二章生物与环境水土壤.ppt

三水因子的生态作用及生物的适应,1 水因子的生态作用 2 植物对水因子的适应 3 动物对水因子的适应,1、水因子的生态作用 1)水是任何生物体都不可缺少的重要组成成分。 2)生物的一切代谢活动都必须以水为介质。 3)水是生物新陈代谢的直接参与者。 4)水还能维持细胞和组织的紧张度，使植物保持一定的状态，维持正常的生活。 5)水是光合作用的原料。 6)水的比热较大，当环境温度巨变时，可以发挥调节体温的作用。 总之，水是生命现象的基础，没有水也就没有原生质的生命活动。,水对植物的影响,水分三基点：最高、最适、最低；水分低于最低点，植物萎蔫，生长停滞；水分高于最高点，根系缺氧、窒息、烂根 水占植物非木质化组织如叶片和根系生物量的80%-95%；在细胞水平上，水是细胞传输代谢产物的主要媒介；水具有明显的极性，可溶解大量离子和对代谢及生命活动至关重要的极性有机代谢产物，如糖类、蛋白质；植物植株结构和支撑主要依靠水分。 水与植物生理生态过程密切相关，光合作用和蒸腾作用。,湿度对动物的影响,湿度与动物的行为：嗜好或选择湿度；选择一天中湿度适宜的时间；迁徙；夏眠和滞育 湿度与动物的体色：葛洛格规律（Glogers rule）：在干燥而寒冷的地方，动物的体色较浅；而在温暖而湿润的地方，其体色较深。 湿度与动物的生长发育 湿度与动物的繁殖 湿度与动物的寿命,2. 植物对水因子的适应（水陆生植物的特点、水分平衡、水分吸收、消耗、旱涝对植物的影响） 1）水生植物与陆生植物的异同点： A、水生植物的特点（水生植物对水环境的形态适应）： 水体环境的主要特点：弱光、缺氧、温度变化平缓 a、通气组织发达，充分吸收氧气 b、机械组织不发达，以适于水体流动和浮力等特性； c、叶片分裂且薄，增加对阳光、无机盐、二氧化碳的吸收面积。,B、水生植物的生态类型：根据生长环境中水由深到浅的特点可分为三类：浮水植物、沉水植物、挺水植物。随着生长环境中水由深到浅的变化，水生植物的某些特征也发生了明显的改变，如机械组织、根系等逐渐发达，植物的固着性也越来越强。 C、陆生植物的特点（即陆生植物对陆地环境的形态适应）： 陆地环境的特点：生存环境变化为缺水环境。 根系发达，机械组织发达（营固着生长）；增强吸水能力，减少水分散失。 D、陆生植物生态类型：根据植物对生境中水的依赖程度划分为：湿生、中生、旱生,旱生植物对环境的适应途径,其一：增加水分的摄取庞大的根系 其二：减少水分丢失叶的形态 肉质 刺化,5m,中间锦鸡儿的根系分布,四合木,藏锦鸡儿,藏锦鸡儿,2）植物的水分平衡：是指植物体的水分吸收（根吸水）和叶蒸腾（支出）失水过程的平衡。 3）植物对水分的吸收： 低等植物无根系，靠叶片吸涨维持水分平衡 高等植物主要以根吸水 。,4）植物对水分的消耗形式（蒸腾失水）： 气孔蒸腾：Es=（Ci-Ca）/（ra+rs） Es：气孔蒸腾速率，单位：g /cm2 s Ci叶内水汽含量，Ca为大气中水汽含量，ra为附面层阻力，rs 为气孔阻力； 影响气孔蒸腾的因素有：气孔结构、大小、排列方式、密度； 气孔开度受水分亏缺影响，蒸腾阻力与气孔开度有关；另外还有光照、温度、空气湿度、风等因素的影响。,5）干旱与水涝对植物的影响 干旱：大气干旱指气温高而相对湿度小，植物的蒸腾量大于根所吸水量，破坏植物体的水分平衡，植物发生萎蔫。会抑制茎、叶生长，影响产量但不致引起植物死亡，一旦补充水分，可恢复活力。 涝害：由于过多的土壤水分和过高的大气湿度会破坏植物体的水分平衡、严重影响植物的生长发育，直接影响产量和产品质量。,水涝对植物的危害：土壤水分和空气比例发生变化；氧剧减、二氧化碳积累；原生质膜的透性减少，使还原性产物向根系转运和积累，毒害根系；底土板结，根系不能伸入底土，形成浅根系；养分流失，产品质量下降。（养花） 植物对水涝的适应：植物根系木质化，耐湿性增强；叶向根系输送氧气等。,3.动物对水因子的适应 根据栖息地划分，可将动物分为水生、陆生两类。 动物体内的水分平衡： 水生动物：靠渗透作用调节。 陆生动物：通过体表蒸发、排泄失水，通过食物、饮水和代谢水获得水分。 注意：在水分交换过程中伴随着溶质的交换，在维持水分平衡的过程中也要维持体内溶质平衡 。,水生动物对水因子的适应（渗透压调节） 高渗动物：动物体液的浓度大于环境水体的浓度。环境中的水要进入其体内，使其浓度降低，动物要排出水来维持其高浓度，但同时造成溶质的流失，此时还需要通过主动运输从体外吸收溶质。 低渗动物：体液浓度小于环境水体浓度。此时动物体内水分会通过渗透作用流失而进入环境，此时动物需要吸入水分维持其水分平衡，然而同时溶质被带入体内，尚需通过主动运输将体内高浓度盐分排出体外，而降低体内浓度。,等渗动物：动物的血液或体液的渗透浓度与海水的总渗透浓度相等或接近。这类动物所需的水量较少，一般不需要饮用海水，代谢水的多余部分还要靠渗透作用排出体外。不需要主动运输，只需要饮水或排泄维持体内浓度。,陆生动物对水因子的适应 陆生动物的失水途径有：皮肤蒸发、呼吸失水、排泄失水。 陆生动物的补水途径有：食物、代谢水、直接饮水。 在干旱环境中仅靠饮水不够补充水分，陆生动物在进化过程中，形成了各种减少或限制失水的适应（形态结构、行为、生理）,形态结构 a、皮肤含水量远小于其它组织； b、皮下脂肪可限制水分的移动，减缓水分穿透皮肤； c、干旱地区，对小型动物和昆虫非常不利，昆虫气门开度降低到最低，体表有几丁质或蜡质，哺乳动物鼻道长。,行为：穴居、昼伏夜出。 生理： a、减少排泄失水，具有良好的重吸收水分的肾脏，使尿中盐离子的浓度远高于血液浓度 b、含N废物的排出。如爬行类、鸟类尿酸的排出，干旱环境中，以结晶方式排出。 c、荒漠中的动物，尿排在洞内。,四、土壤因子的生态作用及生物的适应 1、土壤的概念及其生态作用 2、植物对土壤因子的适应,（一）、土壤的概念及其生态意义 1）、土壤的概念： 在地壳表面发育着能生长植物的疏松表层为土壤(土壤是地球陆地表面具有肥力、能生长植物的疏松表层，即岩石圈表面能够生长植物的疏松表层)。,土壤的组成：主要有五部分组成，即：矿物质、有机质、空气、水分和土壤生物。 固相：矿质颗粒约占土体的45%-50%，有机质和土壤生物约占1-5%） 液相：包括水分和溶解于水的矿物质和有机质。 气相：包括各种气体。,2）土壤的生态意义： 土壤作为资源的重要意义： 陆生植物生活的基质，它提供陆生植物生活所必须的矿物质元素和水分。 陆生动物生活基底，是陆生动物赖以生存栖息场所。 土壤是生物和非生物环境的一个极为复杂的复合体，有人称其为土壤亚系统。是生态系统中物质与能量交换的重要场所，可视为营养物的传递、再循环系统和废物处理系统。,土壤作为生态因子的意义： 土壤是生物生存与生活中的一个重要生态因子，同时又是一个综合因子，它包括土壤温度、水分、空气、pH值等。 土壤环境直接影响根系的代谢作用同时影响到土壤中动物的代谢过程。 土壤和气候是影响陆地生态系统分布最重要的两个因素。 土壤的温度和湿度的变化幅度比大气环境小，这对动物来说，土壤是比大气更为稳定的生活环境和隐蔽所。 土壤肥力：土壤及时地满足植物对水、肥、气、热要求的能力。,（二）植物对土壤因子的适应,以土壤为主导因子的植物生态类型 根据植物对土壤酸度的适应：酸性土、中性土、碱性土植物生态类型； 根据植物对土壤中矿质盐类（钙盐）的反应，分为钙质土植物、嫌钙植物； 根据植物对土壤含盐量的反应，划分为盐土和碱土植物。,盐土和碱土,盐土：所含盐类主要为NaCl和Na2SO4，都为中性盐，盐土的PH值是中性的，土壤结构尚未破坏。 碱土：土壤胶体中吸附有相当数量的交换性钠，一般交换性钠占交换性阳离子数量的20%以上的土壤称为碱土，碱土是强碱性的，PH值一般在8.5以上，碱土上层的结构破坏，下层常为结实的柱状结构，通透性和耕作性能极差。,盐土对植物生长发育的影响,引起植物生理干旱 伤害植物组织 引起细胞中毒：植物体内聚集大量盐类，会使原生质受害，蛋白质合成受阻，导致含氮代谢废物积累，细胞中毒。 影响植物正常营养，由于Na的竞争，植物对K、P等其他元素的吸收减少，影响植物营养状况。 高盐条件下，气孔保卫细胞的淀粉形成受到阻碍，气孔不能关闭，植物容易枯萎。,植物对盐土的适应（盐土植物的生态类型）,聚盐性植物（真盐生植物）：原生质对盐类的抗性强，细胞液浓度高，具有极高的渗透压。 泌盐性植物（耐盐植物）：利用盐腺将过多的盐分排出体外。 不透盐性植物（抗盐植物）：植物的根细胞对盐类的透过性非常小，植物体内渗透压很高(由于体内含有较多的可溶性有机质引起)。,