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论文范文探讨生态因素对生物及其适应的影响

论文类型:论文范文
论文字数:
论点:生物,植物,土壤
论文概述:

这篇论文主要从光、温度的生态作用几个方面来探讨生态因子对生物的作用和生物的适应问题,本论文由硕博论文网职称论文中心整理提供。

论文正文:

前言:本文主要从光和温度的生态效应方面讨论生态因素对生物的影响和生物的适应。本文由硕博论文网论文题目中心生物论文频道组织提供。

探讨生态因素对生物及其适应的影响

首先,光的生态功能和生物适应:
光是一个非常复杂和重要的生态因素,包括光强、光质和日照长度。光因子的变化对生物学有深远的影响。

1.光强和生物适应的生态效应
(1)光强和植物
光对植物形态发生和生殖器官发育有很大影响。植物光合器官中的叶绿素只能在一定的光强条件下形成,许多其他器官的形成也取决于一定的光强。在黑暗条件下,植物会出现“发黄现象”。在光周期诱导完成和花芽分化开始的基础上,光照时间越长,强度越大,形成的有机物越多,有利于花的发育。光照强度也有利于果实成熟,对果实品质有很好的影响。不同的植物对光强有不同的反应,根据植物适应光强的生态类型,可以分为正植物、负植物和中性植物(耐荫植物)。在一定范围内,光合效率与光强成正比。达到一定强度后,如果光强增加,光合作用效率不会增加。此时的光强称为光饱和点。光合作用合成的有机物恰好等于呼吸消耗时的光强称为光补偿点。阳性植物急需光,只有在充足的光照条件下才能正常生长,具有高的光饱和点和光补偿点。阴性植物对光的需求比阳性植物低得多,光饱和点和光补偿点都较低。中性植物对光有广泛的适应性,对光的需求介于上述两者之间,但最适合在全光照下生长。

(2)光强和动物
光强与许多动物的行为密切相关。一些动物,如灵长类、有蹄类和蝴蝶,适应在强烈的白天光线下活动,被称为昼间动物。其他动物,如蝙蝠、家鼠和蛾子,适合在晚上或在早晚昏暗的光线下活动。它们被称为夜间动物或黄昏动物。还有一些动物能适应弱光和强光,并能日夜移动,如田鼠。白天活动的动物(夜间活动的动物)只有在光照强度上升到一定水平(下降到一定水平)时才开始它们的日常活动,所以这些动物会随着每天日出和日落时间的季节性变化而改变它们的开始时间。

2.光质和生物适应的生态效应
(1)光质和植物的光合作用
植物不能利用光谱中所有波长的光,而只能利用可见光区域(400-760纳米)。这部分辐射通常被称为生理有效辐射,占总辐射的40-50%。可见光中的红色和橙色光是叶绿素吸收最多的成分,其次是蓝色和紫色光。绿光很少被吸收,所以绿光也被称为生理无效光。此外,长波光(红光)可以促进生长延伸,而短波光(蓝紫色光、紫外光)有利于花青素的形成,抑制茎的伸长。

(2)光的质量与动物
大多数脊椎动物的可见光波段接近人类,但昆虫偏向短波光,大约在250到700纳米之间。他们看不见红外光,但能看见紫外光。此外,许多昆虫对紫外线有趋光性,紫外线被用来捕捉和杀死农业害虫。

3.白天和生物之间的光周期现象
地球的自转和自转导致了地球上阳光长度的周期性变化。长期生活在这种昼夜环境中的动物和植物通过自然选择和进化形成了它们对日照长度变化的独特反应。这是生物的光周期现象。

(1)植物的光周期现象
植物根据对日照长度的反应类型可分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间植物。长日照植物(long day plants)是指只有当日照时间超过一定值(一般超过14小时)时才能开花的植物,如冬小麦、大麦、油菜和甜菜等。日照时间越长,开花越早。短日照植物,如水稻、棉花、大豆和烟草,只有在日照时间短于某一值(通常超过14小时黑暗)时才能开花。日本和中国植物的开花要求昼夜比例接近相等(约12小时),例如甘蔗。在任何阳光条件下都能开花的植物是中间植物,如西红柿、黄瓜和辣椒。光周期对植物的地理分布有很大影响。大多数短日照植物起源于日照时间短的热带和亚热带地区。大多数长日照植物起源于温带和寒带。夏季,生长发育旺盛,昼夜光照时间长。如果长日照植物在热带地区种植,由于光照不足,它们不会开花。同样,在温带和寒带种植的短日照植物也不会因为光照时间过长而开花。这对植物的引进和育种具有重要意义。

(2)动物的光周期
许多动物的行为对日照长度也表现出周期性。鸟类、动物、鱼类和昆虫的繁殖,以及鸟类和鱼类的迁徙,都受到光线长度的影响。

第二,温度的生态效应和生物体的适应性
任何生物体都在一定的温度范围内运动,而温度是影响生物体最明显的环境因素之一。

1.温度对生物生长的影响
生物体的正常生命活动通常在相对较窄的温度范围内进行,大约在零下几摄氏度到大约50摄氏度之间。温度对生物的影响可以分为最低温度、最适宜温度和最高温度,即生物的三个基本点温度。当环境温度在最低和最佳温度之间时,机体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快,代谢活动会增强,从而加快生长发育速度。当温度高于最佳温度时,参与生理生化反应的酶系统受到影响,代谢活动受阻,生物体的正常生长发育必然受到影响。当环境温度低于最低温度或高于最高温度时,生物体将受到严重威胁,甚至死亡。不同生物体的三个基本点温度是不同的,甚至同一生物体在不同发育阶段所能耐受的温度范围也是非常不同的。

2.温度对生物发育的影响枣的有效积温规律
温度与生物发育的关系一方面反映在一些植物需要经历低温“春化”阶段才能开花结果并完成生命周期;另一方面,它反映在有效积温规律中。有效积温规则的主要含义是植物在生长发育过程中必须从环境中吸收一定量的热量来完成一定的发育阶段,植物发育每个阶段所需的热量总量是恒定的。用公式表示:k = n (t-T0),其中k是有效积温(常数),n是发育周期,即生长发育所需的时间,t是发育过程中的平均温度,T0是生物发育起点温度(生物零点)。发展时间n的倒数是发展速度。有效积温规律不仅适用于植物,也适用于昆虫和其他变温动物。在生产实践中,有效积温可作为农业规划、引种、作物分布和农作季节预测的重要依据,并可用于预测某一地区某些害虫的可能发生期和世代数,以及害虫分布和危害猖獗的地区。

3.极端温度对生物的影响
(1)低温对生物的影响
如果温度低于某个值,生物就会受到影响。这个值叫做临界温度。低于临界温度,温度越低,生物损伤越重。低温对生物体的损害可分为冷损害和冰冻损害。冷损害是指0℃以上的温度对热爱温暖的生物造成的损害。植物冷害的主要原因包括蛋白质合成受阻、碳水化合物减少和代谢紊乱。冻伤是指在低于0℃的低温下,生物体(细胞内和细胞间)冰晶的形成所造成的损伤。当温度降到冰点以下时,植物将在细胞间隙中形成冰晶,原生质将失去水分并受到损害。极低温对动物的致命影响主要是体液的冻结和结晶,造成原生质体的机械损伤和蛋白质的脱水和变性。一些动物(如昆虫)的体液可以耐受0℃以下的低温,但仍不冻结。这种现象被称为过冷。过冷是动物避免低温的一种适应性方法。

(2)高温对生物体的影响
温度越高,超过生物体适宜温度区的上限后,对生物体的危害就越大。高温会削弱光合作用,增强呼吸,使植物的这两个重要过程失调。破坏植物的水平衡,促进蛋白质凝结和脂质溶解,导致有害代谢物在体内积累。高温对动物的有害影响主要是破坏酶的活性,使蛋白质凝结和变性,造成缺氧、排泄功能障碍和神经系统瘫痪。

4.生物对温度的适应
生物对温度的适应是多种多样的,包括分布面积、物候形成、休眠和形态行为等。极端温度是限制生物分布的最重要条件。高温限制生物体分布的原因主要是破坏生物体的代谢过程和光合呼吸平衡,其次是由于缺乏必要的低温刺激,植物无法完成发育阶段。低温对生物分布的影响更加明显。对于植物和变温动物来说,决定水平分布北限和垂直分布上限的主要因素是低温。温度对温血动物的分布没有太大的直接限制,温血动物经常受到其他生态因素(如食物)的间接影响。

物候学是指生物体对一年中温度的节律性变化的长期适应所形成的发育节律。例如,大多数植物春天发芽,夏天开花,秋天结果,冬天睡觉。休眠对于适应恶劣的外部环境具有特殊的意义。植物的休眠主要是种子的休眠。动物休眠包括冬眠和夏季休眠(夏季休眠)。植物对低温的形态适应表现在芽和叶经常受到油脂的保护。芽有鳞片,器官表面有蜡粉和浓密的毛发,树皮有相对发达的软木组织,植物很短,通常匍匐,垫状或莲座状。对高温的适应表现在一些绒毛或鳞片密集的植物中,它们可以过滤部分阳光,闪亮的叶子可以反射大部分光,叶子垂直排列以减少光吸收面积。动物对温度的形态适应表现在生长在寒冷地区的同类动物比生长在温暖地区的个体大。大的个体有利于保温,而小的个体有利于散热。

三、水的生态效应和生物适应
水是生物体最需要的一种物质。水的存在和数量影响生物体的生存和分布。

1.水的生态功能
水是任何生物不可或缺的重要组成部分。各种生物的含水量差异很大。生物体的含水量一般为60~80%,有些水生生物可达90%以上,而地衣、卷柏和一些生长在干旱环境中的苔藓植物仅含6%左右。水是生命活动的基础。有机体的新陈代谢以水为媒介。营养物质的运输、废物的消除、激素的传递和生命赖以生存的各种生化过程必须在水溶液中进行,所有物质在进入和离开细胞之前必须溶解。水对于稳定环境温度非常重要。水的密度在4℃时最高,这使得水体不会同时冻结,冻结过程始终从上到下进行。水的热容量很大,吸热和放热过程缓慢,所以水体的温度变化不像大气温度那样剧烈。

2.旱涝对生物体的影响
(1)干旱的影响
干旱对植物的影响:减少各种生理过程。干旱时,气孔关闭,蒸腾降温作用减弱,光合作用受到抑制,呼吸作用增强,三磷酸腺苷酶活性增加,破坏三磷酸腺苷转化周期;导致水在植物的各个部分重新分布。不同器官和组织之间的水根据每个部分的水势重新分配。高水势流向低水势;影响植物产品的质量。在干旱条件下,果树果实较小,淀粉含量和果胶减少,木质素和半纤维素增加。干旱破坏植物的原因包括能量代谢的破坏、蛋白质代谢的变化、合成酶活性的降低和分解代谢酶活性的增强。

(2)涝渍效应
涝渍损害首先表现为对植物根系的不利影响。当土壤中有太多的水或积水时,由于土壤孔隙充满水,通风条件恶化,植物根系处于缺氧环境中,这抑制了需氧呼吸并阻止了水和矿物质的吸收。植物生长迅速停止,叶子从下到上开始枯萎和枯萎,根系逐渐变黑和腐烂,整个植物很快死亡。植物地上部分的淹水阻碍光合作用,削弱有氧呼吸,增强无氧呼吸,显著恶化体内能量代谢,导致各种生命活动紊乱,削弱各种器官和组织,并迅速变粘、变黑、腐烂和脱落。内涝对动物的影响,除了直接伤害和死亡,还经常导致流行病的传播,导致大量动物死亡。

3.
(1)植物对水的适应
植物通常根据其生境分为水生植物和陆生植物。水生植物在水中长时间生长并适应缺氧环境。根、茎和叶形成连贯的通气组织,以确保植物所有部分的需氧量。水生植物的水下叶子非常薄,大部分被分成条状和线状,以增加吸收阳光、无机盐和CO2的面积。水生植物可分为紧急植物、漂浮植物和沉水植物。生长在陆地上的植物统称为陆生植物,可分为湿植物、中植物和干植物。湿植物大多生长在水边,抗旱性差。中间细胞具有广泛的适应性,大多数属于中间细胞。干旱的植物生长在干旱的环境中,能够长期忍受干旱。它们对干旱环境的适应表现在根系发达、叶面积小、贮水组织发达和原生质渗透压高。(2)动物对水的适应。

动物也可以根据它们的栖息地分为水生和陆生两类。水生动物主要通过调节体内渗透压来维持与环境的水平衡。陆生动物在形态结构、行为和生理上适应不同的环境水分条件。动物对水的适应和植物的不同之处在于动物有移动的能力。动物可以通过各种行为方式,如迁徙,积极避免恶劣的水环境。

四.土壤因子对生物体的影响[/比尔/]土壤是陆地生态系统的基础,是决定性的生命支持系统。其成分包括矿物质、有机物、土壤水和土壤空气体。肥力是土壤最显著的特征。

1.土壤的生态意义
土壤是许多生物的栖息地。土壤中的生物包括细菌、真菌、放线菌、藻类、原生动物、轮虫、线虫、蚯蚓、软体动物、节肢动物和一些高等动物。土壤是生物进化的过渡环境。土壤含有空气体和水,这只是生物进化过程中的过渡环境。土壤是植物生长的基质和营养池。土壤为植物生命提供空隔间、水和基本矿物元素。土壤是污染物转化的重要场所。土壤中的大量微生物和小动物有分解污染物的能力。

2.土壤质地和结构对生物体的影响[/比尔/]土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统,其中固体颗粒是土壤的物质基础。土壤颗粒根据其直径分为粗砂(2.0-0.2毫米)、细砂(0.2-0.02毫米)、淤泥(0.02-0.002毫米)和粘土(0.002毫米或更小)。这些不同大小的土壤颗粒的组合称为土壤质地。根据土壤质地,土壤可分为沙土、壤土和粘土。沙土中沙粒含量超过50%,土壤疏松,水土保持差,通风透水性强。壤土质地均匀,粗泥沙含量高,通气性好,保水保肥性好,抗旱性强,适合生物生长。粘土主要由细粘土组成,质地重,保水保肥能力强,透气性和透水性差。

土壤结构是指固体颗粒的排列、孔隙的数量和大小以及骨料的大小和数量。最重要的土壤结构是集料结构(直径0.25-10毫米)。骨料结构具有水稳定性。由集料结构组成的土壤可以协调土壤中水、空气体和养分之间的关系,并改善土壤的物理和化学性质。

土壤质地和结构常常通过影响土壤的物理和化学性质来影响生物活动。

3.土壤理化性质对生物的影响
(1)土壤温度
土壤温度直接影响植物种子的萌发和根系的生长、呼吸和吸收能力。它还通过限制营养物质的转化来影响根系的生长活动。一般来说,土壤温度低会降低根系的代谢和呼吸强度,抑制根系的生长,削弱根系的吸收作用。过高的土壤温度会导致根系过早成熟,根系木质化增加,从而减少根系的吸收面积。

(2)土壤水分
由土壤水分和盐组成的土壤溶液参与土壤中物质的转化,促进有机物质的分解和合成。土壤中的矿物质必须溶解在水中,才能被植物吸收和利用。土壤水分过少会导致干旱和过多的积水,这对植物的生长不利。土壤水分也影响土壤中无脊椎动物的数量和分布。

(3)土壤空气体
土壤空气体的组成与大气不同,土壤中O2含量仅为10-12%,在不利条件下可降至10%以下,此时植物根系呼吸可能受到抑制。土壤中CO2的浓度比大气中高数万倍,植物光合作用所需的CO2有一半来自土壤。然而,当土壤中CO2含量过高(如10-15%)时,根系的呼吸和吸收功能将被阻断,甚至窒息而死。

(4)土壤酸碱度[/溴/]土壤酸碱度与土壤微生物活性、有机质的合成与分解、营养元素的转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的能力和生物生长密切相关。植物根据其适应范围和对土壤酸碱度的要求,可分为酸性土壤(pH7.5)中的植物。土壤酸碱度对土壤动物有相似的影响。

五、生物因素对生物体的影响
生物生物体不是孤立存在的,其他生物体存在于它们的生活环境中,甚至存在于它们的体内,构成生物因素。有机体和生物因素之间有各种各样的相互关系,这不仅表现在物种内的个体之间,也表现在不同物种之间。有机体之间的相互关系可以归纳为八种类型(表1)。

表1生物之间的关系[型/br/]甲乙型特征甲乙型特征
竞争——相互抑制共生++互利,分离后不能独居
捕食者+-A杀死或吃掉乙互利++互利,分离后可以独居
寄生+-A寄生于乙,有害于乙,部分利益+0有益于甲,对乙无影响
中性0互不影响,部分损害-0有害于甲,对乙无影响
生物与非生物因素相比,生物因素具有以下特点:一般来说,生物因素只影响人口中的某些个体;生物因素对生物种群的影响程度通常与种群密度有关。生物因素在相互作用和制约中有共同进化。生物因素通常只直接关系到两个物种或附近密切相关的物种之间的关系。