生态因子的生态作用及生物的适应性
第三章 第六节 生物对生态因子的适应
（5）一年生植物 一年生植物只能在良好
活型图解
季节中生长，在恶劣的气候条件下， 它们以种子形式度过不良季适应和生物进化中，生物与环境形成了利用改造与供 养支持的一一对应关系，每个生物物种在生物群落或生态系统中 都占据独特的资源并产生相应的影响。
从环境来看，具体生物所生存的具体环境，即该生物的生境; 从生 物来看，生物在环境中占据的特定位置，即生态位(niche)。
图3-8 不同科、种植物在高温干旱条件下的趋向 （引自 Mark B.Bush,1997）
生活型分类：丹麦植物学家饶基耶尔 (Raunkier)
（1）高位芽植物 这类植物的芽和顶端嫩 枝是位于离地面较高处的枝条上，如 乔木、灌木和一些生长在热带潮湿气 候条件下的草本植物等。
（2）地上芽植物 这类植物的芽或顶端嫩 枝位于地表或接近地表处，一般都不 高出土表20～30cm，因此它们受土表 的残落物所保护，在地表积雪地区也 受积雪的保护。
三、生活型life form
不同种的生物，由 于长期生存在相同 的自然生态条件和 人为培育条件下， 发生趋同适应，并 经自然和人工选择 而形成的、具有类 似的形态、生理和 生态特性的物种类 群称为生活型(life form)。
A-C 非洲沙漠浆草（萝摩科）；D 霸王花（大戟 科）；E 仙人掌（仙人掌科）
（3）多维生态位 英国生态学家G.E.Hutchinson(1957)从空间、 资源利用等方面考虑，发展了的生态位概念，提出n维生态位(ndimensional niche)。他以种在多维空间中的适合性去确定生态 位边界，并借助于直角坐标系清楚地表述了生态位的概念。
物种对所有必需生态 因子的适合度的超体 积，即为“基础生态 位”(fundamental niche)。
生态因子的一般作用特征
生态因子的一般作用特征生态因子是指对生物个体、种群和生态系统产生影响的各种环境要素，包括气候、土壤、水体、光照等各个方面的因素。
生态因子对于生物个体和生态系统的生存、繁衍和演化具有重要的作用。
下面将介绍生态因子的一般作用特征。
1.生态因子的限制作用：生态因子的作用在一定范围内可以促进生物个体的生长和发展，但是过高或过低的作用会产生限制作用。
例如，过高的温度会导致生物蛋白质变性和细胞膜破坏，过低的温度会导致水分冻结和代谢减慢。
因此，温度是生物生存的一个重要限制因素。
2.生态因子的相互作用：生态因子之间存在着相互作用关系，其中一种因子的变化会影响到其他因子的变化和生物个体的适应性。
例如，气温的变化会引起水分的变化，进而影响到生物生态系统的水分分布和生物种群的分布。
3.生态因子的稳定性：生态因子的稳定性指的是在一定时间内，生态因子的变化幅度较小。
稳定的生态因子有助于维持生物个体和生态系统的平衡状态，保证生物个体的正常生长和繁衍，同时增加生物个体对环境变化的适应性。
4.生态因子的周期性变化：一些生态因子具有周期性的变化特征，例如季节性的变化和日夜的变化。
这些周期性变化对于生物个体的生活节奏和繁殖行为有重要的影响，帮助生物个体适应环境变化。
5.生态因子的空间变异性：生态因子在地理空间上存在着不均匀分布和变异。
这种空间变异性导致不同地区的生态系统的生物组成和生态过程不同，从而形成不同的生态带和生物区系。
生态因子的空间变异性对于种群的分布和物种的多样性具有重要的影响。
6.生态因子的人为改变：随着人类活动的不断发展，生态因子受到人类干扰的程度也越来越大。
例如，人类的森林伐木和城市化进程导致了大片森林的破坏和土地的水泥化，进而改变了生态因子的分布和特征。
这种人为改变对于生物个体和生态系统的生存和繁衍带来了许多负面影响。
总之，生态因子是生物个体和生态系统生存和繁衍的重要环境要素，其一般作用特征包括限制作用、相互作用、稳定性、周期性变化、空间变异性和人为改变。
水因子的生态作用及生物的适应剖析
水通过鳃 进入体内
Na+, CI+
微高渗压shark
盐离子被盐腺浓 缩后排除体外
但海洋硬骨鱼的体液 水分从海洋硬骨鱼体内向海水中扩散
强烈低渗透，即失水。
饮水同时也增加了盐
的进入。两种方式摆
脱多余的盐。其鳃基
部的“氯化物”细胞
向水中直接分泌钠和
氯，而肾分泌镁和硫
的体温。请解释为什么蒸发冷却在空旷环境中起作用而在石 头下几乎没有作用？
2. 区分水汽压赤字、渗透压和水势。这三种现象是否都能用 相同的单位－“帕”测量？
3. 叶片水势一般在黎明前最高，然后逐渐下降直到中午以后， 那么中午较低的叶片水势是增大还是减小了从土壤到植物的 水移动速率？假设土壤水势在早晨和中午基本相同， 植物 在早晨还是中午需要更多的水？
完全不同的生物采取近似的方式适应荒漠生活
(4)两种节肢动物采取不同的方式适应沙漠生活
蝉和蝎子可能生活在相同的环境中，但 采取了完全不同的途经。
Heath &Wilkin (1970)观察发现： 太阳出升前后，蝉栖息在豆灌木的大 枝和嫩叶上吸食木质部汁液；当体温 达到39℃时，蝉移动到大树枝的被阴 处，雄蝉开始鸣叫。如果温度在整个 中午不超过40℃，它就不停地鸣叫。 但当48℃（1:00－3:00 P.M.）就停 止鸣叫；过了这个时间又鸣叫
在陆地和水域环境中水分沿浓度梯度下行决定着生物 获得水分的状况
(1) 空气中的水分含量 水汽密度：单位立方米水汽分子的重量（g/m3).
水汽压：空气中气体分子产生的压力（kPa). [1帕pascal (Pa) = 1牛顿力/m2]
相对湿度(RH)：指单位容积空气中实际水汽含量与同一温度下 饱和水汽含量之比(%)。
生态因子的类型及作用特点
生态因子的类型及作用特点
生态因子是指影响生物体发展和生长的外部环境要素。
它们可以分为生物因子和非生物因子两大类别。
生态系统中的各种因素相互作用，影响着生态系统的结构和功能。
下面我们将详细介绍生态因子的类型及其作用特点。
生物因子
•种类优势：生态系统中某些物种的数量较多，它们可以影响其他物种的存活和繁衍，建立种内和种间的联系。
•适应性：生物对环境的适应性强弱不同，适应力强的物种更容易在环境中生存和繁衍。
•食性：生物体的食性不同会影响其在食物链中的地位和传递的能量量。
•竞争能力：生物体之间的竞争关系会影响生态系统的稳定性和物种多样性。
非生物因子
•光照：光照是植物生长和动物活动的重要因素，不同强度和时间的光照会影响生态系统的结构和功能。
•温度：温度直接影响物种的生存和繁殖能力，降低或提高温度都可能导致生态系统发生变化。
•湿度：湿度与水分的分配有着密切联系，湿度的增加或减少都会影响生物体的水分代谢。
•土壤：土壤的组成和质地对植物的生长起着至关重要的作用，土壤中的营养物质和微生物会影响植物的健康和生长状况。
综上所述，生态系统中的生态因子多种多样，相互作用，共同维持着生态系统的平衡和稳定。
了解和研究生态因子的类型及作用特点对于生态系统的保护和管理具有重要意义。
土壤因子的生态作用及生物的适应
土壤因子的生态作用及生物的适应土壤因子对生态系统具有重要的生态作用，包括提供水分和养分、调节气候和水循环、过滤污染物、维持生物多样性等。
各种生物也通过适应土壤因子的变化来适应不同的生境。
首先，土壤因子提供了生物所需的水分和养分。
土壤能储存大量的水分，为植物提供生长所需的水分，同时也为一些动物提供生活所需的水源。
此外，土壤中含有丰富的养分，如氮、磷、钾等，这些养分对植物生长发育至关重要。
植物通过根系将水分和养分吸收，并转化为生物质，进而为其他生物提供食物和栖息地。
其次，土壤因子对气候和水循环的调节作用不可小觑。
土壤能够吸收和释放大量的水分，对降雨的分布和水循环起着关键的调节作用。
土壤中的多孔结构能够增加土壤的透水性和水保持能力，减少洪水的发生。
同时，土壤中的活性有机质能够吸附和释放大量的二氧化碳，对气候变化具有重要的调节作用。
第三，土壤能够过滤和分解污染物，减轻污染物对环境和生物的危害。
土壤具有很强的吸附能力，可以吸附水中的有机物和重金属等污染物，使其得到有效去除。
同时，土壤中的微生物和酶能够降解和分解有机物，使其转化为无害的物质。
因此，土壤是处理和修复环境污染的重要工具，对维护生态平衡具有重要意义。
最后，土壤因子维持着生物多样性的稳定性。
土壤是生物多样性的基础，它为各种生物提供了适宜的栖息环境。
不同土壤类型和质地形成了不同类型的生境，适合各类生物的生存和繁衍。
土壤中的微生物、植物和动物组成了土壤生态系统，它们之间的相互作用和共生关系对土壤的物质转化和生物多样性具有重要影响。
同时，土壤中的土壤动物还能够通过翻土和挖掘等行为改善土壤的结构和通气状况，促进植物生长和营养循环。
不同生物通过适应土壤因子的变化来适应不同的生境。
植物通过发展不同长度的根系和调节根毛的数量和长度来适应不同土壤的水分和养分状况。
一些植物还能够通过根系分泌物改变土壤的化学性质，提高水和养分的利用效率。
土壤中的微生物也能够通过改变自身的生理生化特性来适应不同的土壤环境。
生态学(2.3.1)--光和温度因子的生态作用及生物的适应
• 长日照植物：萝卜、菠菜、小麦、油菜、凤仙花、牛蒡等 • 短日照植物：玉米、高粱、水稻、棉花、菊花、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、番茄等
长日照植物
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
凤仙花
油菜
短日照植物
牵牛花
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
§1.3 生态因子的生态作用及生物的适 应
光因子的生态作用及生物的适应 温度因子的生态作用及生物的适
应 水分因子的生态作用及生物的适
应 土壤因子的生态作用及生物的适
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
一、光因子的生态作用及生物的适应
光是地球上所有生物赖以生存最基本的能量来源—— 没有光就没有繁茂的生命世界
高山植物
高山植物对紫外光的适应，发展了特殊的 莲座状叶丛，含花青素、叶面缩小、毛绒
发达
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
紫外线对动物的特殊作用
某些动物靠紫外线才能 辨别方向或看清楚物体。 例如蜜蜂在找寻花蜜、 为花朵传粉的時，须借助 紫外线
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
生物的趋光性往往与光质有关：
CP sp
B 呼吸作用
率
光强
CP
sp 光饱和点 CP 光补偿点
光 净 生强产 力
陆生植物的类型：
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
阳地植物 (Sun species) ：适应于强光照的植物，只有 在足够光照条件下才能进行正常生长，光补偿点高， 光合和代谢（呼吸）速率高
阴地植物 (Shade species) ：对光的需要远较阳性植物低 ，光补偿点低，代谢 / 呼吸作用、蒸腾作用较弱，抗 高温和干旱能力较低
环境及其类型生态因子及其作用分析生态因子的生态作用及生物的适应
限制因子的价值
某种生物的限制因子即是其生存的关键； 找到了限制因子就意味着掌握了最小因子定律
基本描述
植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量。
最小因子定律的补充
该定律只适用于稳定状态
2 生物与环境
生物种的概念 环境及其类型 生态因子及其作用分析 生态因子的生态作用及生物的适应
2.1 生物种的概念
生物种即物种 概念一：形态相似的个体的集合
强调形态相似与能够繁殖延续
概念二：能实际地或潜在地彼此杂交的种群的集合
强调能够杂交繁殖
物种的性状可以分为两类
基因型：遗传本质，内在因素；与环境结合可产生变异，甚 至导致物种的分化；
以促进甜瓜的植株发育。
光质对动物的作用
主要影响动物的生殖、迁涉、毛羽更换、生长和发育； 对动物的分布和器官功能的影响尚不清楚； 对色觉的影响差别较大：只有灵长类动物的色觉发达。
紫外光对动物和微生物都有有害影响
对微生物有抑制作用； 对人类有致癌作用 对昆虫的新陈代谢有促进作用
图2-7 地表上太阳光谱中能量（E）的分布及强度相等但波长不同的 光照下，小麦光合作用的相对速度（P）
图2-4 环境变化对内稳态和非内稳态体内环境的影响
图2-5 金鱼在两种不同温度下的驯化结果
（6）指示生物
指示生物具有对环境状态及特点的指示作用：
指示节气
枣花发，种棉花；杏花开，快种麦
指示天气
燕子低飞预示雨将来临，蜻蜓高飞预示天晴
指示水质
美国威斯康星地区湖泊中的软水指示植物为Gratiola，硬水指示 植物为Ranunculus aquatilis。
关于生态因子对生物的生态作用
关于生态因子对生物的生态作用生态因子对生物有着极大的生态作用，今天在这里浅谈一下生态因子对生物的生态作用。
生态因子是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布等有着直接或间接影响的环境要素，如光照、温度、水分、食物和其他相关生物等。
生态因子中生物生存所不可缺少的环境要素，也称生物的生存因子。
生态因子对生物有着很大的生态作用。
首先是光对生物的生态作用。
光是一个十分复杂而重要的生态因子，包括光强、光质和光照长度。
光因子的变化对生物有着深刻的影响。
光对植物的形态建成和生殖器官的发育影响很大。
植物的光合器官叶绿素必须在一定光强条件下才能形成，许多其他器官的形成也有赖于一定的光强。
在黑暗条件下，植物就会出现"黄化现象"。
在植物完成光周期诱导和花芽开始分化的基础上，光照时间越长，强度越大，形成的有机物越多，有利于花的发育。
光强还有利于果实的成熟，对果实的品质也有良好作用。
不同植物对光强的反应是不一样的，根据植物对光强适应的生态类型可分为阳性植物、阴性植物和中性植物（耐阴植物）。
在一定范围内，光合作用效率与光强成正比，达到一定强度后实现饱和，再增加光强，光合效率也不会提高，这时的光强称为光饱和点。
当光合作用合成的有机物刚好与呼吸作用的消耗相等时的光照强度称为光补偿点。
阳性植物对光要求比较迫切，只有在足够光照条件下才能正常生长，其光饱和点、光补偿点都较高。
阴性植物对光的需求远较阳性植物低，光饱和点和光补偿点都较低。
中性植物对光照具有较广的适应能力，对光的需要介于上述两者之间，但最适在完全的光照下生长。
光照强度与很多动物的行为有着密切的关系。
有些动物适应于在白天的强光下活动，如灵长类、有蹄类和蝴蝶等，称为昼行性动物；另一些动物则适应于在夜晚或早晨黄昏的弱光下活动，如蝙蝠、家鼠和蛾类等，称为夜行性动物或晨昏性动物；还有一些动物既能适应于弱光也能适应于强光，白天黑夜都能活动，如田鼠等。
昼行性动物（夜行性动物）只有当光照强度上升到一定水平（下降到一定水平）时，才开始一天的活动，因此这些动物将随着每天日出日落时间的季节性变化而改变其开始活动的时间。
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5、土壤有机质
• 土壤有机质包括：腐殖质和非腐殖质 • 非腐殖质：死亡动植物组织和部分分解
的组织。 • 腐殖质：土壤分解有机质时，重新合成
的具有相对稳定的多聚体化合物。 • 胡敏酸和富里酸是腐殖质的主要成分。
6、土壤的生物特性
细菌
土壤微生物
放线菌
真菌
藻类
原生动物
菌根：土壤中某些真菌能与某些高等植 物的根系形成共生根，称为菌根。
（3）不透盐性植物
• 这类植物的根细胞对盐类的透过性非常 小，所以他们虽然生长在盐碱土上，但 在一定盐分浓度的土壤溶液中，几乎不 吸收或很少吸收土壤中的盐类。（抗盐 植物）。如盐地紫菀、盐地凤毛菊等。 植物细胞的渗透压也很高，但不是由于 体内高浓度的盐类，而是高浓度的可溶 性的有机物。
不透盐性植物
• 盐穗木 • 黑果枸杞 • 梭梭柴 • 白刺
（2）泌盐性植物
• 这类植物的根细胞对于盐类的透过性与 聚盐性植物一样是很大，但是他们吸进 体内的盐分不积累在体内，而是通过茎、 叶表面上密布的分泌腺，把所吸收的过 多盐分排出体外，这种作用称为泌盐作 用。
泌盐性植物
盐腺
柽柳群落
人工柽柳群落
补血草
平及垂直分布。
1、质地与结构
• 土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔 隙的数量和大小以及团聚体的大小和数 量等。
• 团粒结构是腐殖质把矿质土粒互相粘结 成0.25-10mm的小团块结构。
• 团粒结构具有水稳定性，由其组成的土 壤，能协调土壤中水分、空气和营养物 之间的关系，改善土壤的理化性质。
• 土壤质地与结构常常通过影响土壤的物 理化学性质来影响生物的活动。
盐土多分布于内陆干旱、半干旱地区。
A盐碱土对植物生长发育的影响
• （1）引起植物的生理干旱 • （2）伤害植物组织 • （3）引起植物代谢紊乱 • （4）影响植物的正常营养 • （5）土壤理化性质恶化，植物难以生长
B盐土植物的特征
• 植物体干而硬 • 叶子不发达，蒸腾表面强烈缩小，气孔下陷。 • 表皮具有厚的外壁，常具有白色绒毛。 • 细胞间隙强烈缩小，栅栏组织发达。 • 有些具肉质性叶，有特殊的贮水细胞，使同化
• 4、土壤空气
土壤空气组成与大气不同，土壤中O2的含量只有 10-12%，在不良条件下，可以降至10%以下，这时 就可能抑制植物根系的呼吸作用。土壤中CO2浓度则 比大气高几十到上千倍，植物光合作用所需的CO2有 一半来自土壤。但是，当土壤中CO2含量过高时（如 达到10-15%），根系的呼吸和吸收机能就会受阻， 甚至会窒息死亡。
土壤的生物，促进了成土作用，改善了 土壤的理化性状。
（三）植物对土壤因子的适应
• 根据植物对土壤酸碱度的适应范围和要求分为， 酸性土植物（pH<6.5）、中性土植物（pH6.57.5）和碱性土植物（pH>7.5）。
• 根据植物对土壤中矿质盐类（如钙盐）的反应 分为钙质土植物、嫌钙植物。
1. 盐碱土与植物
生态系统的许多很重要的生态过程都是在土壤中进行：土 壤是生物进化的过渡环境。土壤中既有空气，又有水分， 正好成为生物进化过程中的过渡环境。土壤是污染物转化 的重要场地。土壤中大量的微生物和小型动物，对污染物 都具有分解能力。
（二）理化性质及其对生物的影响
• 土壤是陆地生态系统的基础，是具有决定性意义的生命支持系统， 其组成部分有矿物质、有机质、土壤水分和土壤空气。
• 土壤的生态学意义 • 土壤的理化性质及其对生物的影响 • 植物对土壤的适应
（一）土壤的生态学意义
生物的栖息场所：土壤是许多生物的栖息场所，土壤提供 了植物和动物的生活空间。
提供水分和必需的矿质元素：土壤提供水分和必需的矿质 元素，是生物的营养库。
具有丰富的生物区系：土壤中的生物包括细菌、真菌、放 线菌、藻类、原生动物、轮虫、线虫、蚯蚓、软体动物、 节肢动物和少数高等动物，具有丰富的生物区系。
细胞不致受高浓度盐的伤害。
C 盐土植物分类
• （1）. 聚盐性植物 • 这类植物能适应在强盐渍化土壤生长，
能从土壤里吸收大量的可溶性盐类，并 把这些盐类积聚在体内而不受伤害。该 类植物原生质对盐的抗性强，极高的渗 透压。
碱蓬Leabharlann 群 落聚盐性植物盐角草 群落
聚盐性植物
雾滨藜植株
聚盐性植物
其他聚盐植物
理化性质及其对生物的影响 1、质地与结构
➢土粒按直径大小分为砂粒、粉粒、粘粒。 ➢大小不同的土粒的组合百分比称为土壤质地。
砂粒（1.0-0.05mm） 粉粒（0.05-0.005mm） 粘粒（0.0005mm以下）
1、质地与结构
➢土壤分为砂土、壤土和粘土三大类。 ➢ 土壤质地影响植物生长和土壤动物的水
• 2、土壤温度
土壤温度对植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及吸收 能力有直接影响，还通过限制养分的转化来影响根系的生 长活动。一般来说，低的土温会降低根系的代谢和呼吸强 度，抑制根系的生长，减弱其吸收作用；土温过高则促使 根系过早成熟，根部木质化加大，从而减少根系的吸收面 积。
• 3、土壤水分
土壤水分与盐类组成的土壤溶液参与土壤中物质的转化， 促进有机物的分解与合成。土壤的矿质营养必需溶解在水 中才能被植物吸收利用。土壤水分太少引起干旱，太多又 导致涝害，都对植物的生长不利。土壤水分还影响土壤内 无脊椎动物的数量和分布。
盐地风毛菊
獐茅
盐角草－柽柳群落
2. 沙生植物
• 生长在以砂粒为基质的沙区的植物称为沙生植物。
• 沙漠是指气候干旱，植被稀疏，以沙粒为基质的自然地 带。
• 我国沙区主要分布在北半部的大陆性干旱和半干旱地区。
• 我国沙漠的形成是由于第三纪以来的造山运动，阻隔了 海洋季风的深入，使东南方向的水气来源隔绝，大气水 分缺乏，降水很少，形成极度干旱的气候。在这种气候 条件下，山体的岩石以及古湖泊、古河流的沉积、冲积 物发生强烈的物理风化作用，形成丰富的沙源；再加上 来自北方的频繁的大风吹袭，沙子被吹飏、搬远、堆积 而形成沙丘，沙地或浩瀚的沙漠。
普通生态学
General Ecology
生态因子的生态作用及生物的适应性
• 二、温度的生态作用及生物的适应性 • 三、水因子的生态作用及生物的是适应性 • 四、土壤因子的生态作用及生物的适应性
四、土壤因子的生态作用及生物的适应
• 土壤：位于陆地生态系统的底部，是一薄 层由生物和气候改造的地球外壳。（P50）