植物生活与环境条.ppt
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1、第二章 植物生活与环境条件第一节 概 述,生物与环境是一个相互作用、相互依存的统一体。生物与环境不断地进行物质和能量交换,并建造自身;生物对环境的变化也隨时产生各种不同的反映和多种多样的适应。隨时间推移,某种环境条件的特殊影响,通过新陈代谢和自然选择,就形成了该生物对某种生态因素的特殊需要,这也就是生物的生态习性。,一、几个概念,1、生态因子:能对植物产生显著作用的环境中的各种要素。2、植物生境:指一个植物体或其群落所居住的地方,是指具体的特定地段上对植物起作用的生态因子总和。3、生存条件:生态因子中有一些是植物必须的,植物没有这些因素便不能生存,而且是不可缺少和不可替代的因子。4、最低量:就
2、是植物在生长过程中,其他一些条件都适合,就是缺少一些微量元素,使植物不能生长。5、最低量定律:植物生长依赖那些表现为最低量的化学元素。6、限制因子:指在众多的生态因子中,任何接近或超过某种生物的耐受性极限,而且阻止其生长、繁殖或扩散,甚至生存的因子。生 理 光合作用强度曲线 过 B2(叶绿素)程 强 度 B1(CO2)因子强度(光照强度),二、生态因子分类1、一般的分类:非生物因子_温、湿、光、风、气、水、土地、海 拔、坡向、坡度等生物因子_ 植物因子:机械作用、共生、寄生、附 生等 动物因子:摄食、传粉、践踏 人为因子:垦殖、放牧、采伐2、另一种划分:能量因子_温、光等物质因子_土、植物、动
3、物、人等,三、生态因子作用的三基点,生 降 降 命 低 低 活 死 生 最 生 死 动 亡 命 适 命 生 强 区 活 区 活 亡 度 动 动 生 态 因 子 梯 度1、生命活动的最适点:在一定生态背景条件下,各生态因子最适宜的强度,它能使植物的生命活动获得最佳状态。最适点实际中一般是一个最适区。2、生命活动的最低点:当某生态因子强度降低到接近最低点时,植物的生命活动受该因子强烈不足的影响,呈现极端衰弱的状况,该强度范围称极衰区或半致死区,超过此区限度以外的部分称致死区。3、生命活动的最高点:当某生态因子强度升高到接近最高点时,植物的生命活动受该因子强烈过剩的影响,呈现极端衰弱的状况,该强度范
4、围称极衰区或半致死区,超过此区限度以外的部分称致死区。,限制因子在最适区表现不明显,在最低点和最高点附近表现明显,说明限制因子在数量上,既不能超过最高点,也不能降于最低点,受最高点和最低点限制。四、生态因子间的补偿作用(可调剂性)在一定的条件下,某一因子在量上的不足,可以由其它因子来补偿,结果仍可获得相似的生态效益。比如:光合作用时,光照不足,可以由增加CO2量来补充;光合作用时,CO2量不足,可以由增加光照强度来补充;再如,荒漠地区的植物需降水时,可以由大气湿度因子来作部分补偿。,五、生物对生态环境的适应,1、适应:适宜生长于某种生态环境中的生物,具有一些特殊性能或者它能更充分利用有益条件或
5、者增加抗御不利条件。生物适应是在长期进化中形成,是自然选择的结果。2、需求性:指生物完成个体生活史需要依靠一定的物质、能量和条件。3、忍耐力:各种生物抗御外界不利生存的极端条件及不受或减轻危害的能力。忍耐力反映生物最大值与最小值的差距和数值。荒漠植物可忍耐50-60的高温;寒带植物可忍耐-73低温;萍果七月均温需小于26;淡水动物可忍耐40高温;海水动物可忍耐30;鸟类、爬行类动物45以下可活动;哺乳类42以上难生存;蜜蜂可忍耐-5左右;玉米螟幼虫可忍耐-30。,4、趋异:起源相同,亲缘相近的生物,由于长期生活在不同的生境中,产生程度不等的性状分化和种分化,具有不同的适应特征。5、趋同:许多类
6、群彼此亲缘关系极远,只是由于在相似的生境中进化,从而具有相似的外貌和其他特征。趋同是表象,趋异是本质。,第二节 光照条件,一、光照强度的生态作用(一)光照强度与光合作用关系 光照强度是生物光合作用能量来源,光照强度直接影响植物光合作用的强弱以及有机物的产量。CO2 吸 收 光饱和点 量 光补偿点 CO2 光照强度 放 出 量,光饱和点:当光照强度不再使净光合作用增长时的光照强度。,光能利用率:植物生产有机物质所消砂的光能与照射在叶面上的总光能之比。植物利用一般只:几到几%。光能结构表:反射5%可见光50%透射2.5%太阳能100%吸收42.5%蒸藤52.3%-53.9%吸收12.5%55%散热
7、0-1.7%红外线50%透射15%光合作用0.55-1.1%反射22.5%,原因:1、虽被吸收的可达55%,但因蒸藤、散热耗去绝大部分,被光合作用的很少。2、外界因素影响:温度不适合、水分亏缺、CO2量不足、生长季节短促等,3、植物内部因影响:催化光合作用反应的酶系统,因受数量和运输限制,来不及充分利用光能,使多余能量以热的形式散失了。,(二)光强的生态作用1、影响植物各器官组织正常生长:它可使细胞增大和分化,增加体重,制约生长发育速度等,2、对植物发育阶段的影响:花蕾期、性细胞分化等3、对果实着色和品质影响:苹果、梨、桃等强光,可增加含糖量,增加香味。4、光照强度的植物生态类型 了解植物对光
8、照强度生态类型,在农业生产实践中非常重要。,植物的光强生态类型,二、光性质与光周期的生态作用(一)植物光谱成分的生态作用 植物体内各种色素吸收的光能波长不同,因此,植物含有的色素组成影响它对不同波长光能利用。如叶绿素a对蓝光吸收是对红光吸收的1.5倍;叶绿素b对蓝光吸收是对红光吸收的3倍;胡萝卜素和叶黄素,只对蓝紫光吸收;红光促使叶绿素形成,利于植物伸长生长和碳水化合物形成;紫光则抑制植物高生长。,(二)植物光照长度的生态作用 根据植物开花早晚对光周期的不同反映,将植物分为三大类,光照长度的生态类型,动物光周期的生态影响:生活习惯、行为和分布(光周期只是一个信号而已),动物光周期的生态类型,第
9、三节 水分条件,一、陆生植物的水分平衡 二、植物水分的生态作用 每一种植物都是生长在一定的湿度界限的生境中,不同生境的供水条件特点,不仅反应在植物生理特点上,而且也反映在植物的外部形态和解剖构造上,生长在不同水份条件下的植物,这些特点是很不同的,依据环境中水分的多少和植物对水分的依赖程度,分以下几种生态类型。,水份生态类型,(一)旱生植物1、肉质旱生植物特点:茎、叶肉质化,气孔内陷,且夜间开放、白天紧闭。叶小,以降低相对表面积,薄壁组织储存大量水分。如仙人掌科植物。2、硬叶旱生植物特点:机械组织、栅栏组织发达,叶厚且呈褶曲状,叶脉较紧密,根系庞大,茎叶不成肉质化。如草原上的禾本科植物的针茅、弧
10、茅、菊科的蒿等。3、软叶旱生植物特点:叶较柔软,当土壤水分较多时,蒸藤作用强烈,甚至超过中生植物;严重缺水时,常落叶。如淡红半日花属、旋花属、山扁豆属中的一些植物。4、小叶型和无叶型超旱生植物特点:叶子强烈缩小或退化,但系特别发达。如沙拐枣、麻黄属植物。,(二)湿生植物特点:抗旱能力低,根系不发达,保护组织、栅栏组织、机械组织都不发达,海棉组织发达,叶薄而软,细胞间隙大,叶表面光滑无毛。1、阴生湿生植物:海芋、观音莲座蕨等2、阳生湿生植物:如水稻、灯心草、半边莲等(三)中生植物 中生植物在形态特征、生理特征上介于旱生与湿生植物之间,需水中等。如一般的陆生植物。还可细分为:旱中生(如油松、侧伯、
11、牡荆等)、湿中生植物(如桑树、旱柳、乌桕、紫穗槐等)等类。,(四)水生植物1、沉水植物:如竹叶眼子菜、金鱼藻、水毛茛、黑藻、水筛、水车前、苦草、黄花狸藻等,黄花狸藻Utricularia aurea 水车前Ottelia alismoides,2、浮水植物:如水鳖、浮萍、大藻、凤眼莲、睡莲等,芡Euryale ferox 凤眼莲Eichoimia crassips,芡Euryale ferox 凤眼莲Eichoimia crassips,槐叶苹Salvinia natans 浮萍Lemna minor,3、挻水植物:如芦苇、慈菇、水葱、莲、千屈菜等。,白睡莲Nymphaea alba 红睡莲N
12、ymphaea rubra 黄睡莲Nymphaea mexicana,莲Nelumbo nucifera 水葱Scirpus tabernaemontani 千屈菜Lythrum salicaria,3、挻水植物:如芦苇、慈菇、水葱、莲、千屈菜等。,第四节 空气条件,一、空气成分及对植物的生态作用(一)空气的化学成分及其组成成分:N78%,O220.95%,Ar(氩)0.93%,CO2 0.03%,很少量气体:Ne(氖),He(氦),O3,H2,H2O,SO2。组成:干洁空气,水汽、固体杂质。1、CO2的生态作用 CO2 是植物光合作用的原料,CO2 增多,光合作用增强;但CO2浓度大于10%
13、时,又会抑制呼吸作用,可能引起死亡。若空气中无CO2,植物就不能生存。据估计,植物消耗CO2总量/年是空气中的3%,若大气中CO2含量没有补充,则空气中CO2只够用35年。空气中CO2补充来自(1)动物(2)植物呼吸(3)可燃物燃烧(4)火山喷发(5)微生物对有机物的分解,2、CO2如何进入叶子?1)从大气到叶子周围。通过湍流和对流的交替变化2)从叶子周围进入气孔到叶肉细胞。通过气相扩散进入3)从叶肉细胞进入叶绿体。通过液相扩散。3、一天中CO2的变化 太阳升起前,CO2浓度最大;正午太阳辐射最强,CO2浓度最小。,二、大气污染与植物,(一)植物的抗性和净化作用 植物抗性是植物对有害气体的耐性
14、。不同植物由于叶片结构、叶细胞生理特性的差异抗性也有差异。一般来说:常绿阔叶树落叶阔叶树针叶树 植物对有害气体的吸收,即对大气有净化作用,但不同植物的吸收具有选择性。吸收SO2的植物:柳杉、夹竹桃、丁香、银杏、枫香、梧桐、玉米、黄瓜、香瓜、葫芦、芹菜、冬青、女贞、棕榈、罗汉松、侧柏、白腊树、臭椿、柽柳、垂柳、大叶黄杨、无花果、山茶、刺槐等;尤其柳杉、臭椿、夹竹桃更强。吸收Cl,HCl的植物:槐树、紫藤、合欢、桑、朴树、栋树等吸收F,HF植物:丁香、女贞、刺槐、泡桐、大叶黄杨等 因此,可种植这些植物,进行美化绿化城市、工厂。,(二)植物监测 有些植物对大气污染反映敏感,主要根据叶片伤斑面积表指示
15、大气中有害物浓度,因此这些植物可监测大气有害成分。监测SO2植物:葫萝卜、地衣、红松、杉木、大麦、棉花、菠菜、紫花苜蓿、菜豆等监测F2,HF植物:葡萄、唐松草、郁金香、杏、大蒜等监测Cl,HCl植物:复叶槭、落叶松、油松等监测光化学烟雾植物:早熟禾、矮牵牛、美洲五针松等监测O3植物:烟草、番茄、牡丹等监测NH3植物:向日葵监测CH2=CH2(乙烯)植物:棉花,三、风的生态作用,(一)有利方面1、可调节叶面蒸藤作用2、使分布不均的CO2循环流动3、传播花粉,迁移种子(二)有害方面1、形成畸形树冠2、破坏植物,树干折断、倒伏3、损害庄稼,带来减产4、抑制树木生长,使植物变得粗矮5、带来大气污染,第
16、五节 土壤条件,一、土壤营养条件(一)N素营养来源:施肥、空气中的气态N。重要性:N是植物进行物质和能量代谢的必要元素。没有N的代谢、C代谢就无法进行,N营养对蛋白质、各种酶、叶绿素、生长素等含N化合物合成有利,使植株高大,叶片多,寿命长,色暗,光合作用强,有机物产量提高。但N不可过多或过少,过多不利于纤维素等多糖化合物的合成和营养器官过旺生长,影响产量;不足,植物生长缓慢,叶变黄绿缩小,有机物产量低,种子早熟。(二)矿质营养元素(灰分元素)S、P、K、Mg、Fe、Ca、Na、Co(钴)、Al、Si等,微量元素:B、Cu、Zn、Mn、Mo(钼)。,(三)矿质元素需要量的分析 按植物对土壤肥力的
17、需要,将植物分为两类生态型1、富养植物:生长在有机质丰富的厚层肥沃土壤中,需要较多的矿质营养的植物。如小麦、烟草、胡桃楸等。2、贫养植物:生长在浅薄的土层,甚至基岩裸露的生境或土层,虽厚,但缺有机质和其他营养元素环境下的植物。如芒萁、白羊草、蒿草等。二、土壤酸碱度的生态作用据各种植物对PH值的适应范围,将植物分为三类。1、酸性土植物:茶、油茶、咖啡、橡胶、马尾松、芒萁、狗脊蕨等2、碱性土植物:柏木、铁线蕨、南天竹、蜈蚣草、落叶松等3、中性土植物:粮食类作物、经济类作物、果树等,三、沙生植物和石生植物1、沙生植物:适生于松沙土上的植物。如籽蒿、沙竹、泡泡刺、沙拐枣等特征:旱生性、贫养型、耐沙埋、
18、耐风蚀、果实轻巧、富弹性。2、石生植物:适生于裸露基岩的植物。如棘豆四、土壤污染对植物的影响1、土壤污染来源:三废、化肥、农药等2、土壤污染对植物的影响:一是破坏土壤结构,使土壤变板结,导致土壤贫瘠化,使植物生长不良;二是污染物中许多毒物,使植物含毒,间接影响人和生畜。,第六节 温度条件,生物生长都有自已一定的温度范围。如橡胶、椰子需月均温18以上;亚热带柑桔15-16;温带苹果10等.一、温度对植物的生理生态作用(一)温度和植物生理过程 植物生理过程:如吸收、有机质合成和运输、呼吸等都包含许多复杂的物理和化学的综合反应,反应速度陏温度变化而变化。对任一种植物,这种反应对温度的要求都有三基点,
19、而任一种植物在不同的生理阶段(萌发、生长、发育等)对温度要求也有差异。比如植物吸水过程受温度影响:菜豆在0-30范围内,水温上升,吸水率增大,低温和过高温不利吸水。又如植物光合作用受温度影响:在最适区中,陏温度升高,合成量增大(原因是在这区间中,温度加快了酶促作用),过高,光合作用就停止(因为破坏了叶绿素,降低了酶的活性等);过低,同样不能进行正常的生命活动。不同植物的最适温度不同,同一种植物在不同生长发育过程中对温度要求也不同。,(二)温度和植物的生长发育1、不同植物对温度的要求不同热带植物,橡胶、可可、椰子等要求月均温18以上,才开始生长;亚热带植物,柑桔要求月均温15-16,才开始生长;
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