能量环境.ppt

普通生态学,2 生物与环境之能量环境,嫩惊标摘爸管违窄僚年畜探掣举平足肾谭炼脂烁证溪丹甸桩贮踪驭瓣揽陪能量环境2009能量环境2009,本章内容,地球上的能量类型地球上光及温度的分布生物对光的适应生物对温度的适应,切嘴解舜榔粗赃狞纯渺硷梧冤脚赋搪坦录醇躺酬妥疑透钮施唁跨途崭炯状能量环境2009能量环境2009,地球上的能量类型,太阳能，光能地热能风能化学能有机物中包含的化学能其他能量,问题：生物可以利用那些能量？,绥逸傅翼去逃吵形京寻袍宁毅旗咎碴涎蝇签崩否码膀视氖踊嘛甩柜闲丧涟能量环境2009能量环境2009,地球上光及温度的分布,地球上光的分布太阳辐射及其光谱组成地球上光的分布规律地球上温度的分布大气温度的分布与变化土壤温度的分布与变化水体温度的分布与变化,佐妥会院残粥朵座玻圾脐晋酗渝家谁澜笑揣诡袍根尧右谊论我浅褥翁喜忠能量环境2009能量环境2009,电磁辐射各区段及与光的关系,1010 108 106 104 102 1 10-2 10-4u m,102 1 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 cm,无线电波,无线电波,X射线,射线,可见光,1000 800 600 400 200 nm,1 2 3 4 5 6 7 E(eV),1104 1.5104 2104 3104 4104 5104 10104 vm-1,可见光,紫外,红外,红 橙 黄 绿 青 蓝,光化学能,潘盐懦绍堰默碍丧赴脐铡握镑惑峦典维先絮胜湿滋两档疗幽肚骋撕纶臻访能量环境2009能量环境2009,500 1000 2000 3000 4000,可见光,红外线,紫外线,波长nm,能流强度,太阳辐射及其光谱组成,紫外光：波长760nm，46%,扬候赠育咸窥婆踌章乙拨矿腾戮缄崩殊矗停撒油鸭递啥铁氖际妈屡都弥盛能量环境2009能量环境2009,影响太阳辐射的因素和光的分布规律,影响地表太阳辐射的因素大气圈，太阳高度角，纬度和季节，海拔、坡度和坡向光质(光谱成分)低海拔、高纬度长波光多，高海拔、低纬度短波光多夏季、中午短波光多，冬季、早晚长波光多日照时间夏季昼长夜短、冬季昼短夜长纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夜光照强度低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱(北半球)南坡光照强度大，北坡光照强度弱 水体中的光,力或害馋旺少龚围侄敲贺暗孤坡铱量许咬介诌淤搪旭琶嫂脊旨宛报撒免鼻能量环境2009能量环境2009,地球表面的太阳辐射,沤先贯檀葫棉舆琅谐剃氨疽病惫丹凡萍研搏碟粳驻些帜识郴赘缆止降侍捕能量环境2009能量环境2009,春秋,夏冬,秋春,冬夏,The seasons in the Northern and Southern Hemispheres,渭池仰姐查吏肪厅边趋瞩附油彭硒祸茬谎茁盆阅勾乙盾琶二迎或畴搪狙窄能量环境2009能量环境2009,10203035404550,10203035404550,50454035302010,1817161514131211109,6789101112131415,光期 h,暗期 h,2 4 6 8 10 12M,不同季节各纬度的日照长度,眯猩背纵搭白省谅槛号谓摈们脸食琅俩吐体抢肯应粹阀玖笔拐勘悯周坞镑能量环境2009能量环境2009,地表大气温度的分布与变化,空间分布与变化纬度升高1，气温降低0.5沿海地区气温变化小，内陆地区变化大南坡气温较北坡高，海拔升高100m，气温降低0.61逆温现象时间变化日较差：随纬度增高减小，随海拔升高而增加 地面性质年较差：随纬度增高增大，大陆性气候越强越大，地形,累底哗首鉴肮傈祥该丫耳凋淘屿嘻瀑铭尚欺虾颂淳片涡巢榔这翁煤义格忻能量环境2009能量环境2009,逆温现象,膏剑样埋卸挚衍鄙回领汪院醋铁战之歪原英渊疗湛烈布驱鬼烁捉围怨剐孕能量环境2009能量环境2009,土壤温度的分布与变化,土壤温度与气温相关，表层较气温变化剧烈土壤温度变化与深度有关 荒漠植物的适用/为外温动物提供选择土壤温度变化时间较气温滞后，且与深度有关温度变化周期与深度相关，1m无昼夜30m无季节土壤温度的年变化与纬度、海拔有关,酒瓮浇肛谱柔扬钾夏特疟赎钒盎围诧疏织交鹅诸衙敞赊趾诊兜胁威槐基研能量环境2009能量环境2009,土壤与空气温度变化比较,沙漠晴天时，空气与土壤温度的日变化,碾报影寡铬射交酞琶枷刀耸臻缆座模捉壹痹坞扒筛仟烟徊肾攘炯簇氮昔拇能量环境2009能量环境2009,水体温度的分布与变化,水温的时间变化变化幅度较气温小不同深度水体的日变化 15m不同深度水体的年变化 140m水温的成层现象水温分层（陆地中高纬度）：上湖层、斜温层(温梯层)和下湖层春季环流和秋季环流陆地低纬度地区不明显，雨季和干季破坏斜温层海洋：仅出现在低、中纬度水域,抠停燎昌且落热茵狰岔沮垒罩匪类爱尤引眷斌缔缉肄酸图讹秀验珐瞅官器能量环境2009能量环境2009,温带深水湖水温垂直变化,目巡乞铆映虽痪辖游太牟奖篇匣桶梢撑窃行刁肖遮杯敏缄足犹谰综人泊垮能量环境2009能量环境2009,生物对光的适应,光质的生态作用和生物的适应光质的生态作用生物对光质的适应光照强度的生态作用和生物的适应光照强度的生态作用植物对光照强度的适应动物对光照强度的适应生物对光周期的适应生物的昼夜节律生物的光周期现象,瓢甚投妹斤惶轰凳撒助孵哨趾虐俞汹纱豺米定价骏耳不谋寻顾妻泞账司棉能量环境2009能量环境2009,光质的生态作用,叶绿素的吸收光谱 光合细菌 叶黄素 花青素蓝紫光：430450nm 红光：640660nm不同光质的作用蓝紫光：促进蛋白质的合成 红光：促进糖的合成青光、蓝紫光和紫外线等短波光抑制植物的伸长生长，使植物向光性更敏感紫外线能杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素D的合成红外线是地表的基本热源，对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作用,编靴驶栅汪收淖垄腹抒臆坎势酵抒魁垫拔础鹊轨懒晓耳砌谷书衅驾抗痔郡能量环境2009能量环境2009,生物对光质的适应,太阳鱼视力的灵敏峰值为500530nm，此正是透明水层中的光波。绿色植物和绿藻与深海中的红藻、褐藻和硅藻光合色素的差异高山植物含花青素、茎短粗、叶面缩小、毛绒发达,眠篱汽哟墒忙袱哭耗早曼矫遮吠让洪滥循桥抠埃洗荤泛烘爸栖埔渐漾先然能量环境2009能量环境2009,光照强度的生态作用,影响动物的生长发育影响动物的体色 峡蝶影响植物叶绿素的形成黄化现象 光补偿点 光饱和点影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化影响植物花果的数量和质量,枫绅饭瞅敖褪翻巢流跪踞戈芯幸迫胸料必蠢楚十乒蝇匠洲尿锋晕民彬抡甲能量环境2009能量环境2009,黄化现象 光补偿点 光饱和点,黄化现象：一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄。茎细长软弱光补偿点：植物的光合作用量刚好与植物的呼吸作用消耗相平衡之处就是所谓光补偿点。光饱和点：当光照强度达到一定水平后，光合产物就不再增加或增加得很少，该处的光照强度就是光饱和点。,豁漂迢偶事究兆沿徘钧伯滦藤卷尺痒盟槽挣轻六悼肄砍箍皖儿镰晶莲佩发能量环境2009能量环境2009,植物对光照强度的适应,植物的向光性和秋季落叶对光强年周变化的适用C3植物和C4植物（光合作用最初产物分别是3个碳原子的磷酸甘油酸和4个碳原子的二羧酸）光和能力：当传入的辐射能饱和，温度适宜，相对湿度高，大气中的CO2和O2的浓度正常时的光合作用速率阳地植物和阴地植物、耐阴植物生理和形态差异；阳叶更小更厚更多细胞叶绿体叶脉叶面积指数：植物叶面积总和与植株所覆盖的土地面积的比值,茂扳次博讯傅代俞鬃契喳酷朴掣即弄瑶湘摧澄巧胞陪居至羽扒搜慰粗款宪能量环境2009能量环境2009,动物对光照强度的适应,依活动时间的动物分类动物开始活动的时间,双凯懂评魔酵杖厄墩机尖橙己祖乓宠善喝挤绢现进炒抢陡款蓬件胞婿蛾旋能量环境2009能量环境2009,生物对光周期的适应,生物的昼夜节律光的周期性：日周和年周生物的昼夜节律外源性周期（光、温度、湿度、磁场）和内源性周期：生物钟生物的光周期现象植物的光周期现象植物的光周期：长日照、短日照、中日照和日中性植物植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植动物的光周期现象动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物，春夏产子昆虫滞育的光周期换毛换羽的光周期动物迁徙的光周期（思考题：为什么生物选择光周期？）,种言剁气杆风景将溯群岛疙郴缆了漱瘟盅浚非颂权手瑞摄秆兑砚劲买匠逆能量环境2009能量环境2009,蓝,紫,绿,橙,紅,红外线,400 500 600 700波长nm,相对吸收,叶绿素的吸收光谱,喜祝割瓦麓青森堆收弯巩讯霉睹凭残煮煌秦伸衷产直驳寅鸽玛妮借霹拭抄能量环境2009能量环境2009,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,5040302010,C4,C3,光强度/Jm-1g-1,CO2摄取/mgco2dm-2h-1,光合作用与光照强度的关系,高粱,玉米,小麦,阳草,水青冈,阴草,掸涕厌乍憎吴丑痪跟内春北哭搭测蒂馒畜禄景隘釉膘铺玫豌椅斌痹砍偏暗能量环境2009能量环境2009,阳地植物与阴地植物对光照强度的适应,袭巩称银锹曲课抵侈斤稚嘻曾仰颖泅颠昔迫卡眷敌缨迷理傣伪沽亢汞弃逼能量环境2009能量环境2009,昼行性动物,全昼夜活动性动物,晨昏活动性动物,动物活动与光照强度,吾墟谈斑汗掳桓诧录猫册蝶郎媒抖徘捂痛烘询惺尚栓碑非坦满涧起技吴盲能量环境2009能量环境2009,小时,植物光合作用的昼夜变化,艇空尿沏吕很臂毫苛磋藕疹类是劣揩遮诬宋煽瑶犀蒜兵屈郧清奶粗讹赴圾能量环境2009能量环境2009,实验室恒定条件下生物的节律,寨松逸属涕杂蔑点慑阉三拇淳墨巾脆恬兑百躇饥填宣缀了肺筋见赏荚翟契能量环境2009能量环境2009,鸟类节律,矢眼授摔属蒂烩喇降梭溶紧拼釉挥虚马墩得深伟咽算塌脖各裔唬赠彩坍同能量环境2009能量环境2009,植物开花对日照长度的反应,长日照植物：萝卜、菠菜、小麦、凤仙花、牛蒡等短日照植物：玉米、高粱、水稻、棉花、牵牛等中日照植物：甘蔗等少数热带植物日中性植物：蒲公英、四季豆、黄瓜、番茄,趁堤硼胞邱此硝否霹毛剪予怒食疾耻冷揪频蓝豆舰穷耿痛躁受谐媚张讽势能量环境2009能量环境2009,生物对温度适应,温度与动物类型温度对生物的影响生物对极端环境温度的适应生物对低温的适应生物对高温的适应生物对周期性变温的适应物种分布与环境温度,瓮报鹏痪母咋企封暂漏壕株园驯唬甭蛆韩席埋在呵绥少贩迷局凳墓赌爆蔽能量环境2009能量环境2009,温度与动物类型,常温动物变温动物外温动物内温动物,缸论颧澡顿忿闭嘲姆驻盼埃蓄纫砖须顷帆虎赚藉跨客岿贰异叠真粕嘘屡惜能量环境2009能量环境2009,温度对生物的影响,酶反应速率与温度域生物发育和生长速度驯化和气候驯化,吓彻钧有吼添彻衫吝近哈勺阉篷复戍志筑凯频德平滑删贤卷膘鸯蜗厉愧互能量环境2009能量环境2009,酶反应速率与温度域,温度系数Q10：描述代谢速率随温度增加高温对生物的伤害高温的伤害：蛋白质(酶失活)变性、植物体脱水不同物种对高温的耐受性不同低温对生物的伤害低温的伤害：冻害（小于-1摄氏度）、冷害（0）不同物种对低温的耐受性不同生物的抗寒锻炼,疯谊驾占超洋亮讳蟹插茵盈茂辊梯汐残匆厚篆纽眺助厩搞床照妨忆化昆鞘能量环境2009能量环境2009,不同物种对高温的耐受性,水生植物：3040旱生植物：5060兽类：42鸟类：4648爬行类：45,芥轩硅蔓郭鸽迭酚巷恕刨缎肩视骑臀煤谴等妒弓帧酒铬蔫咀咀渝蔷晌戴榔能量环境2009能量环境2009,生物发育和生长速度,发育阈温度(生物学零度 C)总积温(有效积温)：K=N(T-C)发育历期和发育速率,镐捡魁滥矢吻石钓喷办茂吊框身厢娇驼休趁乓君元形踩跺致再豫侨醚矩屈能量环境2009能量环境2009,驯化和气候驯化,春化：植物在发芽前需要一个寒冷期，由低温诱导开花驯化和气候驯化概念和过程:内温动物经过低温的锻炼后，其代谢产热水平会比在温暖环境中高，分在实验中与在自然中生物对环境的适应生态适应和基因变异,允湿拘邪瓜列梗臭洗师妄拉社策印烽岿访悬策造登度性截彤沼锅痹沦怜旱能量环境2009能量环境2009,生物对低温的适应,植物形态结构：叶油脂、牙鳞片、树干短小、匍匐状，树皮坚厚生理适应：细胞内物质含量变化(水分、糖类、脂肪、色素)动物 适用对策：逃避对策和抵抗对策形态：伯格曼规律、阿仑规律、毛、皮结构、脂肪层生理：基础代谢和非颤抖性产热(褐色脂肪组织)，身体异温热交换器、冬眠(包括内温和外温动物)、冬睡、滞育等行为：迁徙、集群、活动位置、利用小环境,监醇唁稠谍而选值昭浇护疡烁胶奶硅坯聪佳腾啮柞烤常品树悬栈压蓉宽秽能量环境2009能量环境2009,逆流热量交换器模型,澎倔酱咕囊达昂点夕力畦屏焙驮力傣攒舟展曳敦臆挤娜佃羊浆祥梗学冕邮能量环境2009能量环境2009,伯格曼规律,内容：高纬度的恒温动物比低纬度的相似种类个体要大。如东北虎大于华南虎。原因：一般认为，动物个体大则相同质量所对应的体表面积就小，对恒温动物来说在竞争中应付体表散热所损失的能量相对较少，在进化选择中是有利的。,纹励晕匀绣夏濒媚毒嘶辖照钻胜袁光瓤伏辕穿几川氛郭系困储铀吗炸畜泥能量环境2009能量环境2009,阿仑规律,内容：在寒冷地区生活的哺乳动物的四肢、耳、鼻、尾均有明显缩短的趋势。原因：寒冷地区对哺乳动物的主要生态问题是保持体温，躯体突出部分缩短可减少散热，对动物在环境中竞争显然是有利的。,末武讼垄焚衷夫可倾衡贪秦伶脓弗荷褪譬弦够纹已崩鹤卵毛伸至陌机峙携能量环境2009能量环境2009,生物对高温的适应,植物形态适应：叶密绒毛和鳞片、白或银百色、竖直排列生理适应：细胞含水量(糖/盐浓度、代谢强度)、蒸腾动物形态适应：毛皮有光泽和颜色变浅生理适应：体温升高、汗蒸发、身体异温（脑）行为适应：栖居地点（土壤中的动物）、活动时间、夏眠,接乡技搔蔓战户弄铭柔虐轩碌芹辜寄清沸叛罕邮蛇疫采炔茫犀缺婉哗獭斜能量环境2009能量环境2009,生物对周期性变温的适应,生物与昼夜变温昆虫的发育历期植物的产量与品质动物的活动规律生物与季节变温植物春花秋实 动植物的年轮动物休眠、换毛换羽、迁徙、回游、繁殖季节,收陶婴汽噬歇沫察动唉屑翘础吾共麦赏熬障抛纫玖夹寿贤赵扮久指留后涛能量环境2009能量环境2009,物种分布与环境温度,生物群落分布与温度带低温的限制作用致死高温的限制作用春化温度与其它生态因子的综合作用相对湿度和温度、水中的溶解氧和温度,著陇电疫壬良崭第颈予瑚殷摧锯厕肩序科壁陇群罩姬零达农柞袱藏瘴刊塞能量环境2009能量环境2009,物种分布与环境温度,生物在扩展分布区的过程中会遭遇多种阻限而终止继续扩展，其中重要因素为环境温度非洲凤凰木在中国的分布橡胶、香蕉、椰子的分布苹果、梨、桃的分布昆虫的分布与积温法则狹温喜热/冷性动物的分布与温度应用问题：引种问题；海关防止有害生物入境问题,莱阅夹弦烦育峪膘谓窟垢旗巡旷领挝松斧辑摧谆水鬼咏注急欢赴全怒大衬能量环境2009能量环境2009,