[知识]全国成人高考专升本_生态学基础第二章生物与环境第六节
第二章生物与环境
第六节 生物与大气因子 一、空气主要组成成分的生态作用
(95,),C0一般仅占空气体积的0.033,。干洁空气的主要成分是氮和氧(氮占78(09,,氧占202
C0、O和N对生物具有十分重要的作用。 222
1(二氧化碳的生态作用
C0是光合作用的主要原料,C0浓度的高低是影响植物初级生产力的重要因素。植物的光合强22
度与C0浓度密切相关,随着空气中C0浓度的升高,光合作用强度也随之加大,直至达到光合22
作用的C0饱和点。对于某些树种如欧洲山毛榉、欧洲云衫、欧洲冷衫、欧洲赤松等,当C022浓度加大到5,8倍时光合强度达到高峰,再增加C0浓度则光合强度下降,主要是由于C0浓22度过大,迫使气孔关闭,光合强度开始下降。农业生产中增加土壤有机肥是提高土壤和地表C02浓度的有效方法,在大棚生产中,可人工施放C0。 2
在C0饱和点时的光合速率叫做潜在光合能力,与C0饱和点相比,大气中的C0浓度很低,222
一般达不到C0饱和点,所以C0缺乏是限制产量的主要因素。C植物的C0补偿点较低,C22423植物则较高,C植物的C0饱和点较高,而C植物的较低。因此,增加空气中C0浓度来提高3242植物对C0的固定时,C植物提高的效果比C植物要强。但C0浓度并不是越高越好,在高浓2342
度C0环境下,作物的光合速率最初受到促进,经过一定时间后光合速率可能恢复到以前C022环境下的水平,甚至下降。长期生活在高浓度C0环境下,可导致植物光合能力下降,这种现2
象称为对C0的光合驯化,导致植物光合能力下降的原因可能是过多的同化产物积累所造成的,2
这种现象被称为光合产物的反馈抑制。
2.氧气的生态作用
0是所有生物生命活动所必需的,只有通过氧化,生物才能获得生命所必需的能量。但由于2
不同环境下氧气压和含氧量的不同,如陆生环境比水生环境含氧量高、大气中比土壤空气中含氧量高、低海拔比高海拔氧气压高。生物对这些不同的氧气环境产生了不同的适应。根据生物对环境中含氧量的适应范围,也可分为广性氧生物和窄氧性生物两类。绝大多数陆生植物与动物,都属于窄氧性生物,而绝大多数水生动物和植物属于广氧性生物。微生物中有严格的厌气菌,有氧则不能生长,如甲烷细菌;也有绝对好气菌,无氧则不能生长,如固氮菌属;还有微嗜氧微生物,仅在氧压低时生长正常。以上(三类微生物对氧的耐性范围都比较窄。兼气性细菌,在好气条件下进行有氧呼吸,在厌气条件卞进行无氧发酵,如链球菌属,棒状杆菌属,对氧的耐性范围就较宽。
二、风的生态作用
1(风的类型
?季风
这种风一年有两次变向,夏季从大洋吹向陆地,冬季则从陆地吹向海洋。季风的成因是大陆和海洋在一年中增温与冷却的差异。夏季时大陆较洋面增热强烈,冬季则大陆较洋面冷却强烈。洋陆之间的温度差异造成了气压分布的差异。大陆上夏季为低压区,冬季为高压区;但洋面上则相反,夏季为高压区,冬季为低压区。因此,夏季气流从洋面流向大陆,成为海洋季风;冬季则从大陆流向洋面,成为大陆季风。冬季风来自干燥寒冷的极地和副极地大陆气团,在该气
团控制下,天气晴朗而干燥;夏季风来自湿润温暖的热带或赤道海洋气团,在该气团控制的地方则多阴雨天气。夏季季风的强弱及来去的迟早,对一地区的雨量多少、雨季长短影响很大。在夏季季风强盛的年份,我国华北多雨,华中、华南多旱;反之夏季季风较弱的年份,则华北主旱,华中、华南主涝。我国东南部地区有明显的季风。
?水陆风
海岸与湖岸上的风称为水陆风。这种风每昼夜变向两次,日间自海中吹向陆地,夜间则相反。在低纬地方全年均有水陆风发生,而在中纬度和高纬度地区通常都发生于温暖的季节中。水陆风对植物的生长发育和分布均有影响。
?山风和谷风
在晴朗和干燥的天气里,山中有山风和谷风的正常交替现象。日间风从谷中吹出(谷风),夜间则从山上吹入(山风)。南向的山坡上,谷风最为显著。产生谷风的原因是山坡上空气的增热,比同一高度上自由空气的增热要强烈得多。因此,日间空气顺山坡上升,夜间则空气由于冷却的缘故而变得稠密,顺山坡向下流入谷地中。
?焚风
当气团运行中,被山系阻隔,气团被迫沿迎风坡面上升时就产生水汽凝结。而放出凝结潜热。这种空气上升是按湿绝热减温率即气流每上升100米,温度减小不到l ?。当气流翻过山顶在另一面下降时,按绝热增温率即气流每下降l00米,温度增加l?。同时由于气流在迎风面被迫上升凝结降雨后,使空气湿度减少,当气流在背风面下降绝热增温时,形成高温干燥的焚风。
?寒露风
指我国南部地区在寒露节令前后,晚稻扬花期间,北方冷空气南侵带来短时期的风力较大和低温、干燥,或者是低温阴雨天气的偏北风。寒露风带可使平均气温下降4?,8?,这种风对晚稻或其他作物是一种灾害性天气,对农作物影响很大。 ?台风
气旋不仅发生在温带纬度,也发生在热带。、产生在热带的气旋称为热带气旋。热带气旋面积小,压力梯度大。因为压力梯度大,所以风速很高,能达到40m?s,1以上。热带气旋通常有极凶猛的狂风、暴雨、巨浪和暴潮。热带气旋产生在一定的热带海洋区域内,在移向大陆时很快地消失,在中国南海形成的热带气旋称为台风。
热带气旋在沿海地区有很大的破坏作用。摧毁庄稼,拔树倒层,引起山洪暴发,海水倒灌,是农业上灾害性天气之一。特别是6,7月份早稻抽穗成熟期和9,10月份晚稻抽穗开花期,台风影响更大,减产严重。但台风也是当地的主要降水来源之一,它对全年降雨量和减轻夏秋干旱有明显的作用。
?干燥风
在温暖季节里有一种风带来热而干燥的空气,这种空气能够在短时间内就使植物受害。植物受到这种风的影响后,它蒸发所损失的水分超过它根系所吸收的水分,因而破坏了植物体内的水分平衡。这种风称为干燥风。植物受干燥风危害的表现是迅速地凋萎,叶子发黄和枯于,以及由于种子提早干燥而变成瘦瘪的种子。
2(风对区域环境的影响
冬季气流来自干燥寒冷的极地和副极地大陆气团,在该气团控制下,天气晴朗而干燥;夏季风来自湿润温暖的热带或赤道海洋气团,在该气团控制的地方则多阴雨天气。夏季季风的强弱及来去的迟早,对一地区的雨量多少,雨季长短影响很大。在夏季季风强盛的年份,我国华北多
雨,华中、华南多旱;反之夏季季风较弱的年份,则华北主旱,华中、华南主涝。海陆风影响沿海地区的气候变化,使白天陆地温度降低,湿度增大。 谷风带有水蒸气,可以增加雨量,山风则干燥。只要地形合适,山风和谷风在任何地方都可以发生,但是只有热带的深谷才较强盛,中纬度地方仅夏季多。夏季谷风上吹至山顶,气流辐合,常凝云致雨,雷电交加。
3(风对生物的影响
(1)对植物的影响
风对植物的作用是多方面的,它不仅能直接影响植物(如风媒、风折、风倒、风拔等),同时还能影响和制约环境中的温度、湿度、二二氧化碳浓度的变化,从而间接影响植物生长发育。
?强风常降低植物的生长量,造成植物的矮化。
植物矮化的原因之一是风能减小大气湿度,破坏正常的水分平衡,从而使成熟的细胞不能扩大到正常的大小,因而使所有器官组织都小型化、矮化和旱生化(叶小革质、多毛茸、气孔下陷等);矮化的另一重要原因是根据力学定律,凡是一端固定的受力很均匀的物体所受的扭弯力(风力)越大,则从自由一端向固定一端的直径增大的趋势也越大。因此,风力越大,树木就越矮小,基部越粗,顶端尖削度也越大。
?强风还能形成畸形树冠。
在盛行一个方向强风的地方,植物常常都长成畸形,乔木树干向背风方向弯曲,树冠向背风面倾斜,形成所谓“旗形树”。这是因为树木向风面的芽,由于受风袭击遭到机械摧残和因过度蒸腾而死亡;而背风面的芽因受风力较小成活较多,枝条生长较好。因此,向风面不长枝条或长出的枝条受风的压力而弯向背风面。同时旗形树的枝条数量一般比正常树的枝条少得多,光合作用的总面积大大降低,这些都能严重影响树木的生产量和木材的质量。
?帮助植物传粉受精。
许多森林优势树种,尤其是温带、寒温带森林中,以风传粉,如松柏类、柔荑花序类树种。它们产生大量花粉,许多裸子植物花粉粒附有一对气囊丽具有更大浮力。柔荑花序类植物,常为单性花、花被退化、着生在树冠外围,花序下垂、花丝较长、花药突出在退化的花被之外。这些形态特征适于风媒传粉。许多树种的种实靠风传播,种实生有适于风播的翅、冠毛等附属物,如松、云杉、冷杉、落叶松、白蜡、槭、榆、桦、杨、柳等。
?有些植物借助风传播种子和果实。
风将植物的种子吹到一个新的地点而发芽生长的过程叫风播。
?风的破坏力。
强风作用下,根系生长浅的树种(如生长在小兴安岭谷地永冻土或季节性冻土上的云杉)能被连根吹倒,这种现象称为风倒。感染病虫害、生长衰弱、老龄过熟林木,能被强风吹折树干,称为风折。强热带风暴(台风)登陆、地方性的暴风雨是引起风折风倒的主要原因。如地上10米高处,最大风速为20米,秒时,抗风性弱的森林发生点状被害。如风速超过30米,秒,即使是抗风性强的森林也会发生团状被害。平均风速相同时,瞬间风速越大、持续时间越长,被害更重。暴风雨同时发生时受害较重。
?风的间接作用。
植物生活中和分布上的许多现象都与风有关。例如,风影响植物的水分平衡;使地球上分布不均匀的二氧化碳循环流动;将盐分和大气污染物带来;旱风和冬季的强风使植物枯萎死亡等。
(2)对动物的影响
?风影响动物的地理分布。
主要表现在能飞行的类群上,在经常大风的地区,飞行动物的种类往往贫乏,只有最擅长飞行或根本不会飞的动物才能保存下来。在风势强劲的地区,不仅昆虫数量少,而且以昆虫为食料的蝙蝠的种类也贫乏,数量也较少。例如有宽阔翅膀的蝙蝠,如菊头蝠鼠耳蝠等主要分布在风力较小的森林里,只有长翼蝠等飞行较快的种类才能到风力强劲的地区生活。由此可见,风也是一个选择动因,在一定程度上直接影响动物区系的组成。 ?风对动物形态和行为的影响。
在多风的沿海地区、海岛、高山等多风地带的昆虫,大多数无翅,例如西藏多风高山草甸上的蝗虫都是无翅的,而生长在低海拔和弱风处的都属有翅型。栖于开阔多风地区的鸟兽常有致密外皮保护,羽毛较短、紧贴体表。生活在强风地区的动物,经常在挡风处营巢。许多昆虫专门选择晴朗无风天气,在空中交尾,如遇有风天,则无法完成交尾。用诱虫灯诱扑昆虫,无风比有风天捕获量大,风级越大,诱扑数量越少。
?风影响动物的传播和迁移。
风是许多无脊椎动物的传播动力,可把昆虫和小动物传播很远。l949年10月23日,美国路易斯安娜州某镇曾降鱼雨,长5,23厘米的鱼从天而降,密度达l条,米2,这是暴风和龙卷风从附近湖里把鱼吹送上天的。恒风常是害虫向一定地区传播的媒介。风能将侵染中心的害虫,吹至很远的地区,引起虫害大发生,原受害区,由于吹走了大量雌虫而减低了危害程度。许多昆虫的迁移决定于风和天气特征,其飞行方向与风向一致,则风速大小决定其迁移距离的远近。
4(生物对风的适应
风对植物生长的影响,主要表现在多风的生境中。某些正常情况下,能直立的植物,往往会变得低矮、平展。若受强风、干风的影响,植株还会变矮。强风常能降低植物的生长高度,例如,风速为10米,小时区的树木生长量要比风速为5米,小时区的少1,2,比静风区生长的植物少2,3。小枫树试验结果表明,在相同的栽培条件下,有些植株捆扎固定,有些植株不捆扎,
,136厘米,平均是ll6厘米;被固定的植结果有所不同。在强风影响下没有固定的株高度为97
株高度是ll5,195厘米,平均是150厘米。玉米试验结果也证明,风速增加,会引起叶面积的减少,节间缩短,茎的总量减少,造成植物的矮化。植物矮化的原因,除风减少了大气湿度,破坏了植物水分平衡,使细胞不能正常扩大外,还有一个物理学上的原因。根据力学定律,凡是一端固定的受力很均匀的物体所受的风力扭曲作用越大,则自由的一端向固定一端的直径有增大的趋势。因此,风越大,树木也就越矮小。
此外,在强风区生长的树木,一般都有强大的根系,特别是在背风方向处能形成强大的根系,像支架似的起着支撑作用,增强植物的抗风力。在高山风大的地方,只有那些生长低矮、根系强大的植物才能生存。
在高山风大的地方,只能存在不飞翔或飞翔能力特别强的动物种类。 三、植被的防风作用
1(植被的防风固沙
风蚀也是造成土壤流失的一种灾害。风力可以吹失表土中的肥土和细粒,使土壤移动、转移。
在风沙严重的地区,更是风起沙飞,往往淹没了农田和村庄。风对农作物的危害更为普遍。在防护林和林带的保护下,可以防止或减轻风的危害。当刮风时,气流受到林木的阻挡和分割,
迫使一部分气流从树梢上绕过,一部分气流透过林间枝叶被分割成许多方向不同的小股气流,风力互相抵消,强风变成了弱风。据观测,一条10米高的林带,在其背风面150米范围内,风力平均降低50,以上;在250米范围内,风力降低30,以上。
植物降低风速的程度主要决定于植物体型的大小,枝叶茂盛程度。乔木防风的能力比灌木强,
灌木又大于草木;阔叶树比针叶树强,常绿阔叶树又比落叶阔叶树强。植物由个体组成群体时,能发挥更大的防风效应。
防风林带和农田防风林网不仅能降低风速,还能增加和保持田问湿度,减轻干热风的危害。
2(农田防护林
防风林、风沙防护林、农田防护林的主要作用在于防风或防风兼防沙。风从林带通过后的气流特点和风速减低的效果与林带结构有关,现行的林带结构主要有紧密结构、疏透结构和通风结构三种。仅由树木构成的防护森林带,风可以从林冠的上方和下方通过,这种林带的结构是疏透结构。
防风林的主要目的在于分裂风势,减低风速,使栽培的农作物或其他经济植物不至于因过度的土壤蒸发、植物本身的蒸腾作用以及风的机械作用而受伤害。防风林在这方面的效果的差异取决于林带的高度、孔隙度和长度。防风林越高,它所影响的顺风距离和逆风距离都越远。紧密
l5米,孔隙度增加约50,,顺风方向的影响距离能增加的防风林在顺风方向保护的范围是10,
到20,25米。
孔隙度的增加使风易于穿透,阻碍了越过障碍冲向附近地面的空气回转湍流的产生。防风林越长,它的影响越稳定。如果障碍很短或有大的豁口,气流的影响实际上就要增加而不是减小。风速对于豁口附近的植物便会产生危害。
在选择防风林树种时,应注意以下几个问
题
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:
第一,宜采用深根性,材质坚硬,抗风力强的树种。 第二,选择树冠为塔形和叶面积小的树种,以减少受风面积,避免强风伤害。
第三,选用生长快,生长期长的树种。这样既能及早发挥防风效用,同时防风时间长。
第四,多选用容易成活,适应性强的树种。还要选择繁殖力强,容易更新的树种。
第五,营造混交林。但必须注意树种问的生态特点,注意树种问的合理配置。
一、选择题
1(大气中最多的气体是 。( ) A(氮气
B(氧气
C(二氧化碳
D(氢气
。( )2(日间,山坡空气增热较快,空气顺着山坡上升,这种风称为
A(季风
B(山风
C(焚风
D(谷风
3(生活在强风地区的鸟类的特点是 。( )
A(羽毛短,紧贴在身上
B(羽毛短,蓬松
C(羽毛长,紧贴在身上
D(羽毛长,蓬松
4(在维持大气中恒定的0浓度方面,最重要的生理过程是 。( )2
A(植物的呼吸作用
B(植物的光合作用
C(微生物对有机质的分解
D(动物的呼吸作用
5(在大棚生产中,施放 可提高光合作用。( )
A(氮气
B(氧气
C(二氧化碳
D(水汽
6(下列空气成分中含量最多的成分是 。( )
A(水汽
B(二氧化碳
C(尘埃和其他杂质
D(氧气
7(陆生动物对缺氧比较稳定的适应方式是 。( )
A(增加血液中血红蛋白含量和血红细胞数量
B(进行无氧呼吸
C(呼吸频度和血液循环加快
D(进入休眠
8(植物长期适应强风作用,植株不会 。( )
A(变矮
B(皮变厚
C(叶变大
D(机械组织发达
9(在强风区生长的树木的特征是 。( )
A(根系强大,叶小而坚硬
B(根系强大,叶大而坚硬
C(具有类似湿生植物的结构特征
D(生长高大,根系强大
10(关于风对动物的直接影响,下列说法不正确的是 。( )
A(影响体内水分蒸发和热量散失
B(影响动物的生长发育
C(影响动物的行为活动
D(影响动物的地理分布
11(下列植物中防风能力最强的是 。( )
A(针叶乔木
B(阔叶灌木
C(阔叶乔木
D(草木
12(不能直接参与植物生理代谢的气体是 。( )
A(氮气
B(氧气
C(二氧化碳
D(水汽
二、填空题
1(空气流动就形成风,空气流动的方向是从 。 2(靠风作为媒介来传粉的植物可称为 。 3(高地的植物容易受 。
4(某些微生物适宜在无氧条件下生活,这些微生物称为 。 5(酒精是 的产物。
6(构成空气的主要成分是干洁空气、 、 和其他杂质。
7(防风林林带的结构分紧密结构、 、通分结构三种。 8(长江流域夏季 和秋季寒露风是造成水稻空瘪粒形成的主要原因。
三、简答题
1(简述风对植物的影响。
2(简述风对动物的影响。
3.简述选择防风林树种时应注意的问题。 四、论述题
试述植被的防风固沙作用。
一、选择题
1(A 2(D 3(A 4(B 5(C 6(D 7(A 8(C 9(A 10(Bll(Cl2(A
二、填空题
1(高压区流向低压区
2(风媒植物
3(风害
4(厌氧性微生物
5(无氧呼吸
6(水汽尘埃
7(疏透结构
8(干热风
三、简答题
1(风对植物的作用是多方面的,它不仅能直接影响植物(如风媒、风折、风倒、风拔等),同时还能影响和制约环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度的变化,从而间接影响植物生长发育。
(1)强风常降低植物的生长量,造成植物的矮化。 (2)强风还能形成畸形树冠。
(3)帮助植物传粉受精。
(4)有些植物借助风传播种子和果实。
(5)风的破坏力。
(6)风的间接作用。
2((1)风影响动物的地理分布。
(2)风对动物形态和行为的影响。
(3)风影响动物的传播和迁移。
3(在选择防风林树种时,应注意以下几个问题: (1)宜采用深根性,材质坚硬,抗风力强的树种。 (2)选择树冠为塔形和叶面积小的树种,以减少受风面积,避免强风伤害。
(3)选用生长快,生长期长的树种。这样既能及早发挥防风效用,同时防风时间长。
(4)多选用容易成活,适应性强的树种。还要选择繁殖力强,容易更新的树种。
(5)营造混交林。但必须注意树种间的生态特点,注意树种间的合理配置。
四、论述题
风蚀也是造成土壤流失的一种灾害。风力可以吹失表土中的肥土和细粒,使土壤移动、转移。在风沙严重的地区,更是风起沙飞,往往淹没了农田和村庄。风对农作物的危害更为普遍。在防护林和林带的保护下,可以防止或减轻风的危害。当刮风时,气流受到林木的阻挡和分割,迫使一部分气流从树梢上绕过,一部分气流透过林问枝叶被分割成许多方向不同的小股气流,
风力互相抵消,强风变成了弱风。据观测,一条l0米高的林带,在其背风面150米范围内,风力平均降低50,以上;在250米范围内,风力降低30,以上。 植物降低风速的程度主要决定于植物体型的大小,枝叶茂盛程度。乔木防风的能力比灌木强,
灌木又大于草木;阔叶树比针叶树强,常绿阔叶树又比落叶阔叶树强。植物由个体组成群体时,能发挥更大的防风效应。