能量环境——风因子及其生态作用
最新森林生态学_总结 东林
生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用， 其中限制生物的生存和繁殖的关键性因子。 如水体中的氧气 会称为限制因子
（二）李比希最小因子定律（Liebig’s law of minimum）
1840年农业化学家Liebig在研究营养元素与植物生长的 关系时发现，植物生长并非经常受到大量需要的自然界 中丰富的营养物质如水和CO2的限制，而是受到一些需 要量小的微量元素如硼的影响。
1、光强和植物光合作用
光饱和点（light saturation point）：光照强度增加到一定 程度后，光合作用增加的幅度逐渐减慢，最后不再随光强 而增加，这时的光照强度为光饱和点。 光补偿点（Light compensation point）：当光合作用固定 的CO2恰与呼吸作用释放的CO2相等时的光照强度。
空气中 的氧
东北林业大学林学院 2020年12月5日
（三）林火的特性及其生态意义 火强度（火线强度）：单位火线单位时间内释放的热量。 低强度（<500kW/m）、中强度(500-3500kW/m)和高强度(>3500kW/m) 火大小：总过火面积和森林过火面积来衡量。 火灾频度：一个地段一定时间内火灾发生次数；火周期：一个地区的火灾 呈周期性发生时，平均两次火灾所间隔的年限。
土壤中的 氮：可维持250千克产量 钾：可维持350千克产量 磷：可维持500千克产量 实际产量为250千克；若氮增加1倍，产量为350千克。
生物的生态适应 生物在与环境长期的相互作用中，形成一些具有生存 意义的特征。依靠这些特征，生物能免受各种环境因 素的不利影响和伤害，同时还能有效地从其生境获取 所需的物质、能量，以确保个体发育的正常进行。自 然界的这种现象称为“生态适应”。生态适应是生物 界中极为普遍的现象，一般区分为趋同适应和趋异适 应两类。
生态因子及其作用
土壤养分因子
土壤养分是植物生长所必需的元素，如氮、磷、钾等。土壤养分的含量和分布对 植物的生长和分布有重要影响。
例如，氮是植物生长所必需的大量元素之一，缺乏氮会导致植物生长缓慢、叶片 黄化等；而磷则是植物生长所必需的微量元素之一，缺乏磷会导致植物生长受阻 、分枝减少等。
生态因子的影响方式
直接影响
01
某些生态因子如光照、温度、水分等直接影响生物的生长和生
理活动。
间接影响
02
某些生态因子如食物、天敌等通过影响生物的生存和繁衍间接
影响生物的种群数量和分布。
阶段性影响
03
不同生长发育阶段，生物对生态因子的需求和敏感性不同，如
鸟类在繁殖期对巢穴和食物的需求较高。
02 气候因子及其作用
地形朝向因子
向阳坡与背阳坡
向阳坡日照时间长，热量充足，适合喜阳植物生长；背阳坡则相 反。
迎风坡与背风坡
迎风坡容易受到风的影响，土壤侵蚀和沉积作用较强；背风坡则 相反。
东南坡与西北坡
不同朝向的山坡在气候、土壤和植被等方面存在差异，进而影响 生物多样性和土地利用方式。
04 土壤因子及其作用
土壤类型因子
03 地形因子及其作用
地形类型因子
平原
平原地区地势平坦，土壤肥沃，适合农业种 植和城市发展。
丘陵
丘陵地区地势较为平缓，适合发展林业和畜 牧业。
山地
山地地区地势起伏较大，植被茂盛，是生物 多样性的重要区域。
高原
高原地区地势高亢，气候寒冷，适合发展特 色农业和旅游业。
地形高度因子
第二章环境因子的生态作用
第二章环境因子的生态作用第一节环境与生物环境与生物是相互作用、相互影响、相互制约、不可分割的统一体。
早在原始社会，人们为了生存，在与大自然斗争中就具有了一些关于环境的感性认识，即自然力量与人周围的动植物的知识。
环境是人类以及生物有机体赖以生存的各种外界客观条件，因此只有对具体的环境、生物进行研究，才能了解环境与生物的生态作用规律及其机制。
从环境中分析出来的各种要素或条件单位，称为环境因子，如气候因子、土壤因子、地理因子、生物因子等，这些因于对生物的形态、构造、生长发育、遗传变异、生态致分布等产生一定的影响。
为了了解各生态因子的特性，下面将介绍自然环境。
一、自然环境自然环境是空间中可以直接或间接影响人类生活、生产的生物有机体和无机的大气、岩石、水、土壤等各种要素组成的自然综合体，它是人类发生、发展和生存的物质基础。
这些条件在生物和人类还未出现前就客观存在于自然界中，因此其中有需要的，也有不需要的甚至有害的。
我们应该通过科学研究、生产实践，有目的、有计划地去进行改造，消除有害因素，或使其逐步转变为更适合于人类活动生存的环境。
但是如果人们不按照自然规律办事，人为地破坏，使生态失去平衡，那么将会受到大自然的惩罚。
因此，人类生存的环境既不能是单纯的自然因素，也不是单纯的社会因素所构成，应是两者密切相关的统一整体，相互制约、相互作用，它体现着人类利用和改造自然的性质和水平，影响着人类的生产和生活，关系着人类的健康和生存。
(一) 自然环境基本特征1．纬度地带性：由于地理纬度的差异，自然环境具有规律性的变异特点。
因地球接受太阳辐射量的不同而引起热量的差异，从赤道向两极，每移动一个纬度气温平均降低0.5-0.7℃。
根据热量不同可分为若干自然地理带，有赤道、热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带、亚寒带、寒带。
每个带的气候状况、水文特征、土壤类型以及生物种类都有明显的不同。
2．垂直地带性：因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候自山麓至山顶出现垂直地带分异的规律性变化。
举例说明生态因子作用的一般特征
举例说明生态因子作用的一般特征
生态因子作用的一般特征
生态因子是指影响生态系统演化和稳定的环境因素，它主要包括物质因子和能量因子。
下面举例来说明生态因子作用的一般特征：
一、物质因子
1、水：水是生态系统的基本组成部分，它是影响生态系统结构、功能和生物多样性的重要因素，对生态系统的稳定和发展起着至关重要的作用。
2、养分：这些养分包括氮、磷、硫、钾等，它们对生物体的成
长发育和繁殖起着重要作用，对土壤的肥力和植物群落的形成发挥着重要的作用。
3、污染物：污染物可以破坏生物体的结构和生理功能，影响其
成长发育和繁殖，破坏生态系统的稳定性和功能。
二、能量因子
1、太阳辐射：太阳辐射是生态系统的基础能量来源，它提供了
植物光合作用所需要的能量，是生物体的活动和繁殖能量来源。
2、热量：热量是生态系统的关键因子之一，它对生态系统稳定
和发展起着重要作用，对植物成长发育和作物产量也有着重要的影响。
以上就是生态因子作用的一般特征，它们的作用不仅对生态系统稳定性和功能有着重要影响，而且对个体的生长发育和繁殖也起着重要作用。
第一部分生态因子分类及其基本作用规律
以后不少学者对此定律进行了补充。认为最小因子定律只能 在能量注入和流出处于平衡的稳定状态下才适用。例如，在 湖泊的初级生产过程中，光照、氮、磷的供应都超过需要， 而CO2相对有限并且输入和支出大致相等，这时CO2处于最 小量状态成为限制因子。如果一场暴雨把更多的CO2带进湖 水，稳定状态被破坏，这时初级生产力将取决于所有营养物 质的浓度，CO2就不成为最小量因子。此后随着各种养分被 消耗，生产力又发生剧烈变化，直到某种成分被耗尽并成为 新的稳定状态下的限制因子。此外，必需考虑到因子间的相 互作用和替代作用。当一个特定因子处于最小量状态时，其 他因子可能有替代作用或改变其利用效率。例如在钙不足而 锶丰富的环境中，软体动物的贝壳中可用锶替代部分钙；有 些植物在弱光下生长时只需要较少量的锌，因此在阴蔽处锌 对植物的限制作用较在强光下为小。
第一部分生态因子分类及其基本作用规律
第一节 生态因子的分类和基本作用规律
一、环境及环境类型 二、生态因子（ecological factors） 三、阈与率 四、适应性 五、限制因子定律 六、耐受性定律 七、生态幅 八、指示生物 九、生态因子的综合作用定律
生态因子分类及其基本作用规律
耐受性定律
利比希仅提出因子处于最小量状态时可能成为限 制因子，但事实上某个因子过量时也可能成为限 制因子。例如，光、温度、盐度等过高时，同样 可以限制生物的生活和生存，因此谢尔福德耐受 性定律不仅注意到因子量的过少，也注意到因子 量过多的限制作用，因此较最小因子定律有所发 展。
生物对某一生态因子的耐性是长期进化的结果， 随着环境条件的变化，生物的耐受性也不断变 化。
地球环境(global environment)指大气圈中的对流层、 水圈、土壤圈、岩行圈和生物圈，又称为全球环境，也有 人称为地理环境(geoenvironment)。地球环境与人类及 生物的关系尤为密切。其中生物圈中的生物把地球上各个 圈层的关系密切地联系在一起，并推动各种物质循环和能 量转换。 区域环境(regional environment)指占有某—特定地 域空间的自然环境，它 是由地球表面不同地区的5个自然 圈层相互配合而形成的。不向地区，形成各不相同的区域 环境特点，分布着不同的生物群落。 微环境(micro-environment)指区域环境中，由于某 一个(或几个)圈层的细 微变化而产生的环境差异所形成 的小环境。例如，生物群落的镶嵌性就是微环境作用的结 果。 内环境(inner environment)指生物体内组织或细胞间的 环境。对生物体的 生长和繁育具有直接的影响。例如， 叶片内部，直接和叶肉细胞接触的气腔、气室、通气系统， 都是形成内环境的场所。内环境对植物有直接的影响，且 不能为外环境所代替。
2．利比希最小因子定律：德国化学家利比希(Liebig,1840) 提出的“植物的生长取决于处于最小量状态的营养物质”的 观点，被称为利比希最小因子定律。也就是说，生物基本的 必需物质随种类和不同情况而异，在稳定的情况下，其所能 利用的量紧密地接近所需的最低限度时，就起到限制作用， 成为限制因子。 以后不少学者对此定律进行了补充。认为最小因子定律只能 在能量注入和流出处于平衡的稳定状态下才适用。例如，在 湖泊的初级生产过程中，光照、氮、磷的供应都超过需要， 而CO2相对有限并且输入和支出大致相等，这时CO2处于最 小量状态成为限制因子。如果一场暴雨把更多的CO2带进湖 水，稳定状态被破坏，这时初级生产力将取决于所有营养物 质的浓度，CO2就不成为最小量因子。此后随着各种养分被 消耗，生产力又发生剧烈变化，直到某种成分被耗尽并成为 新的稳定状态下的限制因子。此外，必需考虑到因子间的相 互作用和替代作用。当一个特定因子处于最小量状态时，其 他因子可能有替代作用或改变其利用效率。例如在钙不足而 锶丰富的环境中，软体动物的贝壳中可用锶替代部分钙；有 些植物在弱光下生长时只需要较少量的锌，因此在阴蔽处锌 对植物的限制作用较在强光下为小。
第一到三章：有机体与环境(1)
1. 每一种生物对不同生态因子的耐受范 围存在着差异，耐受范围都很宽的生物， 其分布区一般很广。
2. 生物在整个个体发育过程中，对环境因 子的耐受限度是不同的。
在动物的繁殖期、卵、胚胎期和幼
体、种子的萌发期，其耐受性限度一般
比较低。
3. 不同的生物种，对同一生态因子的耐受 性是不同的。
如： 鲑鱼对水温的耐受范围为0-12°C， 最适温度为4°C； 豹蛙的耐受范围为0-30°C，最适温 度为22°C。
物种的生态幅往往取决于它临界期的耐 受限度。 通常生物繁殖期是一个临界期，环境因 子最易起限制作用，使繁殖期的生态幅变狭， 繁殖期的生态幅成为该物种的生态幅。
生物的生态幅对其分布具有重要影响
但在自然界，因为生物间的相互作用 （如竞争）生物种往往并不处于最适度环境 下，妨碍它们去利用最适宜的环境条件。 每种生物的分布区，是由它的生态幅 及其环境相互作用所决定的。
春化阶段的低温因子。
3. 不可替代性和互补性
生态因子虽非等价，但都不可缺少，一 个因子的缺失不能由另一个因子来替代。但 某一因子的数量不足，有时可以靠另一因子 的加强而得到调剂和补偿。
例如： 光强减弱所引起的光合作用下降，可靠 CO2浓度的增加得到补偿； 锶大量存在时可减少钙不足对动物造成 的有害影响。
如食物、天敌和流行病等各种生物因子
非密度制约因子 （1）特点： 作用强度不随种群密度的变化而变化
（2）作用：
对种群密度不能起调节作用 如：温度、降水和天气变化等非生物因子
（四）前苏联学者则依据生态因子的稳定 程度及其作用特点将其分为稳定因子和变
动因子两大类。
稳定因子：
是指终年恒定的因子，如地磁、地心 引力和太阳辐射常数等。
生态学
1.生态因子：是指环境要素中对生物起作用的因子，如光照、温度、水分、氧气、二氧化碳、食物和其他生物等。
2.种群：是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。
3.单体生物：在由单体生物组成的种群中，每个个体都是由受精卵直接发育而来，个体的形态和发育都可以预测。
4.构件生物：在由构件生物组成的种群中，受精卵首先发育成一结构单位，或构件。
然后发育成更多的构件，形成分支结构。
构件发育的形式和时间是不可预测的。
5.种群密度：是单位面积、单位体积或单位生境中个体的数目。
6.内禀增长率(r m)：r m是具有稳定年龄结构的种群，在食物不受限制、同种其他个体的密度维持在最适水平，环境中没有天敌，并在某一特定的温度、湿度、光照和食物等的环境条件组配下，种群的最大瞬时增长率。
7.生态入侵：由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，其种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这种过程称为生态入侵。
8.集合种群：所描述的是生境斑块中局域种群的集合，这些局域种群在空间上存在隔离，彼此间通过个体扩散而相互联系。
9.遗传漂变：是基因频率的随机变化，仅偶然出现，在小种群中更明显。
10.生态对策：生物在斗争中获得的生存对策，称为生态对策或生活史对策。
11.生态位：指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。
12.生物群落：在相同时间聚集在同一地段上的各物种种群的集合。
13.生物多样性：是指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性，它包括植物动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。
生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
14.演替：植物群落的演替是指在植物群落发展变化过程中，由低级到高级，由简单到复杂，一个阶段接着一个阶段，一个群落代替另一个群落的自然演变过程。
15.性选择：动物在繁殖期经常为获得交配权而通过某些表现性状或行为进行竞争。
16.排序：所谓排序，就是把一个地区内所调查的群落样地，按照相似度来排定各样地的位序，从而分析各样地之间及其与生境之间的相互关系。
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能量环境——风因子及其生态作用
一、风的特性
1.风是太阳能的一种转化形式。
——太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力
分布不均，从而空气沿水平方向运动形成风。
2.风具有方向和速度，形成风能。
——风能是一种可再生的、无污染而且储藏量巨大的能
源。
3.风具有随时间变化的特性
1)日变化：主要由于温度的周期性日变化造成，如海陆风、山谷风和城市风等。
2)年变化：一年之内风的周期性变化。
3)年际变化：年与年之间的变化，与天文、大气运动、地理和人类活动等有关。
4.风具有随位置变化的特性
1)风切变：在垂直于风向的平面内风速随高度变化；
2)风随地形变化：向风面风大；背风面风小
二、风的生态作用
1.风影响生物的生长发育——强风常能降低植物的生长高度，还能使树木形成畸形。
2.风影响生物的体表形态特征
1)植物：形成树皮厚、叶小而坚硬，以减少水分的蒸腾；形成强大的根系增加植物的
抗风力。
2)动物：形成致密的外皮，羽毛比较短，紧贴体表，有利于挡风。
3.风是许多树种的花粉和种子的主要传播者，俗称“风媒”
4.风是许多动物物种传播及运输工具，许多无脊椎动物在休眠期被大风带到别的地方，条
件合适时就生长繁殖。
5.风影响了能飞行动物类群的地理分布，强风地区动物分布较为稀少。
6.风传播化学信息，有利于动物间的信息交流。
7.风影响动物的行为活动：取食行为、迁移行为、分布行为和飞行行为
8.风具有破坏作用——使植物产生机械损伤等（植株风折、植物风倒、植株风拔、农田毁
坏、房屋倒塌、农作物减产）
三、防风林：防风林是为防止风害，促进生态平衡而栽种的成片树林。
1.防风林的原理：由于森林地多空隙，大量叶、枝和树干具有很大的摩擦面，当风穿过森
林时，能把风分散成小股气流，并改变成不同的方向，相互碰撞，力量相互抵消，而大大降低风速。
2.防风林的类型：
紧密林带、疏透林带和通风林带
其中通风林带的防风效果最好。