《生態(tài)與環(huán)境》配套PPT電子課件,生態(tài)與環(huán)境,生態(tài),環(huán)境,配套,PPT,電子,課件 第第5 5講講 生命的能量環(huán)境生命的能量環(huán)境沈沈 顯顯 生生中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命學(xué)院中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命學(xué)院中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命學(xué)院中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命學(xué)院0551-6360 0392 0551-6360 0392 0551-6360 0392 0551-6360 0392 主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、生命能量代謝的特點(diǎn)一、生命能量代謝的特點(diǎn)二、生命的能量環(huán)境二、生命的能量環(huán)境三、光的生態(tài)作用規(guī)律三、光的生態(tài)作用規(guī)律四、溫度的生態(tài)作用規(guī)律四、溫度的生態(tài)作用規(guī)律一、生命能量代謝的特點(diǎn)一、生命能量代謝的特點(diǎn)生命能量的本質(zhì)為化學(xué)能，能量的傳遞、轉(zhuǎn)化的形式ATP;生命獲得能量途徑為光合磷酸化，氧化磷酸化，無氧呼吸，氧化磷酸化解偶聯(lián)；環(huán)境溫度直接影響生命能量的代謝速率；人為什么要吃飯？二、生命的能量環(huán)境二、生命的能量環(huán)境 環(huán)境是直接或間接影響某一特定生命體生存的一切事環(huán)境是直接或間接影響某一特定生命體生存的一切事物的總和。物的總和。生態(tài)因子：環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為生態(tài)因子：環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有著直接或間接影響的環(huán)境要素，如溫度、濕度、和分布有著直接或間接影響的環(huán)境要素，如溫度、濕度、食物、氧氣等。食物、氧氣等。生態(tài)因子的分類：氣候因子、土壤因子、地形因子、生態(tài)因子的分類：氣候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人為因子。生物因子、人為因子。生態(tài)因子的生態(tài)因子的3 3要素要素：大?。〝?shù)量）、質(zhì)量、性能。：大?。〝?shù)量）、質(zhì)量、性能。環(huán)境的類型環(huán)境的類型根據(jù)性質(zhì)：自然環(huán)境、半自然環(huán)境和社會環(huán)境根據(jù)性質(zhì)：自然環(huán)境、半自然環(huán)境和社會環(huán)境根據(jù)范圍：宇宙環(huán)境、地球環(huán)境、區(qū)域環(huán)境、根據(jù)范圍：宇宙環(huán)境、地球環(huán)境、區(qū)域環(huán)境、微環(huán)境和內(nèi)環(huán)境微環(huán)境和內(nèi)環(huán)境根據(jù)因子作用：物質(zhì)環(huán)境、能量環(huán)境。根據(jù)因子作用：物質(zhì)環(huán)境、能量環(huán)境。生物對生物對生境生境的適應(yīng)策略的適應(yīng)策略生物對生境的適應(yīng)策略生物對生境的適應(yīng)策略Rain Shadows山脈影響局部降雨模式山脈影響局部降雨模式加利福尼亞加利福尼亞環(huán)境對植物表型的影響環(huán)境對植物表型的影響菊科的植物耆蒿在不同海拔與不同生境下的表現(xiàn)型（環(huán)境飾變）生態(tài)適應(yīng)幅度的改變馴化 生物對環(huán)境的適應(yīng)生物對環(huán)境的適應(yīng)趨同適應(yīng)趨同適應(yīng)親緣較遠(yuǎn)的不同物種適應(yīng)相同或相似環(huán)境，形成親緣較遠(yuǎn)的不同物種適應(yīng)相同或相似環(huán)境，形成了相似的形態(tài)外貌（生活型，常綠植物、落葉植物）。了相似的形態(tài)外貌（生活型，常綠植物、落葉植物）。趨異適應(yīng)趨異適應(yīng)親緣相近或相同的物種長期適應(yīng)不同的環(huán)境，形親緣相近或相同的物種長期適應(yīng)不同的環(huán)境，形成了不同的形態(tài)外貌或生理上出現(xiàn)差異（生態(tài)型，水稻的趨異成了不同的形態(tài)外貌或生理上出現(xiàn)差異（生態(tài)型，水稻的趨異適應(yīng)）。適應(yīng)）。三、光的生態(tài)作用規(guī)律三、光的生態(tài)作用規(guī)律光的變化規(guī)律（自學(xué)：年變化，日變化）光的變化規(guī)律（自學(xué)：年變化，日變化）一、光對植物的作用一、光對植物的作用二、光對動物的作用二、光對動物的作用根據(jù)植物開花的光周期反應(yīng)，可把植物分為3種類型短日植物:日照長度短于臨界日長條件下開花的植物 ，如水稻,菊花長日植物:日照長度長于臨界日長條件下才能開花的植物，如小麥,波菜日中性植物:開花不受日照時(shí)間影響長日植物與短日植物的確定，取決于對臨界日長的正負(fù)反應(yīng)。l光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子光是控制植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子植物開花還同時(shí)受到誘導(dǎo)周期數(shù)的影響。誘導(dǎo)周期數(shù)就是光周期敏感植物開花誘導(dǎo)所需的光周期數(shù)（天數(shù)）。光質(zhì)對開花誘導(dǎo)也有影響。紅光是誘導(dǎo)長日植物開花和抑制短日植物開花最有效的光質(zhì)，同時(shí)，紅光效應(yīng)可以被遠(yuǎn)紅光（紅外光）所逆轉(zhuǎn)。l植物感受光周期刺激的部位是葉片的實(shí)驗(yàn)植物感受光周期刺激的部位是葉片的實(shí)驗(yàn)被誘導(dǎo)的葉片中形成了刺激開花的物質(zhì)（成花素）。CO(Constans)基因感受光照，并參與誘導(dǎo)FT(Flowering locus T)基因在葉片表達(dá)，F(xiàn)T蛋白運(yùn)送到莖尖調(diào)控花芽分化。生物學(xué)通報(bào)，生物學(xué)通報(bào)，2007,14（2）植物體黃化植物體黃化和花的誘導(dǎo)和花的誘導(dǎo)光照條件下，胞內(nèi)的原葉綠素酸酯還原成為葉綠素酸酯，后者進(jìn)一步形成葉綠素；黑暗條件下，不能合成葉綠素，表現(xiàn)為植物體黃化。光是重要的環(huán)境信號，可以調(diào)控組織的分化和器官的發(fā)育。光對植物的成花誘導(dǎo)（成花素）是最為典型的現(xiàn)象。光對動物的信號作用光對動物的信號作用根據(jù)恒溫動物的繁殖分為：根據(jù)恒溫動物的繁殖分為：長日照動物長日照動物在春夏交配繁殖，鳥、獸在春夏交配繁殖，鳥、獸 短日照動物短日照動物在秋交配繁殖，山羊、鹿在秋交配繁殖，山羊、鹿 無光周期反應(yīng)無光周期反應(yīng)家鼠、豬家鼠、豬昆蟲對光周期的反應(yīng)昆蟲對光周期的反應(yīng) 長日照昆蟲長日照昆蟲玉米螟、棉鈴蟲、瓢蟲玉米螟、棉鈴蟲、瓢蟲 短日照昆蟲短日照昆蟲家蠶、小麥吸漿蟲家蠶、小麥吸漿蟲 中間型昆蟲中間型昆蟲桃小食心蟲桃小食心蟲 無光周期反應(yīng)無光周期反應(yīng)蘋果舞毒蛾、丁香天蛾蘋果舞毒蛾、丁香天蛾光能在生產(chǎn)中的應(yīng)用光能在生產(chǎn)中的應(yīng)用農(nóng)業(yè)上彩色薄膜農(nóng)業(yè)上彩色薄膜人工溫室（山東利用溫室種香蕉）人工溫室（山東利用溫室種香蕉）立體溫室立體溫室養(yǎng)雞場照明養(yǎng)雞場照明養(yǎng)鴨場雛鴨養(yǎng)鴨場雛鴨24小時(shí)照明小時(shí)照明花卉生產(chǎn)花卉生產(chǎn)四、溫度的生態(tài)作用規(guī)律四、溫度的生態(tài)作用規(guī)律地球上溫度變化規(guī)律（自學(xué)）溫度對生命影響的本質(zhì)（酶活性）動物和植物對溫度環(huán)境的適應(yīng)生物適應(yīng)溫度變化的規(guī)律123地表的增溫過程1.太陽輻射S2.地面輻射Ee3.大氣逆輻射Ea太陽高度角abcNsR=(S+S)(1-)+Ea-Ee 溫度變化的規(guī)律溫度變化的規(guī)律溫度年較差的變化規(guī)律溫度年較差的變化規(guī)律動物體溫類型的劃分根據(jù)血液溫度高低：溫血動物根據(jù)血液溫度高低：溫血動物/冷血動物冷血動物根據(jù)血液溫度變化：常（恒）溫動物根據(jù)血液溫度變化：常（恒）溫動物/變溫動物變溫動物據(jù)血液溫度（能量）來源：內(nèi)溫動物據(jù)血液溫度（能量）來源：內(nèi)溫動物/外溫動物外溫動物溫度溫度耗耗氧氧量量熱中性區(qū)熱中性區(qū)內(nèi)溫動物耗氧與環(huán)境溫度關(guān)系在一定環(huán)境溫度在一定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，耗氧量范圍內(nèi)，耗氧量維持在基礎(chǔ)代謝維持在基礎(chǔ)代謝率水平的能力。率水平的能力。溫度對動物的影響溫度對動物的影響小型動物對溫度的行為適應(yīng)小型動物對溫度的行為適應(yīng)動物對極端溫度的主動適應(yīng)動物對極端溫度的主動適應(yīng)動物休眠動物休眠冬眠；夏眠。冬眠；夏眠。冬眠冬眠處在休眠（代謝率最低，體溫最低處在休眠（代謝率最低，體溫最低1 1 ）狀態(tài)過冬）狀態(tài)過冬(有凍死的有凍死的)。夏眠夏眠處在昏睡（維持基礎(chǔ)代謝，體溫接近正常）狀態(tài)渡處在昏睡（維持基礎(chǔ)代謝，體溫接近正常）狀態(tài)渡過高溫或缺水夏天。過高溫或缺水夏天。恒溫動物的休眠恒溫動物的休眠真冬眠和假冬眠。真冬眠和假冬眠。真冬眠真冬眠代謝降低，體溫高于環(huán)境代謝降低，體溫高于環(huán)境1-21-2，當(dāng)當(dāng)?shù)降? 0 時(shí)，褐色時(shí)，褐色脂肪團(tuán)顫動產(chǎn)熱會激醒動物，以免凍死。（黃鼠，蝙蝠）脂肪團(tuán)顫動產(chǎn)熱會激醒動物，以免凍死。（黃鼠，蝙蝠）假冬眠假冬眠深睡，體溫變化不大，體溫略低（熊，臭鼬）深睡，體溫變化不大，體溫略低（熊，臭鼬）動物的逆流熱交換保溫機(jī)制動物的逆流熱交換保溫機(jī)制 腦溫低腦溫低核溫高核溫高降溫過程降溫過程非洲瞪羚大腦的溫度變化非洲瞪羚大腦的溫度變化脊柱脊柱生物學(xué)零度與積溫生物學(xué)零度與積溫生物學(xué)零度各種生物都有一個(gè)代謝活動的最低溫度。低于該溫度生物受到傷害。香蕉18積溫在生物某發(fā)育階段或生活史，逐天的溫度累計(jì)值。（1）活動積溫大于0 的積溫。（2）有效積溫大于生物學(xué)零度的積溫。K=N(T-C)積溫定律：每種生物某發(fā)育階段或生活史，需要的有效積溫是個(gè)常數(shù)（固定值）。如何求C 值？根據(jù) K1=K2 得到 N1(T1-C)=N2(T2-C)發(fā)育速度發(fā)育速度V溫度與時(shí)溫度與時(shí)間成反比間成反比0.020.12溫度與速溫度與速度成正比度成正比T=K/N+CT=KV+CNTV=1/N春化作用二年生植物在營養(yǎng)生長時(shí)期需要經(jīng)過一定時(shí)間的二年生植物在營養(yǎng)生長時(shí)期需要經(jīng)過一定時(shí)間的低溫低溫刺激后，刺激后，才能轉(zhuǎn)為生殖生長。才能轉(zhuǎn)為生殖生長。冬小麥：春性冬小麥：春性 0-120-120 0C 5-15C 5-15天天 弱冬性弱冬性 0-70-70 0C 15-30C 15-30天天 冬性冬性 0-70-70 0C 30-35C 30-35天天 強(qiáng)冬性強(qiáng)冬性 0-30-30 0C 50-60C 50-60天天我國小麥產(chǎn)區(qū)從南到北，品種依次為春性、弱冬性、冬性、強(qiáng)我國小麥產(chǎn)區(qū)從南到北，品種依次為春性、弱冬性、冬性、強(qiáng)冬性。冬性。問題問題：如果在華北種春性冬小麥，在南方種強(qiáng)冬性小麥，各自：如果在華北種春性冬小麥，在南方種強(qiáng)冬性小麥，各自會出現(xiàn)什么情況？會出現(xiàn)什么情況？變溫與植物生長變溫變溫有利于：有利于：植物生長植物生長 植物開花植物開花 植物種子萌發(fā)植物種子萌發(fā) 塊根和塊莖的生長塊根和塊莖的生長 提高產(chǎn)品的品質(zhì)提高產(chǎn)品的品質(zhì) 變溫與形態(tài)（紫羅蘭葉恒溫時(shí)全緣，變溫時(shí)缺刻）變溫與形態(tài)（紫羅蘭葉恒溫時(shí)全緣，變溫時(shí)缺刻）變溫與生態(tài)分布（郁金香喜變溫；但紅杉喜恒溫）變溫與生態(tài)分布（郁金香喜變溫；但紅杉喜恒溫）在太平洋東岸，南在太平洋東岸，南北各有北各有1 1種大型裸子種大型裸子植物。植物。北半球北半球紅杉紅杉南半球南半球南洋杉南洋杉物候與物候定律物候物候生物長期適應(yīng)原產(chǎn)地的氣候條件，形成了與此相適應(yīng)生物長期適應(yīng)原產(chǎn)地的氣候條件，形成了與此相適應(yīng)的發(fā)育節(jié)律。的發(fā)育節(jié)律。HopkinsHopkins定律：在北美洲溫帶地區(qū)，自南向北定律：在北美洲溫帶地區(qū)，自南向北1 1度，自東向西度，自東向西5 5度，自山下向上度，自山下向上400400英尺，同種植物的物候階段在春季推遲英尺，同種植物的物候階段在春季推遲4 4天；天；在秋季提前在秋季提前4 4天。天。MashoumMashoum家族的發(fā)現(xiàn)：祖孫家族的發(fā)現(xiàn)：祖孫5 5代人，在連續(xù)代人，在連續(xù)192192年對房前年對房前7 7棵喬木棵喬木進(jìn)行觀察，結(jié)果（進(jìn)行觀察，結(jié)果（1 1）物候有周期，約物候有周期，約1212年。（年。（2 2）物候的遲與）物候的遲與早，與早，與1-51-5月的降水有關(guān)系。月的降水有關(guān)系。例如，我國榆錢的成熟期也是自南向北的依次變化例如，我國榆錢的成熟期也是自南向北的依次變化日本櫻花的物候特征日本櫻花的物候特征引種的原則與經(jīng)驗(yàn)原則：氣候相似性原則。原則：氣候相似性原則。經(jīng)驗(yàn)：草本植物比木本植物容易引種成功。經(jīng)驗(yàn)：草本植物比木本植物容易引種成功。短日作物短日作物：（秋季收割，玉米）南北溫差大：（秋季收割，玉米）南北溫差大 南種北引南種北引生育期延長生育期延長引早熟品種引早熟品種 北種南引北種南引生育期縮短生育期縮短引晚熟品種引晚熟品種 長日作物長日作物：（春季收割，小麥）南北溫差小（春季收割，小麥）南北溫差小 南種北引南種北引生育期縮短生育期縮短引晚熟品種引晚熟品種 北種南引北種南引生育期延長生育期延長引早熟品種引早熟品種 海拔高度的影響：海拔高度的影響：（溫度的作用）（溫度的作用）高向低引高向低引生育期縮短生育期縮短引晚熟品種引晚熟品種 低向高引低向高引生育期延長生育期延長引早熟品種引早熟品種生物對溫度適應(yīng)的3個(gè)定律Bergman Bergman 定律：同種恒溫動物的身體，在寒冷地區(qū)個(gè)體大，定律：同種恒溫動物的身體，在寒冷地區(qū)個(gè)體大，在溫暖地區(qū)個(gè)體小。如：野豬，老虎在溫暖地區(qū)個(gè)體小。如：野豬，老虎AlenAlen定律：同種恒溫動物的突出部分，在寒冷地區(qū)小，在溫定律：同種恒溫動物的突出部分，在寒冷地區(qū)小，在溫暖地區(qū)大。如：北極狐、赤狐、非洲大耳狐暖地區(qū)大。如：北極狐、赤狐、非洲大耳狐JordanJordan定律：水生同種脊椎動物，在寒冷水域個(gè)體大，在溫定律：水生同種脊椎動物，在寒冷水域個(gè)體大，在溫暖地區(qū)個(gè)體小。暖地區(qū)個(gè)體小。歸納生命的能量環(huán)境歸納生命的能量環(huán)境生物對體外能量體外能量環(huán)境的適應(yīng)策略：形態(tài)、顏色、行為、繁殖、生活史。生物對體內(nèi)能量體內(nèi)能量環(huán)境的適應(yīng)策略：組織結(jié)構(gòu)、生理生化、體制與壽命、主動調(diào)節(jié)機(jī)制。生物從不浪費(fèi)能量，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)、最優(yōu)化利用能量。能量在生命的各個(gè)層次中都發(fā)揮重要作用，并遵循熱力學(xué)第一（守恒）和第二定律（熵律）。主要內(nèi)容回顧主要內(nèi)容回顧一、生命能量代謝的特點(diǎn)一、生命能量代謝的特點(diǎn)二、生命的能量環(huán)境二、生命的能量環(huán)境三、光的生態(tài)作用規(guī)律三、光的生態(tài)作用規(guī)律四、溫度的生態(tài)作用規(guī)律四、溫度的生態(tài)作用規(guī)律