生态学(2.3.1)--光和温度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
光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光是生命的源泉，光因子是构成光的基本单位。
光对于生物的生长发育、代谢过程、光合作用等方面都有重要作用。
在自然界中，光因子也会影响生物的适应能力，使之在环境中适应。
一、光因子的生态作用1. 促进植物生长植物需要充足的阳光才能进行光合作用，并转化为所需的营养物质。
不同的植物对于不同光的波长有不同的吸收反应，因此可以通过控制光的波长和强度促进植物的生长。
2. 热能调节太阳光对于地球的温度和气候具有重要的影响，太阳光的热能可以被地球吸收和释放。
在自然界中，阳光对于地球上的气候和生态系统的平衡具有重要的调节作用。
3. 防止紫外线辐射紫外线辐射会对某些生物造成伤害甚至致死，例如人类的皮肤会受到紫外线的破坏而引起皮肤癌。
这时，大气层和地球表面上的物质会吸收和反射紫外线来防止紫外线对生物的伤害。
二、生物对光因子的适应1. 生物的光受体生物对于光的反应是通过光受体实现的，光受体包括某些类黄酮、类胡萝卜素以及叶绿素等物质。
不同的生物对于不同波长的光的反应不同，因此在自然界中生物会根据自己的需要和环境条件，对光因子进行差异化适应。
2. 对光的节律性反应对光的节律性反应是生物对生物钟、昼夜节律等现象的调节作用，光因子对于这些节律现象具有重要作用。
例如，晚上适当地营造黑暗环境可以帮助调整人类的生物钟。
3. 光合作用的适应光合作用是植物通过阳光合成有机物质的过程，植物可以通过控制光合色素和叶面的形状、颜色来适应不同的光环境。
例如，生长在荒漠中的植物因为数量的限制，通常会拥有十分广阔的树叶表面积以应对小量的光能，而且含有许多特别的叶绿素来吸收更复杂的波长的光。
综上所述，光因子对于自然界的生态平衡和生物的生长发育、适应都有着非常重要的作用。
不同种类的生物也会对光因子进行不同的适应，生物在适应不同的光环境中展现出了极端的多样性。
[生态学]生物的适应及生态因子对生物的作用
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[生态学]生物的适应及生态因子对生物的作用生物的适应及生态因子对生物的作用一、光的生态作用与生物的适应: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。
1．光强的生态作用与生物的适应〔1〕光强与植物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根底上，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响是不一样的，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，到达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。
〔2〕光强与动物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；另一些动物那么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。
2．光质的生态作用与生物的适应〔1〕光质与植物植物的光合作用不能利用光谱中所有波长的光，只是可见光区〔400-760n〕，这局部辐射通常称为生理有效辐射，约占总辐射的40-50%。
温度因子的生态作用及生物的适应
（六）休眠
深海珊瑚礁与浅海珊瑚礁的差别
蜂蜜数量的多少是决定蜂鸟是否进入蛰伏状态的关键因素
第二节 生态因子作用分析
一、生态因子
环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影 响的环境要素，如温度、湿度、食物、氧气、等 二、生态因子的分类 气候因子：如温度、湿度、光、降水等 土壤因子：土壤结构、有机无机理化成分、土壤生物等 地形因子：地面起伏、坡向等 生物因子：捕食、竞争、寄生等
•
植物群体对光的利用率更高
（二）光质的生态作用与生物的适应
太阳光质可以简单的分成红外光区、可见光区、紫外光区
植物光合作用可以利用波长为380～760nm的可见光（绿 光为生理无效辐射）
紫外光区可以起到杀菌的作用，但是过量也会影响到植物 的生长
（三）生物对光周期的适应 1. 昼夜节律 大多数生物活动表现出昼夜节律，动物有不同的活动和休息的时间； 植物的光合作用、蒸腾作用积累与消耗均是有规律的昼夜变化 2. 光周期现象 一天之中白天和黑夜的相对长度称为光周期 (1)植物的光周期现象 长日照植物、短日照植物、中间性植物 长日照植物日照长度超过一定时间才开花 短日照植物日照长度少于一定时间才开花 （2）动物的光周期 鸟类的迁徙和生殖腺的发育都与光周期有关（通过光照增加鸡蛋产量）
第二章 个体生态学
第一节 环境的概念及其类型
一、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 体或群体生存的一切事物的总和。 二、环境的类型 按环境的性质：自然环境、半自然环境和社会环境
温度的生态作用与生物的适应
• A 有效积温法则：植物在生长发育过程中，必 须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段 的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热
量是一个常数。K=N (T-T0)
6
（一）温度因子的生态作用
2．温度与生物发育
• 水分与动植物种类与数量：降水量最大的赤道 热带雨林种的植物达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。
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（二）生物对水因子的适应
• 需水量：生产1克干物质所需的水量。
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（二）生物对水因子的适应
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。
番茄茎的日生长量/mm 23.1 19.5 19.4 26.1-35.0
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（3）变温与干物质积累
• 变温对于植物体内物质的转移和积累具 有良好的作用。
29
同
化
产
300公斤
量
170
125
130
175
10℃
20℃
燕麦昼夜温差对生物量的影响
30
（4）物候节律
• 物候是指生物长期适应于一年中温度的 节律性变化，形成的与此相适应的发育 节律。例如大多数植物春天发芽，夏季 开花，秋天结实，冬季休眠。
55
西非的猴面包树，树干最粗可 达4人合围，可储水4吨。
56ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
旱生植物的形态及生理适应：
（a）含水量极少或具备发达的储水组织 （b）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15米，扩展范围623m2，可更多 吸收水分。
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。
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。
生态学课件第3章 生态因子
§ 2、温度因子的生态作用 及生物的适应
1、生态作用
（1） 温度与生物生长 三基点：T max, T min, T optimum. 年轮 （2）温度与生物发育 需温性：生物由于长期生活在一定的温度范围内，在其生长、发 育过程中，需要一定的温度量和温度变辐，即~。 广温性、狭温性 积温accumulative temperature 有效积温：
在生物与环境的相互关系中，由于环境的复 杂多变，生物似乎总是处于从属、被支配的 地位，只能被动地去适应、逃避。事实上， 这只是二者关系的一个方面。生命作为一个 整体，不仅能够被动地适应环境，而且还能 主动地影响环境，改造环境，使环境保持相 对稳定，向有利于生物生存的方向发展。
思考题
试述光因子的生态作用及生物的适应性。 你熟悉的生物节律与同期现象有哪些？其机制 是什么? 温度对生物作用的“三基点”和积温在农业 生产和虫害预报上有何意义? 简述植被对水环境状况的影响机制，植树造林 对于改善区域水文条件有何影响。 举例分析生物适应逆境的机制。
3、温度与生物的地理分布
控制生物的分布与数量 年均温、最冷、最热月均温；活动积温；极端温 度 植物引种上注意气候相似性原则。
4、昼夜变温与温周期现象
温周期现象thermoperiodicity：植物生长与昼夜 温度变化同步的现象。 主要影响：a.变温促使种子萌发,b.促进干物质 积,c.对开花结实有影响。
3、动物对水因子的适应 形态适应：两栖类（皮肤）、昆虫（几丁质体壁） 行为适应：沙漠动物昼伏夜出 生理适应：骆驼 4、森林与水分条件 森林有重要的涵养水源、保持水土作用 （1）减少地表径流；（2）减少洪枯比； （3）减少雨水冲击力；（4）改善土壤结构，提 高蓄水力。
生态因子的生态作用及生物的适应
生态因子的生态作用及生物的适应生态因子是指生物个体与各种环境因素之间的相互作用。
生态因子包括光照、温度、水分、pH值、土壤等。
这些生态因子对生物的适应具有重要的影响。
首先，光照是生物生存的基本条件之一、光照的强度和光周期对植物的生长和发育有着重要的影响。
光照充足的环境下，植物能够进行光合作用，合成有机物质，为自身提供能量。
而在光照不足的环境下，植物可能会出现光合作用受限、长势不良等问题。
然而，一些植物也能够适应光照不足的环境，通过增大叶片的表面积、提高光合效率等适应策略来保证生存。
其次，温度对生物的生理功能和生态行为有着显著影响。
温度的适宜范围对于生物的生长、繁殖和存活至关重要。
高温环境下，生物可能会遭受脱水、蛋白质变性等损害，而低温环境下则可能导致冻结、代谢减缓等问题。
不同的生物具有不同的温度适应策略。
例如，一些动物能够通过调节体温、进入冬眠或休眠等方式来适应低温；而一些植物能够通过合成抗冻蛋白、增加叶片厚度等方式来适应寒冷条件。
水分是生物体内外环境的重要组成部分，对生物的生理代谢和结构保持起着重要作用。
水分的缺乏或过剩都会影响生物的正常生活。
大多数生物体依赖地表水源或地下水源来满足水分需求。
一些植物适应生活在干旱地区的环境变化，通过发育较长的根系、减少蒸腾等方式来节约和利用水分。
此外，一些动物也能够通过降低代谢水平、进入休眠或进化成水分稀缺环境下的特殊形态来适应干旱环境。
pH值是指水体或土壤中溶液的酸碱程度。
pH值的变化会影响生物体内各种酶的活性、代谢过程和物质运输等。
许多生物对pH值的变化非常敏感。
一些生物通过改变酶的产生和调控来适应不同pH值的环境。
例如，酸性环境中生活的一些植物能够产生耐酸酶类物质，保护细胞免受酸性环境的损害。
另外，一些微生物也具有酸碱度调节的能力，能够适应不同pH值的环境。
土壤是地面生态系统的重要组成部分，对植物生长和生物多样性起着重要作用。
土壤的质地、有机质含量和养分状况对植物的根系发育和养分吸收具有重要影响。
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• 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
动 植 物 的 趋 （ 避 ） 光 性 ： 生 物 移 向 或 躲 避 光 源 的 运 动 动 物 虽 然 不 利 用 光 ， 但 是 却 将 光 作 为 一 种 信 号
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
3. 生物对光周期的适应
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
植物：昼夜节律；长日照、短日照、日中性植物
生命起源虽最早可能来自其它能量，但植物光合作用 是驱动生命 / 生态系统的根本动力
光强（光照度）、光质和光周期对生物的生长发育和 地理分布均有深刻的影响，而生物本身也对光因子有 丰富多样的适应
光对植物和动物的直接作用和间接影响
1. 光强的生态作用与生物的适
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
1. 温度因子的基本生态作用
温度与生物生长：温度是最重要的生态因子之一，参与生 命活动的各种酶都有最低、最适和最高温度 ( 三基点温 度)
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
2. 光质的生态作用与生物的适应
(1) 光的性质
紫外线
红外 线
能
量
强
度
可见
光
380
760
波长在 280~308nm 为紫外 光， 380-760nm 为可见 光， 760nm-4000nm 是近红 外， 4000nm 以上是远红外 绿 色 植 物 的 光 合 作 用 有 效 范 围 是 380-760nm 之间 叶 绿 色 主 要 吸 收 波 段 ： 蓝 紫 光 430-450nm ，红橙光 640 ～ 660nm
蒲公英
阳地植 物
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
杨树 槐树
人参
阴地植 物
连钱草
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
醡浆草 红豆杉
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
动物对光强度变化的行为适应
光照强度影响动物的行为，昼 行 性 动 物 在白天强光下活动 ，夜 行 性 动 物 在夜晚或弱光下活动
（ 2 ）植物对光强的适应类型
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
光饱和点 (SP) ：当光照强度达到一定水平后，光合产物不再 增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和点。
光补偿点 (CP) ：光合作用和呼吸作用强度相当处的光强度为 光补偿点；
光阳
A
光
阴
合
地 植
作物
合 B作
地 植 物
A
用
用
B
率
A 光合作用
菊 花
日中性植物
西红柿
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
蒲公英
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
长日照兽类
雪豹
刺猬
短日照兽类
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
绵羊（克隆）
鹿
候鸟迁徙
《普通生态学》 第二章 生第二章 生物与 环境
二、温度因子的生态作用及生物的适应
引种驯化：在园艺工作中利用光周期现象人为控 制开花时间
动物：昼夜节律；鸟类的迁徙和繁殖；哺乳动物的 换毛和生殖（长日照、短日照兽类）。
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
(1) 昼夜节律 动物对光照强度的适应性
(2) 生物光周期现象
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
植物开花对日照长度的反应：
蓝紫光：促进蛋白质的合成
红橙光：促进糖的合成
青光、蓝紫光和紫外线等短波光：一般抑制植物的 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，但促进维生 素 D 的合成
红外线：是地表的基本热源，对外温动物（变温动 物）的体温调节和能量代谢有决定性作用
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
利用不同光源调控作物生长（设施农业） 利用彩色薄膜提高作物产量和品质
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
(3) 生物对光质的适应现象及机理
海洋植物：光合作用色素对光谱变化具有明显的适应 性：海水表层植物色素吸收红光；深水植物光合色素 有效地利用蓝绿光
红藻
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
植物对紫外线的形态及生理适应
应
（ 1 ）光强对生物生长发育和形态建成的影响
影响细胞、组织和器官的分化，个体和群 体的植增物黄长化现象：弱光 / 黑暗影响植物生长及形态
《普通生态学》 第二章 生物与 环境
实验：农业害虫——蚜虫对光的响应及形态变化 连续有光，多产生无翅个体； 连续无光，基本为无翅个体； 光暗交替，多形成有翅个体。
4000 波长 (nm)
水 为 什 么 是 蓝 色 的 ？ 《普通生态学》 第二章 生物与 环境
清澈湖水中仅约 40% 的光线能到达 1m 深； 首先可见红光和红外线被吸收； 其次，黄光、绿光和紫光被吸收，最后剩下的 少量绿光和蓝光可以达到深水层。
(2) 不同光质的基本生态作用
《普通生态学》 第二章 生物与 环境