生态学能量环境.ppt

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1、1,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,2,2.1 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？,3,2.2 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,4,500 1000 2000 3000 4000,可见光,红外线,紫外线,波长nm,能流强度,太阳

2、辐射及其光谱组成,紫外光：波长760nm，46%,5,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,6,地球表面的太阳辐射,7,春秋,夏冬,秋春,冬夏,The seasons in the Northern and Souther

3、n Hemispheres,8,10203035404550,10203035404550,50454035302010,1817161514131211109,6789101112131415,光期 hr,暗期 hr,2 4 6 8 10 12M,不同季节各纬度的日照长度,9,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0.61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,10,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

4、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,11,土壤与空气温度变化比较,12,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,13,温带深水湖水温垂直变化,14,2.3 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

5、期的适应生物的昼夜节律生物的光周期现象,15,光质的生态作用,叶绿素的吸收光谱蓝紫光：430450nm 红光：640660nm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,16,生物对光质的适应,太阳鱼视力的灵敏峰值为500530nm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,17,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

6、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,18,植物对光照强度的适应,植物的向光性植物秋季落叶C3植物和C4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,19,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,20,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,21,实验室恒定条件下生物的节律

7、,22,鸟类节律,23,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,24,2.4 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,25,温度与动物类型,常温动物变温动物外温动物内温动物,26,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,27,酶反应速率与温度域,温度系数Q10高温

8、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,28,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,29,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,30,生物对低温的适应,植物形态结构：油脂、鳞片、

9、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,31,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,32,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,33,物种分布与环境

10、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,34,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,35,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,5040302010,C4,C3,光强度/Jm-1g-1,CO2摄取/mgco2dm-2h-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,36,阴地植物与阳地植物对光照强度的适应,37,小时,植物光合作用的昼夜变化,38,不同物种对高温的耐受性,水生植物：3040旱生植物：5060兽类：42鸟类：4648爬行类：45,39,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？,40,本章结束,