第2章生物与环境

12020/7/17第二章生物与环境江苏农林职业技术学院柳建国2020/7/172第一节生命与环境一、生命的基本特征1、新陈代谢定义:是生物有机体维持生长、繁殖、运动等生命活动过程中化学变化的总称包括物质代谢和能量代谢同化作用和异化作用相互协调共同完成同化作用:吸收外界物质→转化成自身需要的物质→贮存能量异化作用:分解自身物质→释放能量→排出废弃物2、生殖（繁殖）定义:指生物产生后代，延续种族的现象生殖方式：有性生殖—两性细胞结合产生新个体无性生殖—亲代直接产生新个体（细菌、红薯等）2020/7/1733、遗传、变异与进化（达尔文的《物种起源》）4、反应与调节定义:指生物体受到外界干扰，迅速作出响应的一种能力二、生命系统的层次性基因分子细胞组织个体种群生物群落生态系统分子生态学微生态学宏观生态学(生态学根据研究对象层次划分三个层次)分子生态学：以生物活性分子特别是核酸分子为中心与环境关系的生态学微生态学：以细胞为中心与环境关系的生态学宏观生态学：以个体和群体为中心与环境关系的生态学2020/7/174第二节生态因子一、生态因子概念1、定义：生态因子(ecologicalfactors)是指环境中对生物生长发育和分布有影响的环境要素所有的生态因子构成了生态环境2、生态因子分类（两大类，六种基本类型）非生物因子1）气候因子：包括光、温度、大气、水分等2）土壤因子：包括有机质、结构、质地、理化性质、微生物等3）地形因子：包括海洋、陆地、山川、湖沼、平原、高原、海拔、经（纬）度等2020/7/175生物因子1）植物因子：植物之间共生、寄生等关系2）动物因子：摄食、传粉、践踏等3）人为因子：放牧、采伐等2020/7/176二、生态因子作用的基本特征1、综合性生态因子彼此联系,相互促进,相互制约,任何一个因子变化都会引起其他因子不同程度的变化。2、非等价性（主导因子作用）各因子对生物的作用不同，有一个对生物起主导作用的，称为主导因子，主导因子的改变会引起其它因子发生变化。3、不可替代性和互补性一个因子的缺失不能由另一个因子来替代。但某一因子的不足，在一定范围内可通过另外一个因子的加强得到补偿。4、阶段性生态因子的作用在作物不同发育时期各有不同（举例）。5、直接作用和间接作用（举例：地形因子）2020/7/177三、生态因子的限制性作用1、最小因子定律Liebig（利比希）：在稳定的状态下相对量较小的因子起主要作用2、耐受性定律生物的存在依赖综合环境因子的存在，某项因子的量不足或过多，超过了生物的耐性限度，则该物种不能生存生态幅指每个种对环境因子适应范围的大小，取决于各个种的遗传性3、限制因子定律指在各种生态因子中，其中必有一种或少数几种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子2020/7/1784、生物内稳态和保持内稳态的行为机制内稳态即生物控制体内环境使其保持相对稳定的机制能减少生物对外界条件的依赖性,提高对外界环境适应能力内稳态是通过生理里过程或行为的调整而实现的恒温动物主要是靠控制体内产热的生理过程调节体温变温动物主要靠减少热量散失或利用热源使身体增温四、生物对环境的适应适应是生物在环境中经过生存竞争而形成一种适合环境条件的特性与性状现象适应是自然选择的结果：一方面生物不断改变自己，形成一定特性和形状，以适应改变的环境另一方面，是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2020/7/179生物对环境的适应主要体现在四个方面：1、趋同适应和趋异适应趋同适应—指亲缘关系相当疏远的生物，由于长期生活在相同的环境中，在器官形态等方面出现很相似的现象趋异适应—同种生物，生长在不同的环境条件下，他们中间出现不同形态结构和不同的生理特性的现象2、形态构造的适应（动物皮肤颜色的保护等）2020/7/17103、行为适应形式有：运动（生物有机体对于外界环境中某一特定刺激所引起的定向运动）、繁殖迁移和迁徙迁移是动物进行一定距离移动的习性迁徙是动物根据季节不同而变更栖（qi）居地区的一种习性4、生理适应生物钟：生物有机体通过感受外界环境的周期变化而调节本身生理活动的节律与之适应。休眠：海参、蛇、青蛙等生理生化变化：作物对干旱的反应等5、营养适应(自修教材P29)2020/7/1711第三节生态因子的作用一、光因子1.光合作用光因子是一个能量因子当太阳光辐射到植物叶片表面时，大约有75%为叶片所吸收，约1－2%通过光合作用转变为化学能贮存在有机物质中，其余转化为热能大部分消耗在叶片的蒸腾作用上。2.光对动物的影响光对动物的生殖、体色、迁徒、羽毛更换、生长发育和形态建成等都有重要影响。蚜虫在连续有光的条件下产生无翅个体，在连续无光条件下也产生无翅个体。正常情况下，有翅的蚜虫比较多。2020/7/1712二、温度因子1、温度对植物生长发育的影响1）对生理活动的影响温度对光合作用和呼吸作用的影响都是通过有关的酶与温度的关系而起作用的一定范围内，随着温度升高，生理活动加快，实验表明，温度每升高10℃，生物化学反应速度一般成倍数增加。2）对生长发育的影响植物种子和生长发育只有在一定温度条件下才能进行生长发育速度与温度的增加值成正比温度三基点（以树木为例）2020/7/1713•2.城市热岛效应城市人口密集，建筑物林立，是一个人工补加能量的城市生态系统建筑材料，吸热性强，热源多城市上空的微尘云和大量的二氧化碳，阻隔热量向外散发当城市上空大气的风速很低时，大气层中的热气流像保温层一样包围在城市上空，使城市气温高于四周，易形成城市热岛热岛中心温度最高，逐渐向市外减低三、水分因子1、对植物的影响2、对动物的影响2020/7/1714四、大气因子1、二氧化碳的生态作用二氧化碳在大气成分中是生态意义最大的因子二氧化碳是植物光合作用的主要原料在植物的干重中碳占总干重的45%，氧占42%，氢占6.5%，氮占1.5%，其他成分占5%。其中碳和氧都来自二氧化碳2.氧气的生态作用植物呼吸时吸收氧气，放出二氧化碳没有氧气植物和人就不能生存空气中的氧气来源于植物的光合作用植物每吸收44克二氧化碳就放出32克氧气2020/7/17153、大气污染的生态治理利用植物治理大气污染，是主要生态治理措施之一1）监测作用某些植物对污染的反应比人要敏感，例如当SO2的浓度达1～5ppm时，人才能嗅到气味；达到10～20ppm时，才会引起人流泪、咳嗽等反应而苜蓿在0.4ppm以下便会出现受害症状2）净化作用植物净化大气污染环境的作用，主要是通过叶片吸收大气中的有毒物质，减少大气中的有毒物质含量使某些有毒物质在体内分解、转化为无毒物质，自行降解2020/7/1716室内空气净化有效的植物例证：秋海棠、文竹等在夜间可吸收二氧化碳、二氧化硫等有害物质吊兰、非洲菊、金绿萝、芦荟可吸收空气中的甲醛米兰、腊梅等能有效地清除空气中的二氧化硫、一氧化碳等有害物玫瑰、桂花、紫罗兰、茉莉、石竹等芳香花卉产生的挥发性油类具有显著的杀菌作用仙人掌等多肉植物，在吸收二氧化碳的同时，制造氧气，使室内空气中的负离子浓度增加2020/7/1717文竹吊兰秋海棠2020/7/1718五、土壤因子1、土壤质地和结构主要分为沙土、壤土、粘土2、土壤理化性质PH值、有机质3、土壤生物土壤微生物、土壤动物六、生物因子1、竞争2、生物化学的影响他感作用：植物组织排放出的生物化学物质对其他植物生长发育产生的抑制或有益作用。3、森林动物与植物间的关系2020/7/1719七、地形因子地形因子是间接生态因子能使能量和物质重新进行分配地形因子对动植物的影响，主要表现在山脉的走向、山体的整齐程度、河流的走向