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第八章 生物与环境
第一节 概述
一．环境概述
1、环境：是指某一特定生物体和生物群周围一切生物的总和，包括空间及直接或间接影响该生物群体或生物群生存的各种因素。
在环境科学领域，环境的含义是指以人类社会为主体的外部世界的总体。按照这一定义，环境包括了已经为人类所认识的，直接或间接影响人类生存和发展的物理世界的所有事物。
20世纪七十年代以来，人类对环境的认识发生了一次飞跃，人类开始认识到地球的生命支持系统中的各个组分和各种反应过程之间的相互关系。
2、环境分类
生物环境：宇宙环境、全球环境、地区环境。
大环境是指地区环境（具有不同气候和植被特点的地理区域）、地球环境（包括各圈的全球环境）和宇宙环境。如三北防护林、厄尔尼诺和拉尼娜、太阳黑子等。
小环境是指对生物有着直接影响的邻接环境。如生物个体表面的大气环境、土壤环境和动物穴内的小气候等。 二． 生态因子
环境的各种组成要素称为环境因子，其中一些可对生物产生一定影响的特称为生态因子。
1、生态学——研究生物与其环境之间相互关系的科学。
2、生态因素——环境中对生物的生命活动起直接影响作用的因素。 生态因素可分为：
1）非生物因素：气候、土壤、地形。 2）生物因素：植物、动物、人类活动。
注意：地形和海拔高度对生物的影响是通过影响气候、土壤、植物、动物和人类活动而起作用的，故属于间接因素，有人认为不属于生态因素之列。
??3．生存条件：生态因子中生物生存所不可缺少的环境条件，又称为生物的生存条件。
? 4．生境：具体的生物个体和群体生活地段上的生态因子综合称为生境，其中包括生物本身对环境的影响。
? 5、生态环境：为了强调生态意义，常常把环境中全部生态因子综合组成的那一部分，称为生态环境。
6、主导因子：生态因子中对生物的生活环境起决定性作用的因子。
7、限制因子：当某个生态因子的变动范围超出生物所能耐受的临界限，并因此影响生物的生长发育和繁殖至引起死亡，此时这样的生态因素叫做限制因子。
8、生态幅：物种适应于生境范围的大小。生态幅即对某一生态因子，又指环境条件的综合。
三、生态因子的空间分布
1、纬度地带性：从赤道到两极，整个地球表面具有过渡状的分带性规律。 太阳辐射量差异 太阳辐射－热量带 －水分差异－植被分带－土壤分带 自然地理带：赤道、热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带、亚寒带、寒带 植被地带性分布
2、垂直地带性：因太阳辐射和水热状况随着地形高度的不同而不同，生物和气候自山麓至山顶呈垂直地带分异的规律性变化。
3、经度地带性：地球内在因素如大地构造形成地貌和海洋分异引起经度地带性分异。
四、生态因子作用的一般特征（一般规律） ?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.不可代替性和补偿作用： 五、环境的限制作用
1、限制因子：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。 2、最小因素定律（ Libig最小因子法则）： 即植物生长好坏依赖那些表现为最低量的化学元
素，这一规律被称为最低量定律。
3、耐性定律：
耐性：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。 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。 六、生物对环境的适应 ?1、生物适应
?指生物的形态结构、生理机能、个体发育和行为方式等在生存竞争中形成适合环境条件的一定性状的现象。
?2、表现：行为适应（冬眠、迁移）、形态适应（保护色、警戒色）、生理适应。 ?3、趋势：有趋同适应和趋异适应二大类。
趋同适应：指亲缘关系相当疏远不同种类的生物由于生活在相同或相似的环境中，受到生态因子的长期作用，产生相同或相似的适应方式。
趋异适应：指同一种生物由于不同环境的影响，在形态、生理和行为等方面产生不同的生态适应。
保护色：保护色是指动物适应栖息环境而具有的与环境色彩相似的体色。保护色强调的是动物的体色与动物栖息地环境的背景色彩相协调一致。其生态适应意义是：既有利于躲避敌害，也有利于捕食。
警戒色：警戒色是指某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹。警戒色强调的是动物的体色与环境色彩不一致，易于从环境色彩中分辨出来。其生态适应意义是：色彩鲜艳，容易识别，能够对敌害起到预先示警的作用，有利于动物的自我保护。 拟态：拟态是指某些生物在进化过程中形成的外表形状或色泽斑，与其他生物或非生物异常相似的状态。
耐度限制的调节通过下列主要方式： 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。 七、生物的指示性
指示生物：通过生物的物候现象反映气候条件。
生物在与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留下了深刻的环境烙印。因此，常用生物作为指示者，反映环境的某些特征
? 生物的指示作用是普遍存在的，但指示生物决不能滥用，因为每个种的指示作用都是相对的，仅在一定的时空范围内起作用，而在另一时空条件下将失去指示意义。 ? 生物的指示性是指根据生物种或其群体、或生物的某些特征来确定地理环境中其它成分的现象。一般认为，生态幅比较狭窄的生物比生态幅宽广的指示意义大；生物群落的指示性要比一个个体或一个种的指示性可靠。
第二节 生态因子对生物的作用
一．光对生物的生态作用 1、光质的作用：
1）光的性质：太阳辐射波长150－4000nm,分紫外光、可见光和红外光三类，波长在380－760nm之间的光为可见光。
２）光质的生态作用及生物的适应：
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。紫外线能抑制植物茎的生长和促使花青素的形成，使得植物茎杆短矮，花朵艳丽多彩。
2、光强的作用：生长发育、形态构建作用。 光照强度： 1）光强生态作用
（1）光强与植物光合作用
在一定的生态条件下，光照强度制约着光合作用及有机物产量。在黑暗中光合作用停止，呼吸作用依然进行，消耗着储存的有机物，表现为植物向外界释放CO2。在较微弱的光照下，植物光合作用便已开始，并从外界吸收CO2。当光强达到某一水平时，光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2彼此平衡，此时光照强度称为光补偿点。超过补偿点后，光合作用强度几乎与光强度成比例地增长，有机物合成量超出呼吸消耗量的数额就是净光合作用。净光合作用增长到一定程度趋于稳定，即使提高光照强度也不再起促进作用，此时的光照强度称为光饱和点。
（2）影响动物的生长发育。如鸡蛋、蛙卵和鲑鱼卵在有光条件下孵化发育快。 2）生物对光强的生态适应
（1）植物对光强的生态适应