第二节 生物与环境的关系在线视频

各位同学大家好

我们今天一起来学习第二章第二节内容

生物与环境的关系

那么我们一起来学习一下基本概念

关于生物与环境的关系

首先我们来看一下基本概念

第一个是环境

前面讲到生态学

是研究生物与环境的关系的科学

那么什么是环境

在生态学中定义的环境

是直接或者间接的影响生物

或者生物群体生存的一切事物的总和

在这里我们要强调一下

环境中的生态因子

环境可以分为广义的环境因子

包括有机的和无机的

什么叫生态因子

是环境因子的一类

这一类是什么样的呢

是指环境中对生物生长发育直接影响的环境要素

比如光照 温度 湿度 氧气等

那么如果再把窄化一些

生态因子再往窄来说的话

是对生物生存不可或缺的条件

称为生态条件

这是几个层面的理解

最大的是环境因子是吧

然后次之是生态因子

第三是生存条件

这是从环境当中提出来的

生态因子或者生存条件

它的定义

我们一起来看一下光因子的生态作用

光因子的生态作用主要表现在光照强度

那么光照强度有一些概念

比如说光补偿点 光饱和点等

其中光饱和点就是说在补充光的时候

尤其是受二氧化碳影响再增加光

不会增加光合作用

这是光饱和点

还有光质

光质有可见光和不可见光两类

它对植物和动物的影响

具有一定的生态作用

还有光周期

每天的光照我们叫日周期或者年周期

就是一年之内光是怎么变化的

它怎么影响生物的生长的

第二个是温度因子的作用

温度因子对生物的生长

是非常有影响的

常常会看到一般有温度的三基点

什么叫温度三基点呢

就是生物的生长需要最适的温度

最适应它生长的温度

还有能最高忍受的温度

和最低能忍受的温度

所以三基点叫最高 最适 最低温度

还有生物对温度的要求

或者是温度因子的生态作用里

常常会见到一个词叫积温

什么叫积温呢

积温是对植物的生长

尤其是对农作物

比如说小麦玉米

生产必须依照当地的平均温度的总和

来进行，这个有效的积温

就是说这个温度的总量不够的话

这个地方植物是没法生长的

所以我们叫这个积温

它的生态作用

我们一起用这个图示了解一下

什么是温度的三基点

通俗一点理解

生物体内的生化过程必须在一定的范围内

才能正常的进行

那么温度的变化往往引起环境当中

其他生态因子的改变

我们说的三基点

即生物生长的最适温度可能是

最适温度这个区域

这是实际区域

超过这个区域以后

如果温度再低

这个植物或者是动物就会死亡

高过基线的话也会出现死亡的现象

我们经常在新闻上听到

在南亚比如说印度

经常有热死人的情况

就是超过了人的最高的耐受的温度

因此这个三基点从温度的角度来讲

对整个生物的生存的生态作用是十分重要的

另外一个非常重要的生态因子就是水因子

水因子到底有什么样的生态作用

生物体内的主要成分其实是水

人体内的60%以上是由水分组成的

当然越是年轻

这个水分的含量越高

比如说小孩可能达到70%以上

老年人可能就是五六十左右

植物动物都是一样的

水是它的主要组分

另外营养的运输与生化过程的介质

也是水来完成的

比如说植物

植物的很多营养元素的吸收

必须以水来作为介质

为什么植物要长得好

需要氮磷这些养分

这些养分怎么能够到达体内

必须通过蒸腾作用

使得水能够上移到植物的茎干部分

甚至到叶部分把这些营养传送到各个部位

这就是说水有营养传输的作用

还有对植物来讲

水特别重要

它是光合作用的原料

大家都知道植物可以利用二氧化碳和水

在光照条件下形成糖类

就是有机质供生物的生产

还有稳定生物体的生活环境

那么我刚才谈到温度很高的时候

超过最高温度

会出现人体不适甚至死亡

那这种情况下怎么办呢

其中有一个途径就是游泳泡到水里头

这就是水能起到的作用

稳定生物体的生活环境的作用

第四个生态因子是土壤

土壤作为一个主要的生态因子

对生物的生存是非常重要的

其实土壤是一个物质和能量交换场所

这个很容易理解

比如说植物在土壤当中生长

那么它的元素通过土壤来提供

同时太阳能经过植物以后

一部分的能量会到土壤里

土壤里的这个能量

经过微生物的分解

再释放到大气当中

因此土壤是非常重要的一个物质

和能量交换的场所

满足了生物对水分 养分 空气和温度的需求

那么土壤当中有很多的

尤其是水分和养分都在土壤介质当中

是非常重要的

那么土壤当中一般来说

直观理解是植物生长的一个场所

其实土壤当中还有很多的动物和微生物

在土壤当中生存

这里有水分 养分

为生物的生存提供了很重要的生存环境

第五是大气和风的作用

大气为生物提供了生命的元素

尤其是每天要呼吸的氧气

来自于大气

植物光合作用需要的二氧化碳

也来自于大气

大气组分的失衡对生物产生不利影响

比如说现在的温室气体或者温室效应

是因为大气当中的

二氧化碳 甲烷

的含量不断增加

增加以后造成整个的地球

被气体二氧化碳 甲烷

这样一些气体所包围

那么地面的辐射到大气层以后

又重新反射回来

最后造成地球越来越热

这就是温室效应

因此大气的组分失衡对生物产生不利的影响

一旦产生温室效应

地面会增温 增温以后

很多生物的生长会受到抑制受到影响

因此我们叫温室效应

这是大气的作用

大气中一些气体组分碳 氧的变化

另外，还有大气当中风的作用

另外一个是风的生态作用

其实风是由气流形成的

热气流冷气流的交换过程中形成的

它对我们的生物有什么样的作用

有非常重要的作用

风有利于生物基因的交流

尤其是植物

很多的时候会通过风的吹送

会传送花粉

这就产生了风媒花，就是花粉传到其他植物上

起到了生物基因交流的作用

还有种子的传播有时候也是靠风来完成的

所以风是非常有作用的

另外风可以影响生物的分布和生长

由于有风往往会形成一些地形雨 焚风效应等等

会影响植物和动物的生长

这是风的生态作用

我们先看一下生态因子

无论是温度 光照

还有大气和风

这些因子到底有什么样的作用特点

其实有下面几个特点

综合性就是说这些因子

的影响是不单一的

往往是综合的

有些因子起主导作用

比如说刚说的那个积温

温度起了主要作用

不可替代性和互补性，有时候是可以互补的

比如说刚说风它有时候起到降温的作用

那么水也可以起到降温的作用

阶段性

即某一个时段内可能会某一个因子

起到主导作用或者起到影响

限制性是谈到温度的三基点

就知道了最低温度和最高温度

直接性和间接性

有的因子是直接产生影响

有的是间接产生影响

比如说土壤它可能是土壤当中的水

可能是个间接因子

这是整个生态因子的作用的特点

那么我们说生态因子

对生物有一定的影响或者作用

那么反过来讲

生物本身对我们的环境

或者生态因子会产生一定的适应

那么这里我们可以讲一下

生物对光因子的适应

第一个是生物对光因子的适应

生物对光因子的适应

我们可以举一个例子

就是植物的例子

植物有阳地植物和阴地植物

那阳地植物有时候也叫做阳生性植物

阴地植物叫阴生性植物

它们是什么概念呢

它们的这个概念是

阳地植物需要的光强是相对比较强的

在这样一个强光照的条件下

它的光合作用是大于它的呼吸作用

从而会产生生物量

或者说生产力，会积累一定的干物质

有机质在体内

相对而言阴地植物需要的光强是比较弱的

低于那个光强

而在弱光强的条件下

它的光合作用大于呼吸作用

从而可以净积累物质

这个图像可以很形象地说明

阳地植物和阴地植物的区别在哪

阳地植物需要的光强是强光照的

而阴地植物是弱光照的条件下

就能够进行光合作用

还有产生初级生产力

第二个是生物对温度因子的生态适应

对温度的适应

比较经典的是对低温的适应

低温的适应有一个Bergman规律

Bergman规律大家都知道

寒冷地区的动植物尤其是动物是长得比较高大

比如说北欧的很多的人

他们的体格要比非洲的要高

为什么呢

是因为这个Bergman规律

告诉我们人的体格越大的话

它的体表的比表面积相对比较小

因此它散热比较小

它对温度的保存是比较好的

另外一个是Allen规律

Allen规律也是对低温的适应

是一个特别典型的例证

尤其是动物在适应这个低温的时候

它的突出的部位会变小或者缩短

这是对低温的适应

后面我会用图示给大家来解释是什么样的一个现象

第二是对高温的适应

高温的适应又有植物的适应和动物的生态适应

植物的适应植物会休眠

有一些动物也会休眠

就是说高温的时候整个也不生产了

减少消耗来适应这个高温的过程

那么有一些动物它会藏到

以洞穴为生的这样一些动物

会藏在洞穴里头来减少高温的胁迫

这是对高温的适应

刚才讲到的这个对低温的适应里

一个比较典型的例子

就是这个Allen规律

Allen规律是指的什么呢

指的是越往低温的地方

动物的突出的部分会缩小

我们可以看到这张特别典型

我们看这个狐狸它当然是一个物种了

但是在不同的地区它的耳朵的表现是不一样的

大家可以看一下这个大耳狐

还有赤狐还有北极狐

大家想一下哪种狐是生长在低温地区的

显而易见北极狐

北极肯定是寒冷的

而大耳狐是在热带的地区

为什么有这样的一个变化

大家都知道这个要越突出的话

那想一想热量的释放整个是比较多了

增加表面积比表面积

然后释放也多

当然了受到的伤害冻害也会多

而耳朵变小以后

整个对热量的散发减少

因为比表面积小了

那么同时受到的冻害整个会减小

这是Allen定律

对低温适应的一个非常好的例证

第三个方面我想给大家讲一下

生物对水环境 水生态因子的生态适应

那么水因子是比较常见的了

第一我们一起看一下植物对水因子的生态适应

我们依据植物对水分的需求量和依赖的程度

可以将植物划为水生植物和陆生植物

比如说湖泊里 池塘里长的

它肯定是水生植物，它是一直要有水的条件下

陆生植物比如说草原上的很多植物

或者是荒漠里的很多植物

当然都是陆生植物

那么对于动物

依据对水分的需求和依赖程度

也可以划为陆生动物和水生动物

很容易理解鱼类

都是水生动物

陆生动物

比如说草原上的狼

狐狸 豹子等等都是陆生动物

它们对水的需求相对比较少的

这是对水因子的适应

第四方面我们讲一下生物对土壤因子的生态适应

主要讲植物对土壤因子的生态适应

首先我们看一下不同植物

根据对土壤pH的需求

可以分为这样几个生态类型

酸性土植物 中性土植物和碱性土植物

另外一种是根据土壤的基质

那么比如说沙质土壤里生存的叫沙生植物

那么还有一类划分体系

是按照土壤中矿质盐类来划分植物的类型

比如说钙质土植物

喜欢钙质土壤生长

嫌钙植物不喜欢在钙质土上生长，就是嫌钙植物

还有盐土植物和碱土植物这样一些类型

第五个方面

我们一起来了解一下生物对大气因子的生态适应

这里生态适应植物是很明显的

尤其在缺氧环境下

它的适应主要靠通气组织

以保证各个器官组织对氧气的需求

如果我们到青藏高原海拔5000米左右的地方

我们就能看到红景天

那么看到红景天这个植物的时候

看到它的通气组织尤其根是特别发达的

那么因为缺氧的环境

所以他的通气组织是特别发达

第二个层面是动物对大气因子的适应

动物在缺氧环境的主要是表现在呼吸和供血两个方面

尤其动物的肺泡的余气量会增加

红细胞数量

红蛋白浓度及血球比积会升高

一般而言高原上的动物包括人类

它的血红细胞数

还有血液当中的红细胞数血红蛋白数都比

平原或者低原地区的人要高

这也是为什么我们经常看到

我们的藏族同胞的脸比较红

平原地区相对没那么红的一个原因

是因为他的血细胞的数量特别高

血红蛋白也高

第六个方面

我们一起看一下生物的生态适应性进化

那么这个适应性进化是对

不同的生态因子的适应

或者是对多类生态因子的总体的

或者协同的适应

这个适应性进化怎么理解

生物在环境的长期相互作用中

形成了一些具有生存意义的特征

以确保它的个体发育的正常进行

这个过程我们称为生态适应

而生物的生态适应机制主要是靠内稳态来实现的

什么叫内稳态

生物本来就有一个体内的环境

当体外环境来胁迫它的时候

它通过这个内稳态的调节来实现这样一个适应

比如说我们人在高温的环境下会出汗

那么通过排汗的机制

使得我们的温度能够降下来

这是内稳态的生物

它能够适应环境的一个主要策略

相对而言具有内稳态的生物

的适应范围比较广的

我们叫广幅或者是广布的一个种类

比如人的适应范围特别广

而非内稳态的生物

它的体内环境没法跟体外的环境

随着体外环境的变化来调节

这种叫非内稳态的生物

相对而言

它的这种生态适应能力是比较弱的

关于这个生物的适应性进化

我们可以看一下比较有意思的例子

不同的生物它可能由于对环境的适应

会造成某些特征的同一性

这个叫趋同适应

什么叫趋同适应

举一个典型的例子

比如说我们的第一张图

它是不同的两个种

一个是蜜蜂

一个是鸟

那么他们共同的特征是什么

都有这个长喙或者吸管

蜜蜂的吸管或者鸟的喙

为什么呢

因为他们长期的取食花粉

由于取食花粉

所以形成了一个特征

这叫不同物种的趋同适应

这是一个比较典型的例子

另外一个例子是体型上具有流线型

这个体型的海洋动物

那么这些海洋动物

你看是不同的种类

有各种各样的比如说鱼

这个鲨鱼等等

但是他们有一个什么

形体的构造都是流线型的

这个流线型是便于他们游泳

因此他们虽然是不同的物种

但是形成了流线型的体型

是在水生这个环境当中

因此这也是一种趋同适应的一个例证

还有一种就是北美的飞鼠和澳洲的滑鼠

他们有一个趋同适应

这个趋同适应是由于它们

具有毡状皮肤适应的滑翔的

因为他们需要在空中来翱翔

所以皮肤的延展性特别好

就像风筝一样

因此这也是虽然是不同的两个物种

他们的这种适应是趋同的

所以这是比较有意思的，我们生物界的

对生态因子的一个趋同的适应

前面讲到普通生物

它由于生活在同一个环境里

对同一种生态因子产生了同样的适应

我们叫趋同适应

那么同一个物种它在不同的生境当中生存的话

会产生趋异性

也就是他会产生某一些变异的特征

或者是我们叫分化的特征会产生出来

比如说最典型的例子就是夏威夷细嘴鸣鸟

它食虫或者食蜜的鸣鸟

由于它的食物源不一样食性特点的不一样

产生了最典型的特征就是这个嘴的分化

嘴的分化

你比如说f g h这个它是食虫的

你看它的嘴带一个这样的弯钩

那么采食种子和水果的d c b j

它就不需要这样一个弯钩

这就是同一个鸟

由于它的食性不一样

产生了对环境的一个趋异的适应

所以我们叫趋异适应

我们这节课就讲到这

咱们下节课再见，谢谢！

谢谢