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生物与环境—个体生态学

来源：花匠小妙招时间：2025-07-13 03:08

1、2 2 生物与环境生物与环境个体生态学个体生态学2-1 2-1 环境与生态因子环境与生态因子2-2 2-2 生物与环境的基本关系生物与环境的基本关系2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用2-1 2-1 环境与生态因子环境与生态因子一一、环境的概念环境的概念环境环境(environment) (environment) 是指某一特定生物是指某一特定生物体或生物群体以外体或生物群体以外的空间的空间, ,以及直接、以及直接、间接影响该生物体间接影响该生物体或生物群体生存的或生物群体生存的一切事物的总和。一切事物的总和。

2、生物生存的空间生物生存的空间(Space)(Space) 生命活动所需要的物质生命活动所需要的物质(Matter)(Matter) 生命活动所需要的能量生命活动所需要的能量(Energy)(Energy) 条件条件(conditions) (conditions) 不可消耗的称条件，如温度、不可消耗的称条件，如温度、湿度和湿度和PHPH值等。值等。资源资源(resources) (resources) 可被消耗的称资源，如营养物可被消耗的称资源，如营养物质、水、辐射能等。质、水、辐射能等。生物科学生物科学以生物为中心，包括动物、植物、微生物和人类。以生物为中心，包括动物、植物、微生

3、物和人类。环境科学环境科学以人类为中心以人类为中心, , 围绕着人类空间以及直接或间接影响人围绕着人类空间以及直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总和。类生活和发展的各种因素的总和。我国我国环境保护法环境保护法规定，环境是规定，环境是指大气、水体、土地、矿藏、森林、指大气、水体、土地、矿藏、森林、草原、野生动植物、水生生物、名草原、野生动植物、水生生物、名胜古迹、风景游览区、温泉、自然胜古迹、风景游览区、温泉、自然保护区、生活居住区等。保护区、生活居住区等。2-1 2-1 环境与生态因子环境与生态因子二二、生态因子生态因子生态因子生态因子(ecological factors)(e

4、cological factors) 是指环境中对生物的生长、发育、生殖、是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。素。1.1.生态生态因子因子概念概念相关概念相关概念生态环境生态环境(Eco- environment) 生态因子的总和生态因子的总和。生境生境(Habitat) 特定生物群落特定生物群落地段上地段上的生态因子的总和的生态因子的总和。2-1 2-1 环境与生态因子环境与生态因子二二、生态因子生态因子2. 2. 生态因子分类生态因子分类按性质按性质生物因子（生物因子（ biotic factorsbiot

5、ic factors）有机体（同种和异种）有机体（同种和异种）。非生物因子（非生物因子（ abiotic factorsabiotic factors）温度、光、湿度、温度、光、湿度、pHpH、氧气等、氧气等。按影响方式按影响方式密度制约因子密度制约因子(density independent factors)(density independent factors) 食物、天敌等生物因子食物、天敌等生物因子。非密度制约因子非密度制约因子(density dependent factors)(density dependent factors) 温度、降水、气候等非生物因子温度、降

6、水、气候等非生物因子。其作用强度随种其作用强度随种群密度的变化而群密度的变化而变化变化, , 因此有调因此有调节种群数量节种群数量, , 维维持种群平衡的作持种群平衡的作用用, (, (竞争、捕竞争、捕食食) )。作用强度不随作用强度不随种群密度变化种群密度变化而变化而变化, , 因而因而对种群密度不对种群密度不能起调节作用。能起调节作用。按生态因子稳定性按生态因子稳定性( (）稳定因子稳定因子(steady factors) 地心引力、地磁、太阳辐射常数等长年恒定的因子地心引力、地磁、太阳辐射常数等长年恒定的因子。变动因子变动因子(variable factors) 周期性变动周期性变

7、动第一性周期性因子第一性周期性因子第二性周期性因子第二性周期性因子非周期性变动：间断或突发，如风、降水、捕食非周期性变动：间断或突发，如风、降水、捕食按所处环境按所处环境气候因子气候因子土壤因子土壤因子地形因子地形因子生物因子生物因子人为因子人为因子如光照、温度等有固定周期如光照、温度等有固定周期( (随季节随季节呈现周期性变化呈现周期性变化); ); 这些因子是生物这些因子是生物种适应性形成的基础。种适应性形成的基础。如不同的气如不同的气候带分布着不同的生物种。候带分布着不同的生物种。随第一性周期性因子的变化而呈现出随第一性周期性因子的变化而呈现出周期性变化的因子周期性变化

8、的因子; ; 如降水、大气湿如降水、大气湿度、种内关系等度、种内关系等; ; 它们一般不会影响它们一般不会影响生物种的分布生物种的分布, , 但可影响生物种的个但可影响生物种的个体数目。体数目。此分类具有一定的独创性此分类具有一定的独创性, , 对了解生态因子作对了解生态因子作用的性质有很大帮助。用的性质有很大帮助。注：注：决定生物的决定生物的宏观分布宏观分布生物对这些因子生物对这些因子很难适应很难适应 2-2 2-2 生物与环境的基本关系生物与环境的基本关系一一、概概述述1.1.非生物非生物生态因生态因子与生子与生物的关物的关系系非生物生态因子对生物的影响，又称非生物生态因子对生物的

9、影响，又称环环境对生物的作用境对生物的作用生物受环境的影响生物受环境的影响生物对环境的生态适宜性生物对环境的生态适宜性生物对环境的影响，又称生物对环境的影响，又称生态效应生态效应。如森林具有防风固沙，净化空气，改变生境如森林具有防风固沙，净化空气，改变生境环境条件等。环境条件等。2.2.生物与生物与生物的生物的关系关系包括种内和种间作用，如捕食、竞争、互利共生包括种内和种间作用，如捕食、竞争、互利共生等。等。由于生物之间很难说明谁作用于谁，因而又称为由于生物之间很难说明谁作用于谁，因而又称为相互作用相互作用。2-2 2-2 生物与环境生物与环境的基本关系的基本关系二二、生态因子对

10、生物作用的特点生态因子对生物作用的特点综合性综合性非等价性非等价性( (主导性主导性) ) 直接性和间接性直接性和间接性不可替代性和互补性不可替代性和互补性阶段性阶段性主导作用主导作用某一因子的变化会引起其它因子某一因子的变化会引起其它因子发生明显的变化或能够明显改变发生明显的变化或能够明显改变生物的生长和发育生物的生长和发育。一个因子不能被另一个因子完一个因子不能被另一个因子完全替代全替代; 但是如一个因子在数但是如一个因子在数量上的不足量上的不足,有时可以被其它有时可以被其它因子来调剂和补偿。因子来调剂和补偿。每个生态因子是相互影响，互每个生态因子是相互影响，互相制约的。相制约的

11、。生物发育的阶段性导致生物发育的阶段性导致对不同的生态因子或生对不同的生态因子或生态因子的强度要求不同。态因子的强度要求不同。生态因子对生物体的生长、发生态因子对生物体的生长、发育、繁殖和分布可以是直接的，育、繁殖和分布可以是直接的，也可以是间接的。也可以是间接的。 1840 1840年年, , 德国有机化学家李比西德国有机化学家李比西（Liebig）提出的提出的“植植物的生长取于最小量的那种营养物质物的生长取于最小量的那种营养物质”, , 这就是李这就是李比西的最小因子法则。比西的最小因子法则。这一法则还说明这一法则还说明: : 某一数量最不足的营养物质某一数量最不足的营养物质, ,

12、由由于不能满足植物的需要于不能满足植物的需要, , 不但本身会限制植物的生不但本身会限制植物的生长长, , 同时也将限制其它处于良好状态因子的发挥。同时也将限制其它处于良好状态因子的发挥。李比西在提出最小因子法则时李比西在提出最小因子法则时, , 只是针对营养物质只是针对营养物质对植物的影响对植物的影响; ; 通过研究通过研究, , 这一法则同样适宜于光这一法则同样适宜于光温等其它因子。因而外延为温等其它因子。因而外延为最小因子定律最小因子定律。2-22-2三三、生物与环境关系的基本原理生物与环境关系的基本原理1. 1. 最最小小因因子子定定律律只适应于相对稳定状态（只适应于相对稳

13、定状态（stcady statestcady state），在不稳定状态），在不稳定状态下，很少生态因子处于剧烈变动之中，很难确定哪一因子是下，很少生态因子处于剧烈变动之中，很难确定哪一因子是限制因子。限制因子。要考虑生态因子间的相互作用（要考虑生态因子间的相互作用（interactioninteraction）稳定条件下）稳定条件下某些因子可以补偿或代替。某些因子可以补偿或代替。2-22-2三三、生物与环境关系的基本原理生物与环境关系的基本原理2. 2. 耐耐受受定定律律 Shelford（1913）在最小因子律的基础）在最小因子律的基础上又提出了耐受性法则：上又提出了耐受性法则：

14、一种生物能够生存和繁殖，要依赖一种综合一种生物能够生存和繁殖，要依赖一种综合环境的全部因子的存在，只要其中一项因子的量环境的全部因子的存在，只要其中一项因子的量或质不足或过多，超过了耐性限度（或质不足或过多，超过了耐性限度（limits o f limits o f ToleranceTolerance），则使该物种不能生存，甚至灭绝。），则使该物种不能生存，甚至灭绝。外延为耐性定律外延为耐性定律: : 对于具体的生物对于具体的生物, , 各种生态因子都存在着一各种生态因子都存在着一个生物学的上限和下限个生物学的上限和下限( (又称阈值又称阈值), ), 它们之间的它们之间的幅度就是该种生

15、物对某一生态因子的耐性限度幅度就是该种生物对某一生态因子的耐性限度, , 其中包括最适区其中包括最适区, , 适宜区和高低死亡限适宜区和高低死亡限( (见耐受曲见耐受曲线线) ) 。数量很低数量很低数量最高数量最高生理受抑制生理受抑制种种群群数数量量数量很低数量很低种群消失种群消失种群消失种群消失不能耐受区不能耐受区生理受抑制生理受抑制不能耐受区不能耐受区最适区最适区环境梯度环境梯度高高低低耐受性下限耐受性下限耐受性上限耐受性上限生物种的耐受性限度图解（仿生物种的耐受性限度图解（仿Smith,1980Smith,1980）（二）生物对各生态因子耐受性之间的相互关系二）生物对各生态因子耐受

16、性之间的相互关系对生物产生影响的各种生态因子之间存在明显的相互影响：如对生物产生影响的各种生态因子之间存在明显的相互影响：如温湿的关系；湿度和溶氧的关系；温度和盐的协同作用温湿的关系；湿度和溶氧的关系；温度和盐的协同作用生物因子和非生物因子之间也是相互影响的：物种之间的竞争生物因子和非生物因子之间也是相互影响的：物种之间的竞争产生的生态位分离产生的生态位分离生物种对各生态因子耐受性之间的相互关系生物种对各生态因子耐受性之间的相互关系一个常见的现象是，在对生物产生影响的各种生态一个常见的现象是，在对生物产生影响的各种生态因子之间存在着明显的相互影响。因子之间存在着明显的相互影响。如如温温

17、湿湿的的关关系系生物种对各生态因子耐受性之间的相互关系生物种对各生态因子耐受性之间的相互关系湿度和湿度和溶氧的溶氧的关系；关系；温度和温度和盐的协盐的协同作用同作用生物种对各生态因子耐受性之间的相互关系生物种对各生态因子耐受性之间的相互关系生物因子和非生物因子之间也是相互影响的：生物因子和非生物因子之间也是相互影响的：物种之间的竞争产生的生态位分离。物种之间的竞争产生的生态位分离。耐性定律认为：耐性定律认为：一种生物对各种生态因子的耐性限度不同；不同生一种生物对各种生态因子的耐性限度不同；不同生物的同一生态因子的耐性限度也不同。物的同一生态因子的耐性限度也不同。同种生物在不同发育阶段

18、的各种生态因子的耐性限同种生物在不同发育阶段的各种生态因子的耐性限度不同，通常生殖生长期对生态条件要求最严格度不同，通常生殖生长期对生态条件要求最严格（最敏感）。（最敏感）。由于生态因子的相互作用，当某个生态因子不足处由于生态因子的相互作用，当某个生态因子不足处于最适状态时，如缺于最适状态时，如缺NN抗旱力下降（对水分耐性抗旱力下降（对水分耐性限度下降）。限度下降）。对主要生态因子耐性范围广的生物，其分布也广。对主要生态因子耐性范围广的生物，其分布也广。同一物种内的不同品种，长期生活在不同生态环同一物种内的不同品种，长期生活在不同生态环境，对生态因子会形成耐性限度的差异，即产生

19、境，对生态因子会形成耐性限度的差异，即产生 “生态型生态型”分化。分化。生物对生态因子耐性限度的大小一般用生物对生态因子耐性限度的大小一般用“广广”与与“狭狭”来表来表示示; ; 如广温性如广温性, ,狭温性。狭温性。与耐性定律相关概念与耐性定律相关概念生态幅的概念生态幅的概念在自然界，由于长期自然选择的结果，每个种都适应于在自然界，由于长期自然选择的结果，每个种都适应于一定的生境，并有其特定的适应范围。每个种适应生境范围一定的生境，并有其特定的适应范围。每个种适应生境范围的大小即生态幅。生态幅就是生物对生态因子的适应性结果的大小即生态幅。生态幅就是生物对生态因子的适应性结果的反映。的反映

20、。生态幅与耐性限度的异同生态幅与耐性限度的异同生态幅生态幅既对某一生态因子，又指环境系统的综合，既对某一生态因子，又指环境系统的综合，一般是从生态适应角度来讲。一般是从生态适应角度来讲。耐性限度耐性限度般对某个生态因子而言，而且概念是从生般对某个生态因子而言，而且概念是从生物本身出发，主要指某一个种对环境的生物学特性。物本身出发，主要指某一个种对环境的生物学特性。生态幅的表示方法生态幅的表示方法多用多用“窄窄”、“广广”来表示（定性的）来表示（定性的）: : 窄窄stenosteno（窄湿性（窄湿性stenothermalstenothermal、窄水性、窄水性 stenohyd

21、riostenohydrio、窄热性、窄热性stenohalinestenohaline）。）。广广eury(eury(广湿性广湿性eurythermaleurythermal、广水性、广水性euryhydrioeuryhydrio、广、广热性热性euryhaline)euryhaline)。广光性广光性(euryphotic)狭光性狭光性(stenophotic)2-22-2三三、生物与环境关系的基本原理生物与环境关系的基本原理3. 3. 限制因子原理限制因子原理生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用, , 但是但是其中必有一种或少数几种

22、因子是限制生物生存和繁殖的关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因子键因子, , 这些关键因子就是限制因子。这些关键因子就是限制因子。重要意义重要意义: : 限制因子原理阐明了生物与环境的最基本的关系限制因子原理阐明了生物与环境的最基本的关系, , 它在生态系统的调控与管理中是一个极其重要的概念。它在生态系统的调控与管理中是一个极其重要的概念。其重要价值在于其重要价值在于: : 使人们掌握了一把研究生物与环境复杂关使人们掌握了一把研究生物与环境复杂关系的钥匙系的钥匙, , 一旦找到了这把钥匙一旦找到了这把钥匙, , 就意味着找到了影响生物就意味着找到了影响生物生存和发展的关

23、键性因子生存和发展的关键性因子, , 然后集中力量去解决它。然后集中力量去解决它。那么什么样的生态因子可能成为限制因子那么什么样的生态因子可能成为限制因子? ? 如果一种生物对如果一种生物对某一生态因子的耐受范围广某一生态因子的耐受范围广, , 而且这种因子又非常稳定而且这种因子又非常稳定, , 那那么这种因子就不太可能成为限制因子么这种因子就不太可能成为限制因子; ; 相反相反, , 如果一种生物如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很窄对某一生态因子的耐受范围很窄, , 而且这种因子又易于变化而且这种因子又易于变化, , 那么这种因子就很可能成为一种限制因子。那么这种因子就很可能成为一种限

24、制因子。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性一、概一、概述述1. 1. 生生态态适适应应是生物在环境中，经过生存竞争而形成的是生物在环境中，经过生存竞争而形成的一种适合环境条件的特性与性状的现象，一种适合环境条件的特性与性状的现象，它是它是自然选择自然选择的结果。的结果。适应性包括两方面适应性包括两方面一是生物不断改变自己，形成一定特性和性一是生物不断改变自己，形成一定特性和性状，以适应改变的环境；状，以适应改变的环境；二是保留有利于生物生存和繁殖的各种特二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，巩固自身征，充分利用稳定条件下的

25、资源，巩固自身的竞争能力。的竞争能力。生物对环境的适应对生物种族的发展有重生物对环境的适应对生物种族的发展有重要的意义要的意义首先是个体数量的增加，动物在适宜的环境条首先是个体数量的增加，动物在适宜的环境条件下繁殖速度快，能在短时期里获得较多的个件下繁殖速度快，能在短时期里获得较多的个体数目；体数目；其次是能扩大分布区，由于个体数量增多，密其次是能扩大分布区，由于个体数量增多，密度增加，动物便会逐渐向邻区迁移，并在新的度增加，动物便会逐渐向邻区迁移，并在新的地区生活繁衍；地区生活繁衍；第三是物种的分化，动物对新的生存条件逐第三是物种的分化，动物对新的生存条件逐渐适应而产生

26、遗传变异，这些变异积累发展的渐适应而产生遗传变异，这些变异积累发展的过程使一个种开始逐渐分化。过程使一个种开始逐渐分化。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性一、概一、概述述1. 1. 生生态态适适应应2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性二、适应方式二、适应方式1. 1. 形态适应形态适应大部分适于陆上生活的爬行类、哺大部分适于陆上生活的爬行类、哺乳类，由肺呼吸空气，有完善的皮乳类，由肺呼吸空气，有完善的皮肤保护，避免水分失散，都有四肤保护，避免水分失散，都有四肢便于奔走肢便于奔走。空中飞行的动物如鸟类、昆虫等，空中飞行的动物如鸟类、

27、昆虫等，体形一般不大，有飞翔器官。体形一般不大，有飞翔器官。有些动物具有有些动物具有：保护色（保护色（protective colorationprotective coloration）警戒色（警戒色（warningcolorationwarningcoloration）拟态（拟态（mimirymimiry）。）。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性二、适应方式二、适应方式2. 2. 行为适应行为适应运动运动生物有机体对于外界环境中某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，包一特定刺激所引起的定向运动，包括直线运动和调转运动两种形式。括直线

28、运动和调转运动两种形式。这是行为适应的最普遍方式。这是行为适应的最普遍方式。如如: : 雄三棘鱼在繁殖季节求偶过程雄三棘鱼在繁殖季节求偶过程中，为保卫其领域，争夺配偶和保中，为保卫其领域，争夺配偶和保护鱼卵，特别好斗。雄鱼好斗和攻护鱼卵，特别好斗。雄鱼好斗和攻击行为具有重要的适应意义，对动击行为具有重要的适应意义，对动物的个体生存和种群繁衍有利。物的个体生存和种群繁衍有利。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性二、适应方式二、适应方式2. 2. 行为适应行为适应迁移和迁徙迁移和迁徙迁移（迁移（migrationmigration）是动物进行一定距离移动的习性。）是动物

29、进行一定距离移动的习性。可以分为水平迁移，如昆虫的迁移；垂直迁移，如水生可以分为水平迁移，如昆虫的迁移；垂直迁移，如水生无脊椎动物的昼夜垂直移动。还有如植物的种子、果实无脊椎动物的昼夜垂直移动。还有如植物的种子、果实的传播以及植物本身的传播，以扩大分布区，也称为迁的传播以及植物本身的传播，以扩大分布区，也称为迁移。移。迁徙（迁徙（migrationmigration）是动物根据季节不同而变更栖居地）是动物根据季节不同而变更栖居地区的一种习性，它不是简单的搬家。其特点是动物在迁区的一种习性，它不是简单的搬家。其特点是动物在迁徒时几乎在差不多的时间内进行；往往是成群结队，经徒时几乎在差不多的时间内

30、进行；往往是成群结队，经过相同的路线长途跋涉，最终达到同一目的地；具有周过相同的路线长途跋涉，最终达到同一目的地；具有周期性，大都是每年一次。如有些候鸟的迁徙，某些鱼类期性，大都是每年一次。如有些候鸟的迁徙，某些鱼类的洄游等。迁移和迁徙行为的历史原因很多，有温度变的洄游等。迁移和迁徙行为的历史原因很多，有温度变化、食物的来源、生殖习性等，非常复杂。化、食物的来源、生殖习性等，非常复杂。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性二、适应方式二、适应方式3. 3. 生理适应生理适应生理适应是生物有机体身体里发生的各种变化，虽然看生理适应是生物有机体身体里发生的各种变化，虽然看不

31、见，但非常重要，主要有以下几方面不见，但非常重要，主要有以下几方面：生物钟（生物钟（biological clockbiological clock）又称生理钟、时又称生理钟、时辰节律。辰节律。生物有机体通过感受外界环境的周期变化而调节本身生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。如有花植物每年在一定的季节或一理活动的节律与之适应。如有花植物每年在一定的季节或一定的时间（早晨、傍晚、黑夜）开花。有的植物花白天朝向定的时间（早晨、傍晚、黑夜）开花。有的植物花白天朝向阳光展开，到了傍晚闭合或下垂，如太阳花、向日葵等；蝶阳光展开，到了傍晚闭合或下垂，如太阳花、向

32、日葵等；蝶类大多在白天活动，而蛾类则在夜晚活动；海滩动物在潮汐类大多在白天活动，而蛾类则在夜晚活动；海滩动物在潮汐周期的一定时间产卵；此外光合作用的进行、生长激素的产周期的一定时间产卵；此外光合作用的进行、生长激素的产生、细胞分裂速度等也具有明显的昼夜活动的规律。生、细胞分裂速度等也具有明显的昼夜活动的规律。休眠（休眠（dormancydormancy）又称蛰伏，是生物对外界环境）又称蛰伏，是生物对外界环境条件的一种适应条件的一种适应休眠时新陈代谢低下，在恒温动物中表现为停止取食、休眠时新陈代谢低下，在恒温动物中表现为停止取食、不活动、心跳缓慢、呼吸减弱，体温下降并陷入昏睡状不活动、心

33、跳缓慢、呼吸减弱，体温下降并陷入昏睡状态；在变温动物则表现为生命活动延缓以至几乎停顿。态；在变温动物则表现为生命活动延缓以至几乎停顿。休眠发生在夏季的称为夏眠（夏蛰），如海参、非洲肺休眠发生在夏季的称为夏眠（夏蛰），如海参、非洲肺鱼与美洲的肺鱼、黄鼠。夏眠在无脊椎动物中比较常鱼与美洲的肺鱼、黄鼠。夏眠在无脊椎动物中比较常见。发生在冬季的称为冬眠（冬蛰），如蛙、蛇、蝙蝠见。发生在冬季的称为冬眠（冬蛰），如蛙、蛇、蝙蝠等。等。植物和微生物中也有休眠状态，如植物在冬季芽停止萌植物和微生物中也有休眠状态，如植物在冬季芽停止萌发，树木落叶；发，树木落叶；2-3 2-3 生物对环境的生态适应

34、性生物对环境的生态适应性二、适应方式二、适应方式3. 3. 生理适应生理适应生理生化变化生理生化变化如鸟类具有双重呼吸（如鸟类具有双重呼吸（dual respirationdual respiration），这是），这是生理上适应飞翔生活的一种呼吸方式。鸟类除有肺生理上适应飞翔生活的一种呼吸方式。鸟类除有肺外，还有很多由肺壁凸出而形成的薄壁气囊，伸展外，还有很多由肺壁凸出而形成的薄壁气囊，伸展到脏器间、肌肉和骨骼中，鸟飞翔时气囊一张一到脏器间、肌肉和骨骼中，鸟飞翔时气囊一张一缩，气体经肺进入气囊，又从气囊经肺排出，在肺缩，气体经肺进入气囊，又从气囊经肺排出，在肺部进行二次气体交换

35、，故称双重呼吸。部进行二次气体交换，故称双重呼吸。小麦在干早时如萎蔫小麦在干早时如萎蔫4 4小时，可引起气孔关闭，其小时，可引起气孔关闭，其脱落酸含量可增加脱落酸含量可增加4040倍，并以不活泼的形式贮存于倍，并以不活泼的形式贮存于叶片中，当水分供应充足时，又可恢复到正常水叶片中，当水分供应充足时，又可恢复到正常水平，说明脱落酸的效力是可逆的。平，说明脱落酸的效力是可逆的。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性二、适应方式二、适应方式3. 3. 生理适应生理适应2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性二、适应方式二、适应方式4. 4. 营养适应

36、营养适应植物是动物营养的主要来源，是动物赖以为生植物是动物营养的主要来源，是动物赖以为生的重要生物环境条件。的重要生物环境条件。营养与食性有关，动物食性在长期适应过程中营养与食性有关，动物食性在长期适应过程中形成了多种类型的特化，如狭食性动物取食的形成了多种类型的特化，如狭食性动物取食的食物种类少，其特化程度就比较高；广食性动食物种类少，其特化程度就比较高；广食性动物取食的食物种类多，其特化程度就不明显。物取食的食物种类多，其特化程度就不明显。营养适应还受种间竞争的影响。营养适应还受种间竞争的影响。植物对外界环境具有自动调节的功能。植物对外界环境具有自动调节的功能。2-3 2-

37、3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性二、适应方式二、适应方式5. 5. 组组合合适适应应生物对非生生物对非生物环境条件物环境条件表现出一整表现出一整套协同的适套协同的适应特性，称应特性，称适应组合。适应组合。如骆驼和仙如骆驼和仙人掌对炎热人掌对炎热干旱环境的干旱环境的适应。适应。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性三、适应类型三、适应类型1. 1. 生物对环境的趋异适应生物对环境的趋异适应生态型生态型定义定义同种生物的不同个体群，长期同种生物的不同个体群，长期生存在不同的自然生态条件或人生存在不同的自然生态条件或人为培育条件下，发生趋异适应，为培育条件下

38、，发生趋异适应，并经自然选择或人工选择而分化并经自然选择或人工选择而分化形成的生态、形态和生理特性不形成的生态、形态和生理特性不同的基因型类群，称为生态型同的基因型类群，称为生态型（ecotypeecotype）。）。 Turesson Turesson（杜尔松，瑞典）认为：（杜尔松，瑞典）认为：生态型是生物与特定生态环境相协生态型是生物与特定生态环境相协调的基因型集群。调的基因型集群。生态型是属于分类学上种以下的生态型是属于分类学上种以下的分类单位。分类单位。生态型的类型生态型的类型气候生态型：气候生态型：指长期适应不同光固相、气候和降水等气指长期适应不同光固相、气候和降水等气候因子

39、而形成的各种生态型。如水和光湿候因子而形成的各种生态型。如水和光湿生态型、耐热型、抗害型等等。生态型、耐热型、抗害型等等。土壤生态型：土壤生态型：在不同土壤水分、湿度、肥力（养分）等在不同土壤水分、湿度、肥力（养分）等条件下形成的生态型。如稻（水稻、陆条件下形成的生态型。如稻（水稻、陆稻），线虫（水生线虫、陆生（土壤线稻），线虫（水生线虫、陆生（土壤线虫）虫）。生物生态型：生物生态型：同种生物的不同个体群，长期生活在不同同种生物的不同个体群，长期生活在不同的生物环境中，也会分化形成不同的生态的生物环境中，也会分化形成不同的生态型，如作物对病和虫具有不同抗性的品种型，如作物对病和

40、虫具有不同抗性的品种群。群。生态型的演变生态型的演变阶梯式变化：阶梯式变化：认为生态型应是空间上陋离了实体，在一认为生态型应是空间上陋离了实体，在一个种内的不同生态型之间是间断的。个种内的不同生态型之间是间断的。渐渐变：变：有些研究证明，生态型间的性状是渐变的，它与有些研究证明，生态型间的性状是渐变的，它与一个连续的环境序列对应。一个连续的环境序列对应。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性三、适应类型三、适应类型2. 2. 生物对环境的趋同适应生物对环境的趋同适应生活型生活型定义定义不同种的生物，由于长期生活在相同的生态环境条件下，不同种的生物，由于长

41、期生活在相同的生态环境条件下，发生趋同适应，并经自然选择或人为选择而形成的、具有发生趋同适应，并经自然选择或人为选择而形成的、具有相似形态、生理和生态特性的物种类群称为生活型。相似形态、生理和生态特性的物种类群称为生活型。注注: : 显然，生活型为种以上的分类单位。显然，生活型为种以上的分类单位。生活型的类型生活型的类型主要从形态外貌上区分，有不同主要从形态外貌上区分，有不同的分类方法。的分类方法。2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性四、适应机理四、适应机理1. 1. 生物对生态因子耐受限度的调整生物对生态因子耐受限度的调整驯化驯化生物在实验自然条件下，诱发

42、的生理补偿变化，称为驯生物在实验自然条件下，诱发的生理补偿变化，称为驯化化(实验训化和气候训化实验训化和气候训化) 。生物借助于驯化过程可以稍调整它们对某个或某些生态因生物借助于驯化过程可以稍调整它们对某个或某些生态因子的耐受范围。子的耐受范围。35ul/g.h80ul/g.h所以所以55蛙蛙能耐受低能耐受低温环境温环境2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性四、适应机理四、适应机理这一驯化过程涉及到酶系统的改变，所以驯化也这一驯化过程涉及到酶系统的改变，所以驯化也可以理解为是生物体内决定代谢速率的酶系统的适应可以理解为是生物体内决定代谢速率的酶系统的适应改变。改变

43、。休眠休眠昼夜节律和其它周期性的补偿变化昼夜节律和其它周期性的补偿变化1. 1. 生物对生态因子耐受限度的调整生物对生态因子耐受限度的调整2. 2. 内稳态机制内稳态机制2-3 2-3 生物对环境的生态适应性生物对环境的生态适应性四、适应机理四、适应机理内稳态生物和内稳态生物和非内稳态生物非内稳态生物依据生物对非生物因子依据生物对非生物因子的反应或者依据外部条的反应或者依据外部条件变化对生物体内状态件变化对生物体内状态的影响，可以把生物区的影响，可以把生物区分为内稳态生物分为内稳态生物(homeostatic (homeostatic organisms)organisms)和非内稳态

44、和非内稳态生物生物(non-homeostatic (non-homeostatic organisms)organisms)。这两类生物之间的基本差异是决定其耐受限度的这两类生物之间的基本差异是决定其耐受限度的根据根据不同不同。对非内稳态生物对非内稳态生物(植物和某些动物植物和某些动物)来讲，其耐受限度只简来讲，其耐受限度只简单地决定于其特定酶系统在什么范围内起作用。单地决定于其特定酶系统在什么范围内起作用。对内稳态生物来讲，其内稳态机制能够发挥作用的范围就对内稳态生物来讲，其内稳态机制能够发挥作用的范围就是它的耐受范围。是它的耐受范围。内稳态机制内稳态机制内稳态机制内稳态机制 (ho

45、meostasis) ，即，即生物控制自身的体内环境使其保生物控制自身的体内环境使其保持相对稳定，是进化发展过程中持相对稳定，是进化发展过程中形成的一种更进步的机制，它或形成的一种更进步的机制，它或多或少能够减少生物对外界条件多或少能够减少生物对外界条件的依赖性，扩大耐受限度，提高的依赖性，扩大耐受限度，提高了对环境的适应能力。了对环境的适应能力。生物为保持内稳态发展了很多复生物为保持内稳态发展了很多复杂的形态、生理和行为适应。杂的形态、生理和行为适应。如恒温动物主要是依靠控制体内如恒温动物主要是依靠控制体内产热的生理过程产热的生理过程（生理适应）（生理适应），而变温动物则主要依靠减少热量而变

46、温动物则主要依靠减少热量散失或利用环境热源使身体增温，散失或利用环境热源使身体增温，这类动物主要是靠行为来调节，这类动物主要是靠行为来调节，即即行为适应行为适应，这种方法是最简单、，这种方法是最简单、最普通和十分有效。最普通和十分有效。稳定性差、耐受范围低、稳定性差、耐受范围低、地理分布范围受到限制地理分布范围受到限制需要注意的是需要注意的是: :内稳态只是扩大了内稳态只是扩大了生物的生态幅和适生物的生态幅和适应能力，并不能完应能力，并不能完全摆脱环境的限制。全摆脱环境的限制。2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用一、光与生物的关系一、光与生物的关系1.1.光光的的生生态

47、态作作用用光的生态作用光的生态作用是食物链的起点是食物链的起点紫外线具有杀伤和致癌作用紫外线具有杀伤和致癌作用地表热量基本本上是由红外线产生的地表热量基本本上是由红外线产生的是重要的能量环境之一是重要的能量环境之一2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用一、光与生物的关系一、光与生物的关系2.2.光质光质的生的生态作态作用及用及生物生物的适的适应应光的性质光的性质波长波长1501504000nm,4000nm,分紫外光分紫外光(1%)(1%)、可见光和红外、可见光和红外光三类光三类(50-60%)(50-60%)，波长在，波长在380380760nm760nm

48、之间的光为可之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是见光。绿色植物的光合作用有效范围是380380700nm700nm之间。之间。 400630 1000 25004000 波长波长(nm)紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线能能量量强强度度2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用一、光与生物的关系一、光与生物的关系光质变化对光质变化对生物的影响及生物的影响及生物的适应生物的适应植物植物光质不同对光质不同对植物的形态植物的形态建成、向光建成、向光性与色素的性与色素的形成影响也形成影响也不同不同。动物动物发展不同的色发展不同的色觉。觉。2.2.光质

49、光质的生的生态作态作用及用及生物生物的适的适应应如如: 蓝紫光和青光能抑制蓝紫光和青光能抑制植物伸长，使植物成植物伸长，使植物成矮小形态。矮小形态。海洋植物海洋植物光合作用色素对光光合作用色素对光谱变化具有明显的适谱变化具有明显的适应性。应性。高山植物高山植物茎叶含花青素，发展茎叶含花青素，发展了特殊的莲座状叶丛了特殊的莲座状叶丛对紫外光作用对紫外光作用的适应。的适应。2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用一、光与生物的关系一、光与生物的关系3.3.光强光强的生的生态作态作用及用及生物生物的适的适应应光照强度对生物的生长、光照强度对生物的生长、发

50、育和形态建成的作用发育和形态建成的作用对植物的影响对植物的影响影响叶绿素的合成影响叶绿素的合成促进植物细胞的增长和促进植物细胞的增长和分化、对植物组织和分化、对植物组织和器官的生长发育及分器官的生长发育及分化有重要的影响。化有重要的影响。对动物的影响对动物的影响影响动物的生长发育影响动物的生长发育典型例子典型例子黄化现象黄化现象(etiolation (etiolation phenomenon)phenomenon)植物一般在植物一般在黑暗中不能黑暗中不能合成叶绿素合成叶绿素，但能形成胡但能形成胡萝卜素，导萝卜素，导致叶子发黄。致叶子发黄。光光合合作作用用率率光光合合作作用用

51、率率光强度光强度光强度光强度净生产力净生产力A 光合作用光合作用B 呼吸作用呼吸作用ABACP 光补偿点光补偿点CPCP阳性植物阳性植物spSP 光饱和点光饱和点B光补偿点与光饱和点：光补偿点与光饱和点：光合作用强度和呼吸作用强度相当处的光强度为光补偿点光合作用强度和呼吸作用强度相当处的光强度为光补偿点(compensation point) ；当光照强度达到一定水平后，光；当光照强度达到一定水平后，光合产物不再增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和合产物不再增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和点点(saturate point) 。sp净生产力净生产力阴性植物阴性植物2-4 2-4 主

52、要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用一、光与生物的关系一、光与生物的关系3.3.光强光强的生的生态作态作用及用及生物生物的适的适应应植物对光照强度的适应植物对光照强度的适应在不同的植物种中，植物在不同的植物种中，植物光合能力光合能力(photosynthetic (photosynthetic capacity) capacity)对光照强度的反对光照强度的反应是有差异的。应是有差异的。当传入的辐射能是饱和当传入的辐射能是饱和的、温度适宜、相对湿的、温度适宜、相对湿度高、大气度高、大气COCO2 2 和和O O2 2的浓度正常时的光合作的浓度正常时的光合作用速率，称为光合能力。用

53、速率，称为光合能力。C C4 4植物多起源于热带和亚热带植物区系。植物多起源于热带和亚热带植物区系。C C3 3植物多起源于温带。植物多起源于温带。高梁高梁小麦小麦玉米玉米光强度光强度CO2摄取摄取CP （C4）CP（ C3 ）阳草阳草阴草阴草水青冈水青冈2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用一、光与生物的关系一、光与生物的关系3.3.光强光强的生的生态作态作用及用及生物生物的适的适应应植物对光照强植物对光照强度的适应度的适应陆生植物陆生植物对不同光照强度对不同光照强度的适应产生的适应产生：阳性植物阳性植物(cheliophytes)(cheliophytes

54、) 阴性植物阴性植物(sciophytes)(sciophytes) 耐阴性植物耐阴性植物(shade plant)(shade plant)阳性植物对光要求比较迫阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件切，只有在足够光照条件下才能正常生长，其光饱下才能正常生长，其光饱和点、光补偿点都较高，和点、光补偿点都较高，光合作用的速率和代谢速光合作用的速率和代谢速率都比较高。如蒲公英、率都比较高。如蒲公英、桦树、栎。桦树、栎。也叫中性植物，对光照具也叫中性植物，对光照具有较广的适应能力，在完有较广的适应能力，在完全的光照下生长，也能忍全的光照下生长，也能忍耐适度的荫蔽或在生育期耐适度的荫蔽或在生育

55、期间需要较轻度的遮荫。如间需要较轻度的遮荫。如党参、沙参。党参、沙参。阴性植物对光的需求远阴性植物对光的需求远较阳性植物低，光饱和较阳性植物低，光饱和点和光补偿点都较低。点和光补偿点都较低。其光合速率和呼吸速率其光合速率和呼吸速率都比较低。如人参、红都比较低。如人参、红豆杉、三七。豆杉、三七。2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用一、光与生物的关系一、光与生物的关系3.3.光强光强的生的生态作态作用及用及生物生物的适的适应应动物对光照强度的适应动物对光照强度的适应光照强度使动物在视觉器官的形态产生了光照强度使动物在视觉器官的形态产生了遗传的适应性变化遗传的适应性变化

56、。动物的活动行为与光照强度有密切关系。动物的活动行为与光照强度有密切关系。昼行性动物和夜行性动物昼行性动物和夜行性动物动物活动动物活动均在夜幕来均在夜幕来临时活动临时活动2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用一、光与生物的关系一、光与生物的关系4.4.生生物物对对光光周周期期的的适适应应生物的昼夜节律生物的昼夜节律生物的光周期现象生物的光周期现象植物的光周期现象植物的光周期现象长日照植物长日照植物短日照植物短日照植物中日照植物中日照植物日中性植物日中性植物动物的光周期现象动物的光周期现象繁殖的光周期现象繁殖的光周期现象长日照动物长日照动物短日照

57、动物短日照动物昆虫滞育的光周期现象昆虫滞育的光周期现象换毛与换羽的光周期现象换毛与换羽的光周期现象动物迁徒的光周期性现象动物迁徒的光周期性现象GarnerGarner等人等人(1920)(1920)发现明相暗相的发现明相暗相的交替与长短对植交替与长短对植物的开花结实有物的开花结实有很大的影响。这很大的影响。这种植物对自然界种植物对自然界昼夜长短规律性昼夜长短规律性变化的反应，称变化的反应，称光周期现象。光周期现象。它使生物的生长它使生物的生长发育与季节的变发育与季节的变化协调一致，对化协调一致，对动植物适应所处动植物适应所处的环境具有很大的环境具有很大意义。意义。是指在日照时间是指在日照

58、时间长于一定数值长于一定数值（一般（一般1414小时以小时以上）才能开花的上）才能开花的植物。植物。如冬小麦、大麦、如冬小麦、大麦、油菜和甜菜等，油菜和甜菜等，而且光照时间越而且光照时间越长，开花越早。长，开花越早。是日照时间短于是日照时间短于一定数值（一般一定数值（一般1414小时以上的黑小时以上的黑暗）才能开花的暗）才能开花的植物。植物。通常早春或深通常早春或深秋开花。如牵牛秋开花。如牵牛花、水稻、烟草花、水稻、烟草等。等。要求昼夜长短比要求昼夜长短比例接近相等（例接近相等（12小时左右）小时左右）如甘蔗如甘蔗在任何日照条件在任何日照条件下都能开花的植下都能开花的植物。物。如番茄、黄瓜和

59、如番茄、黄瓜和辣椒等。辣椒等。为什么光周期为什么光周期会成为生物生会成为生物生命活动的定时命活动的定时器和启动器？器和启动器？具有稳定性规具有稳定性规律性变化律性变化 1 1、地球上环境温度的分布及其变化规律、地球上环境温度的分布及其变化规律决定地球上温度分布的主要因素是：决定地球上温度分布的主要因素是：入射的入射的太阳辐射太阳辐射和地球表面的水陆分布。和地球表面的水陆分布。环境温度的变化幅：环境温度的变化幅：水环境：淡水湖的水温不小于水环境：淡水湖的水温不小于0 0 C C，海洋不低于，海洋不低于-2.5-2.5 C C。大洋。大洋海水温度的最高纪录时海水温度的最高纪录时3636 C

60、 C，朝间带或小型淡水湖泊的水温，朝间带或小型淡水湖泊的水温可达可达40-4540-45 C C。水环境温度的变幅一般只有。水环境温度的变幅一般只有40-4540-45 C C。大陆气温：大陆上最低气温记录是大陆气温：大陆上最低气温记录是-88.3-88.3 C(C(南极大陆南极大陆) )，沙漠，沙漠中夏季中午最高气温记录可达中夏季中午最高气温记录可达60-8060-80 C C。大陆温度的变幅可达。大陆温度的变幅可达130-150130-150 C C。2-4 2-4 主要生态因子的生态作用主要生态因子的生态作用二、地球上环境温度的分布及其变化二、地球上环境温度的分布及其变化规律规律温度