3第三章动物的适应.ppt
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1、2.动物的适应,2,2.1 适应的概念,动物受到内、外环境因素的刺激而产生的生理反应、形态变化或遗传反应称之为适应。良好的适应判定标准:在不利的环境条件下动物的繁殖性能、生长发育、生产性能以及抗病性能等基本保持正常。,3,表型适应和遗传适应,动物对所受刺激产生形态、解剖、生理生化和行为等方面的变化称之为表型适应。表型适应又可以分为形态适应和生理适应。由于自然选择和人工选择的作用,淘汰了不适应环境变化的个体,保留了适应环境变化的个体,使群体获得了可以适应某种特定环境的遗传特征,称之为遗传适应。,4,适应过程的调节,家畜在受到环境因素改变的刺激时,可以通过神经系统和内分泌系统调节体内的能量平衡、化
2、学平衡和循环平衡,实现各个组织器官机能之间的协调,从而保证机体的繁殖性能和生产性能不受影响。,5,6,关于适应的视频链接,动物的适应-王治华编辑制作18F,7,2.2动物对光的适应,2.2.1光的性质2.2.2地球上光的分布2.2.3生物对光的适应,8,2.2.1光的性质,光是一个十分复杂而重要的生态因子,对于地球上的生物来讲,太阳辐射的作用体现在光和热量(温度)两个方面,光的生物学作用表现在三个方面:光质、光照强度和光照周期。,9,(一)地球上光的组成 光是由波长范围很宽的电磁波组成的。地球上的电磁波的波长范围为数米-1/10000nm。相差13个数量级。太阳辐射的波长范围为150-4000
3、nm。,10,光的组成,1.微波和无线电波(0.4mm以上,一般1m以上):微波通讯、广播、电视等。2.红外线(0.4mm-760nm):产生热效应。大气层外的太阳辐射中50的能量是红外线。3.可见光(760-380nm):太阳辐射中41的能量是可见光。可见光分七色,红光(760-620nm)和蓝光(490-435nm)是光合作用的主要光谱。4.紫外线(380-4nm):紫外线对生物有杀伤和致癌作用,大气层允许290-380nm的紫外线到达地球表面。5.X射线和射线(10-10-4nm):高能辐射,可伤害原生质,主要来自原子能。,11,太阳辐射能(仿A.Mackenzie et.al,1999
4、),光的性质:波长1504000nm,分紫外光、可见光和红外光三类,波长在380760nm之间的光为可见光。绿色植物的光合作用有效范围是380700nm之间。,12,上述人为分类是相对于人而言的,对于不同的动物和植物,会有一定的差异,例如,一定波长的红外线是某些动物的可见光。,13,2.2.2地球上光的分布,(一)太阳辐射的变化规律(二)光质的变化(三)光强度的变化(四)光照周期(Photoperiod)的变化,14,15,16,大气圈各种成分的吸收、反射、散射。地球自转时,赤道附近照射的时间长(日周期)地球公转时,夏天北半球照射的时间长;冬天南半球照射的时间长(季节周期)低纬度地区有较为恒定
5、的热量,高纬度比低纬度地区接受的能量更少(太阳高度角)海拔高度、朝向、坡度。,(一)太阳辐射的变化规律,17,(二)光质的变化,1.空间:高纬度,短波光少;高海拔,短波光多,紫外线影响植物的生长和分布。2.时间:季节,夏天短波光多,冬天短波光少。日,中午短波光多,早晚长波光多。3.地貌:陆地,主要被植物的叶子吸收和反射。水体,水体吸收和散射作用强,大部分红外线被吸收,紫蓝光散射(水色),绿光深入水中。在海水中10米深处,可见光消减50,100米处仅剩7。,18,(三)、光强度的变化,太阳常数为1.94卡/厘米2/分钟(Cal/cm2/m)1.空间:高纬度,低强度;低纬度荒漠年平均光强200KC
6、al/cm2,北极为120KCal/cm2。高海拔,高强度;海拔1000米,入射光能的70,海平面为50。坡向:南坡、平地和北坡强度越来越低。与坡度有关,不同纬度的最强光照的坡度不同。2.时间:季节,夏天高强度;冬天强度低 日,中午强度最高;早晚强度较低3.生态系统:上层,强度高;下层,强度低。,19,植物和水体都分层。清澈静止的水体1.8米深处,50衰减。根据光照强度将水体分为:光亮带(euphotic zone):光合作用大于等于代谢能。弱光带(dysphotic zone):光合作用小于代谢能。无光带(aphotic zone):无光合作用。,20,四、光照周期(Photoperiod)
7、的变化,北半球:夏至最长,冬至最短。南半球:相反赤道:昼夜平分两极:半年白天,半年黑夜。,不同纬度处的日照长度,21,22,3.2.3生物对光的适应,一、光质变化对生物的影响及生物的适应二、光强度变化对生物的影响及生物的适应三、光周期现象及生物的适应,23,光合作用:photosynthesis 绿色植物依赖叶绿素将辐射能转换成具有丰富能量的糖的过程。光合有效辐射photosynthetically active radiation):光合作用系统只能利用太阳光谱的一个有限带(380-710nm)的辐射能。光合能力 photosnythetic capacity:当饱和的辐射能、温度适宜、相对
8、湿度高、大气中的CO2和O2的浓度正常时是的光合作用的速率。,24,一、光质变化对生物的影响及生物的适应,1.光质的生态作用:影响植物光合有效辐射 影响植物的光合强度 影响植物的形态建成、向光性、色素的形成。,25,光质对植物形态建成的影响,26,2.生物对光质的适应植物:海洋植物 光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性:海水表层植物色素吸收蓝、红光;深水植物光合色素有效地利用绿光。高山植物 对紫外光作用的适应,发展了特殊的莲座状叶丛。陆生植物主要吸收红光和蓝光,视频:王治华制作 保护色4F,27,动物:动物 不同动物发展不同的色觉。灵长类、鸟类、鱼类、节肢动物等都有很发达的色觉,应加强这方面
9、的研究。不同发育阶段对光质反应不同,如红光促进鸡的繁殖,抑制啄肛,短波光(蓝光)有助于生长。鱼类对绿、蓝、红光比较敏感。,28,二、光强度变化对生物的影响及生物的适应,1.光强度的生态作用:动物:影响动物的生长发育。影响动物的体色或毛色。影响冷血动物的代谢和行为。植物:影响叶绿素的形成(黄化现象)影响植物细胞、组织、器官的增长和分化。影响果实的成熟和品质,视频:蜥蜴晒太阳 海洋沙漠珍奇动物22F,29,2.生物对光强度的适应1.陆生植物对光强度的适应性变化:植物叶子的每日运动光强度和光方向的日变化温带落叶树叶子的脱落光强度的年周期的变化植物光合能力对光强度的反应差异C3、C4植物植物种间对光强
10、度的适应:阴地植物 阳地植物 耐阴性植物,30,阳性植物(cheliophytes)、阴性植物(sciophytes)和耐阴性植物(shade plant):阳性植物对光要求比较迫切,只有在足够光照条件下才能进行正常生长;阴性植物对光的需要远较阳性植物低,光补偿点低,呼吸作用、蒸腾作用都较弱,抗高温和干旱能力较低;耐阴性植物对光照具有较广泛的适应能力,对光的需要介于前两类植物之间。,31,阴地植物与阳地植物叶的比较,32,2.水生植物对光强度的适应性变化 水生植物在水中的分布与光照强度有关.只能生活在水体的透光带(1-数百米)。海带等巨型藻类在大陆沿岸生活,单细胞浮游植物只能在海洋上层生活。,
11、33,3.动物对光强度的适应性变化视觉器官形态的变化动物开始活动时间的变化。根据动物的活动时间将动物分为:昼行性动物:多数鸟类、灵长类、有蹄类等;家畜家禽夜行性动物:夜猴、蝙蝠、家鼠等。鳖属夜行性,光照强度(10-3000lux)越低,摄食量越大,生长越快。大麻哈鱼、鲽类等必须有一定的光照强度才能摄食。多数鸟类在光亮时活动,但光照过强时也抑制其活动。,34,三、光周期对生物的影响及生物的适应,1.光周期的生态作用:信号作用2.生物对光周期的适应:昼夜节律 光周期现象,35,昼夜节律,36,光周期现象,光周期现象(photoperiodism):Garner等人(1920)发现明相暗相的交替与长
12、短对动植物的生长发育有很大的影响。我们把动植物对自然界昼夜长短规律性变化的反应,称光周期现象。例如:植物的开花结果、落叶及休眠。动物的繁殖、冬眠、迁徙、换毛、换羽。,37,光周期现象,1.植物:光周期影响植物的生长发育和繁殖,根据其开花与光照周期的关系,将植物分为:长日照植物:日照时间超过一定数值(因种而异)才能开花。如冬小麦、油菜、萝卜。短日照植物:日照时间少于一定数值(因种而异)才能开花。如玉米、大豆、烟草、棉、麻等。中日照植物:昼夜长度接近是才开花的植物。甘蔗 日中性植物:光照时间与开花无关。如黄瓜、番茄、蒲公英等。,38,光周期现象的应用,时令花卉的培育采用的技术之一就是人工限光、补光
13、。,39,2.动物:光周期对动物的影响表现在以下几个方面:(1)决定动物的迁徙、迁移或洄游的时间;(2)影响畜禽换羽、毛(短光照、限食、限水);(3)影响畜禽的生殖时间。例如家禽的产蛋性能与光照周期有密切的关系.(4)影响动物的冬眠和滞育(常与温度有关)。,40,41,动物的生物学周期,动物受自然界许多周期性变化因素的影响,在行为、生理以及数量、分布、生活方式等方面出现了一系列周期性变化,称之为生物学周期。生物学周期可以分为近似昼夜节律、近似周节律、近似月节律、近似年节律等。,42,动物的生物钟,控制动物生理机能和生活习性的某种内部计时功能称之为生物钟。生物钟在畜牧学上的应用?请大家思考,你身
14、边有生物钟吗?,人体生物钟 空难惊魂40F)(必要时播放前后各10F),视频:动物节律行为5F,43,生物钟的生理作用及其意义,1它是动物的生物行为计时器。2生物钟的调节机制能够将一些生理过程和环境条件紧密结合起来,使动物更容易适应环境。3医学上可利用生物钟的知识鉴别诊断周期性疾病,控制给药时间,掌握病畜对药物的耐受规律。4在生产上可用于控制禽的产蛋,调节牛、羊的发情和配种。5在杀虫害方面,可帮助确定最佳施药时间。,44,2.3动物对温度的适应,一、温度分布的主要决定因素 二、温度的变化 三、温度与生物的关系 1.温度与动物类型 2.温度对动物代谢的影响(温度系数Q10)3.温度对生物的作用
15、4.生物对极端温度的反应 5.温度与生物发育的关系(有效积温法则)6.温度与动物寿命的关系 7.温度与生物的分布,45,一、温度分布的主要决定因素,地球上的温度取决于该地区的太阳辐射和地貌1.空间:赤道辐射强度最大,温度最高。高纬度地区,太阳入射的角度较大,单位辐射面积较大,太阳光穿透大气层的厚度较大,单位面积辐射强度小,温度低。两极地区的太阳辐射仅为赤道的40,温度最低。高海拔地区,太阳辐射较强,但由于风的作用,热散失快,所以温度较低。,46,47,2.地貌:陆地吸热和散热均较快,温度变化大(年、昼夜)海洋吸热和散热均较慢,温度变化小(年、昼夜),48,二、温度的变化,49,温度的变化(大气
16、、水、土壤),1.地球上温度的变化幅度:水温:海洋大洋海水-2.536,潮间带-2.045 淡水 040-45 陆地:南极最低-89.6,沙漠最高60,沙漠土壤表 面80 2.时间变化:(1)昼夜:海洋水温昼夜变幅4;大陆气温一般约17,沙漠40,高海拔地区变化大;土壤表面变幅最大,35-100cm以下无变化。,50,(2)季节:海洋:赤道变化大;温带变化中等,1015;两极变化小,100,30米以 下的土壤无季节性变化。,51,(3)空间:水平变化:纬度每增加1度,陆地年平均气温下降0.5陆地温度同时受海洋和高山的影响;海水上层水温也随纬度增加而降低。垂直变化:气温:高海拔温度低,变化大,每
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- 第三 章动 适应
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