《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6 6講講 生命的物質(zhì)環(huán)境生命的物質(zhì)環(huán)境沈沈 顯顯 生生中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、水與生物對水環(huán)境的適應(yīng)水與生物對水環(huán)境的適應(yīng)二、大氣環(huán)境對生物的影響大氣環(huán)境對生物的影響三、土壤環(huán)境中的科學(xué)問題土壤環(huán)境中的科學(xué)問題全球的水總量是全球的水總量是1.41.410109 9kmkm3 3 海洋水海洋水97%水的生理和生態(tài)意義是什么？水的生理和生態(tài)意義是什么？一、水與生物對水環(huán)境的適應(yīng)一、水與生物對水環(huán)境的適應(yīng) 水有液態(tài)、固態(tài)和汽態(tài)，在水有液態(tài)、固態(tài)和汽態(tài)，在1標(biāo)準大氣壓下，標(biāo)準大氣壓下，0是水的三相平衡點。在是水的三相平衡點。在太陽能的驅(qū)動下，自然界發(fā)生了水的循環(huán)與變化。太陽能的驅(qū)動下，自然界發(fā)生了水的循環(huán)與變化。水的變化規(guī)律水的變化規(guī)律（1 1）汽汽態(tài)態(tài)水水：來來自自地地面面和和水水面面的的蒸蒸發(fā)發(fā)，以以及及植植物物的的蒸蒸騰騰作作用用。其表示方法有其表示方法有4 4種：種：水水汽汽壓壓（e e）：指指大大氣氣中中由由水水汽汽所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的分分壓壓力力，稱稱水水汽汽壓壓，是是大大氣氣壓壓的的一一部部分分，用用mmHgmmHg或或mbmb表表示示。因因為為大大氣氣中中水水汽汽的的含含量量與溫度有關(guān)系，所以，水氣壓會隨大氣的溫度變化而改變。與溫度有關(guān)系，所以，水氣壓會隨大氣的溫度變化而改變。絕絕對對濕濕度度（a a）：指指1m1m3 3大大氣氣中中所所含含水水的的克克數(shù)數(shù)，用用g/mg/m3 3表表示示。當(dāng)當(dāng)絕絕對對濕濕度度用用g/mg/m3 3，而而水水汽汽壓壓用用mmHgmmHg表表示示時時，兩兩者者的的數(shù)數(shù)值值相相近近似似。當(dāng)環(huán)境溫度當(dāng)環(huán)境溫度t=16.4t=16.40 0C C，a=ea=e。水的變化規(guī)律（續(xù)）水的變化規(guī)律（續(xù)）相相對對濕濕度度（R R）：指指大大氣氣中中的的實實際際水水汽汽壓壓（e e）與與最最大大水水汽汽壓壓（E E）之之比比，常常用用百百分分比比表表示示。R R=e/Ee/E。相相對對濕濕度度與與環(huán)環(huán)境境溫溫度度成成反比。相對濕度越小，空氣越干燥。反比。相對濕度越小，空氣越干燥。飽飽和和差差（d d）：用用最最大大水水汽汽壓壓和和實實際際水水汽汽壓壓的的差差值值表表示示，既既d d=E-eE-e；意意思思是是距距大大氣氣飽飽和和程程度度還還差差多多少少水水量量，單單位位用用mmmm表表示示。環(huán)環(huán)境境溫溫度度與與最最大大水水汽汽壓壓成成正正比比；所所以以，在在相相同同大大氣氣體體積積和和等等量量水水分分時，溫度降低，飽和差減?。粶囟壬撸柡筒钤龃?。時，溫度降低，飽和差減??；溫度升高，飽和差增大。露點露點空氣中水汽達到飽和時的溫度，可以在零上，也可以在空氣中水汽達到飽和時的溫度，可以在零上，也可以在零下，取決于大氣相對濕度。零下，取決于大氣相對濕度。降雨量的命名降雨量的命名（依據(jù)日降水量依據(jù)日降水量mm）10 10 mm 小雨小雨10.110.125 25 mm 中雨中雨25.125.150 50 mm 大雨大雨50.150.1100 100 mm 暴雨暴雨100.1100.1200 200 mm 大暴雨大暴雨200.1 200.1 mm 特大暴雨特大暴雨降雪的等級降雪的等級（融化成水的量（融化成水的量mm）2.9 mm 2.9 mm 小雪小雪3 35.9 mm 5.9 mm 中雪中雪6 69.9 mm 9.9 mm 大雪大雪10 mm 10 mm 暴雪暴雪雪的形成有雪的形成有2 2個條件：飽和水汽及溫度，凝結(jié)核。個條件：飽和水汽及溫度，凝結(jié)核。霜的形成與當(dāng)時天氣條件，以及所附著物體屬性有關(guān)。霜將霜的形成與當(dāng)時天氣條件，以及所附著物體屬性有關(guān)。霜將升華為水汽或融化為水。升華為水汽或融化為水。白霜與黑霜的區(qū)別，白霜與黑霜的區(qū)別，為什么黑霜比白霜嚴重？為什么黑霜比白霜嚴重？湖泊環(huán)境的變化湖泊環(huán)境的變化海水的生態(tài)作用海水的生態(tài)作用河流入?？诘纳鷳B(tài)環(huán)境河流入?？诘纳鷳B(tài)環(huán)境陸生動物主要靠控制飲水和失水來調(diào)節(jié)體內(nèi)的水鹽平衡。水生動物有調(diào)節(jié)體內(nèi)水鹽平衡并穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境的特殊機制 動物的水分平衡l水鹽平衡的調(diào)節(jié)水鹽平衡的調(diào)節(jié) 靜脈（組織靜脈（組織來的血）來的血）動脈（去心臟）動脈（去心臟）魚腮呼吸的原理魚腮呼吸的原理動動物物對對環(huán)環(huán)境境的的行行為為適適應(yīng)應(yīng)植物體的水分平衡植物體的水分平衡植物水分外逸：吐水與蒸騰植物水分外逸：吐水與蒸騰植物的氣孔蒸騰植物的氣孔蒸騰 與與 角質(zhì)蒸騰角質(zhì)蒸騰根、莖、根、莖、葉的水分平衡葉的水分平衡干旱或水澇對植物的影響干旱或水澇對植物的影響干旱對植物的影響和植物的抗旱性干旱對植物的影響和植物的抗旱性水澇對植物的影響水澇對植物的影響以水分關(guān)系為基礎(chǔ)的植物生態(tài)類型以水分關(guān)系為基礎(chǔ)的植物生態(tài)類型水污染對植物的危害與植物的凈化效應(yīng)水污染對植物的危害與植物的凈化效應(yīng)二、大氣環(huán)境對生物的影響大氣環(huán)境對生物的影響地球上的大氣圈地球上的大氣圈對流層的生態(tài)作用對流層的生態(tài)作用蓋雅假說（蓋雅假說（Gaia）氧分壓對生物有機體的影響氧分壓對生物有機體的影響微風(fēng)有利于植物的生長（略）微風(fēng)有利于植物的生長（略）防風(fēng)林的結(jié)構(gòu)與效果（略）防風(fēng)林的結(jié)構(gòu)與效果（略）中層平流層臭氧層對流層飛機高度飛機高度大氣層（圈）垂直結(jié)構(gòu)大氣層（圈）垂直結(jié)構(gòu)哈德萊環(huán)流圈哈德萊環(huán)流圈 Hadley cycle氣壓和風(fēng)帶氣壓和風(fēng)帶表面洋流表面洋流風(fēng)的類型風(fēng)的類型季風(fēng)季風(fēng)由于大陸和海洋在一年之中增熱和冷卻程度不同，由于大陸和海洋在一年之中增熱和冷卻程度不同，在大陸和海洋之間大范圍的、風(fēng)向隨季節(jié)有規(guī)律改變的風(fēng)，在大陸和海洋之間大范圍的、風(fēng)向隨季節(jié)有規(guī)律改變的風(fēng)，稱為季風(fēng)稱為季風(fēng)海陸風(fēng)海陸風(fēng)由于海面和陸地之間的晝夜熱力差異而引起，由于海面和陸地之間的晝夜熱力差異而引起，白天由海面吹向陸地的風(fēng)，稱海風(fēng)，夜間由陸地吹向海面白天由海面吹向陸地的風(fēng)，稱海風(fēng)，夜間由陸地吹向海面的風(fēng)，稱陸風(fēng)。的風(fēng)，稱陸風(fēng)。山谷風(fēng)山谷風(fēng)白天，山下吹向山頂；夜晚，山頂吹向山下。白天，山下吹向山頂；夜晚，山頂吹向山下。冷湖現(xiàn)象（喜溫作物栽植方法，作物品質(zhì)）冷湖現(xiàn)象（喜溫作物栽植方法，作物品質(zhì)）城市風(fēng)城市風(fēng)由郊區(qū)吹向市區(qū)。由郊區(qū)吹向市區(qū)。臺風(fēng)和颶風(fēng)。臺風(fēng)和颶風(fēng)。臺風(fēng)與颶風(fēng)臺風(fēng)與颶風(fēng)“臺風(fēng)臺風(fēng)”和和“颶風(fēng)颶風(fēng)”都屬于北半球的熱帶氣旋，在大西洋或東都屬于北半球的熱帶氣旋，在大西洋或東太平洋發(fā)生，中心風(fēng)力達到十二級或以上的熱帶氣旋，稱為太平洋發(fā)生，中心風(fēng)力達到十二級或以上的熱帶氣旋，稱為颶颶風(fēng)風(fēng)。至于在西太平洋上發(fā)生，達到同樣強度的熱帶氣旋，則稱。至于在西太平洋上發(fā)生，達到同樣強度的熱帶氣旋，則稱為為臺風(fēng)臺風(fēng)（國際日期變更線以西）。（國際日期變更線以西）。在北半球，臺風(fēng)呈在北半球，臺風(fēng)呈逆時針逆時針方向旋轉(zhuǎn)，而在南半球則呈方向旋轉(zhuǎn)，而在南半球則呈順時針順時針方方向旋轉(zhuǎn)。向旋轉(zhuǎn)。10-1110-11級的是級的是強熱帶風(fēng)暴強熱帶風(fēng)暴；8-98-9級的是級的是熱帶風(fēng)暴熱帶風(fēng)暴；小于小于8 8級的是級的是熱帶低壓熱帶低壓。（天氣預(yù)報術(shù)語）。（天氣預(yù)報術(shù)語）蓋雅假說蓋雅假說（Gaia由英國大氣學(xué)家拉伍洛克提出由英國大氣學(xué)家拉伍洛克提出）地球表面的溫度、酸堿度、氧化還原電位勢及大氣的氣體構(gòu)成等是由生命活動所控制并保持動態(tài)平衡，從而使得地球環(huán)境維持在適合于生物生存的狀態(tài)。包含5個層次的含義：地球上的各種生物有效地調(diào)節(jié)著大氣的溫度和化學(xué)構(gòu)成；地球上的各種生物有效地調(diào)節(jié)著大氣的溫度和化學(xué)構(gòu)成；地球生物影響了環(huán)境，而環(huán)境又反過來影響著生物進化過程，兩地球生物影響了環(huán)境，而環(huán)境又反過來影響著生物進化過程，兩者共同進化；者共同進化；各種生物與自然界之間主要由負反饋調(diào)節(jié)，從而保持地球生態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)；大氣能保持在穩(wěn)定狀態(tài)不僅取決于生物圈，而且在一定意義上為了生物圈；各種生物調(diào)節(jié)其物質(zhì)環(huán)境，以便創(chuàng)造各類生物優(yōu)化的生存條件。對流層的生態(tài)作用對流層的生態(tài)作用寒害寒害寒流寒流寒害寒害霜害霜害凍害凍害血氧飽和度為50%氧分壓，作為親和力指標(biāo)。血球比積 即紅細胞壓積紅細胞占血液的容積比例。42-47%男；39-41%女。三三、土壤環(huán)境中的科學(xué)問題土壤環(huán)境中的科學(xué)問題土壤土壤陸地表面由礦物質(zhì)、有機物質(zhì)、水、空氣和陸地表面由礦物質(zhì)、有機物質(zhì)、水、空氣和生物組成，具有肥力，能生長植物的未固結(jié)層。生物組成，具有肥力，能生長植物的未固結(jié)層。土壤是如何形成的？土壤發(fā)育的開路先鋒是什么？土壤是如何形成的？土壤發(fā)育的開路先鋒是什么？土壤是由植物群落發(fā)育的。形成土壤是由植物群落發(fā)育的。形成1 1厘米土壤需要厘米土壤需要800-800-10001000萬年。萬年。土壤肥力的的4 4要素（要素（水、肥、氣、熱水、肥、氣、熱）土壤的三相系統(tǒng)土壤的三相系統(tǒng)土壤三相系統(tǒng)土壤三相系統(tǒng)有機質(zhì)包括：有機質(zhì)包括：腐殖質(zhì)（胡腐殖質(zhì)（胡敏酸，富里敏酸，富里酸）和非腐酸）和非腐殖質(zhì)。殖質(zhì)。解決水和解決水和氣的矛盾氣的矛盾土壤的類型土壤的類型根據(jù)土壤形成條件、成土過程、土體構(gòu)型、土壤屬性和肥根據(jù)土壤形成條件、成土過程、土體構(gòu)型、土壤屬性和肥力特征的異同，進行類比和區(qū)分。通過分類構(gòu)成一個由不力特征的異同，進行類比和區(qū)分。通過分類構(gòu)成一個由不同分類單元組成的土壤分類系統(tǒng)，以反映各類土壤間發(fā)生同分類單元組成的土壤分類系統(tǒng)，以反映各類土壤間發(fā)生上的聯(lián)系和地理分布上所處的地位。上的聯(lián)系和地理分布上所處的地位。世界上許多國家都有自己的分類系統(tǒng)，按照界、門、綱、世界上許多國家都有自己的分類系統(tǒng)，按照界、門、綱、目、科、屬、種逐一劃分。目、科、屬、種逐一劃分。地帶性土壤；非地帶性土壤（如沖積土）。地帶性土壤；非地帶性土壤（如沖積土）。一般分為一般分為3類類9級：級：沙土類沙土類（2級，粗、細）；級，粗、細）；粘土類粘土類（3級，輕、中、重）；級，輕、中、重）；壤土類壤土類（4級）級）特征是什么？特征是什么？土壤有機質(zhì)土壤有機質(zhì)（1 1）概概念念：指指位位于于土土壤壤中中的的動動物物和和植植物物的的新新鮮鮮組組織織及及殘殘體體、腐爛分解產(chǎn)物，以及微生物重新合成的物質(zhì)。腐爛分解產(chǎn)物，以及微生物重新合成的物質(zhì)。（2 2）土壤有機質(zhì)的來源與組成：土壤有機質(zhì)的來源與組成：來源：植物；土壤動物與微生物；來源：植物；土壤動物與微生物；組組成成：土土壤壤有有機機質(zhì)質(zhì)是是各各種種不不同同物物質(zhì)質(zhì)的的復(fù)復(fù)雜雜體體系系，新新鮮鮮的的有有機機質(zhì)質(zhì)、半半分分解解的的有有機機質(zhì)質(zhì)、腐腐殖殖質(zhì)質(zhì)、簡簡單單的的有有機機化化合合物物（糖糖類、脂肪酸、氨基酸、醇、酚等）。類、脂肪酸、氨基酸、醇、酚等）。土壤有機質(zhì)（續(xù)土壤有機質(zhì)（續(xù)1 1）（3 3）分分類類：腐腐殖殖質(zhì)質(zhì)微微生生物物利利用用死死亡亡有有機機體體的的腐腐爛爛分分解解產(chǎn)產(chǎn)物物重重新新合合成成的的大大分分子子物物質(zhì)質(zhì)，主主要要是是富富里里酸酸和和胡胡敏敏酸酸；非非腐腐殖殖質(zhì)質(zhì)動動物物和和植植物物新新鮮鮮組組織織和和半半分分解解的的殘殘體體、腐腐爛爛分分解產(chǎn)物，主要是碳水化合物和含氮化合物等。解產(chǎn)物，主要是碳水化合物和含氮化合物等。（4 4）腐殖質(zhì)的作用：具有凝膠特性，遇水穩(wěn)定，形成的土）腐殖質(zhì)的作用：具有凝膠特性，遇水穩(wěn)定，形成的土壤顆粒具良好的保肥保水能力；被微生物分解后是植物營壤顆粒具良好的保肥保水能力；被微生物分解后是植物營養(yǎng)源（碳源和氮源）；為土壤中異養(yǎng)微生物提供營養(yǎng)；促養(yǎng)源（碳源和氮源）；為土壤中異養(yǎng)微生物提供營養(yǎng)；促進種子萌發(fā)和根系發(fā)育，是一種植物生長激素；有利于植進種子萌發(fā)和根系發(fā)育，是一種植物生長激素；有利于植物體糖類合成和磷的吸收。物體糖類合成和磷的吸收。土壤有機質(zhì)（續(xù)土壤有機質(zhì)（續(xù)2 2）（5 5）非腐殖質(zhì)的作用：）非腐殖質(zhì)的作用：a.a.植物碳素營養(yǎng)主要來源，分解后以二氧化碳進入大氣，被植植物碳素營養(yǎng)主要來源，分解后以二氧化碳進入大氣，被植物利用；所以，可補充大氣二氧化碳。（森林是一個碳庫）物利用；所以，可補充大氣二氧化碳。（森林是一個碳庫）b.b.植物氮素重要來源，分解產(chǎn)物是氨基酸和酰胺，可溶于水直植物氮素重要來源，分解產(chǎn)物是氨基酸和酰胺，可溶于水直接被植物利用；接被植物利用；1/31/3不溶于水氨，經(jīng)過轉(zhuǎn)化為有效氮后，才被不溶于水氨，經(jīng)過轉(zhuǎn)化為有效氮后，才被利用。利用。c.c.其他礦質(zhì)元素來源，有機磷是植物磷素主要來源，最多的是其他礦質(zhì)元素來源，有機磷是植物磷素主要來源，最多的是植酸鈣鎂，分子式：植酸鈣鎂，分子式：CaCa5 5Mg(CMg(C6 6H H1212O O2424P P6 63H3H2 2O)O)2 2，被根系直接吸，被根系直接吸收。收?？床灰姷耐寥溃ㄎⅲ┥锟床灰姷耐寥溃ㄎⅲ┥锿寥乐谢畹挠袡C體，我們把生活在土壤中的微生物（細菌、土壤中活的有機體，我們把生活在土壤中的微生物（細菌、放線菌、放線菌、真菌、粘菌）、動物（原生動物和無脊椎動物）和真菌、粘菌）、動物（原生動物和無脊椎動物）和植物（藍藻、藻類）等總稱為土壤生物植物（藍藻、藻類）等總稱為土壤生物(soil organism)(soil organism)。土。土壤酶（胞內(nèi)酶，游離態(tài)酶）。壤酶（胞內(nèi)酶，游離態(tài)酶）。土壤生物參與巖石的風(fēng)化和原始土壤的生成，對土壤的生長土壤生物參與巖石的風(fēng)化和原始土壤的生成，對土壤的生長發(fā)育、土壤肥力的形成和演變，以及高等植物營養(yǎng)供應(yīng)狀況發(fā)育、土壤肥力的形成和演變，以及高等植物營養(yǎng)供應(yīng)狀況有重要作用。土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，對有重要作用。土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，對土壤生物的生命活動有很大影響。土壤生物的生命活動有很大影響。鋤地鋤地對作物有什么益處對作物有什么益處保墑保墑保溫保溫疏松透氣疏松透氣減少雜草競爭減少雜草競爭有利根系生長有利根系生長改變土層結(jié)構(gòu)改變土層結(jié)構(gòu) 現(xiàn)在是現(xiàn)在是“懶人懶人”種地時代，實行機械化、集約化和種地時代，實行機械化、集約化和“科學(xué)科學(xué)化化”種植，傳統(tǒng)的精耕細作的農(nóng)業(yè)方式再也不會出現(xiàn)了，所以種植，傳統(tǒng)的精耕細作的農(nóng)業(yè)方式再也不會出現(xiàn)了，所以土壤肥力在退化。土壤肥力在退化。Tansley進行的植物對進行的植物對土壤適應(yīng)性的實驗土壤適應(yīng)性的實驗土壤污染土壤污染 當(dāng)排入土壤系統(tǒng)的當(dāng)排入土壤系統(tǒng)的“有害有害”物質(zhì)破壞其原來的平衡，引起土物質(zhì)破壞其原來的平衡，引起土壤系統(tǒng)成分、結(jié)構(gòu)和功能的變化而發(fā)生土壤污染。壤系統(tǒng)成分、結(jié)構(gòu)和功能的變化而發(fā)生土壤污染。土壤污染的主要途徑：土壤污染的主要途徑：1 1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染施用化肥、農(nóng)藥、除草劑、灌溉等；施用化肥、農(nóng)藥、除草劑、灌溉等；2 2、土壤作為廢物的處理場所；、土壤作為廢物的處理場所；3 3、土壤承接大氣和水體污染物的遷移轉(zhuǎn)化。、土壤承接大氣和水體污染物的遷移轉(zhuǎn)化。土壤凈化功能土壤凈化功能土壤中的污染物，經(jīng)過生物和化學(xué)降解變?yōu)闊o毒害的物質(zhì)，土壤中的污染物，經(jīng)過生物和化學(xué)降解變?yōu)闊o毒害的物質(zhì)，以及通過化學(xué)沉淀、絡(luò)合和螯合作用、氧化還原作用變?yōu)椴灰约巴ㄟ^化學(xué)沉淀、絡(luò)合和螯合作用、氧化還原作用變?yōu)椴蝗苄曰衔?，或被土壤膠體牢固地吸附，植物難以利用而暫溶性化合物，或被土壤膠體牢固地吸附，植物難以利用而暫時退出生物小循環(huán)，脫離食物鏈或排至土壤之外。時退出生物小循環(huán)，脫離食物鏈或排至土壤之外。土壤改良與土壤修復(fù)的科學(xué)問題土壤改良與土壤修復(fù)的科學(xué)問題土壤改良土壤改良不適合種植的土壤通過改造可以利用，不適合種植的土壤通過改造可以利用，pHpH值調(diào)值調(diào)整，微量元素，土壤微生物，土壤板結(jié)。整，微量元素，土壤微生物，土壤板結(jié)。土壤過酸性，可施用石灰；土壤過酸性，可施用石灰；土壤過堿性，可施用石膏。用量逐年遞減。土壤過堿性，可施用石膏。用量逐年遞減。土壤修復(fù)土壤修復(fù)被污染后的土壤如何恢復(fù)？被污染后的土壤如何恢復(fù)？生命的物質(zhì)環(huán)境重要性生命的物質(zhì)環(huán)境重要性生命的物質(zhì)組成；生命的物質(zhì)組成；生命的物質(zhì)代謝（水、氣、食物）；生命的物質(zhì)代謝（水、氣、食物）；生命體的運動空間與介質(zhì)；生命體的運動空間與介質(zhì)；生命的物質(zhì)環(huán)境的動態(tài)性、整體性與系統(tǒng)性；生命的物質(zhì)環(huán)境的動態(tài)性、整體性與系統(tǒng)性；保護生態(tài)環(huán)境的意義是不言而喻的。保護生態(tài)環(huán)境的意義是不言而喻的。主要內(nèi)容回顧主要內(nèi)容回顧一、水與生物對水環(huán)境的適應(yīng)水與生物對水環(huán)境的適應(yīng)二、大氣環(huán)境對生物的影響大氣環(huán)境對生物的影響三、土壤環(huán)境中的科學(xué)問題土壤環(huán)境中的科學(xué)問題