2能量环境

2能量环境EnergyEnvironment2.1光的生态作用及生物对光的适应2.1.1地球上光的分布Distributionoflight2.1.2光质lightquality的生态作用及生物的适应2.1.3光照强度intensityofillumination的生态作用及生物的适应2.1.4生物对光照周期photoperiod的适应2能量环境EnergyEnvironment2.2生物对温度的适应adaptiontotemperature2.2.1地球上温度的分布2.2.2温度与动物类型2.2.3生物对温度的反应2.2.4生物对极端环境温度extremeenvironmenttemperature的适应2.2.5生物对周期性变温periodicaltemperaturevariation的适应2.2.6物种分布speciesdistribution与环境温度2能量环境EnergyEnvironment2.3风对生物的作用及防风林2.3.1风对生物生长及形态的影响Influencesofwindonthegrowthandformoforganisms2.3.2风是传播运输工具Windasatransporter2.3.3风的破坏作用2.3.4防风林2.4火作为生态因子对生物的影响及管理Fireasanecologicalfactor:itsinfluencesonorganismsandmanagement2.4.1火对生物的作用2.4.2防火管理[教学目的]了解地球上光的分布，生物对光质的选择性适应及对光照强度、光周期的适应；了解温度的分布，掌握生物对温度的适应；了解风和火对生物的作用及生物的适应。[教学重点与难点]1、掌握生物对光照产生的适应；2、生物对极端高温、低温的适应；3、地球上温度分布规律，光质、光照强度与光周期的生态作用及生物的适应；4、难点是外温动物、内温动物、气候驯化、春化、生物学零度、黄化现象的概念。[学时数]2-32.1.1地球上光的分布太阳辐射光谱1紫外线：波长380nm,占9%2可见光：45%3红外线：波长760nm,46%Blackbody:黑体：能吸收全部入射辐射的理论上的理想物体光的空间分布SpatialDistributionofLight1纬度分布：低纬度短波光多，纬度↑长波光↑；夏季日照长度随纬度↑而↑，冬季相反；纬度↑光照强度↓；中纬度地区的总辐射量；2海拔分布：海拔↑短波光↑；海拔↑光照强度↑；3坡向分布：光照强度：北纬30°，南坡平地北坡光的空间分布4水深分布：同光质的光对水的穿透能力不同，在可见光的连续光谱中，其波长由大到小依次为：红→橙→黄→绿→蓝→靛→紫。其频率则是由小到大，穿透能力亦由小到大。也就是说，在红光、黄光和绿光三者中，绿光的穿透力最大，黄光次之，红光最弱。通常，波长较长的红、橙、黄光很容易被海水吸收，在几米深处就可被吸收掉。只有波长较短的绿、蓝光等才能透入海水较深处。藻类的颜色是其在自然光照射下所呈现的颜色。它主要决定于对光的选择性吸收和反射上。通常，绿藻含叶绿素较多，亦含叶黄素和胡萝卜素，对绿光只能进行少量吸收，并以漫反射形式反射出去，故呈绿色。褐藻除含叶绿素外，含有类胡萝卜素，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。大多数红藻虽含叶绿素、藻蓝素等，但一般以藻红素的含量占优势，对红光只能少量吸收，使藻体通常呈红色。不同纬度处的日照长度各种波长的光穿过蒸馏水时的强度变化光的时间分布TemporalDistributionofLight1季节分布：夏季短波光多，冬季长波光多；夏至昼最长，冬至昼最短；夏季光照强度最大，冬季最弱；2昼夜分布：早晚长波光多，中午短波光多；中午光照强度最大，早晚最弱2.2.1光质的生态作用及生物的适应动物对光质的适应：人和脊椎动物：可见光波太阳鱼：500-530nm，有利于在透明水体中觅食昆虫：短光波，黑光灯诱杀紫外线：杀菌、致癌、VD合成、昆虫新陈代谢红外线：热源，外温动物叶片颜色对潜叶昆虫的影响叶色主要由叶绿素和有色色素等所决定，对潜叶昆虫的影响可能因昆虫种类而异。斑潜蝇具有趋向黄色、避开蓝色[51]的习性，因此多在叶色黄绿的植株上取食和产卵。寄主植物叶色在美洲斑潜蝇寄主选择中起着重要的作用[52]，叶色越浓绿，对美洲斑潜蝇的吸引越大[16]。对于三叶草斑潜蝇，绿叶型的蓖麻是高感品种，而紫叶型的蓖麻则是抗性品种[53]。黄色不透明或半透明的粘板则对南美斑潜蝇的诱杀效果最好[54]。叶片颜色对潜叶昆虫的影响但是，叶色对潜叶蛾的作用较为复杂。例如，红色粘板诱到的山楂潜叶蛾要多于其它颜色的粘板[14]，这可能与苹果属植物叶片多含有色色素有关。然而，粘板对斑幕潜叶蛾（Phyllonorycterblancardella）成虫的引诱效果不明显，并且斑幕潜叶蛾对粘板的颜色并无偏好性[55]。寄主植物的叶片色调也对柑橘潜叶蛾的产卵没有影响[25,56]。2.1.2光质的生态作用及生物的适应生物对光质的适应：光合色素差异陆生植物和绿藻：叶绿素b，红光(糖合成）蓝紫光（蛋白合成）绿光；类胡萝卜素光合细菌：细菌叶绿素，800～980nm波长红藻：藻红蛋白、藻蓝蛋白褐藻和硅藻：叶黄素植物形态形成、向光性：高山植物（花青素、茎粗短、叶缩小、多绒毛，对紫外线的适应）“太阳灶类”植物北极植物生活型中最为人熟知的要算“太阳灶类”植物，这一植物生活型的代表植物种类为罂粟科山罂粟（Papaverradicatum）和蔷薇科全叶仙女木（Dryasintegrifolia）。Kevan（1975）的研究指出，山罂粟和全叶仙女木的花瓣具有类似于凸透镜的聚光作用，可以将太阳辐射热能集中于花瓣中部的繁殖器官上，更加奇特的是由于上述两种植物的生长繁殖期与北极的极昼期吻合，山罂粟和全叶仙女木的茎会随着太阳入射方向的变化而转动，以保证其繁殖器官能够获得最大的热能。除了起到对于繁殖器官的加温作用以外，根据作者的观察，太阳灶植物还可能利用这种获取热能的方式来吸引其传粉者，而将产生花蜜或香味等所需的能量降到最低。来源source:杨扬等：高山和极地植物功能生态学研究进展2.1.3光照强度的生态作用及生物的适应2.1.3.1光照强度对生物的生长、发育和形态建成的作用eg.卵发育（蛙、昆虫等）、体色（蛱蝶）、叶绿素形成、果实发育（好吃好看）2.1.3.2植物对光照强度的适应性eg.叶子的每日运动和秋季脱落“无边落木萧萧下”2.1.3.3动物对光照强度的适应性光照强度的生态作用黄化现象Etiolationphenomenon:Etiolationisaplantresponsetostimuli.Whenplantseedsaregrownininsufficientlight,eitherinpartialorcompleteabsenceoflight,theseedlingswillhavelong,weakstems,smallerandfewerleaves,andapaleyellowcolor(chlorosis缺绿病/黄化病).Thisisduetoalackofchlorophyll叶绿素.Theplant'sincreaseinheighthelpsittoreachapossiblesourceoflightfaster.植物对光照强度的适应C3/C4植物：光合能力差异；C4植物能够利用低浓度二氧化碳，但需耗能，因此多见于热带和亚热带地区阳地种/阴地种：龙葵、商陆阳叶/阴叶动物对光照强度的适应夜行性动物地下动物深海动物昼行性动物dorsalappendage脊部附肢symbiotic共生的anglerfish琵琶鱼,华脐鱼2.1.4生物对光照周期的适应2.1.4.1生物的昼夜节律：dailyrhythm2.1.4.2生物的光周期现象：photoperiodism植物的光周期现象长日照longday植物：日照超过阈值时开花短日照shortday植物：日照少于阈值时开花中日照dayintermediate植物：昼夜长度接近时开花日中性dayneutral植物：开花与日照长度无关动物的光周期现象繁殖的光周期：长日照动物、短日照动物昆虫滞育diapause的光周期换毛换羽的光周期动物迁徙的光周期光照对潜叶昆虫的影响光照直接影响叶片的厚度、大小、形状、营养物质、次生物质及温度等光照因此间接影响潜叶昆虫的寄主选择、生长发育及其被寄生率有时候潜叶幼虫可以通过选择性的取食避开光照的不利影响光照对潜叶昆虫的影响戴小华,朱朝东,徐家生,刘仁林,王学雄.2011.寄主植物叶片物理性状对潜叶昆虫的影响.生态学报,31(5):1440-1449.DaiX,XuJ,DingX.Circulardistributionpatternofplantmodularsandendophagousherbivorywithintreecrown:Impactsofroadsidelightconditions.JournalofInsectScience,Accepted.[SCI,0.947]DaiX,XuJ,CaiL.EffectsofroadsonCastanopsiscarlesiiseedlingsandtheirleafherbivoryinasubtropicalforestinChina.JournalofInsectScience,Accepted.[SCI,0.947]【挑战杯】樊菊菊，谢昌荣，刘芬，等.柑橘潜叶蛾对脐橙叶片光谱指数的影响.叶片物理性状与潜叶昆虫的主要关系选择尺度主要叶片物理性状多数潜叶昆虫的选择可能的原因关联因素生境叶色绿色叶绿素化学信息素植株叶片位置、朝向向阳容易发现光照冠层叶片位置、朝向中下层或阴生叶成虫飞行能力、小气候、营养物质和有毒物质含量光照叶片叶片大小、表皮毛大叶片、叶毛少大叶片可供养更多虫口、表皮毛少有利于成虫活动植物品种差异、植物个体和构件差异等叶片内部叶脉避开叶脉叶脉营养低、难消化昆虫种类差异2.2.1地球上温度的分布2.2.1.1地表大气温度的分布与变化2.2.1.2土壤温度的变化2.2.1.3水体温度的变化温度的空间分布SpatialDistributionofTemperature纬度分布：纬度↑1°，年平均气温↓0.5℃;热带、亚热带、北温带、寒带；水陆分布：我国东南到西北，海洋性气候→大陆性气候；山脉走向：秦岭、南岭，生物气候带分界线；地形变化：逆温现象，“抱着火炉吃西瓜”；海拔分布：海拔↑100m，干燥空气气温↓1℃，潮湿空气气温↓0.6℃“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开。”温度的时间变化TemporalVariationofTemperature日变化：地球自转引起。13～14时最高，日出前最低。气温的日较差。年变化：地球公转引起。气温的年较差。土壤温度的变化SoilTemperatureVariation土壤温度与气温具备一定的相关性；土壤表层的温度变化远较气温剧烈，随土壤深度加深，土壤温度的变化幅减小；土壤最高温和最低温出现的时间后延，与土壤深度成正比；土壤温度的短周期变化出现在土壤上层，长周期变化出现在较深位置；土壤温度年变化的地区差异大：中纬度变幅大；热带小，受雨量控制；高纬度、高海拔地区，与积雪有关水体温度的变化WaterTemperatureVariation水体热容量大，水温变化较气温小；水体温度的成层现象：上湖层：斜温层：下湖层2.2.2温度与动物类型常温动物homeotherm和变温动物poikilotherm外温动物ectotherm和内温动物endotherm2.2.3生物对温度的反应2.2.3.1酶反应速率与温度阈：酶活性的最适温度范围、低温限与高温限2.2.3.2生物发育和生长速度2.2.3.3驯化和气候驯化spathe