2 能量环境
生态学 能量环境提纲讲解
第二章能量环境（内容提要）学习目标：1、掌握光照和温度的时空变化规律；▲▲2、光质、光强、光周期对生物的影响，以及生物对光质、光强、光周期影响的适应。
▲▲3、温度的生态作用，极端温度对生物的影响，以及生物对极端低温、极端高温的适应。
▲▲4、根据生物对光、温的反应规律进行引种驯化的特点。
5、风对生物的生态作用。
△6、火对生物的生态作用及管理。
△地球上的能量类型太阳能（光能）: 植物可利用的能量；▲▲地热能化学能：物体发生化学反应时所释放的能量少。
是少数低等生物可利用的能量。
生物能：是太阳能以化学能形式贮存在生物中的能量形式。
是高等生物可利用的能量。
风▲火▲其他能量：电能、磁能、声能、机械能、潮汐能、核能……2.1 光的生态作用及生物对光的适应环境光主要来源于太阳辐射。
太阳光在生物生命活动中扮演着重要角色。
它为植物提供光合作用所需的能量，控制其生长、发育和分布，决定植物群落的构成，并影响动物的生存、活动与分布。
2.1.1 地球上光的分布1、太阳辐射及其光谱组成太阳辐射中只有一部分是人肉眼能感知的可见光（390～760nm）。
太阳辐射达到地球后穿过厚厚的大气层，其中一部分能量被反射，一部分被吸收(如波长较短的紫外线(＜300nm）大部分被大气的臭氧层吸收)，一部分被散射，剩下的部分来到地面。
到达地面的光谱成分中，红外线占50%～60%，紫外线只占1%～2%，可见光约占38%～49%。
地面接受到能量之后也会向外界辐射能量（称为地面辐射），这部分能量达到大气层后也会一部分能量被反射，一部分被吸收，一部分被散射，剩下的部分回到宇宙空间。
光的成分：紫外光：波长<380nm， 9% ；可见光：波长380～760nm，45%；红外光：波长>760nm， 46%。
2、影响太阳辐射的因素和光的分布规律太阳辐射能总量随纬度增高而减少，形成不同的太阳辐射带；由于地球的倾斜，同一纬度上的太阳辐射量一年四季有变动；在热带地区，总能量较高、较稳定、季节变化小。
生态学 第二章 能量与环境
第二章能量与环境温度与动物类型 1、动物体温高低：温血动物冷血动物2、动物体温稳定程度：常温动物homeotherm 变温动物poikilotherm3、动物体调节温度的能力：外温动物ecthotherm 内温动物endotherm 内温动物：1、主要由机体自身代谢产热2、代谢产热水平高3、机体热导率低外温动物：1、体温的热源主要有外界环境获得2、代谢产热水平低3、机体热导率高内温性Endothermy：是指动物利用自身的代谢产热调节和维持体温的特性。
外温性Ectothermy：是指动物从环境获得热能，依赖于行为调节以适应环境温度变化的体温调节特性。
热中性区the thermoneutral zone：在一定温度范围内，动物的耗氧量随环境温度升高而下降，直到达到一个温度区，其耗氧率才处于一个稳定水平，这个温度区称为热中性区。
热中性区指一个温度范围，常用于描述内温动物或常温动物，另外热中性区的代谢率最低。
驯化acclimation：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，这些变化过程是由实验条件诱发的生理补偿机制诱导的，称为驯化气候驯化（acclimatization）：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，其变化过程由自然界环境条件下诱发的生理补偿机制诱导的，称为气候驯化→驯化和气候驯化都是需要时间的，这是生物机体使自身变化去适应于环境变化，以争取生存的生态适应贝格曼规律Bergmann’s rule：来自寒冷气候的内温动物，身体趋于大，导致相对表面积变小，是单位体重的热散失减小，有利于抗寒；来自温暖气候的内温动物，身体会趋于小。
阿伦规律Allen’s rule：冷地区内温动物身体的突出部位如四肢、尾巴、和外耳等在低温环境下却有变小变短的趋势动物的生理学机制：保持恒定体温①增加体温②减少与环境热量交换（逆流热交换机制、非颤抖性产热、热中性区、局部异温区）生活在温带及寒带地区的小型鸟兽，在寒冷季节依靠生理调节机制，增加体内产热量来增强御寒能力和保持恒定的体温。
环境能量的名词解释
环境能量的名词解释环境能量是指存在于我们周围的自然环境中的一种物质或能量形式，它对生物和自然界起着重要的影响。
在这个日益关注环保与气候变化的时代，了解和理解环境能量对我们社会和个人的重要性变得愈发迫切。
一、自然界的环境能量1.1 太阳能太阳是地球上最重要的能量来源之一。
它释放出的光和热能量，被称为太阳能。
太阳能驱动着地球上的气候系统、水循环和生物生长。
人类利用太阳能进行太阳能发电、太阳能热水器等绿色能源项目，以减少对传统能源的依赖。
1.2 风能风能指的是从自然环境中的气流中提取能量。
大气中的风是由地球的自转和气候系统所引起的。
利用风能进行发电已成为一种广泛应用的可再生能源方式。
风力发电可以减少温室气体的排放，对环境非常友好。
1.3 水能水能是指来自自然界的水体，如河流、湖泊、大洋等所蕴含的能量。
水能主要来自于水流运动和水位差的存在。
通过水轮机和水力发电站，能够将水能转化为电能，供人们使用。
充分利用水能资源不仅可以减少对传统能源的需求，还能减少对环境的破坏。
二、环境能量和人类社会2.1 可再生能源的重要性环境能量是可再生能源的重要组成部分。
可再生能源指的是可以通过自然过程不断获得的能源，如太阳能、风能和水能。
相比之下，化石燃料等传统能源是非可再生的，它们的使用导致了大量的温室气体排放和环境污染。
因此，重视和开发环境能量对于实现可持续能源发展至关重要。
2.2 环境能量的利用挑战尽管环境能量具有巨大的潜力，但利用环境能量也面临着一些挑战。
例如，太阳能发电和风力发电的效率仍然相对较低，且建设和维护成本较高。
此外，水能的利用面临着水资源短缺和生态环境保护等问题。
克服这些挑战需要技术突破和政策支持。
2.3 环境能量与可持续发展环境能量的利用与可持续发展目标紧密相关。
可持续发展追求经济、社会和环境的协调发展，而环境能量的利用恰恰符合这一目标。
通过开发和利用环境能量，我们可以减少对石油、煤炭等传统能源的依赖，并减少对环境的污染和破坏。
森林生态学：2_2能量环境
2. 水体温度的成层现象（以湖泊为例）
生物与环境
第二节 能量环境
2.1 地球上光及温度的分布 2.2 生物对光的适应 2.球上光的分布
（一）光的组成
太阳辐射光谱组成：
短波：紫外线，λ<380nm 可见光：380nm < λ<760nm 红外线：λ>760nm
（二）太阳辐射——能量来源
（三）水体温度的变化
1. 水体温度随时间的变化
水体由于热容量较大，因而水温的变化幅较大气 小。海洋水温昼夜变化不超过4℃ ，随深度增加变 化幅减小。15m以下深度，海水温度无昼夜变化， 140 m以下，无季节性变化。赤道及两极地带海洋 的温度年较差不超过5℃，而温带海洋水温年较差 为10～15℃ ，有时可达23℃ 。
气温还随海拔升高而降低，在干燥空气中海拔每升 高100m，气温下降1度，潮湿空气中下降0.6度， 这是由于空气绝热膨胀的结果。
2. 温度的时间变化
温度的时间变化指日变化和年变化。
日变化中，于13～14时气温达到最高，于凌晨日出前降至最 低。日较差随纬度增高而减少，随海拔升高而增加，并受地 形特点及地面性质等因素的影响。如赤道处的高山，白天气 温可达30度或更高，夜间却降到霜冻的程度。沙漠地带的日 较差有时可达40度。
气温有四季变化。一年内最热月和最冷月的平均温度之差， 称年较差。年较差受纬度、海陆位置及地形等众多因素的影 响。一般来说，大陆性气候越明显的地方气温年较差越大， 纬度越高年较差越大。
（二）土壤温度的变化
地球上各地土壤的温度与该地气温有一定的相关性，但因土壤 的组成及性质特征，使其土壤温度又有其自身特点：
影响结果
③地表的光照强度也随时间和空间而变化 一般来说，随纬度升高光照强度减弱，随海拔升高 光照强度增加。 一年中，夏季光照强度最大，冬季最弱。 一天中，中午光照强度最大，早晚最弱。 光照强度还随地形而变化，如北纬30°地方，南坡 接受的太阳辐射总量超过平地，而平地大于北坡。
生态学能量环境——光的生态作用及生物对光的适应
生态学能量环境——光的生态作用及生物对光的适应光合作用是生物体能够利用太阳能的重要过程之一、在光照下，光合作用将光能转化为生物体所需的化学能，并产生氧气。
光合作用通过叶绿素这种特殊的色素来完成，叶绿素能够吸收光的能量，将光能转化为化学能。
叶绿素分布在叶片的叶绿体中，光合作用发生在叶绿体膜系统上的光合色素复合物中。
光合作用不仅提供了生物体所需的能量，还能够合成有机物质，维持生物体的生长和发育。
不同的生物体对光的适应具有较大的差异。
植物是最典型的对光适应的生物体。
光对植物的生长和发育起着重要的调控作用。
植物根据环境光照的强弱、颜色和周期性变化，调节光合作用的强度和数量，以适应不同的生存条件。
例如，光照强度较强的环境下，植物的叶绿素含量相对较高，光合作用强度较大，植物生长较为茂盛。
而在光照较弱的环境下，植物会通过增加叶绿素含量和叶片面积的方式来增加光能的吸收，以提高光合作用的效率。
除了光的强度和周期性变化外，光的颜色也对植物的生长和发育产生重要影响。
植物对不同颜色的光有不同的反应。
红色光和蓝色光对植物的光合作用有促进作用，可以促使植物生长和开花。
而绿色光对植物的影响较小。
植物通过感知不同光质的信号来调控自身的生长和发育，以适应不同生存环境。
总之，光在生态系统中发挥着重要的作用。
通过光合作用，生物体能够将太阳能转化为化学能，提供生物体所需的能量和物质。
不同的生物体对光的适应有所不同，光的强度、颜色和周期性变化都会对生物的生长和发育产生重要影响。
光的生态作用是生物体适应和生存的重要因素之一。
基础生态学复习重点讲义
基础生态学复习资料名词解释绪论1.生态学：是研究有机体及其周围环境相互关系的科学。
2.种群：是栖息在同一地域中同种个体组成的复合体3.群落：是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物组成的复合体。
4.生态系统：是一定空间中生物群落和非生物环境的复合体。
5.生物圈：指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所，它包括岩石圈上层、全部水圈和大气圈的下层。
6.分子生态学：是应用分子生物学方法研究生态学问题所产生的新的分支学科。
7.尺度：是指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。
第一部分有机体与环境1、生物与环境1.环境：指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。
2.大环境：是指地区环境、地球环境和宇宙环境。
3.大气候：大环境中的气候称为大气候，是指离地面 1.5米以上的气候，是由大范围因素决定的，如大气环流、地理纬度、据海洋距离、大面积地形等。
4.小环境：是指对生物有直接影响的邻接环境，即指小范围内的特定栖息地。
5.小气候：是指近地面大气层中 1.5米以内的气候。
受局部地形、植被和土壤类型的调节。
6.生态因子：是指环境要素中对生物起作用的因子，如光温度、水、氧气、二氧化碳、食物和其他生物等。
7.生境：指所有生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或群体的栖息地的生态环境。
8.主导因子：对生物起作用的众多因子并非等价的，其中一个是起决定性作用的，它的改变会引起其他生态因子发生变化，使生物的生长发育发生变化，这个因子称为主导因子。
9.作用：环境的非生物因子对生物的影响，一般称为作用。
10.反作用：生物对环境的影响，一般称为反作用。
11.利比希最小因子定律：低于某种生物需要的最小量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素。
也称短板理论。
12.限制因子：任何生态因子，当接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个因子称为限制因子。
第九章 生态系统的能量流动
7
热力学第二定律是对能量传递和转 化的一个重要概括，通俗地说就是：在 封闭系统中，一切过程都伴随着能量的 改变，在能量的传递和转化过程中，除 了一部分可以继续传递和做功的能量 （自由能）外，总有一部分不能继续传 递和做功，而以热的形式消散，这部分 能量使系统的熵和无序性增加。
8
第二节 生态系统中的初级生产
17
(三)CO2测定法 用塑料帐将群落的一部分罩住， 测定进入和抽出空气中CO2含量。如黑 白瓶方法比较水中DO那样，本方法也 要用暗罩和透明罩，也可用夜间无光 条件下的CO2增加量来估计呼吸量。测 定空气中CO2含量的仪器是红外气体分 析仪，或用经典的KOH吸收法。
18
19
(四)放射性标记物测定法 把放射性14C以碳酸盐(14CO32-) 的形式，放入含有自然水体浮游植 物的样瓶中，沉入水中经过短时间 培养，滤出浮游植物，干燥后在计 数器中测定放射活性，然后通过计 算，确定光合作用固定的碳量。因 为浮游植物在暗中也能吸收14C，因 此还要用“暗呼吸”作校正。
一、生态系统食物链的能量流动
生态系统食物链中的能量流动是逐级递 减的。根据热力学第二定律，太阳辐射能被 生产者转化后，能量沿着食物链在生态系统 不同营养级间传递的过程中，能量转化效率 都不可能达到100%。根据林德曼定律，约为 10%，且逐级递减。正是受能量转化效率的 限制，生态系统中的食物链长度通常是非常 有限的，大多数食物链只有3个或4个营养级， 而有5个或6个营养级的食物链比例很小。因 为太少的能量无法维持更高层次的消费者种 群。
38
图9-4 分解速率和土壤有机物积累率随纬度而变化的规律 以及大、中、小型土壤动物区系的相对作用（Swift,1979） 39
第五节 生态系统中的能量流动
环境正能量的句子
环境正能量的句子环境的美丽不仅提升生活质量，还能激发创造力和正能量。
只要你敢于突破，世界上没有绝境。
如果你正在迷茫，向朋友传递正能量是必要的。
我们希望以下句子可以帮助您更清晰地认识正能量的重要性：1. 无论前方有多少艰难险阻，积极向上的态度能让你迎难而上，勇往直前。
2. 坚持相信自己，相信每一天都会给你带来新的希望和机遇。
3. 将困难当作成长的机会，你会发现你拥有的力量比你想象的要大得多。
4. 善待自己，给自己一段时间来调整和恢复，为更好的明天做准备。
5. 每一次的努力都是一次积累，不断前进的步伐让我们离成功更近一步。
6. 乐观的态度是克服挫折的最好武器，相信自己，你一定能够战胜困难。
7. 用行动证明自己的价值，不要被别人的眼光而动摇。
8. 从失败中学习，不断改进自己，成功就会离你更近一步。
9. 坚持做自己，不要轻易改变自己的初心和真实。
10. 不要害怕追求梦想，努力奋斗，你将创造出你所向往的美好未来。
1、人生只有三天，糊涂的人活在昨天，期望的人活在明天，只有清醒的人活在今天。
昨天已经过去了，是期票的期限，明天还没有到来，是无法兑现的支票，只有活在今天才是最现实的。
2、优良的品性是内心真正的财富，而衬显这品性的是良好的教养。
道德活动既受政府长官支配，又受良心制约。
一洛克3、追随到你的城市，提前适应新环境，往后但愿余生一直是你。
4、每一份贡献都是我们对生态环境的珍爱。
5、让我们共同被绿色所包容，使环保成为大家的共同诉求。
6、鞠躬礼：鞠躬，意即弯身行礼，是对他人敬佩的一种礼节方式。
鞠躬前双眼礼貌地注视对方，以表尊重的诚意。
鞠躬时必须立正、脱帽，郑重地，嘴里不能吃任何东西，或是边鞠躬边说与行礼无关的话。
7、保护环境，是我们对下一代的责任。
8、珍爱生命，珍爱环境，让我们的生活更美好、更有质量。
9、人与自然和谐共生，珍惜我们的家园。
10、爱情应当使人的力量和感觉更丰富起来，并且爱情的确在使人丰富起来。
——[前苏联]马卡连柯11、逃离能解决焦虑吗？不能那怎么办？努力受着并适应它要不然，就不顾一切的走吧。
生态学：能量环境——光的生态作用及生物对光的适应
能量环境能量：是太阳表面以电磁波的形式不断释放的太阳辐射或太阳光，它为地球上所有的生命系统提供了能量来源。
能量环境：是指光合温度组成的地球环境。
能量的特点：为地球上所有的生命系统提供能源。
a)生物圈通过绿色植物将太阳能转化为化学能贮存于植物体内，是生物圈与太阳能发生联系的唯一环节。
b)太阳辐射的变化规律c)地球表面太阳光分布不均的原因d)太阳辐射能的组成一、光的生态作用及生物对光的适应(一)地球上光的分布1.太阳辐射及其光谱组成太阳辐射能通过大气层时，其辐射强度大大减弱。
而地球截取的太阳能约为太阳输出总能量的20亿分之一，地球上绿色植物光合作用所固定的太阳能只占从太阳接受的总能量的千分之一。
2.太阳辐射的变化规律1)光质随时间和空间的变化a)维度变化：短波光随纬度升高而减少b)海拔变化：短波光随海拔升高而增加c)季节变化：冬季长波光多，夏季短波光多d)日变化：早晚长波光多，中午短波光多2)日照长度随时间和空间的变化a)春分和秋分时全球昼夜相等；b)在北半球，春分到秋分昼长夜短，夏至昼最长，并随纬度升高昼长增加；秋分到春分昼短夜长，冬至昼最短，并随纬度升高昼长变短；c)北极夏半年全为白天，冬半年全为黑夜；赤道附近终年昼夜相等。
3)光照强度随时间和空间的变化a)纬度：随纬度的升高而减少b)经度：离海越远，强度越大c)海拔：随海拔升高而增强d)坡向、坡度：北纬30度地方，南坡>平坡>北坡e)季节：一年中，夏季较强，冬季较弱f)日变化：一天中，中午最强，早晚最弱4)水体中光的变化a)红外和紫外光仅在水中几米深就会被吸收完；紫光和蓝光易被水面反射和散射；红光在4米深水中光强降到1%，蓝绿光能进入较深的水中。
b)绿藻分布在上层水中，褐藻分布在较深水层中，红藻分布在最深层，可达水深200米。
c)水中的辐射强度随水深的增加呈指数减弱。
d)根据水体中光的强弱或有无，可将水体分为光亮带、弱光带和无光带，分别对生物产生不同的影响。
生态学期末复习资料
绪论1.生态学：是研究有机体及其周围环境相互关系的科学。
2.生态学的研究对象很广,从个体的分子直到生物圈。
但是,生态学研究者对于其中4个组织层次特别感兴趣,即个体，种群，群落和生态系统.3.生态学上的“空间”划分了三个空间尺度，即局域尺度、集合种群尺度和地理尺度。
4.生物圈：地球上的全部生物和一切适合生物栖息的场所，包括岩圈的上层，所有水圈以及大气圈的下层.5.生态学的研究方法生态学的研究方法可以分为野外的、实验的和理论的三大类。
①野外的研究方法是首先的，并且是第一性的，是在自然中观察并收集资料②实验研究的优点是条件控制严格，可重复性强；缺点是实验室条件可能与野外自然状态下的有区别③理论研究常用数学模型进行模拟研究第一章生物与环境1.生态因子：是指环境中对生物起作用的因子，如阳光、温度、分、氧气、二氧化碳、食物和其他生物等2.生境：所有生态因子构成生物的生态环境，特定生物体或群体的栖息地的生态环境称生境3.环境：指某一特定生物体或生物群体周围一切的总和，包括空间及直接或间接影响生物体或生物群体生存的各种因素4.生态环境：所有生态因子构成的，直接或间接影响该生物体或生物群体生存和发展的一切因素的总和。
5.生态因子的分类：①按其性质分为气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子5类。
②按有无生命的特征分为生物因子和非生物因子两大类。
③按生态因子对动物种群数量变动的作用，将其分为密度制约因子和非密度制约因子④按生态因子的稳定性及其作用特点，分稳定因子和变动因子两大类。
6.生态因子作用特征：生态因子与生物之间的相互作用是复杂的，只有掌握了生态因子的作用特征，才有利于解决生产实践中出现的问题。
①综合作用：环境中的每个生态因子不是孤立的，单独存在的，总是与其他因子相互影响，相互制约的，例：山脉阳坡和阴坡景观的差异，是光照，温度和风速综合作用的结果。
②主导因子作用：对生物起作用的众多因子并非等价的，其中有一个是起决定性作用的，他的改变会引起其他生态因子发生改变，使生物的生长发育发生变化，这个因子称主导因子。
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生物对光周期的适应
• 生物的昼夜节律
– 光的周期性 – 生物的昼夜节律 – 外源性周期和内源性周期(时差现象)
• 生物的光周期现象
– 形态、生理和行为对日照长短规律性的反应
– 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
37
不同物种对高温的耐受性
• 水生植物：30～40℃ • 旱生植物：50～60℃ • 兽类：42℃ • 鸟类：46～48℃ • 爬行类：45℃
38
贝格曼规律 (Bergmann’s rule)
• 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
30
• 动物
生物对高温的适应
• 植物
– 形态适应：叶片毛、鳞片、颜色、排列
– 生理适应：细胞含水量(糖/盐浓度、代谢强度)
• 动物
– 形态适应：毛皮性质和颜色
– 生理适应：体温过热 – 行为适应：栖居地点、活动时间
31
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（新疆的棉花和水果） – 动物的活动规律
18
2.2 生物对温度适应
2.2.1 地球上温度的分布与变化
2.2.2 温度与动物类型
2.2.3 温度对生物的影响 2.2.4 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
2.2.5 生物对周期性变温的适应
2.2.6 物种分布与环境温度
19
地表大气温度的分布与变化
• 空间分布与变化
普通生态学
（2）
北京师范大学环境学院
1
第二章 能量环境
2.1 光的生态作用及生物对光的适应
2.2 生物对温度的适应
2.3 风对生物的作用及防风林(选修） 2.4 火作为生态因子对生物的影响及管理 （选修）
2
2.1 光的生态作用及生物对光的适应
2.1.1 地球上光的分布 2.1.2 光质的生态作用及生物的适应 – 光质的生态作用 – 生物对光质的适应 2.1.3 光照强度的生态作用及生物的适应 – 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 2.1.4 生物对光照周期的适应 – 生物的光周期现象 – 生物的昼夜节律
– 黄化现象
• 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
12
植物对光照强度的适应
• 植物的向光性 • 植物秋季落叶
• C3植物和C4植物
– 光合能力
• 阳地植物和阴地植物、耐阴植物
– 生理差异 – 形态差异(照叶林/革质/锐角排列等)
13
动物对光照强度的适应
动 物 开 始 活 动 的 时 间 • 依 活 动 时 间 的 动 物 分 类 •
– 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
– 山脉走向、地形变化及海拔高度影响，南坡气温较北 坡高，海拔升高100m，气温降低0.6～1℃ – 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
– 年较差：随纬度增高增大，大陆性气候越强越大
20
土壤温度的分布与变化
• 动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物，意义 • 昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光周期
• 光周期的稳定性与进化意义
15
实验室恒定条件下生物的节律
16
鸟 类 节 律
17
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
• 驯化和气候驯化
26
酶反应速率与温度域
• 温度系数Q10 • 高温对生物的伤害
– 高温的伤害：蛋白质(酶)变性、有机体脱水
– 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（freeze injury）、冷害 (chilling injury)
– 不同物种对低温的耐受性不同
– 生物的抗寒锻炼
700
波长nm
34
光合作用与光照强度的关系
高粱
dm-2· h-1 CO2摄取/mgco2·
50
玉米
C4
40
小麦
30
阳草
20
水青冈
10
C3
阴草
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
光强度/J· m-1· g-1
35
阴地植物与阳地植物对光照强度的适应
36
植 物 光 合 作 用 的 昼 夜 变 化
小时
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。
39
阿仑规律 (Allen’s rule)
• 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
18 17 16
50° 45° 40° 35° 30°
6 7 8 9 10 11
15
14 13
10°
20° 10°
暗 期 hr
10°
20° 30° 35° 40° 45° 50°
12 20° 11 10
30° 35° 40° 45°
12
13 14 15 9
9 50°
2
4
6
8
10
12M
光质的生态作用
3
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
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地 球 表 面 的 太 阳 辐 射
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The seasons in the Northern and Southern 6 Hemispheres
• 生物与季节变温
– 植物春花秋实 – 动物休眠、换毛换羽、迁徙、回游、繁殖季 节
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物种分布与环境温度
• 生物群落分布与温度带（等温线）
• 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
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叶绿素α的吸收光谱
蓝
↑ 相 对 吸 收
紫
绿
紅 橙
红外线
400
500
600
–概念和过程
–生物对环境的适应（生态幅的调整）
–生态适应和基因变异
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生物对低温的适应
• 植物
–形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮 –生理适应：细胞内物质含量变化(糖类、脂肪)、 种子休眠与后熟 –形态：贝格曼规律、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)，身 体异温，水生哺乳动物的乳汁构成、热交换器等 –行为：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群、活动 位置 –异温性与异温动物
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太阳辐射及其光谱组成
• 紫外光：波长<380nm，
紫 可 外 见 线 光 红 外 线
9% • 可见光：波长380～760nm， 45% • 红外光：波长>760nm， 46%
能 流 强 度
500 4000
1000
2000
3000
波长nm
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不 同 季光 节 期 各 度纬 hr 度 的 日 照 长
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生物发育和生长速度
• 发育阈温度(生物学零度) • 总积温(有效积温)：K=N(T-C) • 发育历期和发育速率
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驯化和气候驯化
由低温诱导开花。
• 春化 (vernalization) ：植物在发芽前需要一个寒冷期，
• 驯化 (acclimation)和气候驯化 (acclimatization)
• 土壤温度与气温相关 • 土壤温度变化与深度有关 • 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 • 土壤温度的年变化与纬度、海拔有关
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土壤与空气温度变化比较
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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
– 不同深度水体的年变化
然是有利的。
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• 叶绿素的吸收光谱
– 蓝紫光：430～450nm 红光：640～660nm 绿光：吸收最弱
• 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
• 水温的成层现象
– 水温分层：上湖层、斜温层(温梯层)和下湖层 – 春季环流和秋季环流
– 低纬度地区：雨季和干季
– 海洋：低纬度水域、中纬度水域
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温带深水湖水温垂直变化
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