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1平顶山学院教案2013~~2014学年第二学期承担系部生态工程课程名称植物学授课对象13级生态工程1班授课教师佟伟霜职称讲师教材版本高等教育出版社（贺学礼）参考书中国农业出版社（胡宝忠）2014年6月10日2授课时间：6月10日，第23次授课形式：讲授授课地点：2213授课时数：2学时授课题目：植物生态及植物生态系统教学目标：第十三章植物生态及植物生态系统（讲授2学时）教学目标：1、掌握生态因子类型和生态因子作用的一般特征以及生态因子对植物的生态作用。了解环境的概念及类型。2、掌握植物分布区的概念和类型。了解世界植被类型和分布。3、掌握生态系统的概念、结构和类型；生态平衡的概念。教学重难点：重点：生态因子及其对植物的影响；生态系统的概念及类型；难点：杨柳科植物的识别区分。生态系统是一个动态平衡。教学内容：第十三章植物生态及植物生态系统（讲授2学时）第一节生态因子第二节几种主要生态因子与植物的关系光，温度，和土壤第三节世界植被类型热带植被类型；亚热带植被类型；温带植被类型；寒带植被类型；隐域植被类型。第四节植物生态系统生态系统的概念；生态系统的结构和功能；生态系统的类型。课后作业：1、旱生植物和水生植物有哪些结构特点与其相适应？2、世界上不同的气候带主要分布哪些植被类型？各有何特征？课后小结：回顾绪论中介绍的相关内容。生态的内涵。教学方法：多媒体演示及实例分析。教学过程：第一节生态因子一、生态因子的分类生态因子是指对生物生长、发育、生殖和分布有直接影响的要素。在研究植物与环境之间的相互关系中，通常根据生态因子的性质，将其划分为下列5大类：(1)气候因子，包括光、温度、水分、空气等，这些因子对植物形态、结构、生理、生长发育、生物量的积累以及地理分布都有不同的作用。(2)土壤因子，植物生长在土壤之上，因此，不同的土壤理化性质、土壤肥力等都会对植物产生不同的作用。所以，不同的土壤类型都有其相应的植被类型。(3)生物因子，植物的生长发育除与无机环境有密切关系外，还与动物、微生物和植物密切相关。动物可以为植物授粉、传播种子；植物之间的相互竞争、共生、寄生等关系以及土壤微生物的活动等都会影响到植物的生长发育。(4)地形因子，地形因子是间接因子，其本身对植物没有直接影响。但是地形的变化(如坡向、海拔高度、盆地、丘陵、平原等)可以影响到气候因子、土壤因子等的变化，进而影响到植物的生长。(5)人为因子，人为因子是指人类对植物资源的利用、改造以及破坏过程中给植物带来的有利或有害影响。由于人类对植物的作用是有意识的和有目的的，所以具有无限的支配力。以上每种生态因子在数量、强度、频率、方式、持续时间等方面的变化，都会对植物产生不同影3响。这种影响或作用一是作为植物生命活动的原料(能源和物源)，二是作为生命活动的调节物。前者如光能、矿质营养等，后者如温度条件等。有些因子可同时起两类作用，例如CO2被植物吸收作为合成有机物的原料，同时，其数量变化也影响到植物光合作用和呼吸作用的强度。这些生态因子对植物的作用可带来三种后果：①在某地区消灭或促进某种植物的存在，改变其分布；②改变植物的繁殖能力，影响发育；③影响植物生长和代谢作用的周期性变化。二、生态因子作用的一般规律(一)综合性生活于环境中的植物，必然受到环境各因子的综合作用。植物的生长、繁殖需要能量和各种必需的环境物质(如光、水、营养物质等)，需要生态因子作为生命活动的调节物(如温度、水等)。任何一个生态因子都不可能孤立地对植物发生作用。如光、温、水、营养物质等植物生活不可缺少和不可替代的因子，称为植物生存条件。另外，植物在其生活环境中，无论是必需的或非必需的生态因子都会对植物产生影响，如酸雨、空气污染物等。植物总是受到环境中各种生态因子的综合作用。(二)主导因子的作用主导因子是指对生物的生存和发展起限制作用的生态因子，又称限制因子。在自然界，任何生物体总是同时受许多因子的影响，每一因子都不是孤立地对生物体起作用，而是许多因子共同起作用。生物总是生活在多种生态因子交织成的复杂网络之中。但在任何具体生态关系中，在一定情况下某个因子可能起的作用最大。这时，生物体的生存和发展主要受这一因子限制，这就是限制因子。例如，长江流域的l500mm年雨量区域是富饶的农林地带，而在同样是1500mm年雨量区域的海南岛的临高、澄迈等地，却呈现出荒芜的热带草原。这就是由于温度的变化，使两地形成了完全不同的植被类型。(三)生态因子的可调剂性和不可代替性自然界中，当某个或某些因子在量上不能满足植物需要时，势必引起植物营养贫乏，生长发育受阻。但是，在—定条件下，某一生态因子量上的不足，可由其它生态因子加以补偿，仍可获得相似的生态效应，这就是生态因子间的可调剂性。如植物进行光合作用时，如果光照不足，可以通过增加C02量来补充。但是，这种调剂作用不是没有限度的，它只能在一定范围内作部分补充，不能通过某一因子量的调剂而取代其它因子，体现了生态因子的不可代替性。(四)直接因子和间接因子在分析植物的生态和影响植物分布的原因时，应区分生态各因子之间的直接关系和间接关系。就生物因子而言，如生物与生物间的寄生、共生；植物根与根之间的接触，所发生的有利和有害作用等都是直接关系。而大陆、海洋、沙漠、地势起伏、地质构造等都是间接因子，虽然它们并不直接影响植物的新陈代谢活动，但却通过影响降水量、温度、风速、日照以及土壤理化性质等间接影响到植物生长。(五)生态因子的阶段性每一生态因子或彼此关联的若干因子的结合，对同一植物的各个不同发育阶段所起的生态作用是不同的。如低温在冬小麦春化阶段是必需条件，但在此前后均对小麦有害。三、植物对生态因子适应性的调整(一)驯化(Acclimatization)生物借助于驯化过程可以调整它们对某个生态因子或某些生态因子的耐受范围。如果一种生物长期生活在它的最适生存范围偏一侧的环境条件下，就会导致该种生物耐受曲线的位置移动，并可产生一个新的最适生存范围，而最适范围的上下限也会发生移动。因此，驯化能在一定程度上扩大其生态幅。驯化(acclimatization)。是指在自然环境条件下所诱发的生理补偿变化，通常需要较长时间。有时将实验条件下所诱发的生理补偿机制也称为驯化，这种驯化对于小动物一般只需较短时间。驯化实质上是利用了生物的遗传变异性，并常常与引种工作联系起来。如三叶橡胶原产巴西亚马逊河流域(5°N)，现已在我国云南南部栽种(25°N)。(二)休眠(Dormancy)休眠即处于不活动状态，是生物抵御暂时不利环境条件的非常有效的生理机制。环境条件如果超4出了生物的适宜范围(但不能超出致死限度)，虽然生物能维持生活，但却以休眠状态适应这种环境，因为动植物一旦进入休眠期，它们对环境条件的耐受范围就会比正常活动时宽得多。各类生物皆有休眠特性。如动物的冬眠(hibernation)和夏眠(aestivation)，植物的落叶，生物的午休等。(三)昼夜节律和其它周期性的补偿变化生物在不同季节表现出不同的生理最适状态，因为驯化过程可使生物适应于环境条件的季节变化，甚至调节能力也有季节性变化。因此，生物在一个时期可以比其它时期具有更强的驯化能力或更大的补偿能力。补偿能力的周期性变化，大多反映了环境的周期性变化，即耐受性的节律变化或对最适条件选择的节律变化，这些变化大都是由外在因素决定的。第三节几种主要生态因子与植物的关系一、植物对光因子的生态适应(一)植物对不同光照强度的生态适应植物一般都需要在充足光照条件下完成生长发育过程，但是不同树种，尤其幼龄阶段，对光照强度的适应范围，特别是对弱光的适应能力则有明显差异。有些植物能适应较弱的光照，另一些植物需在较强光照条件下才能正常生长发育而不耐蔽荫。根据植物对光照强度的要求，一般可将植物分为阳性植物、阴性植物和耐阴植物。1.阳性植物(heliophytes，sunplant)。阳生植物需要全日照，需光的最下限量是全日照的1/5～1/10，而且在水分、温度等生态因子适合的情况下，不存在光照过度的问题，在荫蔽和弱光条件下生长发育不良。这类植物多生长在旷野、路边等地。如蓟(Cirsium)、蒲公英(Taraxacum)、杨(Populus)、柳(Salix)等，旱生植物和大多数农作物也属于阳性植物。这类植物的形态特征是叶子排列稀疏，角质层较发达，栅栏组织和海绵组织分化明显，机械组织发达，其叶内总表面(叶内细胞间隙的总表面)比叶外表面多16～29倍。单位面积上的气孔数多。叶脉很密，叶绿素含量高，类胡萝卜素含量相对较高，并有明显的叶绿体位移现象。阳性植物叶绿素a与叶绿素b的比值较大，叶绿素a与叶绿素b的吸收光谱略有不同，叶绿素a在红光部分的最大吸收光谱较宽，而叶绿素b在蓝紫光部分的吸收带较宽，所以阳性植物能在直射光下较强烈地利用红光。2.阴性植物(sciopytes，shadeplant)。阴生植物是指在较弱的光照条件下要比在强光下生长得好的植物。需光量可低于全日照的1/50，呼吸和蒸腾作用均较弱。它们最适的光合作用所需的光照强度低于全日照。阴生植物多生长在潮湿、背阴的地方或生于密林内。如林下蕨类植物、苔藓植物以及铁杉(Tsugachinensis)、红豆杉(Taxuschinensis)、人参(Panaxginseng)、三七(P.pseudo-ginseng)、半夏(Pinelliaternata)等。这类植物枝叶茂盛，没有角质层或角质层很薄，栅栏组织不发达，有的甚至栅栏组织与海绵组织很难区别，叶内总表面仅为叶外表面的6～9倍。气孔与叶绿体较少，叶绿体大，有利于吸收散射光。由于单位面积内叶绿素含量少，因此它能在低光强下吸收较多的光线，以提高其光合效能。阴性植物叶绿素a/b值小，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收带较宽，它能在散射光下强烈利用蓝紫光。阴性植物叶绿体的一个明显特征是具有大的基粒，每个基粒可能含有100个类囊体，这与其叶绿素b比例较高相一致，因为基粒类囊体含有比基质片层更低的叶绿素a/b比。同样，阴性植物有自己独特的生理特征。3.耐阴植物(shade-enduringplant)。耐阴植物是介于上述两者之间的植物。在全日照下生长最好。但也能忍耐适度的荫蔽、所需最小光量为全日照的1/10～1/50，如麦冬(Ophiopogonjaponicus)、玉竹(Polygonatumodoratum)、党参(Codonopsispilosum)、侧柏(Platycladusorientalis)、青杄(Piceawilsonii)、云杉(P.asperata)等。了解植物与光照强度的关系，对农林业生产具有重要意义。无论是引种、栽培还是物种的驯化，都要考虑植物对光的需求和环境中的光照条件，并采取相应的措施。如植物南移时，由于纬度减小，光照强度增强，需要考虑采取遮荫以避免植物不能很快适应强光环境。(三)日照长度对植物的生态作用5根据植物开花过程对日照长度的要求，可将植物分为以下四个生态类型。1.短日照植物(shortdayplant，SDP)。是指在较短日照条件下促进开花的植物，日照超过一定长度时便不开花或明显推迟开花。这种植物在24h的周期中有一定时间的连续黑暗才能形成花芽，也即在长夜条件下促进开花的植物。在一定范围内，暗期越长，开花越早，一般需要14h以上的黑暗才能开花。在自然栽培条件下，通常在深秋与早春开花的植物多属此类，用人工方法缩短光照时间，可使这类植物提前开花。如烟草、大豆、水稻、粟、芝麻、大麻、牵牛、菊花等。2.长日照植物(longdayplant，LDP)。是指在较长日照条件下促进开花的植物，日照短于一定长度便不能开花或推迟开花时间。它在短暗期或连续照明条件下促进开花。光照时间愈长，开花愈早，通常需要14h以上的光照才能开花。用人工方法延长光照时间可使这类植物提前开花。如小麦、蚕豆、萝卜、菠菜、天仙子(Hyosyamusinger)、甜菜、胡萝卜等。3.中日照植物(intermediatedayplant)。昼夜长短近于相等才能开花的植物。这类植物在日照时间过长或过短时都不能开花。赤道附