第二章 生物与环境 环境概述 生态因子 生态因子对生物的生态作用

一．环境概述 1．环境概述 环境（environment）的定义：环境是指生物有机体赖以生存的所有因素和条件的综合。 2. 环境的类型（见下表及图2－1）

二． 生态因子 1、生态因子及其作用特征的概念及类型 生态因子（ecological factors）是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接作用的环境要素。

五种生态因子 气候因子（光、温、水、空气等因子）； 土壤因子（土壤物理性质、化学性质、肥力和土壤生物等因子）； 生物因子（动物、植物、微生物等因子）； 地形因子（海拔高度、坡度、坡向等）； 人为因子。

2. 生态因子作用的特征 （1）综合作用； （2）主导因子作用； （3）直接作用和间接作用； （4）阶段性作用； （5）可调节（补偿）作用但不可代替性； （6）限制性作用—耐度限制及耐度限制的调节。

限制因子（limiting factor）： ①限制生物生存和繁殖的关键性因子。 ②在众多生态因子中，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素。 最小因素定律（law of minimum）： 能够影响生物的无数因子中，总有一个因素限制生物的生长、生存或繁殖。

耐性限度（the limits of tolerance）： 耐性定律（law of tolerance）： 耐性（tolerance）：①指生物能够忍受外界极端条件的能力；②指单个有机体或种群能够生存的某一生态因子的范围。 又称shelford 耐性定律。任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受性限制时，而使该种生物衰退或不能生存。 耐性限度（the limits of tolerance）： 每个种只能在环境条件一定范围内生存和繁殖。也即生物种在其生存范围内，对任一生态因子的需求总有其上限与下限，两者之间的距离就是该种对该因子的耐性限度。 生物种的耐性曲线（见图2－2）： 耐性限制用曲线表示，称为耐性曲线（tolerance curve）。广幅分布生物与狭幅分布生物分布耐性曲线。

耐度限制的调节通过下列主要方式： 新环境适应：驯化培育 休眠——“逃避”限制 生理节律变化和其他周期性补偿变化 调节的目的是对恶劣环境的克服，通过这些方式，使体内生理、行为达到平衡，而抵抗恶劣环境。

三、生态因子对生物的生态作用及生物的适应 1．光因子对生物的生态作用及生物的适应 2．温度因子对生物的生态作用及生物的适应 3．水因子对生物的生态作用及生物的适应 4．土壤因子对生物的生态作用及生物的适应

1．光因子对生物的生态作用及生物的适应 （1） 光强的作用：生长发育、形态建构作用。典型例子—植物黄化现象（eitiolation phenomenon）。 （2）光质的作用：光合作用影响 红、橙光能对叶绿素有促进，绿光不被植物吸收称“生理无效辐射”。红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成 光对动物生殖、体色变化、迁徙、毛羽更换、生长发育有影响。 紫外光与动物维生素D产生关系密切，过强有致死作用，波长360nm即开始有杀菌作用，在340nm~240nm的辐射条件下，可使细菌、真菌、线虫的卵和病毒等停止活动。200~300nm的辐射下，杀菌力强，能杀灭空气中、水面和各种物体边面的微生物，这对于抑制自然界的传染病病原体是极为重要的。

（3）光周期现象—生物对光的生态反应与适应 定义：生物对昼夜光暗循环格局的反应所表现出的现象称之为光周期现象。 生物和许多周期现象是受日照长短控制的，光周期是生命活动的定时器和启动器。 表2-1 不同纬度地区的日照时间 单位：h 纬度 10 20 30 40 50 60 65 66.5 最长日 12.00 12.58 13.22 13.93 14.85 16.15 18.50 21.15 24.00 最短日 11.42 10.78 10.07 9.15 7.85 5.50 2.85 0.00

植物的光周期现象： 长日照植物、短日照植物、中日照植物、日照中植物。（不同光照时间对开花的作用而定） 动物的光周期现象： 鸟类的光周期现象最为明显，它的迁徙是由日照长短变化所引起的；鸟类及某些兽类的生殖也与日照长短有关，如雪貂、野兔和刺猬等都是随着春天日照长度增加而开始生殖（称为长日照兽类）；绵羊、山羊和鹿等总随着秋天短日照的到来而进入生殖期（称短日照兽类）。

2．温度因子对生物的生态作用及生物的适应 （1）温度与生物生长发育 生长：“三基点”——最低、最适、最高温度。不同的生物“三基点”不一样。 发育：植物的春化作用（vernaligation）（某些植物要经过一个“低温“阶段才能开花结果）。 （2）生物对极端温度的适应 对低温适应——在形态、生理和行为方面的表现 表2-2 中国南北方几种兽类颅骨长度的比较： 北方种类 颅骨长（mm） 南方种类 东北虎 331~345 华南虎 273~313 华北赤猪 148~160 华南赤猪 127~140 东北野猪 400~472 华南野猪 295~354 雪兔 95~97 华南兔 7~86

说明了生活在高纬度地区的恒温动物其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。个体大的动物，其单位体重散热量相对减少（贝格曼Begman定律）（表）。 阿伦（Allen）规律：恒温动物身体的突出部分为四肢、尾巴、外身等在低温环境中有变小的趋势。 在生理方面，生活在低温环境中的植物通过减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪等物质来降低植物的冰点，增加抗寒能力。动物对低温的适应主要表现在代谢率与温度关系中的热中性区宽，下临界点温度以下的曲线率小等几个方面。 生物对高温环境的适应也表现在形态、生理和行为三个方面。

3．水因子对生物的生态作用及生物的适应 （1）水因子对生物生长发育的作用： 水分不足，使植物萎蔫；使动物滞育或休眠。某些动物的周期性繁殖与降水季节密切相关，如澳洲鹦鹉遇到干旱年份，就停止繁殖；而某些龙脑香科植物遇到干旱年份却产生“爆发性开花结果”

（2）生物对水因子的适应 植物依其对水分需求划分为水生植物、陆生植物两大类型。各类型下又分别划分为沉水植物、浮水植物、挺水植物、湿生植物、旱生植物和中生植物等。 陆生动物对水因子的适应 1.形态结构上的适应：以各种不同形态结构，使体内水分平衡。 2.行为上的适应：沙漠动物昼伏夜出；迁徙等。 3.生理上的适应：“沙漠之舟”骆驼可以17天不喝水，身体脱水达体重的27%，仍然照常行走。它不仅具有贮水的胃，驼峰中还储藏丰富的脂肪，在消耗过程中产生大量水分；其血液中具有特殊的脂肪和蛋白质，不易脱水。

图2－3不同有机体对沙漠生活适应的相似性

4.土壤因子对生物的生态作用及生物的适应 （1）土壤化学性质与植物的关系 ①PH值 <3 或 >9对根系严重伤害 ②矿质营养元素与植物 （2）植物的盐害和抗盐性 植物的抗盐方式： 排除盐分——泌盐植物； 稀盐植物（稀释盐分）； 富集盐分； 拒绝吸收 （3）植物对土壤适应的生态类型 对PH值的适应——嗜酸性植物、嗜酸—耐碱植物、嗜碱—耐酸植物、嗜碱植物。 钙土植物、盐生植物、抗盐植物