《普通生态学》课件.ppt

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1、第二节 大气组成及其生态作用一.大气环境1.分布：大气层是距地球表面1100km内的空气层。生态学所说的大气层一般指对流层，即大气的最底层，在温带地区平均厚度为10 12km。对流层集中了大气总量的34，具有三大特点：（1）气温与气压随海拔高度增加而降低。（2）大气经常产生垂直运动，气象学称为对流。（3）由于水汽充沛和对流强烈，产生了风、云、雨、雪等各种天气现象。,2.组成：N2 78.9，O2 20.95其他微量气体：CO2、Ar、He、Ne、Kr、Xe、NH3、CH4、H2O、O3、NOx等。各组成成分中，O2和CO2与生物关系最密切。空气组成比例在不同海拔高度基本恒定。3.气压：海平面为

2、一个标准大气压。（1atm760mmHg101.32kPa）海拔高度越高，大气压越低，平均每升高300米，大气压降低3.33kPa。各种气体分压随之降低，其中氧分压的降低带来的生态学效应最明显。,二 氧与生物大气中的氧气主要来源于绿色植物漫长历史中的光合作用（水的光解），外层大气紫外线也可分解水汽产生氧，2540公里高的高层大气内紫外线使氧气分子与活性氧原子结合生成 O3。1.氧与动物能量代谢：空气中氧气浓度高，陆生动物的代谢率较高（恒温动物的进化基础）。水中溶氧量低，水生生物的代谢率较低，而且在缺氧条件下代谢率随之下降（一般规律）。水陆两栖动物在陆上和水中的代谢率差异极大（中华鳖陆上与水中的

3、静止代谢率相差数倍）,2.内温动物对高海拔低氧的适应：不同氧分压下血红蛋白对氧的亲和力不同，常用血氧饱和度为50时的氧分压P50作为血氧亲和力指标。P50越高血氧亲和力越低，反之亦然。变温动物（两栖类、爬行类和无脊椎动物）血红蛋白在低氧环境中P50降低，血氧亲和力增加，对高海拔环境适应性强。恒温动物（鸟类和兽类）由于2,3-二磷酸甘油酸（DPG）的影响，使得P50升高，并且随海拔高度增加而增加，血氧亲和力下降。高海拔动物适应机制为呼吸深度的增加（过度通气）、红细胞数量和血红蛋白浓度增加、骨骼肌中的肌红蛋白浓度增加。,三 CO2的生态作用CO2浓度变化：大气中CO2来源于化石燃料燃烧和生物呼吸作

4、用。前者使CO2浓度逐年增加。后者使CO2浓度有日变化（上午最低，午后升高，夜晚最高）和年变化（春夏低，秋冬高）。温室效应：CO2能透过太阳可见光，吸收红外线（太阳光和地面反射），引发气温升高。导致全球气候变暖、冰川融化和海平面上升。CO2与植物：CO2是光合作用的原料，植物生产量（干物质）主要来源。CO2浓度是光合作用效率的主要限制因子。C3植物比C4植物利用率低。,第三节 土壤理化性质与生态作用,一 土壤及其重要性土壤是地球岩石圈（陆地）的疏松表层，是地质风化作用和生物活动的共同产物。由矿物质、有机物质（生物、生物残体及其分解物）、水分和空气组成。土壤是生物（土壤微生物和土壤动物）和非生物

5、环境构成的复合体。从生态学的观点看，土壤是非常重要的生态因子。它是植物生长基质和许多动物的栖息场所，也是生态系统物质循环与转化的主要场所。,二 土壤的物理性质及其对生物的影响1.土壤剖面 从地表垂直向下直到变化较小的母质（基岩）为止，是土壤（纵）剖面。剖面的特征反映了土壤的形成过程和性质。典型剖面可分为三层：最上层称为表土层或淋溶层，一般富含腐殖质，颗粒大，土质松；第二层称为心土层或淀积层，颗粒小，质地细，肥力高；第三层称为底土层，大多是成土母质，质地粘，有机质少，肥力低。,土壤剖面示意图,2.土壤质地与结构（1）土壤质地 土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统。固体颗粒是组成土壤的物质基础，

6、占土壤总重的85以上。土壤颗粒按直径大小分为粗砂（）、细砂（）、粉砂（）和粘粒（0.002mm以下）。这些大小不同的土壤颗粒的组合称为土壤质地。根据土壤质地可以分为砂土、壤土和粘土三大类。其颗粒大小、透气透水性和保水保肥能力各异。,理想的土壤组成（体积比）,（2）土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等。最重要的土壤结构是团粒结构，它是由腐殖质把矿质颗粒粘结成直径0.25-10mm的小团块。团粒结构具有水稳定性（浸泡不散），团粒内部毛细管能保持水分，团粒之间孔隙充满空气，如此协调土壤中水分、空气和营养物的比例，改善土壤的理化性质。这为植物的生长发育和土壤动物的生

7、存栖息提供了良好的条件。,3.土壤水分土壤水分有利于矿质养分的分解、溶解和转化，以便植物根部吸收利用。土壤水分可以调节土壤温度，如：深秋灌溉土地，水分夜间降温时放出大量潜热，可防止霜冻。土壤水分影响植物生长（旱涝灾害）和土壤动物的行为和生存（白蚁、叩头虫）。4.土壤空气土壤通气性差，氧气浓度低，二氧化碳浓度高。土壤空气减少或CO2浓度升高抑制植物根部呼吸。,土壤动物（地下兽类）对土壤空气条件的适应：血红蛋白携氧能力强，代谢水平低，抗CO2。土壤通气程度影响土壤微生物种类、数量和活性，影响有机物分解和营养释放。5.土壤温度土壤温度的时空变化（在温度一节已有论述）。土壤温度影响植物生长发育（如种子

8、萌发、根部呼吸和吸收）。土壤温度影响土壤动物的行为（土壤无脊椎动物常随土壤温度变化作季节性的垂直迁移）。,三 土壤的化学性质及其对生物的影响1.土壤酸度包括酸性强度（又称活性酸度）和酸度数量（又称潜在酸度）两个方面。酸性强度指土壤溶液中的H+浓度，用pH值表示。酸度数量指酸的总量和缓冲性能，代表土壤所含的交换性氢离子和铝离子总量，用交换性酸量表示。酸土改造施加石灰量按酸度数量计算。土壤酸度影响矿质盐分的溶解度从而影响养分的有效性（pH67最佳），进而影响植物生长。,土壤酸度影响土壤微生物活动和有机质的分解，进而影响土壤肥力。固氮菌和根瘤菌只能生活在中性土壤中，不能在酸性土壤中生存。土壤酸度影响

9、土壤动物区系及分布，酸度过高则种类贫乏。嗜酸性种类：金针虫，大蚊幼虫；嗜碱性种类：小麦吸浆虫幼虫。2.土壤有机质土壤肥力的重要标志，分为非腐殖质和腐殖质。非腐殖质指动植物残体及其初步分解的产物，腐殖质是土壤微生物分解有机质后合成的较稳定的多聚体化合物（主要是胡敏酸和富里酸）。,腐殖质占土壤有机物总量的8590，是植物营养的重要碳源和氮源，还各种矿质养料，并且促进土壤团粒结构形成。3.土壤矿质元素除C、H、O外，植物所需全部元素来自土壤矿物质分解。大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg 6种。微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、B、Cl 7种。矿质元素大多呈束缚态，仅溶解态能吸收利用。土壤元素

10、对植物的影响：不同植物对各种矿质元素含量比例要求不同，合理施肥调节可增产。土壤元素对动物的影响：蜗牛喜钙，有蹄类舔盐。,四 植物对土壤的适应根据植物对土壤酸碱度的适应范围和要求，可把植物分成酸性土植物（pH7.5）。盐碱土植物：盐土可溶性盐的含量高达1以上，碱土富含碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸钾，pH8.5盐土植物分为聚盐性植物、泌盐性植物和不透盐性植物。沙生植物：生长在以砂粒为基质的沙区，荒漠、半荒漠、干草原等地区。地下茎和根系发达，抗风吹、抗日晒、耐高温、耐沙埋、耐干旱。,第四节 火及其生态作用,一 火的性质、成因与类型火是一种剧烈的氧化反应，严格的说不属于物质，但是它能在短时间内大幅度改变物质

11、环境。炎热、干旱和雷击是导致自然火灾的主要因素。人为火灾诱发因素包括人类的生活和生产用火。林冠火：发生在林木冠层，火势猛烈，破坏地上所有植物和动物，毁灭性强。过火后恢复期长。地面火：发生在地面，破坏枯枝落叶层、草本层和灌木层的植物和动物。过火后恢复期短。,二 火对生物的作用主要是对植物的作用，受火的强度、生长环境（气候干旱程度）和植物本身（种类、密度、材质、年龄）等多种因素影响。1.有益作用：地面火将枯枝落叶烧成灰烬，加速物质循环；林冠火是抗火树种必需的生态因子（高温刺激种子萌发，火烧抑制竞争者）。2.有害作用：严重的林冠火和地面火破坏原有的群落结构和生态平衡，造成物种多样性降低和种群数量下降；改变土壤结构和成分，降低土壤肥力和吸水保水能力，造成植被恢复困难。,三 森林与草原的防火管理森林和草原火灾破坏资源，污染环境，影响严重，需采取防火管理措施。生物工程防火：利用耐火树种营造防火林带，降低风速，提高林下湿度，抑制火灾发生，控制林火蔓延。计划烧除：人为控制以低强度地面火消除地面可燃物（枯枝落叶和杂草），同时不烧伤林木。预报预测和实时监控：预测森林火险等级；航空与卫星实时监测，及早发现和扑灭。,