第七章第一节植物与环境

自然地理学Ⅲ高昆谊第七章植物地理第一节植物与环境植物的作用通过绿色植物光合作用将自然地理环境中的无机物质合成有机物质，同时把所吸收的太阳能转化为化学能贮藏在有机物质中，从而使有机界和无机界联合成一个整体，保证了自然地理环境的稳定发展。还通过食物链的联系，改造自然地理环境。1、环境——指存在于某一中心项事物周围的一切要素的总称。2、植物环境——指植物周围的一切地理要素的总称。3、生境——指植物具体的居住环境叫生境（生活的环境）。4、环境因素——前面讲过植物环境是植物周围的一切地理要素。5、生态因素——是指对植物生命过程有直接影响的环境因素，叫生态因素。6、生存条件——从生态因素的三部分组成。7、生态环境——指存在于生物体周围，并对生物生命活动产生影响和作用的一切生态因素的总称。一、概述二、气候对植物的影响（一）光对植物的影响1、光对植物的生态意义：（1）光是绿色植物进行光合作用不可缺少的能量来源，只有在光的条件下植物才能正常生长、开花、结果。（2）光能影响植物的形态和解剖特征。如：在光照不足或缺乏光照的情况下，绿色植物发生黄化现象，颜色为淡黄。2、光对植物的影响：光对植物的影响主要是光质、光强和光照持续时间三个方面：（1）光质（即光谱成份）①光质与生长：在太阳光谱中，对于植物生活起重大作用的是可见光（波长为0.4—0.76毫微米），但紫外线和红外线也有一定的意义。不同波长的光（即不同光谱成份的光）对植物的生长是不同的：a、抑制生长，形成矮粗的形态；b、影响细胞的分化；c、影响植物的向光性。②从光质与光合作用(2)光强：（即光照强度）①光强与生长②光强与发育③光强与光合作用：光是植物进行光合作用的能量来源。光照条件的好坏、强弱，直接影响光合作用的强弱。有三种情况:a、在极弱的光照条件下，植物的光合作用是较微弱的，这时呼吸作用的强度大大超过光合强度，植物生命活动以消耗有机质为主。b、如光照强度适中时，光合强度也随着增加，当“光合强度与呼吸强度相等时的光照强度，叫做光补偿点”。光照强度在补偿点时：光合作用制造的碳水化合物与呼吸作用分解消耗的碳水化合物相等。此时植物也不积累有机质。C、当光照强度超过光补偿点时，光合作用制造的碳水化合物呼吸作用分解消耗的碳水化合物。这时植物生命活动才以积累有机质为主。“开始达到光饱和时的光照强度叫做——光饱和点”。因此，我们根据各类植物对光需要的不同，即根据植物光补偿点和光饱和点的差异把植物分为：阳性植物、阴性植物和耐阴性植物三类：1）阳性植物,阳性植物的特点：枝条较稀疏、叶子颜色浅、叶绿粒少（小）、角质层厚、叶面与光线垂直（如桉树），叶片表皮较厚、气孔、茸毛较多。可见阳性植物一般具有抗旱的特点，故一切的旱生植物都属于阳性植物。2）阴性植物：阴性植物的特点：枝条多分枝，叶子颜色深，叶绿粒大，叶片较薄，表皮薄，角质层较薄，气孔和茸毛较少。可见阴性植物都有喜湿的特点。3）耐阴植物：耐阴性植物的特点：介于阳性和阴性植物之间。（角质层Cutinization.指在表皮细胞外胞壁上的一层脂肪物质——角质被盖物，几乎不透水）。把“光照的白昼和黑夜长短交替对植物开花结果的影响，叫光周期现象”。因此，根据各种植物的光周期的不同把植物分为三类：①长日照植物②短日照植物③中间性植物（3）光照持续时间1、温度对植物的生态意义：（1）温度对植物生长、发育的影响：①温度影响种子的萌发②温度影响植物的生长③温度影响植物的发育：温度对植物发育的影响主要表现在对植物春化过程的影响：春化作用（或过程）：指植物种子在萌发期间必须经受一定低温度条件的作用才能开花，称为春化作用。经过春化作用的植物才能开花结果。但不同的植物在春化时对温度的需要量和时间不同。一般北方的植物要比南方的植物需要的温度低，时间则长一些。（二）温度对植物的影响（2）温度对植物生理活动的影响：植物生理活动：包括植物体内的一切生物化学反应，主要是在催化剂——酶的作用下进行的，但催化酶受温度变化的影响很大所以温度对植物的影响主要是通过对酶的影响而影响到生物化学反应及整个生理活动。主要表现在：①温度对植物吸收作用的影响②温度对光合作用和呼吸作用、蒸腾作用的影响：A、蒸腾作用：温度对蒸腾作用的影响，主要从两方面：a、温度的高低能改变空气湿度而间接地影响蒸腾，因湿度高、空气温度小，植物蒸腾失水较大；b、温度的变动能直接影响气孔的开或关（指叶片角质层上的气孔）。B、光合作用和蒸腾作用（呼吸作用）：光合与呼吸是一对矛盾的两个方面。而呼吸作用在-10℃—50℃以内都可以进行，最适的温度为35—40℃。2、最低、最适、最高温度范围：各种植物的生长、发育对温度的需要量是各不相同的，表现在其生理过程所需要的三基点上（即：最低、最适、最高三点的温度）3、植物对低温和高温的适应：极端温度：指植物生长适应温度范围两端的最高和最低温度。最高、最低温度都会使植物受害，限制植物的生长和分布，但极端温度对植物的影响主要决定于三个方面：①极端温度的强度（即极端温度值的大小）。②极端温度持续的时间及变化的速度（即由热—冷或由冷—热回升的速度）。③植物本身的适应能力。（1）低温对植物的影响与植物对低温的适应：①影响：突出地表现在低温使植物受到“冷害”和“冻害”。“冷害”（又叫寒害）——指温度不低于0℃，但仍能引起喜温植物的伤害，冷害使植物光合作用、呼吸、蒸腾、吸收等生理活动降低。“冻害”——指如冷害的温度继续不降到冰点以下，植物组织内部发生冰冻而引起的伤害称“冻害”。冻害使植物细胞浓缩，严重失水造成生理性干旱而死亡。②适应：植物对低温的适应主要决定于植物本身的抗寒能力。一般植物抗寒有两种方式：a、避寒方式b、耐寒方式：（锻炼——就是指植物抗寒性的各种过程的综合）（2）高温对植物的影响及植物对高温的适应；①影响：主要表现在破坏了植物的水分平衡和养分平衡。a、水分平衡b、养分平衡②适应：植物对高温的适应，表现在外部形态和生理功能上：a、形态上b、生理上1、水在植物生活中的生态意义（1）水是植物体的重要组成部分（2）水又是植物生命活动的必要条件（3）水是植物体的“血液”，有水植物才能生长、发育，无水则萎蔫（三）水分对植物的影响2、大气水、土壤水和潜水及其对植物的影响：（1）大气降水对植物的影响在中纬、低纬的地方（即热、亚热、温带）大气降水对植物的影响主要是以“雨水”的形态。在干燥地区：大气水对植物的影响主要是雾和露（二者都是大气水的凝结物，前者在近地面的空中，后者在地面）。现在把大气水的各种形态对植物的影响分叙如下：①地表覆雪②雨③冰雹④空气中的水蒸汽（2）土壤水对植物的影响①土壤水分过多时②土壤水分较少时（3）潜水（地下水）对植物的影响3、植物生态类群与水分的关系：每一种植物的生长和分布的生境都有一定的湿度界限，不同生境条件下的供水特点是不相同的，这些供水的特点不仅反映在植物的生理特点上，而且也反映在植物的外部形态和内部构造上。因此，按照以水分为主导生态因素把植物（高等植物）划分为四种不同的生态类群：1、旱生植物：旱生植物——是生长在干旱生境（草原、荒漠以及气候干燥、炎热区域）的植物。（1）旱生植物的总特点是：能够忍受干旱而不强烈降低其生命活动。硬叶旱生植物（2）旱生植物分类肉质早生植物A、硬叶旱生植物的特征：①叶的蒸腾面积缩小，叶片常呈针状，鳞片状或呈狭窄线形，并卷曲成筒，气孔深陷。②叶面常形成厚角质层和蜡层或长有稠密的毛层。③根系发达、主根很深，并强烈分枝，根的总量大大超过地上部分。④细胞液渗透压较多，以加强植物的吸水作用（达20—80个大气压）。⑤具有忍受长期和大量脱水而对植物没有伤害的能力。B、肉质旱生植物是一类特殊的旱生植物肉茎植物：叶片强烈退化成刺，茎则肉质化肉叶植物：叶片强烈肉质化，茎的肉质微弱肉质旱生植物与硬叶旱生植物的异同：同点：二者都具能忍耐干旱的能力；不同点：①肉质旱生植物能贮藏大量的水分，硬叶旱生植物则不能。②肉质旱生植物的细胞渗透压较低（5—7个大气压）而硬叶旱生植物细胞的渗透压则较高（20—80个大气压）③肉质旱生植物较硬叶旱生植物的生长缓慢2、湿生植物：湿生植物是生长在过度潮湿生境的植物。湿生植物的特点：（1）植物体不发育争取水分和防止蒸发的适应，表现在：（2）叶子大而薄、光滑，角质层较薄；（3）根系不发育，位于土壤表层，并且少分枝；（4）细胞渗透压不高（8—12个大气压）（海平面=1013.3毫巴，一个大气压=76厘米水银柱高）。湿生植物在我国主要以南方森林中分布较广。3、中生植物：中生植物——是生长在中等湿度生境的植物。中生植物不仅对水分要求适中，而且对温度、养分、光照等条件也要求是适中。中生植物的特征：(1)形态解剖和生理特征介于旱生植物和湿生植物之间。(2)细胞渗透压比湿生植物高而比旱生植物低。(3)叶扁平、宽阔、机械组织、栅栏组织发育中等。从中生植物的特征可以看出：它对水分的吸收和蒸腾的收支平衡的矛盾解决得较好，特别是栽培植物（蔬菜等）故水分不宜过多。但在中生植物中值得注意的是有一些比较特殊的植物：短命植物类短命植物4、水生植物水生植物的特征：（1）叶片面积增大，但表皮发育的微弱，因水中氧气少，利于气体交换；（2）植物体的根、茎、叶中有发达的通气组织，体内细胞间隙多，构成巨大的空腔系统，储藏空气（即可供生命活动又能调节浮力）。（3）沉没在水中的植物部分表皮无气孔。相反，浮在水面的叶片表面气孔常常加多（如藕），机械组织不发达（在静水中）。（4）沉没在水中的叶片无同化组织栅栏组织和海棉组织的分化。（5）根系发育微弱（营养繁殖占优势）。水生植物：根据沉没在水中的程度可分为：①沉水植物②浮水植物1、空气的化学成份：在生态因素中我们讲过，空气中的CO2、O2及土壤中的无机矿物元素等都是植物生存所必需的，不可缺少的生存条件，因此，空气的化学组成对植物也有一定的影响。大量的：氮（占78%）氧（占21%）⑴空气的组成少量和极少量的：氩（Ar）（1%）、CO2（0.03%）、H极少不固定的：氨NH3、SO2水汽、尘埃等。（四）大气对植物的影响（2）各空气成份对植物的影响：①氧O2②CO2③其它少量气体物质2、空气的运动：空气的运动是复杂多变的，但对于植物来说，空气运动的影响主要表现在空气的水平运动——即风的影响。故风对植物的影响主要表现在：⑴风能促使植物蒸腾加剧（特别是干热的焚风影响）。⑵风使植物变形甚至倒伏死亡。⑶风有利于风媒植物种子和花粉的传播。综上可看出，风对植物的影响有不利的一面，也有有利的一面。三、土壤对植物的影响土壤是地球一切陆生植物的立足之地，“万物土中生”说明了植物与土壤之间的密切关系，从土壤来看：一方面土壤能够供给植物生长所需要的水、肥、气、热（即土壤肥力）；另一方面又通过土壤本身的特性（即：物理、化学和生物学特性）直接影响植物的生长。因此，土壤对植物具有双重作用，表现在以下四个方面：1、土壤的机械组成与植物：土壤的机械组成（又叫土壤质地）——是指土壤中大小不同土粒的组合。土壤机械组成对植物的影响2、土壤的物理性质与植物：土壤的物理性质（包括：土壤空气、土壤水分、土壤温度和土壤的结构）。⑴土壤空气⑵土壤水分⑶土壤温度：对植物的影响表现在直接和间接两方面：直接影响间接影响3、土壤酸碱度与植物。①土壤酸碱度（PH值）对植物的影响是：A、直接影响。B、间接影响②土壤酸碱度（PH值）4、土壤中的矿物离子与植物a、大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg。b、微量元素：Cu、Zn、B、Mo、Mn、Fe、Co钴c、灰分元素：指植物干物质完全燃烧时，除去挥发后C、O、H、N后剩下的各种元素的氧化物叫灰分元素四、地形对植物的影响地形对植物只是起间接作用，但它对植物有着很大的影响。陆地表面复杂的地形，为植物提供了多种多样的生活环境；山区的植物种类通常比平原地区丰富得多，因为山区的气候条件是复杂的；同时，高山又起着保存古老植物区系成分的作用，在偏僻的山区又是植物的避难所。地形对植物的影响取决于它的垂直高度、坡地的方位以及山地的倾斜度。（一）动物对植物的影响：1、直接影响。主要表现在