第二章 生物与环境5-6
第二章 生物与环境
第二章生物与环境理论复习：1.影响生物生存的因素：（1）生物因素：一种生物影响其他生物生存的因素（2）非生物因素：主要是指阳光、空气、水、温度等非生物因素影响生物的生存因素举例：①大雨过后，蚯蚓爬到地面（影响因素是空气）②沙漠里植物植株矮小（影响因素是水分）③极地狐和大耳狐的关系（影响因素是温度）2.生物与生物之间的关系有：种间关系有：互利共生、寄生、竞争、捕食种内关系有：种内互助和种内斗争3.空气湿度：表示空气的潮湿程度。
空气湿度过大或过小微生物都易于繁殖与传播，其中空气湿度在45%--55% 病菌死亡较快，是人类适宜的空气湿度测空气湿度会用到干湿表和计时器4.生物对环境的适应：不仅表现在形态和结构方面，还表现在生理和行为等各个方面举例：①北极熊、青蛙的保护色②竹节虫的拟态③睡莲在水下有长长的叶柄目标检测：一、选择题1．观察生活在北极的极地狐和非洲沙漠的大耳狐，它们耳朵的大小不同，这与它们生活地区的哪种非生物因素有关（）A．水B．空气C．温度D．气候2．把大小两种草履虫分开培养，它们都能正常地生长，可是把两者放在一起培养的时候，经过16天，其中的一种全部死亡，而另一种却仍然生长正常，这种现象属于（）A．合作B．捕食C．竞争D．寄生3．在大自然中，生物在生存发展中不断适应环境。
下列哪项属于生物对环境的适应（）A．森林可保持水土B．旗形树的树冠像一面旗帜C．千里之堤，溃于蚁穴D．蚯蚓疏松土壤4．某同学做了植物对空气湿度影响的探究活动，下列根据测量结果绘制的曲线图最可能是草地一天湿度变化曲线图的是（）5. 樟树上下相邻的叶片互不遮挡，能使每片叶都尽可能多地接受阳光的照射，这说明（）A．环境能适应生物B．环境不能影响生物C．生物能适应环境D．生物不能影响环境6．红树林枝繁叶茂、根系发达，能扎根于海滩淤泥，有效地防止海浪对海岸海堤的侵蚀。
红树林的根系发达属于（）A．生物对环境的依赖B．生物对环境的影响C．生物对环境的适应D．环境对生物的影响7．下列关于生物与环境关系的说法中，最为确切的是（）A．菊花之所以在秋天开花，与秋天的温度较低有直接关系B．影响生物生活的生物因素仅指不同生物之间的相互作用C．生物对环境的影响是各种非生物因素共同作用的结果D．生物不仅能适应一定的环境，而且能影响环境8．下列是生物对环境影响的实例是（）①蚯蚓在土壤中活动，改良土壤疏松②沙漠栽种植物可以防风固沙③在沙漠生长的植物根系发达④毒蛇的颜色鲜艳⑤枫树在秋天落叶A．①②B．④⑤C．①③D．②④9．雅鲁藏布大峡谷中下游两侧的雪山，从山脚到山顶植被的分布情况一般为：热带雨林.常绿阔叶林.针叶林.高山草甸……对此起决定作用的生态因素是（）A．光照B．温度C．水D．土壤10．白蚁以木头为食，但它自身不能消化木纤维，白蚁肠内的鞭毛虫能够将木纤维分解为果糖，果糖既供白蚁利用，又是鞭毛虫的食物，白蚁和它肠内鞭毛虫的关系是（）A．互利共生B．寄生C．竞争D．捕食11．如果设计一个实验探究土壤的干湿程度对蚯蚓生活的影响，下列设计错误的是（）A．设计甲（湿润土壤）、乙（干燥土壤）对照实验B．在甲、乙两容器中各放人1条蚯蚓C．甲、乙两容器中放人大小及生活状况均相同的蚯蚓各5条D．甲、乙两容器都放在相同的环境中12．设计对照试验时，应遵循的原则是（）A．除实验变量外，其他变量都相同B．所有变量都不同C．除实验变量外，其他变量都不同D．所有变量都相同二、简答题13．蚯蚓生活在土壤中，能从土壤中获得所需要的营养物质，这说明生物能__________，蚯蚓的活动能使土壤肥沃，说明生物能_________________。
生态学基础：第二章 生物与环境
地球环境
微环境
宇宙环境
（三）生物对环境的适应
1.趋异适应与生态型
• 同种生物适应不同的环境产生了不同 的适应叫趋异适应 • 趋异适应产生的同种生物的不同基因 型类群叫生态型
气候生态型（籼稻与粳稻） 土壤生态型（水稻与陆稻） 生物生态型（红花碗豆与白花碗豆）
C G Cao
2.趋同适应与生活型
3.生态位(niche)
生物完成其正常生活周期所表现的对特
定生态因子的综合适应位置．
空间生态位
生态位 营养生态位
多维生态位
湿度
湿度
pH
温度
温度
温度
基础生态位与实际生态位
一个物种所划定的多维体就可以看作生态位的抽 象描绘，他称之为基本生态位(基础生态位)。但在自 然界中，因为各物种相互竞争，每一物种只能占据基 本生态位的一部分，他称这部分为实际生态位。 实 际生态位小于基本生态位。
（二） 环境
1.环境的概念
广义的环境（Environment）是指某 一主体周围一切事物的总和。
在生态学中，环境是指生物的栖息 地,以及直接或间接影响生物生存和发展的 各种因素 。生物是环境的主体，主体不同， 环境不同。
2.环境的类型
(1)按环境的主体分类：
以人为主体的人类环境，其它生命 物质和非生命物质均被视为构成人类环境 的要素；
生态位宽度，又称生态位广度、生态位大小。Levins公式：
1
B i =
R
Pij2
=
Yi 2
R
N
2 ijj 1j 1Bi为物种i的生态位宽度，Pij =Nij/Yi是第i个物种利用资源 状态j的个体占总数的比例。
生态位宽度的计算公式
生态学名词解释94364
第一章绪论生物圈：地球上存在生命的部分，由大气圈的下层（对流层）、水圈和岩石圈的上层（风化壳）组成。
第二章生物与环境环境：某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。
生态因子：环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素，如温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其它相关生物等。
生态因子是环境因子中对生物起作用的要素，环境因子是生物体外部的全部环境要素。
限制因子：在影响生物生存和繁殖的生态因子中对限制生物生存和繁殖起关键性作用的一个或少数几个因子。
最小因子定律：植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量。
耐性定律：一种生物能够存在与繁殖，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（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存甚至灭绝。
主导因子：在诸多环境因子中对生物起决定性作用的一个生态因子。
生态幅：每一个种对环境因子适应范围的大小，主要决定于各个种的遗传特性，具有一定的环境适应性。
生物种：种是形态相似的个体的集合，同种个体可以自由交配，能产生可育后代。
物种是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。
基因型：种的遗传本质表型：物种适应环境后实际表现出的可见性状。
种的可塑性：物种的性状随环境条件而改变的程度。
贝格曼规律：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。
因为个体大的动物其单位体重散热量较少。
阿伦定规律：恒温动物身体凸出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋势，这是减少散热的一种形态适应。
物候学：研究生物的季节性节律变化与环境季节变化关系的科学。
休眠：生物的潜伏、蛰伏或不活动状态，是抵御不利环境的一种有效的生理机制。
进入休眠状态的动植物可以忍耐比其生态幅宽得多的环境条件。
第三章种群及其基本特征种群：一定空间中所有个体的组合。
是群落结构与功能的最基本单位，也是物种在自然界中存在的基本单位。
基础生态学-第二章生物与环境--第一节环境与生态因子
（2）谢尔福德耐性定律
• “耐受性定律”(Shelford’s law of tolerance) (V.E.Shelford,1913，美国)
– “生物的存在和繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存 在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过 了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭 绝。”
三、生态因子的作用规律
（一）、综合作用：生态因子间相互联系、相互影响、相互制约，综合起来对
生物体起作用。 例如：温度与气压、湿度等因子共同作用 同样的高温度下，高气压和低湿度时对生物体损伤小；低气压和高湿度对生物体
损伤大。
三、生态因子的作用规律
（三）、直接因子和间接因子 直接因子：能直接影响生物的生理过程或参与生物的新陈代谢的因子。 间接因子 ：通过影响直接因子而间接作用于生物的因子。 例如：海拔高度及温度、光照等因子对人体的作用
（五）、不可替代性和补偿作用
A 不可替代性：生态因子对生物体的作用是不可替代的，又称同等 重要定律。
例如：人体缺维生素A、人体缺维生素D
一定范围内的 补偿！！
B 补偿作用（可调剂性）：多个生态因子综合作用时，由于某因子 在量上的不足，可由其他因子来补偿，以获得相似的生态效应。
例：光照不足，可多施有机肥使土壤中CO2浓度提高可补偿光照不 足。
耐性的可变性
• 同种生物长期生活在不同生态环境下，对多种生态因子会形成有差异的耐性范围， 用进废退；
例如：高山雪莲，耐高寒，对其他的条件适应性差。 • 生物的耐性范围还可通过人为驯化改变； 例如：生将金鱼长期饲养在不同温度条件下（18℃和32℃ ），他们对温度的耐性
环境生物学复习-段昌群-参考重点
第一章绪论1、环境生物学：是研究生物与人为受损环境之间的相互关系的科学。
2、环境生物学的研究内容：（1）污染物在生态系统中的行为及其生物效应（2）生态退化及其对生物的影响（3）生物在受损环境中的响应（4）全球变化生物学（5）生物对受损环境的监测（6）生物修复和生态重建（7）生物多样性的保护3、我国的优先研究领域：（1）严重的水土流失及其生物控制（2）干旱和半干旱的生态恢复和沙漠化防治（3）湖泊和水库的富营养化防治（4）食品、中药、饮品中有害物质的残留及清洁生产（5）环境因素和我国人群健康（6）转基因产品、生物入侵（7）生物多样性的保护第二章生物与受损环境1、自然环境：指一切可以直接或间接影响人类生活、生产的自然界中的物质和能量的总和。
2、受损环境：指在人为或自然干扰下形成的偏离自然状态的环境。
3、自然环境和受损环境两者之间的区别：4、受损环境主要有两种类型：一类是环境环境，一类是生态破坏。
5、环境污染和生态破坏的概念和实质：（1）环境污染概念：环境污染是指人类活动向自然环境中投入的废弃物超过自然生态系统的自净能力，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境结构和功能发生变化，对人类和其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象。
环境污染本质：环境污染在本质上是没有被完全利用的资源（一种工业和生活原料）进入到环境中所出现的后果。
（2）生态破坏概念：环境系统中的生物成分和非生物成分作为人类经济社会发展的资源受到过度利用或人为破坏引起生态系统结构和功能的改变，并对人类生存和发展的环境条件和资源状况产生不良影响的现象。
生态破坏本质：生态破坏其本质是对人类有用部分的环境因素作为资源而过度利用所出现的后果。
第三章污染物在生态系统中的行为1、生物转化：是在生物体内一种化合物变成另一种化合物的现象。
2、生物放大积累在生物体内的污染物随食物链的营养转移而进行迁移，并在更高营养级的生物体中不断富集。
3、吸收：环境中污染物进入生物体内的总过程。
环境生态学课程教学大纲
《环境生态学》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：环境生态学英文名称：Environmental Ecology课程类别：专业基础课学时：48学分：3.0适用对象：环境科学专业考核方式：闭卷考试二、课程简介环境生态学属于环境科学、环境工程等专业本科生的专业方向课。
环境生态学是生态学的一个分支，是伴随着环境问题的出现而产生和发展的新兴的综合性学科，是一门运用生态学理论，研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制，规律和对人类的反效应，寻求受损生态系统恢复，重建和保护对策的科学。
该课程注重生态学基本原理与实际应用的结合，介绍了生态学的基本理论，重点介绍生态系统生态学；阐述了生态系统服务、人为干扰对生态系统的损伤、生态恢复、生态系统管理及可持续发展理论等。
三、课程性质与教学目的通过该课程的学习使学生掌握环境生态学的基本概念，环境生态学的形成过程及发展趋势，环境生态学的研究内容，理论，研究方法及实际应用。
了解受损生态系统变化，掌握生态系统的演替规律以及修复对策，掌握生态系统管理和可持续发展理论。
在认识和掌握生态学的基本规律的基础上，能够运用生态学理论，保护和合理利用自然资源，治理被污染和被破坏的生态环境，恢复和重建受损的生态系统，实现保护环境与发展经济的协调，以满足人类生存和发展的需要。
四、教学内容及要求第一章绪论（一）目的与要求1.掌握环境生态学、生态学的概念；2.了解环境生态学、生态学产生的背景和发展过程；3.理解环境生态学与其他关联学科的关系；4.熟悉环境生态学、生态学的研究对象和研究方法。
（二）教学内容第一节环境生态学的定义及其形成与发展1.主要内容：环境问题的产生与演变，环境生态学的定义及其发展。
2.基本概念和知识点：环境生态学，人类社会的发展与环境问题的产生及演变，环境生态学的形成与发展。
3.问题与应用（能力要求）：认识当今世界环境问题产生的根源。
第二节环境生态学的研究内容与学科任务1.主要内容：环境生态学的研究内容与学科任务；2.基本概念和知识点：环境生态学的研究内容、环境生态学的学科任务及发展趋势；3.问题与应用（能力要求）：了解环境生态学的主要研究内容与任务。
1绪论及2生物与环境
光周期及生物的适应
地球的自传和公转引起光周期变化。日照在夏至最 长，冬至最短，在春分和秋分昼夜相等。在低纬度 地区，只有短日照，故只有短日照植物分布；在高 纬度地区，只有长日照时期适合植物生长发育，故 只有长日照植物分布；在中纬度地区，则有适合植 物生长发育的长日照和短日照时期。在同一纬度上， 长日照植物多在春末夏初开花，短日照植物多在秋 季开花。在北半球，同一种短日照植物，越往南则 开花越早，越往北则开花越晚。
注：①只适用于稳定状态，即能量和物质的 出入处于平稳状况；②要考虑到生态因子间 的相互作用。
4
限制因子法则
限制因子：生态因子中对生物的生存和繁殖 起限制作用的关键因子。 1905年Blackman提出限制因子法则：生态因 子的最大状态对生物也具有限制性影响。 限制因子的价值在于使生态学家掌握了一把 研究生物与环境复杂关系的钥匙。
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2.2.5保护色、警戒色、拟态
• 保护色：是动物通过伪装使得自己身体体色和斑 点与背景环境接近而隐蔽起来，使得不易被敌害 发现的体色。特点：与外界环境的优势色彩保持 一致。
• 警戒色：是指某些有恶臭或毒刺的动物所具有的 鲜艳的色彩和斑纹，以提醒捕食者不要捕食自己。 特点：色彩醒目，易识别，与保护色的隐蔽性相 反，动物有特殊的“本事”，能够对敌害起预先 示警的作用以保护自身。
23
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动物
鸟类的光周期现象最明显，决定其迁徙和生殖时间。据此， 人们夜晚给母鸡照光可增加产蛋量。对哺乳动物的换毛和 生殖也有影响，因而分为长日照兽（随春天日照长度的增 加而开始生殖，如雪貂、野兔、刺猬等）和短日照兽（随 秋天短日照的到来而进入生殖期，如绵羊、山羊、鹿等）； 也有与日照长短无关的，如珍珠鸡。 有些昆虫在正常生命周期中，能插入一个休眠期，即滞育， 这通常是由光周期决定。如梨小食心虫幼虫，这种休眠可 为耐受秋天和冬天的严寒做好准备。 鸟兽的换羽和换毛受光周期调控。 动物的迁徙受光周期调控；生活在表层水的鱼类的迁徙也 受光周期调控，它是通过影响内分泌系统而影响鱼类的迁 徙。
《生态学》第2章 生物与环境
31
光可以影响植物的形态
32
2. 光照强度与水生植物
光的穿透性限制着植物在海洋中的分布, 只 有在海洋表层的透光带(euphotic zone)内, 植物 的光合作用量才能大于呼吸量。在透光带的下部， 植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡 之处, 就是所谓的补偿点。如果海洋中的浮游藻类 沉降到补偿点以下或者被洋流携带到补偿点以下 而又不能很快回升表层时，这些藻类便会死亡。 在一些特别清澈的海水和湖水中(特别是在热带海 洋), 补偿点可以深达几百米，但这是很少见的。 在浮游植物密度很大的水体或含有大量泥沙颗粒 的水体中，透光带可能只限于水面下1 m处, 而在 一些受到污染的河流中，水面下几cm处就很难有 光线透入了。
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不可代替性和补偿作用
环境中各种生态因子对生物的作用虽然 不尽相同，但都各具有重要性，尤其是作为 主导作用的因子，如果缺少便会影响生物的 正常生长发育，甚至造成其生病或死亡。所 以从总体上说生态因子是不可代替的，但是 局部是能补偿的。如在一定条件下，多个生 态因子的综合作用过程中，由于某一因子在 量上的不足，可以由其他因子来补偿，同样 可以获得相似的生态效应 。以植物进行光合 作用来说，如果光照不足，可以增加二氧化 碳的量来补足。
9
第二节 生态因子作用分析
1 生态因子作用的一般特征 2 生态因子的限制性作用
10
一、生态因子作用的一般特征
1
2
3
4
5
综
主导 直接
阶
不可
合
因子 作用
段
代替
作 用
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3 水的生态作用与生物的适应
3.1 水因子的生态作用
3.1.1 水是生物生存的重要条件
（1）水是生物体的重要组成部分。
各种生物的含水量有很大的不同。
生物体的含水量一般为60~80%，有些水生生物可达90%以上，而在干旱环境中生长的地衣、卷柏和有些苔藓植物仅含6%左右。
（2）水是生命活动的基础。
生物的新陈代谢是以水为介质进行的，生物体内营养物质的运输、废物的排除、激素的传递以及生命赖以存在的各种生物化学过程，都必须在水溶液中才能进行，而所有物质也都必须以溶解状态才能进出细胞。
3.1.1 水是生物生存的重要条件
（3）水对稳定环境温度有重要意义。
水的密度在4℃时最大，这一特性使任何水体都不会同时冻结，而且结冰过程总是从上到下进行。
水的热容量很大，吸热和放热过程缓慢，因此水体温度不象大气温度那样变化剧烈。
（4）水是光合作用的原料
（5）水使生物保持一定的状态
3.1.2 水对动植物生长发育的影响
•水对植物生长发育的影响：
水分对植物生长有最低、最适和最高值3基点。
•水对动物生长发育的影响：
水分不足时，引起动物的滞育和休眠；许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关。
如澳洲鹦鹉在干旱年份就停止发育。
3.1.3 水对动植物数量和分布的影响
•降水分布不均：由于地理纬度、海陆位置、海拔高度不同所造成。
•对植被的分布：我国从东南到西北可分为3个等雨量区，因而植被类型也分为3个区：湿润森林区、干旱草原区和荒漠区。
•水分与动植物种类与数量：降水量最大的赤道热带雨林中的植物达52种/公顷，而降水量较少的大兴安岭红松林中，仅有植物10种/公顷。
3.2 生物对水因子的适应
3.2.1 植物对水的适应
根据栖息地，通常把植物划分为水生植物和陆生植物。
（1）水生植物：是所有生活在水中的植物总称。
水体环境：弱光、缺氧、粘性高、密度大、温度变化平缓，以及能溶解各种无机盐类。
水生植物特点
a.发达的通气组织，以保证各器官组织对氧的需要。
根、茎、叶形成连贯的通气组织，以保证植物体各部分对
氧气的需要。
又如金鱼藻，属于封闭式的通气组织，该系统不与大气直接相通，系统内可以储存由呼吸作用释放的二氧化碳，供光合作用的需要，而光合作用释放的氧气又被呼吸作用所利用。
• b. 机械组织不发达甚至退化
•增强植物的弹性和抗扭曲的能力，适应水体流动。
• c. 水下叶片很薄，且多分裂成带状、线状
•以增加吸收阳光、无机盐和CO2的面积。
水生植物类型
水生植物根据生长环境水的深浅又可分成：
沉水植物：整株植物沉没在水下，根退化或消失。
如金鱼藻、黑藻。
挺水植物：生长在浅水区，植物体大部分挺出水面，根系固定在水底土壤，将其茎叶的一部份或大部份伸出水面。
如荷花、芦苇。
巴丹吉林沙漠中的湖泊芦苇
浮水植物：如浮萍、睡莲。
生长在浅水区，叶片浮在水面，形状多为扁平，机械组织不发达。
叶表面有气孔。
分为扎根的浮水植物（如睡莲，根系或地下茎固定在泥土里，根部所需要的氧气由叶片的气孔经由外界提供，叶柄会随水的深度而伸长）和不扎根的浮水植物（如浮萍，植物根系并沒有固定于泥土中，而是沉于水中，植物体則飘浮在水面，某些还具有特化的气囊以利于飘浮）。
（2）陆生植物
•生长在陆地上的植物统称陆生植物。
•依据对水分的需要量及耐旱程度可分为湿生、中生和旱生植物。
①湿生植物：不能长时间忍受缺水，抗旱能力差，多生长在水边或潮湿的环境中。
如水稻、秋海棠。
②中生植物：适于生长在水分条件适中的环境中，形态结构及适应性介于湿生植物与旱生植物之间，是种
类最多、分布最广和数量最多的陆生植物。
③旱生植物
•生长在干旱环境中，能忍受较长时间的干旱，且能维护水分平衡和正常的生长发育。
主要分布在干热草原和荒漠地区。
•其对干旱环境的适应表现在根系发达、叶面积很小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。
旱生植物的形态适应
（a）发达的根系
如沙漠地区的骆驼刺地面部分只有几公分，而地下部分可深达15m，扩展范围623m2，可吸收更多水分。
旱生植物的形态适应
•（b）叶面积很小
•叶片退化成刺状、针状或鳞片状，且气孔下陷。
如仙人掌科
旱生植物的形态适应
•（c）发达的储水组织
•这类植物能够贮备大量水分，适应干旱条件下的生活。
如南美的瓶子树：可储水4吨以上。
它的树干两头细中间粗，最粗的地方直径达5m，纺锤树的上端有少数生叶子的枝条。
远远看去，这种树又象一个插着枝条的花瓶，因此又叫瓶子树。
旱季时，人们常砍棵纺锤树作为饮水的来源。
若以每人平均每天饮水6斤计算，砍一棵纺锤树至少可供四口之家饮用半年。
旱生植物的生理适应
•原生质渗透压特别高
•淡水水生植物的渗透压为2-3Pa，中生植物不超过20Pa，旱生植物渗透压高达40-60Pa，高渗透压使植物根系能够从干旱的土壤吸收水分，同时不发生反渗透现象使植物失水。
3.2.2 动物对水的适应
动物按栖息地也可以分水生和陆生两类。
（1）水生动物：水生动物主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡。
（2）陆生动物：a.形态结构；b.行为；c.生理上来适应不同环境水分条件。
动物对水因子的适应与植物不同之处在于动物有活动能力，动物可以通过迁移等多种行为途径来主动避开不良的水分环境。
• A 形态结构适应
昆虫具有几丁质的体壁，防止水分的过量蒸发；两栖类动物体表分泌粘液以保持湿润；哺乳动物有皮脂腺和毛，防止体内水分过多蒸发。
B 行为适应
•沙漠动物昼伏夜出：沙漠地区夏季昼夜地表温度相差很大，因此地面和地下的相对湿度和蒸发力相差很大。