资源描述
植物利用太阳光生产有机质，叶子以捕获太阳光能；茎支植物利用太阳光生产有机质，叶子以捕获太阳光能；茎支持植物的地上部分。通过叶子进行光合作用的同时，也通过持植物的地上部分。通过叶子进行光合作用的同时，也通过蒸发向大气散失大量的水分。通过根系从土壤中吸收水分，蒸发向大气散失大量的水分。通过根系从土壤中吸收水分，以补偿光合作用所丢掉的水分。以补偿光合作用所丢掉的水分。动物取食别的生物或其残留物动物取食别的生物或其残留物,微生物是高效的分解者微生物是高效的分解者细菌是生态系统中的生细菌是生态系统中的生物化学专家物化学专家某些细菌能够同化分子某些细菌能够同化分子氮，用来合成蛋白质和氮，用来合成蛋白质和核酸核酸另一些能够利用无机化另一些能够利用无机化合物，例如硫化氢作为合物，例如硫化氢作为能量来源能量来源细菌广泛的代谢能力使细菌广泛的代谢能力使它们能够完成许多独特它们能够完成许多独特的生物化学转化过程的生物化学转化过程每类生物有一个受环境条件限制的活动空间每类生物有一个受环境条件限制的活动空间芦荟与仙人掌均具有发达的贮水组织芦荟与仙人掌均具有发达的贮水组织不同海拔中萎陵菜的形态具有差别不同海拔中萎陵菜的形态具有差别栖息地与生态位生态位代表生物能够耐受的条件范围，它们的生活方式，生态位代表生物能够耐受的条件范围，它们的生活方式，即在生态系统中的作用。每一个物种都具有独特生态位。即在生态系统中的作用。每一个物种都具有独特生态位。生态因子的类型生态因子的类型生态因子的限制性作用生态因子的限制性作用限制因子限制因子:生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用的综合作用,其中限制生物生存和繁殖的其中限制生物生存和繁殖的关键性因子关键性因子.任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围,它就会成为这种生物的限制因子它就会成为这种生物的限制因子.例如例如,氧气氧气对陆生动物来说对陆生动物来说,数量多数量多,含量稳定含量稳定,且容且容易得到易得到,因此一般不会成为限制因子因此一般不会成为限制因子(寄生生物、土寄生生物、土壤生物和高山生物除外壤生物和高山生物除外).).但是氧气在水体中的含量但是氧气在水体中的含量有限有限,且经常波动且经常波动,常常成为水生生物的限制因子常常成为水生生物的限制因子.“一个有多块木板拼成的水桶，当其中一个有多块木板拼成的水桶，当其中一块木板较短时，不管其他木板多高，一块木板较短时，不管其他木板多高，木桶装水的总量是受最小木板制约木桶装水的总量是受最小木板制约的的”。广生态幅物种和狭生态幅物种（引自孙儒泳等，广生态幅物种和狭生态幅物种（引自孙儒泳等，1993）水的高粘性阻碍了一些海洋生物的水的高粘性阻碍了一些海洋生物的运动时，一些微小的海洋动物进化运动时，一些微小的海洋动物进化出长的丝状附肢来阻止下沉。出长的丝状附肢来阻止下沉。微小的单细胞藻类，大量地漂浮在微小的单细胞藻类，大量地漂浮在湖泊和海洋的表面，它们含有小油湖泊和海洋的表面，它们含有小油滴，补偿了自然下沉的趋势。滴，补偿了自然下沉的趋势。3.1 生物对水分的适应快速游动的水生动物进化出流线型体形，减少了在密快速游动的水生动物进化出流线型体形，减少了在密度大的和粘性的的介质中运动时的阻力。度大的和粘性的的介质中运动时的阻力。植物对干旱环境的适应植物对干旱环境的适应当叶的水势下降时当叶的水势下降时,围围绕着气孔的细胞轻微绕着气孔的细胞轻微地萎陷地萎陷,关闭气孔关闭气孔,以防以防止进一步的水分散失止进一步的水分散失,也阻止了也阻止了CO2进入叶中进入叶中.植物可通过表面覆盖厚而不透水的蜡质表皮以及植物可通过表面覆盖厚而不透水的蜡质表皮以及使气孔凹进深的陷窝并覆盖毛来降低蒸腾作用使气孔凹进深的陷窝并覆盖毛来降低蒸腾作用.生物对冰冻的适应生物对冰冻的适应n 形成高浓度的可溶性形成高浓度的可溶性甘油或糖蛋白甘油或糖蛋白来来降低结冰温度降低结冰温度n 超冷超冷 冰一般是围绕着某个物体形成的冰一般是围绕着某个物体形成的,它可以是一个小的冰晶或其他颗粒它可以是一个小的冰晶或其他颗粒,即冰即冰核核.没有冰核时没有冰核时,纯水能够冷却到熔点以纯水能够冷却到熔点以下下2020度而不结冰度而不结冰.已记录到爬行动物超冷状态的温度是已记录到爬行动物超冷状态的温度是-8-8度度,无脊椎动物是无脊椎动物是-18-18度度这些冷适应动物血液中的这些冷适应动物血液中的糖蛋白通过包糖蛋白通过包被冰晶被冰晶而阻止冰的形成而阻止冰的形成.北极狐北极狐赤狐赤狐大耳狐大耳狐3.2.2 热的耐受性热的耐受性热给予生命系统高的动能热给予生命系统高的动能,引起生引起生物分子以较快的速率运动和改变物分子以较快的速率运动和改变形状形状.通过增加分子的运动速率通过增加分子的运动速率,加速化学反应加速化学反应.在生理范围内在生理范围内,温度每升高温度每升高1010度度,大部分生理过程速率增加大部分生理过程速率增加2-42-4倍倍.但过高的温度可影响蛋白质和其但过高的温度可影响蛋白质和其他的生物分子稳定性他的生物分子稳定性,不能正常行不能正常行使功能或维持结构使功能或维持结构.加利福尼亚南部莫哈韦荒漠加利福尼亚南部莫哈韦荒漠几乎无雨，灼烧般的夏季炎几乎无雨，灼烧般的夏季炎热和令人战抖的冬季严寒热和令人战抖的冬季严寒适应热和干旱环境的适应热和干旱环境的植物植物,通过通过增加散热表增加散热表面面,以及靠表面密集的以及靠表面密集的毛和刺避免阳光直射毛和刺避免阳光直射的伤害的伤害.刺和毛保持潮湿和降刺和毛保持潮湿和降低蒸发低蒸发.由于厚的叶周层也阻由于厚的叶周层也阻碍热量散失碍热量散失,因此因此,在在凉爽的干旱环境中凉爽的干旱环境中,毛毛普遍存在普遍存在,而在炎热荒而在炎热荒漠中较少漠中较少.鹪鹩没有饮水源鹪鹩没有饮水源,必必须避免从环境中吸取须避免从环境中吸取太多的热太多的热3.3 生物对未来环境温度变化的响应？生物对未来环境温度变化的响应？生物圈中许多物理因子都会由于人类活动的直接或生物圈中许多物理因子都会由于人类活动的直接或间接影响而变化间接影响而变化.目前认为目前认为,到到2050年年(按按1990年的释放水平年的释放水平)地球平均地球平均温度将上升温度将上升1.5-3度度全球变暖对生物地理分布产生什么影响全球变暖对生物地理分布产生什么影响?3.3.2 太阳光的光谱组成太阳光的光谱组成红外光和温室效应红外光和温室效应温室效应对于生命最大的益处是维持地球温度在合适范围内温室效应对于生命最大的益处是维持地球温度在合适范围内.然而然而,由于砍伐森林和燃烧化石燃料由于砍伐森林和燃烧化石燃料,将过多的二氧化碳释放将过多的二氧化碳释放到大气中到大气中,加强了温室效应加强了温室效应,使地球表面变的越来越温暖使地球表面变的越来越温暖.植物的吸收光谱植物的吸收光谱近大洋表面的藻类如绿藻近大洋表面的藻类如绿藻,主要生活在多岩石的海滨浅水主要生活在多岩石的海滨浅水中中,有和陆生植物相似的色素有和陆生植物相似的色素,主要吸收蓝光和红光主要吸收蓝光和红光,反射反射绿光绿光.深水中的红藻另有一种色素深水中的红藻另有一种色素,使它在光合作用中更有使它在光合作用中更有效地利用绿光效地利用绿光.1 碳5 碳3 碳RuBP羧化酶羧化酶2 3PG CO2+RuBP 高氧和低高氧和低RuBP羧化酶羧化酶当叶中当叶中COCO2 2水平下降和光合作用产生的氧增加时水平下降和光合作用产生的氧增加时,碳的同化趋碳的同化趋向于自身的抑制向于自身的抑制.植物张开气孔会减轻这种状态植物张开气孔会减轻这种状态,但是这自然但是这自然会导致大量的水分散失会导致大量的水分散失.磷酸核酮糖磷酸核酮糖磷酸糖类中间体磷酸糖类中间体其它糖类其它糖类1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸甘油酸磷酸甘油酸（PAG）磷酸甘油醛磷酸甘油醛1，5-二磷酸核酮糖二磷酸核酮糖（RuBP）CO23.3.4 植物光合作用对光照水平的适应植物光合作用对光照水平的适应3.4 矿物营养矿物营养植物获得的矿物质主要为植物获得的矿物质主要为:氮、磷、钾和钙氮、磷、钾和钙,它们以离它们以离子形式溶解于土壤水中子形式溶解于土壤水中.植物对大量元素的吸收的植物对大量元素的吸收的主要受根吸收能力的限制主要受根吸收能力的限制.斑块状分布的土壤营养物对植物生长的影响斑块状分布的土壤营养物对植物生长的影响迁移贮存降雨稀少时期降雨稀少时期,荒漠仙人掌吸水膨胀荒漠仙人掌吸水膨胀,营养物丰盛时营养物丰盛时,吸收吸收营养物多于其需要营养物多于其需要,等土壤营养物被耗尽时再利用贮存等土壤营养物被耗尽时再利用贮存.搜寻食物的范围越大搜寻食物的范围越大,对双亲对双亲潜在可利用的食物数量越多潜在可利用的食物数量越多.但移动更长的距离也增加了时但移动更长的距离也增加了时间、能量的耗费和旅途的风险间、能量的耗费和旅途的风险.双亲离巢寻食有最佳离巢距离双亲离巢寻食有最佳离巢距离吗吗?双亲每次寻食回来应带给双亲每次寻食回来应带给巢中子女多少食物呢巢中子女多少食物呢?能够使分送食物给能够使分送食物给子女的速率最大化子女的速率最大化,是通过花费中间时是通过花费中间时间用于在取食区域间用于在取食区域的旅程上的旅程上,同时带同时带回少于最大量的食回少于最大量的食物来实现这一最大物来实现这一最大化的化的.牛 津 大 学 行 为 生 态 学 家 A l e x Kacelnik的实验:训练它光顾供食店,这里有能通过准确记录时间间隔的塑料管给它提供的蠕虫.Kacelnik调整时间,使相邻的下一餐虫间隔更长时间出现,模仿随欧琼鸟嘴的填满,它抓住蛆的时间间隔加长.然后在离巢不同距离处摆放供给台,观察欧琼鸟在旅程时间不同时会等待多少虫.正如期望的，当行程时间增加时,欧琼鸟增加了食物的载重量.欧琼鸟是最好的经济学家,至少在搜集食物时供食地区的价值,不仅取决于个体能够搜集食物的速率,还取决于地区的相对安全性.每次活动意味着有死亡的风险.因额外的食物增加被捕食的风险,是完全不值得的.你会选择一个可预测的较低质量的食物供应,还是选择平均水平较高但更易变的食物供应?摄食决策也包括选择什么样的猎物品种.一个活跃觅食个体,如食虫鸟在树叶间飞来飞去,连续遇到不同类型潜在食物的多样性.每种类型的食物基于其营养和能量,以及处理的难度和毒素的潜在危险,形成固有的价值.
展开阅读全文