生物與環(huán)境水土壤

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1、三 水 因 子 的 生 態(tài) 作 用 及 生 物 的 適 應(yīng)v1 水因子的生態(tài)作用v2 植物對(duì)水因子的適應(yīng)v3 動(dòng)物對(duì)水因子的適應(yīng) 1、 水 因 子 的 生 態(tài) 作 用1)水 是 任 何 生 物 體 都 不 可 缺 少 的 重 要 組 成 成 分 。 2)生 物 的 一 切 代 謝 活 動(dòng) 都 必 須 以 水 為 介 質(zhì) 。 3)水 是 生 物 新 陳 代 謝 的 直 接 參 與 者 。4)水 還 能 維 持 細(xì) 胞 和 組 織 的 緊 張 度 ， 使 植 物 保 持 一 定 的 狀 態(tài) ， 維 持 正 常 的 生 活 。5)水 是 光 合 作 用 的 原 料 。6)水 的 比 熱 較 大 ，

2、當(dāng) 環(huán) 境 溫 度 巨 變 時(shí) ， 可 以 發(fā) 揮 調(diào) 節(jié) 體 溫 的 作 用 。總 之 ， 水 是 生 命 現(xiàn) 象 的 基 礎(chǔ) ， 沒(méi) 有 水 也 就 沒(méi) 有 原 生 質(zhì) 的 生 命 活 動(dòng) 。 水對(duì)植物的影響v水分三基點(diǎn)：最高、最適、最低；水分低于最低點(diǎn)，植物萎蔫，生長(zhǎng)停滯；水分高于最高點(diǎn)，根系缺氧、窒息、爛根v水占植物非木質(zhì)化組織如葉片和根系生物量的80%-95%；在細(xì)胞水平上，水是細(xì)胞傳輸代謝產(chǎn)物的主要媒介；水具有明顯的極性，可溶解大量離子和對(duì)代謝及生命活動(dòng)至關(guān)重要的極性有機(jī)代謝產(chǎn)物，如糖類(lèi)、蛋白質(zhì)；植物植株結(jié)構(gòu)和支撐主要依靠水分。v水與植物生理生態(tài)過(guò)程密切相關(guān)，光合作用和蒸騰作用。

3、濕度對(duì)動(dòng)物的影響v濕度與動(dòng)物的行為：嗜好或選擇濕度；選擇一天中濕度適宜的時(shí)間；遷徙；夏眠和滯育v濕度與動(dòng)物的體色：葛洛格規(guī)律（Glogers rule）：在干燥而寒冷的地方，動(dòng)物的體色較淺；而在溫暖而濕潤(rùn)的地方，其體色較深。v濕度與動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育v濕度與動(dòng)物的繁殖v濕度與動(dòng)物的壽命 2. 植 物 對(duì) 水 因 子 的 適 應(yīng) （ 水 陸 生 植 物 的 特 點(diǎn) 、 水 分 平衡 、 水 分 吸 收 、 消 耗 、 旱 澇 對(duì) 植 物 的 影 響 ） 1） 水 生 植 物 與 陸 生 植 物 的 異 同 點(diǎn) ：v A、 水 生 植 物 的 特 點(diǎn) （ 水 生 植 物 對(duì) 水 環(huán) 境 的 形 態(tài) 適

4、 應(yīng) ） ： 水 體 環(huán) 境 的 主 要 特 點(diǎn) ： 弱 光 、 缺 氧 、 溫 度 變 化 平 緩 a、 通 氣 組 織 發(fā) 達(dá) ， 充 分 吸 收 氧 氣 b、 機(jī) 械 組 織 不 發(fā) 達(dá) ， 以 適 于 水 體 流 動(dòng) 和 浮 力 等 特 性 ； c、 葉 片 分 裂 且 薄 ， 增 加 對(duì) 陽(yáng) 光 、 無(wú) 機(jī) 鹽 、 二 氧 化 碳 的 吸收 面 積 。 v B、 水 生 植 物 的 生 態(tài) 類(lèi) 型 ： 根 據(jù) 生 長(zhǎng) 環(huán) 境 中 水 由 深 到 淺 的 特 點(diǎn)可 分 為 三 類(lèi) ： 浮 水 植 物 、 沉 水 植 物 、 挺 水 植 物 。 隨 著 生 長(zhǎng) 環(huán) 境中 水 由 深 到

5、淺 的 變 化 ， 水 生 植 物 的 某 些 特 征 也 發(fā) 生 了 明 顯 的 改變 ， 如 機(jī) 械 組 織 、 根 系 等 逐 漸 發(fā) 達(dá) ， 植 物 的 固 著 性 也 越 來(lái) 越 強(qiáng) 。v C、 陸 生 植 物 的 特 點(diǎn) （ 即 陸 生 植 物 對(duì) 陸 地 環(huán) 境 的 形 態(tài) 適 應(yīng) ） ： 陸 地 環(huán) 境 的 特 點(diǎn) ： 生 存 環(huán) 境 變 化 為 缺 水 環(huán) 境 。 根 系 發(fā) 達(dá) ， 機(jī) 械 組 織 發(fā) 達(dá) （ 營(yíng) 固 著 生 長(zhǎng) ） ； 增 強(qiáng) 吸 水 能 力 ， 減少 水 分 散 失 。v D、 陸 生 植 物 生 態(tài) 類(lèi) 型 ： 根 據(jù) 植 物 對(duì) 生 境 中 水 的

6、依 賴(lài) 程 度 劃 分為 ： 濕 生 、 中 生 、 旱 生 旱生植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)途徑v其一：增加水分的攝取龐大的根系v其二：減少水分丟失葉的形態(tài) 肉質(zhì) 刺化 5m中間錦雞兒的根系分布 四合木 藏錦雞兒 藏錦雞兒 2） 植 物 的 水 分 平 衡 ： 是 指 植 物 體 的 水 分 吸 收（ 根 吸 水 ） 和 葉 蒸 騰 （ 支 出 ） 失 水 過(guò) 程 的 平 衡 。 3） 植 物 對(duì) 水 分 的 吸 收 ： v低 等 植 物 無(wú) 根 系 ， 靠 葉 片 吸 漲 維 持 水 分 平 衡v高 等 植 物 主 要 以 根 吸 水 。 4） 植 物 對(duì) 水 分 的 消 耗 形 式 （ 蒸 騰 失

7、水 ） ：v氣 孔 蒸 騰 ： Es=（ Ci-Ca） /（ ra+rs） Es： 氣 孔 蒸 騰 速 率 ， 單 位 ： g /cm2 sCi葉 內(nèi) 水 汽 含 量 ， Ca為 大 氣 中 水 汽 含 量 ， ra為附 面 層 阻 力 ， rs 為 氣 孔 阻 力 ；影 響 氣 孔 蒸 騰 的 因 素 有 ： 氣 孔 結(jié) 構(gòu) 、 大 小 、 排列 方 式 、 密 度 ；氣 孔 開(kāi) 度 受 水 分 虧 缺 影 響 ， 蒸 騰 阻 力 與 氣 孔 開(kāi)度 有 關(guān) ； 另 外 還 有 光 照 、 溫 度 、 空 氣 濕 度 、 風(fēng)等 因 素 的 影 響 。 5） 干 旱 與 水 澇 對(duì) 植 物 的

8、影 響 v干 旱 ： 大 氣 干 旱 指 氣 溫 高 而 相 對(duì) 濕 度 小 ， 植 物 的蒸 騰 量 大 于 根 所 吸 水 量 ， 破 壞 植 物 體 的 水 分 平 衡 ，植 物 發(fā) 生 萎 蔫 。 會(huì) 抑 制 莖 、 葉 生 長(zhǎng) ， 影 響 產(chǎn) 量 但不 致 引 起 植 物 死 亡 ， 一 旦 補(bǔ) 充 水 分 ， 可 恢 復(fù) 活 力 。v澇 害 ： 由 于 過(guò) 多 的 土 壤 水 分 和 過(guò) 高 的 大 氣 濕 度 會(huì)破 壞 植 物 體 的 水 分 平 衡 、 嚴(yán) 重 影 響 植 物 的 生 長(zhǎng) 發(fā)育 ， 直 接 影 響 產(chǎn) 量 和 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 。 水 澇 對(duì) 植 物 的 危 害

9、： 土 壤 水 分 和 空 氣 比 例發(fā) 生 變 化 ； 氧 劇 減 、 二 氧 化 碳 積 累 ； 原 生質(zhì) 膜 的 透 性 減 少 ， 使 還 原 性 產(chǎn) 物 向 根 系 轉(zhuǎn)運(yùn) 和 積 累 ， 毒 害 根 系 ； 底 土 板 結(jié) ， 根 系 不能 伸 入 底 土 ， 形 成 淺 根 系 ； 養(yǎng) 分 流 失 ， 產(chǎn)品 質(zhì) 量 下 降 。 （ 養(yǎng) 花 ）植 物 對(duì) 水 澇 的 適 應(yīng) ： 植 物 根 系 木 質(zhì) 化 ， 耐濕 性 增 強(qiáng) ； 葉 向 根 系 輸 送 氧 氣 等 。 3.動(dòng) 物 對(duì) 水 因 子 的 適 應(yīng) 根 據(jù) 棲 息 地 劃 分 ， 可 將 動(dòng) 物 分 為 水 生 、 陸 生

10、 兩 類(lèi) 。 動(dòng) 物 體 內(nèi) 的 水 分 平 衡 ： v 水 生 動(dòng) 物 ： 靠 滲 透 作 用 調(diào) 節(jié) 。v 陸 生 動(dòng) 物 ： 通 過(guò) 體 表 蒸 發(fā) 、 排 泄 失 水 ， 通 過(guò) 食 物 、 飲 水和 代 謝 水 獲 得 水 分 。注 意 ： 在 水 分 交 換 過(guò) 程 中 伴 隨 著 溶 質(zhì) 的 交 換 ， 在 維 持 水 分平 衡 的 過(guò) 程 中 也 要 維 持 體 內(nèi) 溶 質(zhì) 平 衡 。 v水 生 動(dòng) 物 對(duì) 水 因 子 的 適 應(yīng) （ 滲 透 壓 調(diào) 節(jié) ） 高 滲 動(dòng) 物 ： 動(dòng) 物 體 液 的 濃 度 大 于 環(huán) 境 水 體 的 濃 度 。環(huán) 境 中 的 水 要 進(jìn) 入 其

11、 體 內(nèi) ， 使 其 濃 度 降 低 ， 動(dòng) 物 要排 出 水 來(lái) 維 持 其 高 濃 度 ， 但 同 時(shí) 造 成 溶 質(zhì) 的 流 失 ，此 時(shí) 還 需 要 通 過(guò) 主 動(dòng) 運(yùn) 輸 從 體 外 吸 收 溶 質(zhì) 。 低 滲 動(dòng) 物 ： 體 液 濃 度 小 于 環(huán) 境 水 體 濃 度 。 此 時(shí) 動(dòng) 物體 內(nèi) 水 分 會(huì) 通 過(guò) 滲 透 作 用 流 失 而 進(jìn) 入 環(huán) 境 ， 此 時(shí) 動(dòng)物 需 要 吸 入 水 分 維 持 其 水 分 平 衡 ， 然 而 同 時(shí) 溶 質(zhì) 被帶 入 體 內(nèi) ， 尚 需 通 過(guò) 主 動(dòng) 運(yùn) 輸 將 體 內(nèi) 高 濃 度 鹽 分 排出 體 外 ， 而 降 低 體 內(nèi) 濃 度

12、 。 等 滲 動(dòng) 物 ： 動(dòng) 物 的 血 液 或 體 液 的 滲 透 濃 度 與 海 水 的總 滲 透 濃 度 相 等 或 接 近 。 這 類(lèi) 動(dòng) 物 所 需 的 水 量 較 少 ，一 般 不 需 要 飲 用 海 水 ， 代 謝 水 的 多 余 部 分 還 要 靠 滲透 作 用 排 出 體 外 。 不 需 要 主 動(dòng) 運(yùn) 輸 ， 只 需 要 飲 水 或排 泄 維 持 體 內(nèi) 濃 度 。 v 陸 生 動(dòng) 物 對(duì) 水 因 子 的 適 應(yīng) 陸 生 動(dòng) 物 的 失 水 途 徑 有 ： 皮 膚 蒸 發(fā) 、 呼 吸 失 水 、 排 泄失 水 。陸 生 動(dòng) 物 的 補(bǔ) 水 途 徑 有 ： 食 物 、 代 謝

13、 水 、 直 接 飲 水 。在 干 旱 環(huán) 境 中 僅 靠 飲 水 不 夠 補(bǔ) 充 水 分 ， 陸 生 動(dòng) 物 在 進(jìn)化 過(guò) 程 中 ， 形 成 了 各 種 減 少 或 限 制 失 水 的 適 應(yīng) （ 形 態(tài)結(jié) 構(gòu) 、 行 為 、 生 理 ） 形 態(tài) 結(jié) 構(gòu) a、 皮 膚 含 水 量 遠(yuǎn) 小 于 其 它 組 織 ； b、 皮 下 脂 肪 可 限 制 水 分 的 移 動(dòng) ， 減 緩 水 分 穿 透 皮 膚 ； c、 干 旱 地 區(qū) ， 對(duì) 小 型 動(dòng) 物 和 昆 蟲(chóng) 非 常 不 利 ， 昆 蟲(chóng) 氣 門(mén)開(kāi) 度 降 低 到 最 低 ， 體 表 有 幾 丁 質(zhì) 或 蠟 質(zhì) ， 哺 乳 動(dòng) 物 鼻 道長(zhǎng)

14、 。 行 為 ： 穴 居 、 晝 伏 夜 出 。 生 理 ： a、 減 少 排 泄 失 水 ， 具 有 良 好 的 重 吸 收 水 分 的 腎 臟 ， 使尿 中 鹽 離 子 的 濃 度 遠(yuǎn) 高 于 血 液 濃 度 b、 含 N廢 物 的 排 出 。 如 爬 行 類(lèi) 、 鳥(niǎo) 類(lèi) 尿 酸 的 排 出 ， 干旱 環(huán) 境 中 ， 以 結(jié) 晶 方 式 排 出 。 c、 荒 漠 中 的 動(dòng) 物 ， 尿 排 在 洞 內(nèi) 。 四 、 土 壤 因 子 的 生 態(tài) 作 用 及 生 物 的 適 應(yīng)v 1、 土 壤 的 概 念 及 其 生 態(tài) 作 用v 2、 植 物 對(duì) 土 壤 因 子 的 適 應(yīng) （ 一 ） 、 土

15、 壤 的 概 念 及 其 生 態(tài) 意 義 1） 、 土 壤 的 概 念 ： 在 地 殼 表 面 發(fā) 育 著 能 生 長(zhǎng) 植 物 的 疏 松 表 層為 土 壤 (土 壤 是 地 球 陸 地 表 面 具 有 肥 力 、能 生 長(zhǎng) 植 物 的 疏 松 表 層 ， 即 巖 石 圈 表 面 能夠 生 長(zhǎng) 植 物 的 疏 松 表 層 )。 土 壤 的 組 成 ： 主 要 有 五 部 分 組 成 ， 即 ： 礦 物 質(zhì) 、有 機(jī) 質(zhì) 、 空 氣 、 水 分 和 土 壤 生 物 。 v固 相 ： 礦 質(zhì) 顆 粒 約 占 土 體 的 45%-50%， 有 機(jī)質(zhì) 和 土 壤 生 物 約 占 1-5%）v液 相 ：

16、 包 括 水 分 和 溶 解 于 水 的 礦 物 質(zhì) 和 有 機(jī)質(zhì) 。v氣 相 ： 包 括 各 種 氣 體 。 2） 土 壤 的 生 態(tài) 意 義 ：v土 壤 作 為 資 源 的 重 要 意 義 ：陸 生 植 物 生 活 的 基 質(zhì) ， 它 提 供 陸 生 植 物 生 活 所 必 須 的礦 物 質(zhì) 元 素 和 水 分 。陸 生 動(dòng) 物 生 活 基 底 ， 是 陸 生 動(dòng) 物 賴(lài) 以 生 存 棲 息 場(chǎng) 所 。土 壤 是 生 物 和 非 生 物 環(huán) 境 的 一 個(gè) 極 為 復(fù) 雜 的 復(fù) 合 體 ，有 人 稱(chēng) 其 為 土 壤 亞 系 統(tǒng) 。 是 生 態(tài) 系 統(tǒng) 中 物 質(zhì) 與 能 量 交換 的 重

17、 要 場(chǎng) 所 ， 可 視 為 營(yíng) 養(yǎng) 物 的 傳 遞 、 再 循 環(huán) 系 統(tǒng) 和廢 物 處 理 系 統(tǒng) 。 v土 壤 作 為 生 態(tài) 因 子 的 意 義 ：土 壤 是 生 物 生 存 與 生 活 中 的 一 個(gè) 重 要 生 態(tài) 因 子 ， 同時(shí) 又 是 一 個(gè) 綜 合 因 子 ， 它 包 括 土 壤 溫 度 、 水 分 、 空氣 、 pH值 等 。土 壤 環(huán) 境 直 接 影 響 根 系 的 代 謝 作 用 同 時(shí) 影 響 到 土 壤中 動(dòng) 物 的 代 謝 過(guò) 程 。土 壤 和 氣 候 是 影 響 陸 地 生 態(tài) 系 統(tǒng) 分 布 最 重 要 的 兩 個(gè)因 素 。土 壤 的 溫 度 和 濕 度 的

18、 變 化 幅 度 比 大 氣 環(huán) 境 小 ， 這 對(duì)動(dòng) 物 來(lái) 說(shuō) ， 土 壤 是 比 大 氣 更 為 穩(wěn) 定 的 生 活 環(huán) 境 和 隱蔽 所 。土 壤 肥 力 ： 土 壤 及 時(shí) 地 滿(mǎn) 足 植 物 對(duì) 水 、 肥 、 氣 、 熱要 求 的 能 力 。 （二）植物對(duì)土壤因子的適應(yīng)v以土壤為主導(dǎo)因子的植物生態(tài)類(lèi)型 根據(jù)植物對(duì)土壤酸度的適應(yīng)：酸性土、中性土、堿性土植物生態(tài)類(lèi)型； 根據(jù)植物對(duì)土壤中礦質(zhì)鹽類(lèi)（鈣鹽）的反應(yīng)，分為鈣質(zhì)土植物、嫌鈣植物； 根據(jù)植物對(duì)土壤含鹽量的反應(yīng)，劃分為鹽土和堿土植物。 鹽土和堿土v鹽土：所含鹽類(lèi)主要為NaCl和Na2SO4，都為中性鹽，鹽土的PH值是中性的，土壤結(jié)構(gòu)

19、尚未破壞。v堿土：土壤膠體中吸附有相當(dāng)數(shù)量的交換性鈉，一般交換性鈉占交換性陽(yáng)離子數(shù)量的20%以上的土壤稱(chēng)為堿土，堿土是強(qiáng)堿性的，PH值一般在8.5以上，堿土上層的結(jié)構(gòu)破壞，下層常為結(jié)實(shí)的柱狀結(jié)構(gòu)，通透性和耕作性能極差。 鹽土對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響v引起植物生理干旱v傷害植物組織v引起細(xì)胞中毒：植物體內(nèi)聚集大量鹽類(lèi)，會(huì)使原生質(zhì)受害，蛋白質(zhì)合成受阻，導(dǎo)致含氮代謝廢物積累，細(xì)胞中毒。v影響植物正常營(yíng)養(yǎng)，由于Na的競(jìng)爭(zhēng)，植物對(duì)K、P等其他元素的吸收減少，影響植物營(yíng)養(yǎng)狀況。v高鹽條件下，氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的淀粉形成受到阻礙，氣孔不能關(guān)閉，植物容易枯萎。 植物對(duì)鹽土的適應(yīng)（鹽土植物的生態(tài)類(lèi)型）v聚鹽性植物（真鹽生植物）：原生質(zhì)對(duì)鹽類(lèi)的抗性強(qiáng)，細(xì)胞液濃度高，具有極高的滲透壓。v泌鹽性植物（耐鹽植物）：利用鹽腺將過(guò)多的鹽分排出體外。v不透鹽性植物（抗鹽植物）：植物的根細(xì)胞對(duì)鹽類(lèi)的透過(guò)性非常小，植物體內(nèi)滲透壓很高(由于體內(nèi)含有較多的可溶性有機(jī)質(zhì)引起)。