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第八章生物与环境

来源:用户分享 时间:2025/5/19 15:09:15 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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植物对光强的适应类群:根据植物对光强的适应,可以划分出阳生植物、阴生植物与中生植物三种生态类群。

植物对光强的适应机制:阴生植物的光补偿点较低,阳生植物高,如果长期低于此值将造成饥饿而生长不良,或受荫部分枝叶枯落。

高粱和玉米等C4植物的光饱和点比小麦等其他阳生C3植物要高得多,它们对强光照的利用率很高。

植物耐阴性:阴生植物对生境的适应除呼吸作用较弱外,还反映在较充分利用光能上。阳生植物呼吸比较旺盛,需要较强光照才能补偿消耗。阴生植物叶面积与叶重比值较高,叶片较大较薄,叶细胞排列疏松,气孔经常开放,这些有利于在弱光下进行光合作用。阳生植物则常具小而厚的叶片,具有适应强烈辐射及其带来的高温、干旱等条件的能力。

一些被子植物长期生活于非常荫蔽的生境中,光合作用强度不高,有机产物短缺,几乎完全不开花结实,而借助根状茎等地下器官进行营养繁殖。

另一类适应荫蔽森林环境的方式,是落叶林下的一些类短生植物,其生活史的特征实质上是避荫性适应。当早春乔木未长出新叶时,林下光照充足,气温已回升,紫堇、绵枣儿、顶冰花这类多年生植物利用该时机,迅速生长发育,待数周后,当新树叶长满时这些植物已开花结实转入休眠状态。这种类型称为类短生植物。

光强与水生植物分布:水体中向下光线减弱很快,水越深处光合作用越弱。当光合作用减弱到与呼吸消耗量平衡时的水深称为补偿深度,这是水中光合植物垂直分布的下限。补偿深度随水的透明度而变化。

(2)动物对光强的生态适应

光强影响动物的生活方式。如弱光下的夜行性动物(猫头鹰)和强光下的昼行性动物(大多数鸟类)。 3)极端光现象:

a黄化现象:在黑暗条件下,植物表现为:茎细、节长、脆弱(机械组织不发达)、叶片小而卷曲、根系发育不良、全株发黄,这种现象称为黄化现象。如豆芽、韭黄。 b光死亡现象:指强日照下造成某些生物死亡的现象,如蚯蚓的光死亡。 3、光周期现象—生物对光的生态反应与适应。

1)定义:生物对昼夜光暗循环格局的反应所表现出的现象称之为光周期现象。生物和许多周期现象是受日照长短控制的,光周期是生命活动的定时器和启动器。 2)植物的光周期生态类型:

长日照植物:是指在14小时以上的较长光照条件下,促进开花的植物,光照短于12小时

不能开花,光照越长,开花越早。如冬小麦、大麦、菠菜、萝卜、甜菜、甘蓝等。

短日照植物:是指在短日照条件下(8小时或至多10小时)开花的植物,在一定

范围内日照越短,开花越早。如水稻、棉花、玉米、大豆、烟草和向日葵等。

中日照植物:指只有当昼夜长短比例近于相等时才能开花的植物。如甘蔗的某些

品种只有在接近于12小时的日照下才能开花。

中间型植物是指开花对日照长短无严格要求的植物。四季均可开花,如蕃茄、黄瓜、四季豆等。

长日照:植物必须在日照超过一定数值才能开花;短日照:日照时间短于一定数值才开花。

3)动物的光周期生态类型:动物节律

昼夜节律24小时循环一次 ;夜行性动物:蟑螂、黄鼬 夜行性动物:蟑螂、黄鼬 ;昼行性动物:鸟类、灵长类 全昼夜性动物:田鼠、紫貂;晨昏性动物:蝙蝠。 季节节律: 二、温度与生物

1、生物生命活动与温度条件

生物的各种生理过程都限于某一温度范围内才能正常进行,它们的三个基本点:最低、最适和最高温度。根据生态因子作用三基点定律,植物生长在0-35度间可以生长,过高或

过低,植物将受损,甚至死亡。 1)温度与生物水分代谢。

2)温度与植物光合作用。

3)温度与植物的呼吸作用。 2、温度对生物生长的生态作用

植物发育过程中的各个阶段,特别是对开花的影响。如春化过程(植物需要的低温处理使植物开花的过程)。当年育苗时应该注意低温对开花的诱导。 3、生物的需热量

1)积温与有效积温。植物的生长发育和空间分布需要一定的温度保证,其值多用活动积温(简称积温)表示。目前用积温表示植物需热量的作法已被广泛采纳。另一种看法是,植物开始发育的温度并非物理学零度,而各有自己的生物学零度(称为生物学下限温度),而低于此值为无效温度。所以计算积温应当累加下限温度以上的温度值,该值被称为有效积温。 K = N ( T – T0)

式中K代表该生物所需要的有效积温,是个常数;T当地生物生长期间的平均温度;T0 该生物生长所需要的最低临界温度(生物零度);N是生长天数。通常临界温度是5或10度。 2)生物需热的生态类群。

根据需热量划分温度生态类群 早在十九世纪法国植物地理学家德康多已提出方案,如高温植物(热带温热气候)、旱生植物(温暖干燥气候)、中温植物(适中温暖气候)、微温植物(适中寒冷气候)、低温植物(极地与高山寒冷气候)等。每一类型还可分出广温性与窄温性。

动物:(1)不同生物对温度的适应范围不同据此可将生物分为: 广温性动物——适应较大温度变化的动物

喜冷狭温性动物——适应温度低且变化幅度小的动物 喜热狭温性动物——适应温度高且变化幅度小的动物

(2)在一定温度内,随温度上升,生物的生长发育和繁殖能力增强。

植物一般生活在0-45℃范围内,动物一般生活在-2-50℃范围内,在这个范围内,随温度上升,生物的生长、发育和繁殖能力增强,反之则降低。 (3)温度变化与动物热能代谢

当温度发生变化时,动物是通过自身的热能代谢机制来适应的。 根据动物热能代谢特点,可将动物分为:

变温动物(冷血动物)——体温随环境温度的变化而变化,通常与环境温度相差无几。如鱼类、两栖类、爬行类和昆虫等

恒温动物(温血动物)——体温相对恒定,一般不受环境温度变化影响的动物。

2、生物对极端温度的适应。

1) 对低温的适应:

植物:生活在高山或极地的植物,芽和叶片常有鳞片或油脂类物质保护;体表有蜡粉和密毛;植株矮小、匍匐状、垫状。在北方地区的植物,一年生植物以种子越冬,使植株免受冬季严寒的伤害;多年生植物多见块根、块茎等;木本植物以落叶适应。

动物:贝格曼规律Bergman规律:高纬度地区的恒温动物身体往往比生活在低纬度地

区同类个体大,因为它们单位体重的散热量比个体小的动物相对少些。

阿伦Allen规律:恒温动物身体突出的部分(如四肢、尾巴和耳朵等)在低温环境中有

变小的趋势。 2) 对高温的适应:

植物:常体呈银、白色;叶有密绒毛或鳞片、革质发亮、叶呈窄条形或针形;树干和根茎有厚的木栓层。 动物:

3)低温胁迫与植物适应

(1)低温胁迫

冻害:发生于零下低温。这时细胞间隙与细胞壁上自由水结冰,因其蒸汽压低于附近过冷溶液,水自细胞质逸出,使后者萎缩而脱水受害,或者冰晶压迫细胞质造成机械损害。

冷害:起源于热带的植物遇到零度以上的低温也会受害。这称为冷害。水稻秧苗遇到春季南下冷空气,在0℃以上便受害。

(2)植物对低温的适应

形态结构适应:有些植物通过改变生长形态躲避寒害,例如高山上匍伏地面的乔灌

木和分枝密集的垫状(枕状)植物。热带高山一些大型植物具莲座叶,如东非肯尼亚半边莲(Lobelia keniensis),白昼叶丛开放,晚间则闭合包围生长锥。

生理适应:越冬植物的抗寒能力有个逐渐提高的过程。温带秋季气温降低,细胞液中增加糖、盐、有机酸、蛋白质等浓度,因而冰点下降,束缚水增加,可以过冷而不凝结,有助于抗御辐射霜的危害。 4)高温胁迫与植物适应

(1)高温危害:首先是破坏代谢的协调,使呼吸作用剧烈并持续较久,造成植物的“饥饿”。

(2)植物对高温的适应:植物避热方式主要在于减少强烈辐射造成的增温,如叶面或表皮毛反射光线,叶片侧向阳光等,或通过蒸腾消耗热能降温。

3、温度节律与植物物候节律

1)温周期现象:指有规律的季节变化和昼日变化,温度交替的反应或变化。

温周期与植物生长发育:在适宜的温度范围内,昼夜温度周期性变化显著影响植物种子萌发、生长、发育、形态构成以及干物质积累等。植物对昼夜温差的反应称为日温周期。 年温周期与植物生长发育: 2)物候变化及物候节律:

(1)物候学Phenology:是研究气候和动、植物生活周期现象之间关系的学科。植物的生长过程中,受到气候变化的影响,表现出发芽、展叶、开花、结实或休眠等不同的阶段,这些阶段叫物候期。

(2) 物候节律:由美国人Hopkins提出,经过20多年的研究得出结论:在其它 因素相同的情况下,北美温带内每向北移动纬度1度、向东移动经度5度、或海拔向上升高400英尺,植物的阶段发育在春天和初夏时,将分别延期4天;在秋天则相反,即物候提前4天。 三.水对生物的生态作用

1、.水对生物的重要性

①水是植物进行光合作用的重要原料 ②植物吸收养分的主要渠道 ③参与生物体内一切生物化学反应

生物的正常生活,需要不断地从外界获得物质和能量,在体内经过复杂生物化学反应,最后排出体外,所有这些过程,都是在水的参与下进行的。所以,水是生物生活不可缺少的物质,生物体内都含有大量的水分。如植物体一般含水60-80%,鱼类含水约80-85%,蝌蚪含水高达93%。 ④水分构成生物体的主要物质 2、水的生态作用

(1)陆生植物对水因子适应的生态类型。

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