生物分布的重要因素，每个地区都生长和繁殖适应该

14、地区气候特征的亚热带次生灌木。高温限制生物体分布的主要原因是破坏生物体的代谢过程和光合呼吸平衡，其次，植物不能完成发育阶段，因为它们不能得到必要的低温刺激。低温对生物分布的限制更加明显。对于植物和变温动物来说，决定水平分布北边界和垂直分布上限的主要因素是低温。温度对温血动物的分布几乎没有直接的限制，通常通过其他生态因素(如食物)间接影响其分布。第二章，生物与环境，温度对中国动物分布的影响：第二章，生物与环境，物种多样性和物种丰富度的纬度梯度，第二章，生物与环境，4.2.4，温度变化和温度循环现象*大多数生物在变温条件下比在恒温条件下生长得更好*温度变化和干物质积累：温度变化有利于植物中物质的转

15、移和积累第二章，生物与环境。 4.2.5物候节律物候生物学季节性节律变化与环境季节性变化之间关系的研究科学动物对不同季节食物条件的适应以及热能、水和气体的代谢导致生活方式和行为的周期性变化。 如活动与休眠、生殖与性腺休息、定居与迁移等。动植物的周期性节律变化及其准确性表明，生物体内有一种巧妙的计时机制“生物钟”。第二章生物学与环境，4.2.6。休眠是指生物体潜伏、休眠或不活动的状态，是抵御不利环境的有效生理机制。在自然界的长期发展过程中，植物形成了多种休眠和越冬方式。例如，一年生植物通过成熟和干燥种子的休眠来度过低温；大多数多年生植物通过倒下的树干、芽或块茎、球茎、根茎等休眠来越冬。蜡状芽孢杆

16、菌，微生物休眠，枯草芽孢杆菌，第2章生物与环境，4.3，水因子的生态作用和生物的适应4.3.1水因子的生态作用水是生物生存的重要条件。水是生物体的一个组成部分，是光合作用的原料，是生物新陈代谢和生命的直接参与者，勇气拍下了火星的照片，旅行者余春顺，第二章生物与环境，水对动植物生长发育的影响水对植物的生长有最高、最好和最低三个基本点。种子发芽时缺水会导致动物滞育或休眠，澳大利亚鹦鹉将在干旱年份停止繁殖。水对动植物数量和分布的影响水与动植物的种类和数量有着密切的关系。大兴安岭热带雨林有52种/hm2，红松林有10种/hm2。第二章生物与环境，4 . 3 . 2 4.3.2.1植物对水分因子的适应。水生植物、陆生植物、湿生植物、中间植物和旱生植物。第二章生物与环境、水环境特征：弱光、缺氧、高密度适应特征：通气组织发达，机械组织不发达，植物的水下叶片多为条状或线状，很薄，增加了吸收阳光、无机盐和CO2的面积