基础生态学-物质环境.ppt

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1、第一部分 有机体与环境 1 生物与环境 2 能量环境 3 物质环境 3.1 地球上水的存在形式及分布 3.2 生物对水的适应 3.3 大气组成及其生态作用 3.4 土壤的理化性质及其对生物的影响 3.5 营养物质与生物的关系,1/76,3 物质环境,3 物质环境 3.1 地球上水的存在形式及分布 地球上和环绕地球大气圈中各类型的水，统称水圈。水是所有生物体的内部介质，生物新陈代谢及各种物质的输送都必须在水溶液中进行，是不可缺少的重要组成成分。水作为外部介质，是水生生物获得资源和栖息地场所，水影响陆生生物的生长与分布，陆生生物保水是第一性的。,2/76,3.1.1 水的特性与存在形式（1）水分子

2、具有极性。是生物成分的最好溶剂，保证了营养物质的转运。（2）高热容量。1kcal(4.1868kJ)/L；空气的仅为0.24kcal(1.01kJ)/L；保证了水温的相对稳定。（3）密度高、特殊的密度变化。水体浮力大，但粘滞性也大。,3/76,（4）水含氧量低。水生生物呼吸耗能大。水：含量7mlO2/L，获得1gO2，需100Kg的水完全交换。陆地：含量210mlO2/L，获得1gO2，需5g的空气进行交换。(5)相变。水有三种形态，在气态、液态和固态间相互转换过程中，伴随着大量热量的释放和吸收。,4/76,(1)降雨量：地球上降雨量随纬度变化。纬度0-20降雨量最大。纬度20-40地带，降雨

3、量减少，,在南北半球40-60地带，南北暖冷气团相交形成气旋雨，成为中纬度湿润带。极地地区降水很少。,5/76,3.1.2 陆地上水的分布,陆地上降雨量的多少还受到海陆位置、地形及季节的影响。离海洋越远降雨越少；山脉的迎风坡降雨多，背风坡降雨少；夏季降雨多，冬季降雨少。年降雨的均衡性对生物也有一定的影响。如热带稀树草原湿度高，降雨集中，长期干旱。,6/76,（2）大气湿度：反映了大气中气态水含量。相对湿度受到环境温度的调节，会随地理位置、昼夜、季节等因素发生变化。热带雨林通常在80-100，荒漠、半荒漠地带为20，夜间、夏季相对湿度高。,7/76,（3）我国降水量的地域分布：从东南往西北降水逐

4、渐减少。华南降水量为15002000 mm，长江流域为10001500 mm，秦岭和淮河大约为750 mm，从大兴安岭西坡向西，经燕山到,秦岭北坡为500 mm，黄河上中游约250500 mm。内蒙西部至新疆南部为100 mm以下。,第一部分 有机体与环境 1 生物与环境 2 能量环境 3 物质环境 3.1 地球上水的存在形式及分布 3.2 生物对水的适应 3.3 大气组成及其生态作用 3.4 土壤的理化性质及其对生物的影响 3.5 营养物质与生物的关系,9/76,植物生产力和降雨量相关。水既是植物细胞的组成要素，又是光合作用的底物。在干燥地区，初级生产力随降雨量的增加近直线增长。在比较潮湿的

5、森林气候中，生产力上升到平稳阶段后不再升高。植物每生产1克干物质，一般需300-600克水，但不同植物类型需水量不同，具有光合效率高的C4植物（如玉米、狗尾草）比C3植物（如小麦、油菜）需水量少。有些植物潜在的蒸腾量远大于降水量，可见，干旱是造成这些植物低生产力的关键因素。,10/76,3.2.1 植物与水,降雨量与植被,11/76,由于植物光合作用所需CO2仅占大气的0.03%，所以需要获得足够的CO2需要大量的气体交换，叶蒸腾的水量大约是植物体利用水量的100倍。当然，叶蒸腾失水不只是光合作用的需要，也发挥着运送营养物质和代谢废物的作用。陆地植物在得水（根吸水）和失水（叶蒸腾）之间保持平衡

6、，才能维持其正常生活。,12/76,3.2.1.1陆地植物,陆地植物对水的适应性：,图3-3.骆驼刺地上茎叶只有几厘米，根深达到15 m，扩展的范围达623 m,（1）根系：在潮湿土壤中植物根系不发达，有的植物根缺乏根毛。在干燥土壤中，植物具有发达的深根系。主根可长达几米或十几米，侧根扩展范围很广，有的植物根毛发达，充分增加吸水面积。,（2）气孔：植物失水主要是叶蒸腾通过气孔完成，在不同环境中生活的植物具有不同的调节气孔开闭的能力。生活在潮湿、弱光环境中的植物，一般吸水能力差，在轻微失水时，就减少气孔开张度，甚至主动关闭气孔以减少失水。阳生草本植物在干燥环境中，气孔慢慢关闭。干旱地区有些植物气

7、孔深陷在叶内，或在夜晚进行气体交换。,14/76,（3）叶子：叶子的外表覆盖有蜡质的、不易透水的角质层，能降低叶表面的蒸腾量，生活在干燥地区的植物尽量缩小叶面积以减少蒸腾量。,15/76,根据植物生活环境的湿度将其分为三种类型：湿生植物：湿生植物大多数生长在热带雨林下层潮湿环境中，大气湿度大，植物蒸腾弱，容易保持水分，因此其根系极不发达。抗旱能力弱，不能忍受长时间缺水，但抗涝性很强，根部通过通气组织和茎叶的通气组织相连接，以保证根的供氧。如秋海棠、水稻、灯芯草等。,16/76,中生植物:如大多数农作物，森林树种。由于环境中水分减少，而逐步形成一套保持水分平衡的结构与功能。根系与输导组织比湿生植

8、物发达，吸收、供应更多水分；叶片表面有角质层，栅栏组织较整齐，防止蒸腾能力比湿生植物高。,17/76,旱生植物：少浆液植物：体内含水量极少，当失水50%时仍能生存。适应干旱环境的特点:叶面积缩小，叶片极度退化成针刺状，或小鳞片状;以绿色茎进行光合作用；叶片结构改变，气孔多下陷；根系发达，可从深的地下吸水；细胞内有大量亲水胶体物质，使胞内渗透压高，能使根从含水量很少的土壤中吸收水分。,刺叶石竹叶子变成刺,图3-6 荒漠植物树形仙人掌,多浆液旱生植物：根、茎、叶薄壁组织逐渐变为储水组织，成为肉质性器官。能在极端干旱的荒漠地带长的很高大；多失去叶片，由绿色茎代行光合作用；白天气孔关闭以减少蒸腾量，夜

9、间气孔张开，CO2进入细胞内被有机酸固定，到白天光照下，CO2被分解出来进行光合作用。,水中溶氧低，水生植物体内具发达的通气系统；叶片很薄，有利于增加采光面积和对营养物的吸收；身体弹性、抗扭曲能力较强；有些植物可调节渗透压，有的能耐受高盐，如红树的根和叶中有高浓度的脯氨酸、山梨醇、甘氨酸-甜菜苷，提高了渗透压。,图3-7 红树叶子的特殊盐腺分泌盐，沉淀在叶子的外表面上,3.2.1.2 水生植物,沉水植物：整株植物沉没在水下。根退化或消失。植物具有封闭式的通气组织系统，如金鱼藻能储存呼吸产生的CO2和光合作用产生的O2。叶绿体大而多，适应水中弱光。浮水植物：叶片飘浮水面，气孔分布在叶上面，机械组

10、织不发达，不扎根（浮萍）或扎根（睡莲、眼子菜），植物体内存在大量通气组织，使植物体重减轻，增加了漂浮能力。根茎叶内形成一套相互连接的通气系统，如荷花。挺水植物：植物体大部分挺出水面，如芦苇等。沼泽地中的丝柏树，地下侧根向地面上长出出水通气根，为地下根提供空气，帮助固定树。,21/76,图3-8 丝柏树（Taxodium distichum）的出水通气根从侧根上长出水面来,动物与植物一样，必须保持体内的水平衡才能维持生存。水生动物保持体内的水平衡是依赖于水的渗透调节作用。陆生动物则依靠水分的摄入与排出的动态平衡，从而形成了行为、生理、形态上的适应。,23/76,3.2.2 动物对水的适应,(1)

11、渗透压调节 当水生生物体内溶质浓度高于环境中的时候，水将从环境中进入机体，溶质将从机体内出来进入水中，动物会涨死；当体内溶质浓度低于环境中时，水将从机体进入环境，盐将从环境进入机体，动物会出现缺水。解决这一问题的机制是靠渗透调节。,24/76,3.2.2.1 水生动物,淡水鱼类：淡水的盐度在0.02-0.50之间，淡水硬骨鱼血液渗透压（-0.70）高于水的渗透压（-0.02），属于高渗性，其本身处于低渗环境。水通过鳃流入体内，不调节会涨死。渗透压调节机制：肾脏发育完善，有发达的肾小球，滤过率高，一般没有膀胱，或膀胱很小，肾脏排出大量低浓度尿。丢失的溶质可从食物中得到，而鳃能主动从周围稀浓度溶液

12、中摄取盐离子，保证了体内盐离子的平衡。,26/76,海洋硬骨鱼类：水的盐度在32-38之间（平均35），渗透压为-1.85。海洋硬骨鱼的渗透压为-0.80，处于高渗环境中，其体内水分不断通过鳃外流。渗透压调节机制：经常吞海水，补充水分；肾小球退化，排出极少的低渗尿，主要是二价离子Mg2+,SO42-；鳃主动向外排盐。,27/76,海洋软骨鱼：血液渗透压为-1.95，与海水渗透压-1.85基本相等。海洋软骨鱼体液中的无机盐浓度比海洋硬骨鱼略高，其高渗透压的维持主要依靠血液中储存大量尿素和氧化三甲胺（2:1）。代谢废物尿素被作为有用物质利用，氧化三甲胺正好抵消了尿素对酶的抑制作用。海洋软骨鱼有很强

13、的离子调节，如血液中Na+大约为海水的一半。排出体内多余Na+，主要靠直肠腺，其次是肾脏。,28/76,图3-10 海洋硬骨鱼与海洋软骨鱼渗透压比较,洄游性鱼类：具有淡水硬骨鱼与海水硬骨鱼的渗透压调节特征。靠肾脏调节水，在淡水中排尿量大，在海水中排尿量少，在海水中大量吞水，以补充水；靠鳃调节盐的代谢，鳃在海水中排出盐，在淡水中摄取盐。其他海洋动物 海洋无脊椎动物是渗透压顺应者。海龟、海鸟具盐腺。海洋兽类（鲸）排高浓度的尿。,30/76,两栖动物 在水中时肾脏功能同淡水鱼，皮肤功能同鱼鳃。在陆地上时皮肤可从空气中吸收水分，靠膀胱重新吸收水分来保持体液水分平衡。,31/76,（2）水生动物对水密度

14、的适应 水的密度大约是空气的800倍，浮力很大。水生动物无四肢或附肢弱，骨骼的支撑能力极差。具有鳔，调节浮力。身体庞大，蓝鲸的体长可达33米，体重100t，而大象体重7t,相差近15倍。深海压力大，每增加10米，增加1个大气压。深海鱼类皮肤组织的通透性很大，骨骼和肌肉不发达，没有鳔。水的粘滞性很大，是空气的50多倍，水生动物运动困难，快速游泳的动物身体呈流线型。,32/76,（3）水中溶氧和鱼类对低氧的适应 由于O2难溶于水，水中溶氧（0淡水最高为10ml/L）远低于大气中的氧含量（210ml/L），不到1/20。显然，水生生物呼吸很困难，耗能也很大。溶氧还受温度和盐度的影响。水中溶氧极不均匀

15、，受水层、水流、水生植物的光合作用、动物、微生物和有机物量的影响。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。,33/76,3.2.2.2 陆生动物(1)水平衡 陆生动物失水的途径主要是皮肤蒸发失水、呼吸失水与排泄失水。得水途径主要为饮水、食物和代谢水，少数动物通过体表可以从大气中吸水。自然界的某些环境中动物难以得到水。陆生动物失水过多会因体液渗透压不平衡导致死亡，因而，陆生动物保水十分重要。,34/76,减少蒸发失水 节肢动物体表具角质层和蜡膜;爬行动物体表具鳞片；兽类与鸟类皮肤角质化，外被毛或羽，都具有防止水分蒸发的作用。,图

16、3-13 生活在干旱环境的沙龟失水率仅为湿地环境池龟的10%,减少呼吸失水:昆虫通过气孔的开放与关闭，可使失水量相差数倍。图3-12，黄粉虫幼虫气孔的开放后失水增加2-3倍。多数陆生动物的呼吸系统采用逆流交换机制，减少呼吸失水，对于恒温动物，如荒漠鸟兽的作用尤其强大。骆驼可重吸收95%的水分。,36/76,减少排泄和粪便失水 a.哺乳动物肾脏的保水能力:肾脏通过亨利氏袢和集合管的吸水作用使尿浓缩。干旱环境的动物，尿浓度高。b.兽类大肠、鸟类与爬行类的大肠和泄殖腔、昆虫的直肠腺具重吸收水的作用。c.排泄尿酸:鱼类排氨，排氨1克需水300500 ml。两栖类、兽类排泄尿素，排1克尿素需水50 ml

17、。爬行类、鸟类及昆虫排尿酸。排1克尿酸需水10 ml。d.行为适应：夜间活动、穴居、夏眠、滞育。,37/76,羊膜卵的产生就代表了一种机制，使陆生脊椎动物在发育过程中能阻止水的丢失，繁殖摆脱水的束缚，以开拓陆地。,38/76,（2）动物与湿度 动物可通过行为选择其喜好的湿度。通过夏眠和滞育躲过干旱的季节。,高湿度提高喜湿昆虫的生长发育、繁殖、存活与寿命；对于喜旱的昆虫，过湿也会导致生长慢、生育率低、死亡率高。,（3）动物与雪被 高纬度地区冬季降雪形成稳定的积雪覆盖称为雪被。雪被是干旱地区的天然蓄水库。雪被有隔热、保温性能，对植物有保护作用，为穴居动物提供温暖场所和丰富的食物。对雪上动物造成危害

18、，如行动不便，采食困难等。雪上动物对雪被的适应：一是增大脚的支撑面积，增生刚毛、粗毛、羽毛、角质片等，利于在雪上行走。二是取食，大型动物拨开雪取食，小型动物依赖人类或大型动物，形成共生关系。一些鸟类改变食性，如黑琴鸡，夏季吃种子、昆虫、浆果，冬季吃针叶等。,40/76,第一部分 有机体与环境 1 生物与环境 2 能量环境 3 物质环境 3.1 地球上水的存在形式及分布 3.2 生物对水的适应 3.3 大气组成及其生态作用 3.4 土壤的理化性质及其对生物的影响 3.5 营养物质与生物的关系,41/76,3.3 大气组成及其生态作用,大气圈由围绕地球的各种气体所组成，厚约1万km。85km以内的

19、均质层为混合气体；之外为氮、氧、氦、氢气的非均质层。生物一般仅分布在对流层下半层10km内。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%。,42/76,对生物关系最为密切的大气成分是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物质。海拔每升高300米，大气压约降低3.33kPa，氧分压随之降低，海平面氧分压是101.32kPa 20.95%=21.23kPa，海拔5400m，大气压降为0.5atm，氧分压仅为9.73kPa，多数

20、兽类难以生存。除海拔外，在地下洞穴或通气不良的环境中，空气中的O2和CO2含量与大气中不同。,43/76,大气中的O2的主要来源是植物的光合作用，少数是紫外线分解水汽放出O2(光解作用)，高浓度O原子结合成臭氧O3，在25-40km的高空（对流层外半层）形成臭氧保护层。,44/76,3.3.1 氧与生物,图3-15.在低氧浓度下，金鱼的氧耗随水中氧浓度成线性改变,(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。水生动物代谢率受水体溶氧的影响。,当水中PO2从13.3 kPa下降到2.67 kPa时，鲷、鲀的代谢率下降约1/3,当水中氧浓度低于2 kPa时，这两种鱼就不能生存。陆地上

21、O2浓度高，6000m以下，动物代谢率与O2浓度不相关。环境氧浓度极低时，可影响动物的代谢率。陆生动物耗能大于水生动物，恒温动物代谢率高于变温动物。如在25条件下，鲇鱼静止代谢率约为0.04mlO2/g/h，原尾蜥虎约为0.2mlO2/g/h,黄腹角雉则为 4.5mlO2/g/h。,46/76,(2)动物对高海拔低氧的适应 变温动物在低氧环境中主要通过提高血红蛋白对氧的结合力来适应。内温动物进入高海拔地区首先表现为过度通气（呼吸深度的增加），然后在呼吸和血液方面逐渐出现适应性变化：呼吸：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，缩短了气体弥散距离，有利于给组织供氧。,47/76,血

22、液等的改变：血红蛋白对氧的结合力下降，血液中的红血球数量、血红蛋白浓度及血球比积升高，数周后维持在一定高水平上。回原地后，这些指标将逐渐恢复到原水平。高海拔生活的内温动物，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）；气体交换系统各部位（吸入气-肺泡气-血液-组织）的氧分压差较低，O2的传递能力强。血象与平原动物相近，血氧亲和力强。,48/76,人由海拔850 m进入4540 m，再回到原地，血球比积、红细胞数和血红蛋白的变化。,49/76,(3)植物与氧 植物与动物一样呼吸消耗氧，但植物是大气中氧的主要生产者。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

23、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0.9 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环境。,50/76,(1)大气中CO2浓度与温室效应 大气中CO2浓度白天较低，夜间较高。由于工业的发展，近百年来大气中CO2含量从290ppm上升到了320ppm。由于大气中CO2能透过太阳辐射，而不能透过地面反射的红外线，导致地面温度升高，尤如玻璃温室的热效应。大气中CO2每增加其含量的1，地表平均温度

24、升高0.3。也有人认为，大气中CO2增加的同时，尘埃也相应增加，阻挡了太阳辐射，抵消了CO2的热效应。,51/76,3.3.2 CO2的生态作用,(2)CO2与植物 为植物光合作用所必需。在高产植物中，生物产量的90-95是取自空气中的CO2，仅有5-10是来自土壤。CO2对植物生长发育具有重要作用。由于CO2进入叶绿体内的速度慢、效率低，对于强光照下的作物生长来说，空气中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。各种植物利用CO2的效率不同，C3植物（水稻、小麦、大豆等）对CO2的利用效率低于C4植物（甘蔗、玉米、高粱等）。,52/76,第一部分 有机体与环境

25、 1 生物与环境 2 能量环境 3 物质环境 3.1 地球上水的存在形式及分布 3.2 生物对水的适应 3.3 大气组成及其生态作用 3.4 土壤的理化性质及其对生物的影响 3.5 营养物质与生物的关系,53/76,3.4 土壤的理化性质及其对生物的影响,陆地是陆生生物赖以生存的必要条件。,54/76,岩石圈 岩石圈主要由地球的地壳层构成，是生物所需要的各种元素和化合物的源泉，也是成土母质、海洋盐类、大气和一切自由水的源泉。地壳表面的岩石 风化 成土母质 生物作用 土壤。,地球的构成（6400Km）,地幔(2895Km)硅酸盐,地核（3475Km)铁和镍,地壳（1640Km）O,Si,Al,F

26、e,Ca,Na,K,Mg等,土壤由固体、水份和空气三相组成。固相颗粒是土壤的物质基础，占土壤总重量的85%以上。土壤颗粒的组成、性质及排列形式，决定了土壤的理化性质与生物特性。,56/76,3.4.1 土壤的物理性质与生物,土壤是陆生动植物的栖息地；提供植物营养元素和水分，也为陆生动物提供营养；是物质转化的场所。,（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)组成。这些不同大小颗粒组合的百分比，称为土壤质地。土壤质地影响生物的分布与活动。砂土:颗粒较粗、疏松、粘结性小，通气性强，但蓄水、保肥

27、性能差。蝼蛄喜湿润的含沙质较多的土壤。壤土:质地较均匀，通气透水，适宜农业种植。沟金针虫多在粉砂壤土和粉砂粘土中。粘土:颗粒细，湿时粘，干时硬，保水保肥能力强，透水透气性差。细胸金针虫多出现在粘土中。,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。腐殖质把矿质土粒粘结成0.25-10mm的小团块，即为团粒结构，团粒结构是土壤中最好的结构。土壤结构可影响固、液、气相分配比例。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，土壤微生物和土壤动物的活动受到抑制，而这些动物在土壤形成和有机物分解中又起重要作用。,58/76,（2）土壤水分 土壤水分可

28、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。如白蚁要求相对湿度大于50%，叩头虫幼虫要求大于92%。土壤动物随土壤含水量变化进行垂直迁移，如蚯蚓在雨后爬出土壤。,59/76,（3）土壤空气 土壤透气性差，与大气交换差，动物、微生物、植物根系的呼吸作用和有机物的分解，导致土壤空气的特点表现为：低O2(1012%)，高CO2(0.1%左右)。透气不良时，土壤中

29、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，随着CO2增加，呼吸通气量增加缓慢，大量的CO2导致体内产生高碳酸血症，其肾脏可调节离子浓度。土壤通气程度影响土壤微生物的种类、数量和活动情况，影响分解过程，进而影响植物营养状况。,61/76,（4）土壤温度 影响植物的发育生长。植物发芽和生长都有各自的最适温度。影响根系的生长、呼吸和吸收性能。低温限制其呼吸能力和吸收作用、物质运输，温度过高，根系和地下储藏器官生长减弱。影响矿物质盐类的

30、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。影响土壤动物的行为。如季节性垂直迁移。,62/76,(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。pH 6-7时养分有效性最高。影响微生物活动而影响养分的有效性和植物的生长。如固氮菌、根瘤菌等不能在酸性土壤中生存，所以许多豆科植物只能生长在中性土壤中。影响土壤动物区系及其分布。如金针虫在土壤中数量最多，小麦吸浆虫幼虫喜在pH 7-11的土壤中生活。,63/76,3.4.2 土壤化学性质及其对生物的影响,图3-20 土壤pH对矿物养分的有效性影响,(2)土壤有机质：可分成腐殖质和非腐殖质。非

31、腐殖质是死亡动植物组织和部分分解的组织，主要是糖类和含氮有机物。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，主要是胡敏酸和富里酸，约占土壤有机质总量的85-95%。腐殖质是植物营养的重要碳源和氮源，是异养微生物的重要养料和能源，影响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。,65/76,(3)土壤矿质元素 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，而这个分解过程十分缓慢，因此合理施肥改善土壤的营养状况，以达到植物增产的目的。,66/76,土壤的无机元素影响动物的生长、分布

32、和数量。如蜗牛生活在石灰岩区；飞蝗在土壤盐度0.5%地区频发，高于1.2-1.5%时无分布；土壤钴低于2-3ppm时，许多反刍动物会患虚弱症；草食性有蹄类喜食盐丰富的地区。,图321 白尾鹿舔食矿物质的盐汁土,67/76,3.4.3 土壤的生物特性 土壤的生物特性是土壤中动物、植物和微生物活动所产生的一种生物化学和生物物理学特性。土壤微生物主要包括细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物，分解动植物残体，使土壤中的有机质矿质化和腐殖质化。土壤动物包括线虫、环虫、软体动物、节肢动物和脊椎动物，影响土壤肥力和植物的生长。总之，植物、土壤动物和微生物促进了成土作用，改善了土壤的物理性能，增加了土壤的营养成

33、分。,68/76,酸性土植物（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。,69/76,3.4.4 植物对土壤的适应,（1）盐碱土植物：形态适应：矮小、干硬、叶子不发达、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。生理适应：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（cheng）柳、各种红树植

34、物等。不透盐性植物：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。,70/76,（2）沙生植物 具有抗风沙、耐沙埋、抗日灼、耐干旱贫瘠等特征。流沙埋没时茎上能长出不定芽和不定根。根系生长迅速，具有根套，保护根免受灼热沙粒灼伤和流沙的机械伤害。如绿沙竹、白刺等。沙生植物具有旱生植物的特征，植被矮，主根长，侧根分布宽，以便获取水，有固沙作用；植物叶片极端缩小，甚至退化；有的叶具贮水细胞；有的叶表皮下细胞积累脂类物质，提高植物的抗热性；细胞高渗透压，提高根系主动吸水能力和抗旱性。

35、有的沙生植物在特别干旱时，进入休眠，待有雨时再恢复生长。,71/76,第一部分 有机体与环境 1 生物与环境 2 能量环境 3 物质环境 3.1 地球上水的存在形式及分布 3.2 生物对水的适应 3.3 大气组成及其生态作用 3.4 土壤的理化性质及其对生物的影响 3.5 营养物质与生物的关系,72/76,3.5 营养物质与生物的关系 除了光、温度和水外，营养物质是第四大生态因子。植物需要10种大量元素和6种微量元素。常量元素C、H、O、N是植物的基本构成元素（CO2、水、硝酸盐等），是能量物质的主要构成成分，K维持渗透压、激活某些酶，Ca构成细胞壁，根的生长，Mg是叶绿素的构成成分，与蛋白质

36、合成有关，S蛋白质构成，P能量传递、细胞核、生长、根系发育，Fe与叶绿素生产有关，在线粒体和叶绿体中运送O2和传递电子。,73/76,微量元素中，Mn增强体内从水到叶绿素的电子传递，激活脂肪合成酶。B有九大功能，如细胞分裂、花粉萌发、糖类代谢、水代谢、维持输导组织等；Zn是酶的组成成分，生成激素；Cu分布于叶绿体内，影响光合作用率，激活酶；Mo(钼)在固氮菌、蓝细菌中作为催化剂使氮气转化为可利用氮；Cl增强体内从水到叶绿素的电子传递。,74/76,动物所需的营养物质与植物基本类似，有11种大量元素和7种微量元素。常量元素C、H、O、N也是能量物质的主要构成成分，Ca构成骨骼，肌肉运动，P能量传

37、递、细胞核、生长发育。K维持渗透压、促进蛋白质合成、生长和糖代谢，Mg激活100种以上的酶，S蛋白质构成，Na 酸碱平衡、渗透压等，Cl酸碱平衡、渗透压等。微量元素中，Mn生殖和生长，Fe血红蛋白，Zn是酶的组成成分，Cu促进铁的吸收，Co维生素B12的组成成分，Se与维生素E有关，抗氧化，I甲状腺素的组成成分。,75/76,思考练习题：1.名词解释：水圈 大气圈 岩石圈 温室效应 湿生植物 中生植物 旱生植物 沉水植物 浮水植物 挺水植物 土壤 土壤质地 土壤结构2.简述生物对水的适应。3.简述动物对低氧的适应。4.简述土壤的理化性质及其对生物的影响。5.简述营养物质对生物的作用。6.查阅有关氧气、CO2、营养和水及土壤性质对生物影响的研究文献。,