森林生态学-生物与环境

1、河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 1,生物与环境,生态因子及其作用特点 太阳辐射 温度 水,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 2,内容导读,了解：环境的概念及其类型；环境对生物的限制塑造作用；太阳辐射、温度、水对森林生物的生态作用；森林对3种生态因子的影响。 理解：生态因子的作用规律及其在问题分析中的应用；森林的生态效益；森林生物对太阳辐射、温度、水的适应方式与类型。 掌握：光周期、物候等概念；温度伤害的几种形式；不同形态水的生态作用，水生态因子对植被分布的影响。 熟练掌握：生境、生态因子、限制因子、主导因子、树种耐荫性、温度带或热量带等概念；Shelfords

2、耐性定律；树种耐荫性的鉴别及其影响因素；森林对陆地水平衡与降水分布的影响。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 3,1生态因子及其作用特点,环境(environment)：所有生物的和非生物的因子之和，它围绕并可能影响着有机体。 生物因子例如：竞争、互利、他感等有机体间相互作用； 非生物因子包括：所有化学、物理的因素。这些因素影响生物的生长及其分布。,1.1基本概念,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 4,森林环境,Forest environment 森林生活空间(包括林木地上和地下两部分)和外界自然条件的总和。对林木而言，他们彼此之间也互为环境。 环境影响森林，

3、森林也反过来影响着环境变化 林学上又称森林的生境为立地条件或立地。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 5,环境类别,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 6,生态因子与生境,生态因子(Ecological factor) 对生物的生长、发育、生殖、行为和分布具有直接或间接影响的环境要素(因子)。 例：温度、湿度、CO2、土壤等。 生存条件 生态因子中生物生存所不可缺少的环境条件也称为生物的生存条件。 森林生态因子 对森林产生各种影响的环境因子。 生态环境 所有生态因子构成生物的生态环境 生境(habitat) 特定生物体或群体的栖息地的生态环境,河南农业大学林学院(

4、WMZ) 参考资料来自各文献 7,1.2生态因子类型,(1)依据生态因子的性质 生物因子 指生物之间的各种相互关系，如捕食、寄生、竞争和互惠共生等； 另一分类：除人以外的生物；人为的条件 非生物因子 气候因子:温度、湿度、光、降水,风、气压和雷电等； 土壤因子：包括土壤结构、土壤有机和无机成分的理化性质及土壤生物等； 地形因子：海拔、坡度、坡向等，这些因子对植物的生长和分布有显著影响。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 8,生物因子与非生物因子,生物因子,非生物因子,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 9,(2)依据生态因子的作用,直接生态因子：对生物起直接作用

5、如：光、温度、水分等；,间接生态因子：通过影响直接生态因子间接影响生物 如：地形因子。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 10,(3)依据生态因子的变化,孟卡斯基分类法 稳定因子 终年恒定不变的因子，如地磁、地心引力和太阳辐射常数等，这些稳定生态因子的作用主要是决定生物的分布； 变动因子 周期变动因子：如一年四季变化和潮汐涨落等； 非周期变动因子：如刮风、降水、捕食和寄生等，这些因子主要是影响生物的数量。 一般生物对稳定因子的适应性较大，生物在其生活早期就有所适应。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 11,稳定因子与变动因子,稳定因子,周期性变动因子,非周期性变

6、动因子,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 12,(4)依据对种群数量调节的作用,密度制约因子(density dependent factor) 对生物种群数量影响的强度随其种群密度而变化，从而调节种群数量。 食物、天敌等。 非密度制约因子(density independent factor) 对生物种群数量影响的强度不随种群密度而变化。 温度、降水等。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 13,1.3生态因子的作用规律,生态因子作用的综合性及相对独立性 生态因子作用的非等价性 生态因子作用的阶段性 生态因子的同等重要性及互补性 直接作用和间接作用,河南农业大学

7、林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 14,(1)生态因子作用的综合性及相对独立性,综合性表明，每一个生态因子都是在与其它因子的相互影响、相互制约中起作用的，任何一个因子的变化都在不同程度上引起其它因子的变化。 光照强度的变化和温度分不开，不仅可直接影响空气温度和湿度等气候因子的变化，同时也会引起土壤因子的温度、湿度、蒸发、蒸腾等的变化。这一点在森林等植物群落中特别明显。 春化处理(Vernalization)并非单独的低温处理，适宜的氧气和充足的光照条件也是必需的。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 15,林窗,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 16,相对独立

8、性,生态因子作用的相对独立性表明，尽管生态因子是综合作用的，但各因子的作用仍然不同。 例如：光照强度引起树木的耐荫性不同，而光照长度则引起植物的光周期现象。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 17,(2)生态因子作用的非等价性,组成环境的所有生态因子，都是植物直接或间接所必需的，但在一起或一定条件下，其中必有一个或两个是起主导作用的。 主导因子： 对生物起作用的众多因子中，其中12个是起决定性作用的，其改变会引起其它生态因子发生变化或使生物的生长发育发生变化，这个因子称为主导因子。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 18,主导因子的含义,从因子本身来说，当所有的

9、因子在质和量相等时，其中某一个因子的变化，能引起植物全部生态关系发生变化，这个能对环境起主导作用的因子，就是主导因子。 例如：空气因子由静风转变为暴风时所起的作用 对植物而言，由于某一因子的存在与否和数量变化，而使植物的生长发育情况发生明显的变化，这类因子也称为主导因子。 例如：植物春化阶段的低温因子，光周期现象中的日照长度，低温对南方喜温植物的危害等。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 19,(3)直接作用和间接作用,环境中的地形因子，它的坡度、坡向、坡位、海拔高度等对生物的作用不是直接的，但他们能影响光照、温度、雨水等因子的分布，因而对生物产生间接作用，这些地方的光照、温度

10、、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接作用。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 20,焚风(chinook),枇杷果实受焚风伤害成日烧果之情形,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 21,(4)生态因子作用的阶段性,生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。因此，某一生态因子或彼此有关联的若干因子的结合，对同一植物的各个不同发育阶段，所起的生态作用是不同的。 例如：低温在植物春化阶段中是必需的生态条件，但在以后的生长时期中则是有害的。 另外，同一生态因子在植物某一发育阶段可能不起作用，而在另一发育阶段，则为植物所必需 例如光照的长短，在植

11、物的春化阶段并不起作用，但在光周期阶段则是必需的。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 22,(5)生态因子的不可代替性及互补性(可调剂性),植物在生长发育过程中，所需要的生存条件如光、水分、无机盐类等因子，不论其量的大小，对植物的作用虽不是等价的，但都是同等重要而不可缺少的。如果缺少哪一个因子，便会引起植物的正常生活失调，生长受到阻碍，甚至发病死亡； 任何一个因子，由于对生物具有不同的作用，其缺失都不能由另一个因子来代替，这就是植物生态因子不可代替性和同等重要性规律。 例如：微量元素与大量元素同样为植物所必需，只不过需要量不同。缺铁时植物生命同样会停止。 N元素用于合成蛋白质，

12、不可能由C、O或H中的任何一个代替，虽它们都不可缺少。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 23,可调剂性,但是，在一定情况下，某一因子在量上的不足，可以由其它因子的增加或加强而得到调剂，并且仍然有可能获得相似或相等的生态效益。 例如：增加CO2的浓度，可以补偿由于光照减弱所引起的光合强度降低的效应。但是生态因子之间的补偿作用，也并非经常的和普遍的。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 24,一些软体动物利用Sr代替Ca,腹足类,海螺,海蜗牛,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 25,1.4限制因子定律(Law of limiting factors)

13、,Blackman (1905)：在外界光、温度、营养物质等因子数量改变的状态下，探讨的生理现象(如同化过程、呼吸、生长等)的变化，通常可将其归纳为3个主要点。 生态因子低于最低状态时，生理现象全部停止；在最适状态下，显示了生理现象的最大观测值；在最大状态之上，生理现象又停止。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 26,耐受限度,生态幅 (ecological amplitude),每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上的最低点和最高点。在最低点和最高点之间的范围。,生态价、生态幅度、耐受限度,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 27,广生态幅与

14、狭生态幅,对同一生态因子，不同种类的生物耐受范围是很不相同的，故有广生态幅(eury-)与狭生态幅(steno-)物种之分。 Eurytherm(广温性生物) and stenotherm euryhydric and stenohydric (狭湿性生物) euryhaline (广盐性生物) and stenohaline euryphagic (广食性生物) and stenophagic euryphotic (广光性生物) and stenophotic euryecious (广栖性生物) and stenoecious,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 28,钟形

15、耐受曲线,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 29,限制因子(Limiting factors),任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这一生态因子即是限制因子。 注意条件：某一时间、地点、状况、生物阶段。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 30,Limiting factors,限制因子包括超出生物忍耐力量的不足或超出。任何一种生态因子只要接近或超出生物的耐受范围，就会成为这种生物的限制因子。 如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广，而且这种因子又非常稳定，那么这种因子就不太可能成为限制因子；相反，如果一种生物对某一生

16、态因子的耐受范围很窄，而且这种因子又易于变化，则这种因子很可能就是一种限制因子。 例如：O2在陆地上及在水体中之不同。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 31,限制因子的意义,对其确定及判定其变化对植物的影响，是阐明生态预测理论的重要依据之一。生态学家一旦找到了限制因子，就意味着找到了影响生物生存和发育的关键性因子，并可集中力量研究它。 在预测环境变化对生物有机体及生态系统影响的效果方面也具有重要意义。 主导因子不一定能成为限制因子，但限制因子则一定是主导因子。一旦环境变化，植物对主导因子的需要得不到满足，主导因子便很快地成为限制因子。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来

17、自各文献 32,生物的忍耐力,如果生物能通过生理、形态等方面的特性，抗御生态因子不利影响而不受损害，我们称这种能力为生物的忍耐力，或耐性、抗性。 胁迫生物学,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 33,树坚强,湖南张家界,广西河池市凤山县盘阳河源头的溶洞外，山上一棵大树的树根沿着崖壁扎进河里，汲取水分。陆汉魁摄,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 34,树坚强,禹县大涧,广州越秀公园明城墙遭千根包裹成奇景,在挡土墙旁的树根，摄于宝珊道,/blog/,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 35,1.5生物对环境的适应

18、和反作用,环境的非生物因子对生物的影响，一般称为作用。 生物对自然环境的适应性，表现在调节其生理节律和生活史中的各种节律 生物对环境的影响一般称为反作用。 捕食者与猎物、寄生者与宿主，它们的关系很难说谁是作用，谁是反作用，而是相互的，可称为相互作用(或称为交互作用)。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 36,(1)生物的适应性,适应(adaptation) 生物在环境中经过生存竞争而形成的一种适合环境条件的特性 是自然选择的结果 适应性 生物适应环境的程度 任何可遗传的特征，无论是行为的、形态的或生理的，只要能有助于在特定环境中存活或生殖，就是对环境的一种适应。,河南农业大学林

19、学院(WMZ) 参考资料来自各文献 37,两方面的适应性,生物不断改变自己，形成一定特性和性状，以适应改变的环境 保留有利于生物生存和繁殖的各种特征，充分利用稳定条件下的资源，巩固自身的竞争能力,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 38,两种适应,趋同适应(convergent adaptation) 不同种类的生物由于生活在相同环境中，受到主导因子的长期作用，产生相同或相似的适应方式 趋异适应(divergent adaptation) 又称适应辐射(adaptive radiation) 同一种生物在不同环境条件下长期生活，产生了不同的适应方式，而形成了多种多样的生态类型,河

20、南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 39,(2)生活型(life form),生活型是生物对外界环境适应的外部表现形式。 对植物而言，其生活型是植物对于综合环境条件的长期适应，而在外貌上反映出来的植物类型。如植物体的形状、大小、分枝等都属于外貌特征，同时，也要考虑植物的生命期长短以及植物体的某些内部组织学特征等。,通常，人们把植物分为乔木、灌木、半灌木、木质藤本、草质藤本、多年生草本、一年生草本、垫状植物等等，就是一种比较早期的，而又是人们习用的生活型分类。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 40,Raunkiaer系统,C. Raunkiaer 的分类系统简单、明

21、了、易于掌握和应用， 该系统以温度、湿度、水分(以雨量表示)作为揭示生活型的基本因素， 以植物体在渡过生活不利时期(冬季严寒、夏季干旱时)对恶劣条件的适应方式作为分类的基础。 具体的是以休眠或复苏芽所处的位置的高低和保护的方式为依据，把高等植物划分为高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物、地下芽植物及一年生植物五大生活型类群，在各类群下再按照植物体的高度、芽有无芽鳞保护、落叶或常绿、茎的特点(草质、本质)，以及旱生形态与肉质性等特征，再细分为30个较小的类群。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 41,高位芽植物(Phanerophytes, Ph),这类植物的芽或顶端嫩枝是位于离地

22、面较高处的枝条上，通常位于离地面25cm的高度以上,15个亚类。 如乔木、灌木和一些生长在热带潮湿气候条件下的草本等,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 42,地上芽植物(Chamaephytes, Ch),这类植物的芽或顶端嫩枝位于地表或很接近地表处，一般都不高出土表20-30厘米，因而它们受土表的残落物所保护，在冬季地表积雪地区也受积雪的保护。,金钱草,分为四个亚类,多分枝小型灌木的水芫花，成片地生长在海岸礁石上,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 43,地面芽植物(Hemicryptophytes, H),这类植物在不利季节，植物体地上部分死亡，只是被土壤和残

23、落物保护的地下部分仍然活着，并在地面处有芽。,紫背鸭拓草Zebrina pendula Schnizl.,莲座状植株,裂叶月见草(Oenothera laciniata Hill)细长的果实长于叶腋,分为三个亚类,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 44,地下芽植物(Geophytes, G),这类植物渡过恶劣环境的芽埋在土表以下或位于水体中,分为七个亚类,香蒲,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 45,一年生植物(Therophytes, Th),一年生植物是只能在良好季节中生长的植物，它们以种子的形式渡过不良季节。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文

24、献 46,Braun-Blanquet的系统,浮游植物 土壤微生物 内生植物 一年生植物 水生植物 地下芽植物 地面芽植物 地上芽植物 高位芽植物 树上的附生植物,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 47,(3)生态型,同一种植物的不同个体群或种群生长在不同的环境中，长期接受不同环境条件的综合影响，于是在不同的个体群或种群之间就产生了相应的生态变异，形成了一些在生态学上互有差异的、异地的个体群，它们具有稳定的形态、生理和生态特征，并且这些变异在遗传性上被子固定下来，这样就在一个种内分化成为不同的个体群，这种不同的个体群，称为生态型。,气候生态型 土壤生态型 生物生态型,生态型分化

25、与地理分布幅度成正相关：生态分布区域很广的种类，产生的生态型越多；而具有很多生态型的种，则能更好地适应广泛的环境变异，反之亦然。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 48,(4)生物对环境变化的适应机制,稳态(homeostasis) ：生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制，它能减少生物对外界条件的依赖性，从而大大提高生物对外界环境的适应能力。 保持机制 生理过程：恒温动物通过控制体内产热过程以调节体温 行为调整：变温动物靠减少散热或利用环境热源是身体增温。如沙漠蜥蜴 具内稳态机制的生物增加自己的生态耐受幅度，成为广生态幅种，但不能无限扩大耐受范围。,稳态及其保持机制,河南农业

26、大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 49,耐性限度及其驯化,人为驯化改变生物的适宜生存范围，并形成新的最适点,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 50,(5)生物对环境的适应途径,形态构造的适应 保护色、警戒色、拟态(动物)；器官变态(植物) 行为适应 趋性；迁移与迁徙；防御 生理适应 生物钟；休眠；生理生化变化 营养适应 动物的食性分化；植物吸收土壤养分,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 51,动物在外形上的三种保护性适应,雷鸟保护色,刺蛾幼虫警戒色,云豹保护色,特点 通过长期自然选择而逐渐形成的 有利于动物的自我保护,竹节虫拟态,河南农业大学林学院(WM

27、Z) 参考资料来自各文献 52,植物形态适应,仙人掌如何适应干旱环境？ 叶变成刺状，减少蒸腾，适于干旱环境，茎含叶绿素，能进行光合作用，能贮水。,骆驼刺,旗形树,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 53,趋性,趋性(taxis)：生物接近或离开一个刺激源的定向运动 趋性种类：趋化性、趋氧性、趋光性、趋触性、趋渗透压性、趋湿性、趋地性、趋电性、趋温性、趋流性、趋音性，等 正趋性：向刺激源方向运动 负趋性：向刺激源相反方向运动,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 54,迁移与迁徙,迁移 动物进行一定距离移动的习性 水平迁移、垂直迁移 植物种子、果实以及植物本身的传播也是

28、迁移 迁徙(migration) 动物根据季节不同而变更栖居地区的一种习性 洄游：鱼类的迁徙活动：生殖洄游、索饵洄游和越冬洄游。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 55,防御行为,防御行为(defensive behavior) 是指动物为对付外来侵略、保卫自身的生存、或者对本族群中其他个体发出警戒而发生的任何一种能减少来自其他动物伤害的行为。 初级防御：不管捕食动物是否出现均在起作用，它有助于减少与捕食动物相遇的可能性。 四种类型：穴居、隐蔽、警戒色和拟态 次级防御：只有当捕食动物出现之后才起作用，它可增加和捕食动物相遇后的逃脱机会。 六种类型：回撤、逃遁、威吓、假死、转移攻

29、击部位和反击,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 56,生物钟(biochronometer ),生物钟又称生理钟 生物体内的一种无形的“时钟”，实际上是生物体生命活动的内在节律性，它是由生物体内的时间结构序所决定,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 57,休眠(dormancy),休眠即处于不活动状态，是生物抵御暂时不利环境条件的非常有效的生理机制。 环境条件如果超出了生物的适宜范围(但不能超出致死限度)，虽然生物也能维持生活，但却常常以休眠状态适应这种环境，因为动植物一旦进入休眠期，它们对环境条件的耐受范围就会比正常活动时宽得多。 各类生物皆有休眠的特性。如：芽

30、胞杆菌的芽胞态；动物的冬眠(hibernation)和夏眠(aestivation)；植物的落叶；生物的午睡。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 58,(6)指示生物,生物的指示作用：生物在与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留下环境的烙印。因此生物反映环境的某些特征。 天气：燕子低飞要下雨；蜻蜓高飞天要晴； 地下水：我国北方草原区，芨芨草成片生长的地段，有浅层地下水分布。 指示生物的相对性：仅在一定时空范围内起作用，而在另一时空条件下失去指示意义。如在安徽海州指示铜矿的植物为香薷，而在辽宁、河北等地，是路边杂草。同是铜矿，在四川西部的指示植物是头状蓼，而在辽宁的指示植物

31、为丝石竹。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 59,(7)生物对环境的反作用,蚯蚓在土壤中活动，可以使土壤疏松，蚯蚓的排出物还能增加土壤肥力,草原鼠害,过度放牧,土地沙化,蚯蚓,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 60,森林对环境的反作用,森林利用光能，固定CO2，制造O2，维持大气圈的氧碳平衡 森林对气候具有调节作用 森林改变低空气流和防风固沙 森林可以保持水土和涵养水源 森林吸收毒物，杀灭细菌，具有净化空气和自然防疫作用 森林是天然的消音器，减弱噪声，利人健康 森林具有除尘和过滤污水的作用,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 61,2太阳辐射,太

32、阳辐射能的40-50%是可见光谱，其余大部分是红外线，紫外线较少。 光谱成分-光质 光照强度 光照时间,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 62,2.1光质的生态作用,光合作用 光合作用产物 植物形态,生理有效辐射：红、橙，蓝紫光 生理无效光：绿光,短波光：矮粗形态；促进氨基酸和蛋白质的合成 紫外线：促进花青素形成 长波光：促进茎的延长生长；促进糖类的合成,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 63,树木对光质反应的应用,叶子对红外线的反射，阔叶树比针叶树更明显，这是利用红外感光片进行航空摄影和遥感技术以区别针阔叶林的原理。 波长更长的红外线，可用热遥感器探知，从而快

33、速准确地发现和预报森林火灾。 感知更长波段的遥感器，可探知病虫害，是因为感染病虫害的树木要比健康者温度高几度。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 64,2.2光照强度的生态效应,光合作用 形态建成 叶变态 生长发育 生物量分配,光补偿点、光饱和点,黄化现象、林木形态,阳生叶、阴生叶,光照时间越长，强度越大，有利于花的发育、果实的成熟，果实的品质好,高光强下，根/茎比大 光强减弱时，茎/根比大,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 65,光强对光合作用的影响,光饱和点： 光照强度增加到一定程度后，光合作用增加的幅度逐渐减慢，最后不再随光强而增加，这时的光照强度为光饱和

34、点,光照强度的表示：J/m2min,光补偿点： 当光合作用固定的CO2恰与呼吸作用释放的CO2相等时的光照强度。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 66,光强对形态的影响,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 67,阳生叶与阴生叶,黄化现象,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 68,2.3树种的耐荫性类型,树种耐荫性：是指其忍耐庇荫的能力，即在林冠庇荫下，能否完成更新和正常生长的能力。 树种的耐荫类型 喜光树种：只能在全光照条件下正常生长发育，不能忍耐庇荫，林冠下不能完成更新过程。例如：落叶松，白桦 耐荫树种：能忍受庇荫，林冠下可以正常更新。例如：云杉

35、，冷杉 中性树种：介于以上二者之间的树种。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 69,白桦(Betula),喜光树种,日本落叶松(Larix kaempferi),树冠稀疏，自然整枝强烈，林分较稀疏，透光度大，林内较明亮。生长快，开花结实早，寿命短。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 70,耐荫树种,云杉,太白冷杉,神农架秦岭冷杉,耐荫树种特性： 树冠稠密，自然整枝弱，枝下高低，林分密度大，透光度小，林内阴暗。生长较慢，开花结实晚，寿命长。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 71,中性树种,榆树(Ulmus pumila L.),红叶椿(L.),河

36、南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 72,中性树种,毛竹(bamboo),河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 73,2.4日照时间的生态效应,根据对日照长度的反应类型可把植物分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 74,(1)长日照植物(Long-day plant),较长日照时数条件下促进开花的植物；日照短于一定长度将保持营养生长、不能开花或推迟开花,菠菜、冬小麦、黑麦、大麦、油菜、胡萝卜、甘兰、天仙子等。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 75,(2)短日照植物(short day p

37、lant),较短日照条件下促进开花的植物，日照超过一定长度便不能开花或推迟开花。又称为长夜植物。 深秋或早春开花的植物多属此类，春天短日照植物包括一些一年生和多年生植物，阔叶林中的许多下层植物也多是。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 76,牵牛花呀牵牛花，它不牵牛牵喇叭！,牵牛花、水稻、菊、大豆和烟草等,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 77,(3)中日照植物(day intermediate plant),花芽形成需要中等日照的植物 甘蔗,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 78,(4)日中性植物 (day neutral plant),完成开

38、花和其他生命史阶段与日照长度无关的植物,番茄、黄瓜和辣椒等,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 79,木本植物,木本植物的开花结实不仅受光周期控制，而且还有其它影响因素，如营养的积累和光照强度等。,荷花玉兰Magnolia grandiflora L,许多树种的开花似乎属于日中性。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 80,3温度因子,生理代谢 生长发育 温周期现象 非节律性变温,温度对植物的影响,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 81,3.1生理代谢,光合作用,呼吸作用,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 82,蒸腾作用,温度一是改变

39、饱和差影响植物蒸腾，二是影响叶片温度和气孔开闭，并影响角质层与气孔蒸腾的比率,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 83,3.2生长发育,对植物生长的影响 生长期：树木从树液流动开始，到落叶为止的日数 一般植物在035度的温度范围内，随温度上升生长加快 对植物发育的影响 植物种子只有在一定温度条件下才能萌发。温带和寒温带许多植物种子，需要经过一段低温期，才能顺利萌发 低温对开花的诱导效应：某些植物的开花结果需要一定时间低温的刺激，这个过程称为春化过程。如白榆,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 84,有效积温法则,温度与生物发育的关系体现 低温“春化” 有效积温法则

40、有效积温法则 植物在生长发育过程中，必须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,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 85,昼夜变温与种子萌发 有一些植物的种子在变温下萌发良好。因此变温处理，有利于许多种子的有效萌发。 昼夜变温与生长发育 较低的夜温和适宜的昼温对植物生长发育都很有利。,3.3温周期现象,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 86,物候,物候 季节明显地区，植物适应于气候条件的这种节律性变化，形成与此相应的植物发育节律。 物候是生物对温度的季节性变化适应的一种温周期现象。 物候具有纬度方向和垂直方向的差

41、异。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 87,四季,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 88,低温危害 寒害：又称冷害，气温降至0度以上植物所受伤害。 冻害：温度降到冰点以下，植物组织发生冰冻而引起的伤害。 冻拔：又称冻举。土壤反复冻融，使树苗被完全拔出土壤。是寒冷地区更新造林的危害之一。 冻裂：由于昼夜温差导致树干纵向开裂。 生理干旱：冬季或早春土壤冻结时，树木根系不活动。这时如果气温过暖，地上部分进行蒸腾，不断失水，而根系又不能加以补充，导致植物干枯死亡。,3.4非节律性变温,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 89,多数高等植物的最高点温度是3

42、540度。 皮烧：强烈的太阳辐射，使树木形成层和树皮组织局部死亡。 根颈灼伤：土表温度增高，灼伤苗木柔弱根茎，杀死输导组织和形成层。,高温危害,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 90,3.5树种对极端低温的适应,形态适应：表现在芽及叶片常有油脂类物质保护，芽具有鳞片，器官的表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达的木栓组织，植株矮小，常呈匍匐、垫状或莲座状； 生理适应：低温环境的植物减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素来降低植物的冰点，增加抗寒能力。细胞内结构发生变化 行为适应：休眠来增加抗寒能力。极地和高山植物在可见光谱中的吸收带较宽，能吸收较多的红外线，增强植物的耐寒性。,

43、河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 91,树种对极端高温的适应,形态适应：有些植物体具有密绒毛或鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射大部分光线；有些植物叶片垂直排列，或高温下叶片折叠，减少吸光面积等 生理适应：降低细胞含水量，增加糖或盐的浓度，有利于减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力；蒸腾作用避免植物体因过热受害。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 92,3.6温度与树种分布,影响生物分布的温度因素,年平均温度、最冷、最热月平均温度值 日平均温度累计值的高低 极端温度(最高、最低温度),河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各

44、文献 93,温度带与森林分布,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 94,4水分因子,水是构成植物体的主要成分之一 水是光合作用的原料，生理活动需要有水的参与。 水分可使植物体温度趋于稳定 保持地球温度的相对稳定,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 95,气态水,液态水,固态水,补充土壤水分、维持土温等。但危害也较大。,最重要的水分存在方式。生态系统的水分循环的物质基础、养分循环的介质。直接影响土壤水分、大气湿度、大气环境状况等。,大气湿度。 直接影响光照条件、树木蒸腾和物理蒸发，影响植物的生长过程的某些环节。,4.1不同形态的水及其生态意义,河南农业大学林学院(WM

45、Z) 参考资料来自各文献 96,降水,降水一般不为树木直接吸收。树木吸收的水分来自土壤，而降水是土壤水分补给的重要来源。 生长期降水的生态效应取决于降水强度、持续时间、频度和季节分配，以强度小、持续时间长的降水量效果好。 树木胸径生长与生长期间降水量呈正相关，树高生长不仅取决于生长期间降水量，还与上一年降水量特别是秋、冬季降水量密切相关。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 97,雪,瑞雪兆丰年,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 98,雾(湖南张家界),露(湖南张家界),相对湿度是森林火灾危险性等级的重要指标，当降低到4045%以下，森林火灾危险性增大。,河南农业

46、大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 99,酸雨,pH,5.6的降水(雨、雪、雾、露、霜)称为酸雨,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 100,我国酸雨分布-2007,全国269个酸雨站中有降水pH值观测的站为140个，其中30个站的降水达到了强酸雨的程度(降水pH值小于4.5)，44个站的降水为弱酸雨程度(降水pH值大于等于4.5，小于5.6 )，66个站为无酸雨站(降水pH值大于等于5.6)。此外有35个站的降水量小于1mm，94个站无降水。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 101,冰雹,冰雹融化后可增加土壤水分，但易造成树木机械损伤,河南农业大学林学院

47、(WMZ) 参考资料来自各文献 102,4.2植物适应水分的生态类型,根据栖息地，通常把植物划分为水生植物和陆生植物。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 103,4.2.1水生植物(hydrophytes),水生植物(hydrophytes) 是所有生活在水中的植物总称。 水体环境： 弱光、缺氧、粘性高、密度大、温度变化平缓，以及能溶解各种无机盐类。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 104,(1)沉水植物(benthic),根据生长环境水的深浅划分类型： 整株植物沉没在水下，根退化或消失。 金鱼藻、黑藻。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 10

48、5,生长在浅水区，叶片浮在水面，形状多为扁平，机械组织不发达。叶表面有气孔。,(2)浮水植物(Phytoplankton),不扎根的浮水植物，如浮萍，植物根系并没有固定于泥土中，而是沉于水中，植物体则飘浮在水面，某些还具有特化的气囊以利于飘浮。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 106,Phytoplankton,扎根的浮水植物如睡莲，根系或地下茎固定在泥土里，根部所需要的氧气由叶片的气孔经由外界提供，叶柄会随水的深度而伸长,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 107,(3)挺水植物(macrophytes),生长在浅水区，植物体大部分挺出水面，根系固定在水底土壤

49、，将其茎叶的一部份或大部份伸出水面。如荷花、芦苇。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 108,4.2.2陆生植物,生长在陆地上的植物统称陆生植物 对水分的需要量及耐旱程度可分为 湿生植物(hygrophyte)：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。如水稻、秋海棠。 中生植物(mesophytes)：适于中等水分条件下的陆生植物。种类最多、分布最光和数量最大的陆生植物。 旱生植物(xerophytes)：适生于干旱地带的植物，具有对水分不足的适应,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 109,植物对水分不足的适应,避旱植物(drought es

50、capers)：短命植物(ephemeral plants)，以种子或孢子阶段避开干旱影响 抗旱植物(drought resisters)： 防旱植物(avoidance of drought stress) 耐旱植物(tolerance of drought stress)：缺水时，细胞液的溶质含量提高使细胞产生低渗透势，防止脱水。维持气孔的开放。 适旱植物(drought adapter)：,缩小枝条和叶面，扩展根系，增加叶厚度，减少气孔，增厚细胞壁、角质层，缩小细胞间隙等。,含糖量高，细胞液浓度高，低渗透势，细胞水含量低，单位叶面积光合作用速率高。,保水型植物 耗水型植物,形态特征 生理

51、特征,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 110,树木的抗涝性,长时间水淹会引起顶梢枯死或死亡，树木对洪涝所作出的反应与季节、水淹持续时间、水流和树种有关。 生长在平原上的树木和生长在低地的硬木树种对季节性短时间的洪水泛滥有着极强的忍受性。 静止不流动的水比富含氧气的流水对这些树木所造成的损害更大。 根被水淹的时间如果超过生长季节的一半，大多数树木通常会死亡。 提高抗涝性的机理与途径：有发达的通气系统，代谢上提高对缺氧的忍耐力，改变呼吸途径，如以磷酸戊糖途径代替糖酵解过程；破坏或抑制有害物质的合成。生产上要有防涝排涝措施。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 111

52、,不定根,有些植物原生根在缺氧时会死亡，但在茎的地下部分会长出不定根。,不定根：由水平根或茎基不定芽萌发而长成的，它们在功能是替代了原生根，在有氧的表层土壤内呈水平分布。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 112,气生根,有些树木能够永久性地生长在被水淹没的地区，其典型代表是水松、落羽杉、池杉、红树、柳树和水紫树。 水松可常年生长在池沼中，有明显隆起的膝状根和气生根，较落羽杉更耐水淹。 落羽杉生长在积水的平坦地区，形成了特殊的根系，即出水通气根。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 113,榕树气生根,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 114,干燥

53、度,干燥度(K)：可能蒸发量与同期降水量之比。 我国采用大于10的活动积温乘以0.16倍作为可能蒸发量。 干燥度计算公式： K=0.16t/r,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 115,我国降水,降水包括降水量、降水时间和降水强度。 降水量的空间变化，受地理纬度、海陆位置、地形、气流运动等因素影响。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 116,植被分布,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 117,4.3森林对水分调节作用,树冠截流 入渗土壤的水 蒸发散 地表径流 森林涵养水源和保持水土的作用,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 118,

54、4.3.1树冠截流,林内雨量=滴落量(drip)+茎流量(Stem flow)+穿透雨量(Through fall) 林外雨量：在连续降雨的一段时间内，林冠上部或旷地雨量。 树冠截留雨量(Crown interception)=林外雨量- 林内雨量,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 119,树冠截留,截留量是植被对降水的最初分配。 影响植被截留量的因素：植被的截留能力(interception storage capacity)、树种、林冠结构、年龄、密度；蒸发这些水分所需要的有效能、风、降水强度和湿度等。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 120,茎流与滴落,

55、白杨和松树的形状,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 121,4.3.2 入渗土壤的水(Infiltration),降水向土壤中渗透的过程，称为入渗。 降水首先接触到地被物层，死地被物能保持自重15倍的水分，可防止雨滴击溅土壤。无植被保护的土壤在暴雨雨滴击溅下，结构破坏，抗蚀力急剧降低，表层土壤被水饱和呈泥浆状态，堵塞土壤孔隙，影响入渗并产生径流。 枯枝落叶层最大持水量减去自然状态时的含水量，可得到枯枝落叶层的截留量或持水量，不同森林的枯枝落叶层截留量有一定差异，约在2.0-6.0mm间，随着林龄增加，枯落物积累加厚，截留量也相应提高。,河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 122,渗入速率,为什么林地的终渗率高？,母质、土壤相同，不同植被条件下的土壤渗入率曲线(引自中野秀章,1976),河南农业大学林学院(WMZ) 参考资料来自各文献 123,林地的终渗率,林地土壤结构好，孔隙度大。 由于森林的存在，树木根系和土壤间形成管状的粗大孔隙，土壤动物的活动也形成粗大孔隙，加之植物为土壤提供了大量的有机物质，改善了土壤结构，增加了粗、细孔隙，因此林地土壤孔隙度