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1、第二节 生物与大气的关系,一 大气组成及其生态作用大气由氮、氧、二氧化碳、惰性气体、氨、甲烷、臭氧、氧化氮及不同含量的水蒸汽组成。在干燥空气中，O2占20.95%，N2占78.9%，CO2占0.032%。在大气组成成分中，对生物关系最为密切的是O2与CO2。CO2是植物光合作用的主要原料，又是生物氧化代谢的最终产物；O2几乎是所有生物生存所依赖的媒质（除极少数厌氧动物外），没有氧，动物就不能生存。,二 氧的作用与生物的适应,1氧与动物能量代谢动物生存必须依靠食物氧化产生的能量。陆生动物耗能大于水生动物。,在低氧浓度下，金鱼的氧耗随水中氧浓度成线性改变。,环境氧浓度极低时，可影响动物的代谢率。如
2、当水中Po2从13.3 kPa下降到2.67 kPa时，鲷、鲀的代谢率下降约三分之一,当水中氧浓度低于2 kPa时，这两种鱼就不能生存。,引自Schmidt and Nielsen,1997,鱼类对低氧的适应,低氧驯化的鱼类可增加血氧容量和血氧亲和力，从而增强对低氧的耐受能力。部分鱼类能忍受缺氧，靠厌氧代谢提供能量。,金鱼在缺氧12小时后，组织中产生大量乳酸，乳酸可转化成酒精，由鳃排出，减少体内的贮存。,2 内温动物对高海拔低氧的适应高海拔适应性反应：表现在呼吸循环系统与血液组成成分两方面。呼吸：产生过度通气（呼吸深度的增加），肺泡膜的气体弥散能力增高；低氧刺激组织内毛细血管增生，缩短了气体弥
3、散距离，有利于给组织供氧。,血液成分等的改变：骨骼肌中的肌红蛋白浓度增加（肌红蛋白的携氧能力远大于血红蛋白）；血液中的红血球数量、血红蛋白浓度及血球比积升高。,人由海拔850 m进入4540 m高度后，血球比积、红细胞数和血红蛋白逐渐升高，数周后达到最大值，并维持在此高水平上。当从高海拔回到平原后，这些指标将逐渐下降，恢复到原水平。,3 植物与氧,植物是氧的主要生产者。白天，植物光合作用释放的氧气比呼吸作用所消耗的氧气大20倍。据估算，每公顷森林每日吸收1吨CO2，呼出0.73吨氧；每公顷生长良好的草坪每日可吸收0.2吨CO2，释放0.15吨O2。如果成年人每人每天消耗0.75 kg氧，释放0
4、.9 kg CO2，则城市每人需要10 m2森林或50 m2草坪才能满足呼吸需要。因此必须绿化环境，才能为人类生存提供净化的空气。,4 CO2与植物*植物光合作用所必需。高产植物产量的90-95%取自空气中的CO2，仅有5-10%是来自土壤。CO2对植物生长发育具有重要作用。*各种植物利用CO2的效率不同，C3植物（水稻、小麦、大豆等）低于C4植物（甘蔗、玉米、高粱等）。*空气中CO2浓度虽为0.032%，但仍是高产作物的限制因素。这是因为CO2进入叶绿体内的速度慢,效率低。*在强光照下，作物生长盛期，CO2不足是光合作用效率的主要限制因素。增加CO2浓度能直接增加作物产量。,第三节 生物与土
5、壤的关系,一 土壤的生态意义：1 土壤位于陆地生态系统的底部，具有营养物传递系统，再循环系统和废物处理系统，是陆地生态系统的基底或基础。在土壤中进行的两个最重要的生态过程是分解过程和固氮过程。2 土壤为陆生植物提供了基质，是植物萌芽、支撑和腐烂的地方，又是水和营养物储存场所；土壤为陆生动物提供了栖息地。是动物和微生物藏身处，排污处；是污染物质转化的重要基地。,二 土壤的物理性质与生物的关系 土壤由固体、水份和空气组成。固相颗粒是土壤的物质基础。,1.土壤质地与结构：土壤由粗砂（2.00.2 mm）、细砂(0.20.02 mm)、粉砂(0.02-0.002 mm)和粘粒(0.002 mm以下)组
6、成。这些颗粒组合的百分比，称为土壤质地。砂土:颗粒粗、疏松、通气性强，但蓄水、保肥性能差。壤土:质地较均匀，通气透水，适宜农业种植。粘土:颗粒细，湿时粘，干时硬，保水保肥能力强，透水透气性差。,土壤质地影响生物的分布与活动。如细胸金针虫多出现在粘土中,，蝼蛄喜欢在湿润的含沙质较多的土壤中，沟金针虫发生在粉砂壤土和粉砂粘土中。,土壤结构：土壤颗粒排列形式，孔隙度及团聚体的大小和数量称为土壤结构。土壤结构可影响固、液、气相分配比例。团粒结构（腐殖质：粘结土粒形成的0.25-10mm的小团块）是土壤中最好的结构。结构不良的土壤，土体坚实，通气透气性差，土壤肥力差，不利于植物根系伸扎和生长，土壤微生物
7、和土壤动物的活动受到抑制。这些动物在土壤形成和有机物分解中又起重要作用。,引自,2 土壤水分可直接被植物根吸收利用，有利于矿物质养分的分解、溶解和转化，有利于土壤中有机物的分解与合成，增加了土壤养分。水分过少时，植物受干旱威胁。水分过多，易引起有机质的嫌气分解，产生H2S及各种有机酸，对植物有毒害作用，根的呼吸作用和吸收作用受阻，使根系腐烂。土壤水分影响了土壤动物的生存与分布。,3 土壤空气特点：低O2（1012%），高CO2（0.1%）。透气不良时，土壤中CO2积累过多，阻碍根系生长、种子发芽，甚至导致植物死亡。土壤动物对土壤中低氧和高CO2的适应性：血红蛋白的浓度增加，血红蛋白的氧结合能力
8、增加，同时降低能量代谢，降低体温。地下兽的脑中枢对CO2的敏感性降低。土壤通气程度影响土壤微生物的种类、数量和活动情况，进而影响分解过程。,4 土壤温度影响植物的发育生长。影响根系的生长、呼吸和吸收性能。影响矿物质盐类的溶解速度、土壤气体交换、水分蒸发、土壤微生物活动以及有机质的分解，而间接影响植物的生长。影响土壤动物的运动,三土壤的化学性质与生物1.土壤pH：影响矿质盐分的溶解度，从而影响植物养分的有效性。影响微生物活动而影响养分的有效性和植物的生长。如许多豆科植物的根瘤只能生长在中性土壤中影响土壤动物区系及其分布。,图3-20 土壤pH对矿物养分的有效性影响。以带宽度表示（引自Begon
9、et al.,1996）,2 土壤有机质：可分成腐殖质和非腐殖质非腐殖质是死亡动植物组织和部分分解的组织。腐殖质是土壤微生物分解有机质时，重新合成的具有相对稳定性的多聚体化合物。是植物营养的重要碳源和氮源。影响到土壤动物的分布与数量。土壤有机质对土壤团粒结构的形成、保水、供水、通气、稳温也有重要作用，从而影响植物生长。,3 土壤矿质元素 植物生命活动需要9种大量元素（钾、钙、镁、硫、磷、氮、碳、氧、氢、）和7种微量元素（铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯）。除碳、氢、氧以外，植物所需的全部元素均来自土壤矿物质和有机质的矿物分解。土壤的无机元素影响动物的生长、分布和数量。,四植物对土壤的适应 酸性土植物
10、（pH7.5）大多数植物和农作物适宜在中性土壤中生长。生活在盐碱土中的植物和沙基质中的植物，分别归为盐碱土植物和沙生植物。,1 植物对盐碱土的适应：,(1)形态适应：矮小、干硬、叶子不发达、气孔下陷，表皮具厚的外皮，常具灰白色绒毛。细胞间隙小，栅栏组织发达。有的具有肉质性叶，有特殊的储水细胞。,聚盐性植物：原生质抗盐性特别强，能忍受高浓度的NaCl溶液。细胞液浓度特别高，根部细胞渗透压很高，能吸收高浓度土壤溶液中的水分。如盐角草、海莲子等,泌盐植物：能把根吸入的多余盐，通过茎、叶表面密布的盐腺排出来。如柽柳、各种红树植物等。,盐角草群落,(2)生理适应：,引自,怪柳群落,盐地风毛菊,不透盐性植
11、物：根细胞对盐类的透过性非常小，它们几乎不吸收或很少吸收土壤中的盐类。这类植物细胞的渗透压也很高，提高了根从盐碱土中吸水能力。如：蒿属、盐地紫苑、盐地风毛菊、碱地风毛菊等。,引自,引自,2 植物对沙的适应：沙生植物,特性：抗风沙、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫瘠。被流沙埋没时，在埋没的茎上能长出不定芽和不定根。根系生长速度极为迅速，根上具有由一层沙粒形成的囊套，保护暴露到沙面上的根免受沙粒灼伤和流沙的机械伤害。如绿沙竹、白刺等。具有旱生植物特征，如地面植被矮，主根长，侧根分布宽，以便取水，固沙；叶片极端缩小，甚至退化；有的叶具贮水细胞；有的在叶表皮下有一层没有叶绿素的细胞，积累脂类物质，提高植物的抗热性；细胞具高渗透压，增强根系主动吸水能力。特别干旱时，有些进入休眠，待有雨时再恢复生长。,
