生态学-能量环境.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑标题样式,单击此处编辑文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章 能量环境,2.1,地球上的能量类型,2.2,地球上光及温度的分布,2.3,生物对光的适应,2.4,生物对温度的适应,1,2.1,地球上的能量类型,2.1.1,太阳能，光能,2.1.2,地热能,2.1.3,风能,2.1.4,化学能,2.1.5,有机物中包含的化学能,2.1.6,其他能量,问题：生物可以利用那些能量？,2,2.2,地球上光及温度的分布,2.2.1,地球上光的分布,太阳辐射及其光谱组成,地球上光的分布规律,2.2.2,地球上温度的分布,大气温度的分布与变化,土壤温度的分布与变化,水体温度的分布与变化,3,500 1000 2000 3000 4000,可,见,光,红,外,线,紫,外,线,波长,nm,能,流,强,度,太阳辐射及其光谱组成,紫外光：波长,760nm,，,46%,4,影响太阳辐射的因素和光的分布规律,影响,地表太阳辐射,的因素,大气圈，太阳高度角，纬度和季节，海拔、坡度和坡向,光质,(,光谱成分,),低海拔、高纬度长波光多，高海拔、低纬度短波光多,夏季、中午短波光多，冬季、早晚长波光多,日照时间,夏季昼长夜短、冬季昼短夜长,纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夜,光照强度,低海拔、高纬度光照强度弱，高海拔、低纬度光照强度大,夏季、中午光照强度大，冬季、早晚光照强度弱,(,北半球,),南坡光照强度大，北坡光照强度弱,5,地球表面的太阳辐射,6,春,秋,夏,冬,秋,春,冬,夏,The seasons in the Northern and Southern Hemispheres,7,10,20,30,35,40,45,50,10,20,30,35,40,45,50,50,45,40,35,30,20,10,18,17,16,15,14,13,12,11,10,9,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,光,期,hr,暗,期,hr,2 4 6 8 10 12M,不同季节各纬度的日照长度,8,地表大气温度的分布与变化,空间分布与变化,纬度升高,1,，气温降低,0.5,沿海地区气温变化小，内陆地区变化大,南坡气温较北坡高，海拔升高,100m,，,气温降低,0.6,1,逆温现象,时间变化,日较差：随纬度增高减小，随海拔升高而增加,年较差：随纬度增高增大，大陆性气候越强越大,9,土壤温度的分布与变化,土壤温度与气温相关,土壤温度变化与深度有关,土壤温度变化时间较气温滞后，且与深度有关,温度变化周期与深度相关,土壤温度的年变化与纬度、海拔有关,10,土壤与空气温度变化比较,11,水体温度的分布与变化,水温的时间变化,变化幅度较气温小,不同深度水体的日变化,不同深度水体的年变化,水温的成层现象,水温分层：,上湖层、斜温层,(,温梯层,),和下湖层,春季环流和秋季环流,低纬度地区：雨季和干季,海洋：低纬度水域、中纬度水域,12,温带深水湖水温垂直变化,13,2.3,生物对光的适应,2.3.1,光质的生态作用和生物的适应,光质的生态作用,生物对光质的适应,2.3.2,光照强度的生态作用和生物的适应,光照强度的生态作用,植物对光照强度的适应,动物对光照强度的适应,2.3.3,生物对光周期的适应,生物的昼夜节律,生物的光周期现象,14,光质的生态作用,叶绿素的吸收光谱,蓝紫光：,430,450nm,红光：,640,660nm,不同光质的作用,蓝紫光：促进蛋白质的合成 红光：促进糖的合成,青光、蓝紫光和紫外线等短波光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，促进维生素,D,的合成,红外线是地表的基本热源，对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作用,15,生物对光质的适应,太阳鱼视力的灵敏峰值为,500,530nm,绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光合色素的差异,高山植物含花青素、页面缩小、毛绒发达,16,光照强度的生态作用,影响动物的生长发育,影响动物的体色,影响植物叶绿素的形成,黄化现象,影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化,影响植物花果的数量和质量,17,植物对光照强度的适应,植物的向光性,植物秋季落叶,C,3,植物和,C,4,植物,光合能力,阳地植物和阴地植物,、耐阴植物,生理差异,形态差异,18,动物对光照强度的适应,依活动时间的动物分类,动物开始活动的时间,19,生物对光周期的适应,生物的昼夜节律,光的周期性,生物的昼夜,节律,外源性周期和内源性周期,生物的光周期现象,植物的光周期现象,植物的光周期,：长日照、短日照、中日照和日中性植物,植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植,动物的光周期现象,动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物，意义,昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光周期,20,实验室恒定条件下生物的节律,21,鸟类节律,22,植物开花对日照长度的反应,长日照植物：萝卜、菠菜、小麦、凤仙花、牛蒡等,短日照植物：玉米、高粱、水稻、棉花、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,23,2.4,生物对温度适应,2.4.1,温度与动物类型,2.4.2,温度对生物的影响,2.4.3,生物对极端环境温度的适应,生物对低温的适应,生物对高温的适应,2.4.4,生物对周期性变温的适应,2.4.5,物种分布与环境温度,24,温度与动物类型,常温动物,变温动物,外温动物,内温动物,25,温度对生物的影响,酶反应速率与温度域,生物发育和生长速度,驯化和气候驯化,26,酶反应速率与温度域,温度系数,Q,10,高温对生物的伤害,高温的伤害：蛋白质,(,酶,),变性、有机体脱水,不同物种对高温的耐受性不同,低温对生物的伤害,低温的伤害：冻害（,freeze injury,）、,冷害,(chilling injury),不同物种对低温的耐受性不同,生物的抗寒锻炼,27,生物发育和生长速度,发育阈温度,(,生物学零度,),总积温,(,有效积温,),：,K=N(T-C),发育历期和发育速率,28,驯化和气候驯化,春化,(,vernalization,),：,植物在发芽前需要一个寒冷期，由低温诱导开花。,驯化,(acclimation),和气候驯化,(acclimatization),概念和过程,生物对环境的适应,生态适应和基因变异,29,生物对低温的适应,植物,形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮,生理适应：细胞内物质含量变化,(,糖类、脂肪,),动物,形态：,贝格曼规律,、,阿仑规律,、毛、皮结构、脂肪层,生理：基础代谢和非颤抖性产热,(,褐色脂肪,),，身体异温，水生哺乳动物的乳汁构成、热交换器等,行为：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群、活动位置,30,生物对高温的适应,植物,形态适应：叶片毛、鳞片、颜色、排列,生理适应：细胞含水量,(,糖,/,盐浓度、代谢强度,),动物,形态适应：毛皮性质和颜色,生理适应：体温过热,行为适应：栖居地点、活动时间,31,生物对周期性变温的适应,生物与昼夜变温,昆虫的发育历期,植物的产量与品质,动物的活动规律,生物与季节变温,植物春花秋实,动物休眠、换毛换羽、迁徙、回游、繁殖季节,32,物种分布与环境温度,生物群落分布与温度带,低温的限制作用,致死,高温的限制作用,春化,温度与其它生态因子的综合作用,33,蓝,紫,绿,橙,紅,红外线,400 500 600 700,波长,nm,相,对,吸,收,叶绿素,的吸收光谱,34,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,50,40,30,20,10,C,4,C,3,光强度,/J,m,-1,g,-1,CO,2,摄取,/mgco,2,dm,-2,h,-1,光合作用与光照强度的关系,高粱,玉米,小麦,阳草,水青冈,阴草,35,阴地植物与阳地植物对光照强度的适应,36,小时,植物光合作用的昼夜变化,37,不同物种对高温的耐受性,水生植物：,30,40,旱生植物：,50,60,兽类：,42,鸟类：,46,48,爬行类：,45,38,思考题,1,生物对光照会产生哪些适应？,2,物种分布完全由温度决定吗？,39,本章结束,40,