生态学物质环境——大气组成及其生态作用

大气组成及其生态作用
一、大气的组成
大气是由多种气体组成的机械混合物。

低层大气由干洁空气（氧、氮、二氧化碳、臭氧），水汽（云、雾、雨、雪）和固体杂质组成。

二、大气因子对生物的生态作用
主要大气因子的作用：氧、氮和二氧化碳的生态作用。

(一)氧的生态作用
氧是生物体构成的基本元素之一。

一部分氧也可以与地壳中其他很多元素结合。

氧是动植物呼吸的必须物质，也是光合作用的产物。

生物界所需的能量主要是靠氧化代谢产物才能满足需要。

在大气高层，在紫外线作用下氧分子和高度活性的氧原子结合生成非常活泼的臭氧层。

1.氧的作用与生物的适应
1)氧与动物能量代谢；
a)空气中的氧比水中容易获得，所以陆地动物能得到足够多的氧，保证了陆生动物有高的
代谢率，能进化成恒温动物；
b)由于水中溶解氧少，氧成为水生动物存活的限制因子，一些鱼类耗氧量依赖于水中溶氧
量而变化；
c)由于陆地上氧浓度高，从海平面直到海拔6000米，动物代谢率没有表现出随氧浓度而
变化。

但氧浓度对代谢的影响可通过极低分压时表现出来。

d)动物或人从低海拔进入高海拔后，最明显的适应性反应表现在呼吸与血液组成方面。

首
先是由于低氧刺激，动物产生过度通气（呼吸深度的增加）。

高海拔土著动物、人，或是驯化到高海拔上的人、大白鼠、豚鼠，其骨骼肌中的肌红蛋白浓度均增加（肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白），为低氧状态下的组织提供更多氧。

人与哺乳动物从平原进入高海拔后，血液中的红血球数量、血红蛋白浓度及血球比积将升高。

2)氧与植物能量代谢
呼吸消耗氧，但植物时大气中氧的主要生产者；
(二)氮的生态作用
氮是地球上生物体的基本成分，是蛋白质、叶绿素、核酸、酶、生物激素等重要生命物质的组成部分。

1.氮构成植物的叶绿体，作为叶绿体的一部分，直接参与光合作用；
2.各种酶和维生素内均含氮，缺氮后生物体内的代谢受影响。

(三)二氧化碳的生态作用
1.二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料；
2.对地面起保温作用——二氧化碳作为温室气体之一，可以把来自太阳的热能锁起来，不
让其流失，如果大气中的二氧化碳含量过多，热量更难流失，地球的平均气温也会随之上升，这种情况称为温室效应。

3.二氧化碳使植物气孔开度减少，减少蒸腾，提高水分利用；
4.二氧化碳能促进植物的生长——植物生长速率随全球二氧化碳浓度的提高而增加。

5.高浓度的二氧化碳能改变植物的形态结构——幼苗分枝增多，叶面积指数加大等。

三、生物对大气的适应
1.微生物和水生生物根据不同的环境条件形成不同的类型，适应不同环境条件下氧的供应。

氧的适应类型：好氧微生物（动物）、兼性厌氧微生物（动物）、厌氧微生物（动物）
2.土壤中形成固氮生物，有效地利用自然界中的氮元素；
3.内温动物低氧状态下的适应
1)增加呼吸深度（过度通气）；
2)增加肺泡气体弥散能力；
3)增加骨骼肌中的肌红蛋白浓度；
4)增加红细胞的数量及血红蛋白的浓度。