植物生態(tài)學(xué)課件

1、&.5 植物種群生態(tài)分化中形成的種間關(guān)系競(jìng)爭他感化學(xué)作用單惠共生互利共生寄生植物植物與食草者食蟲植物&.5 植物種群生態(tài)分化中形成的種間關(guān)系競(jìng)爭5.1 競(jìng)爭競(jìng)爭是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的有機(jī)體或物種彼此相互妨礙、相互抑制的關(guān)系。植物的競(jìng)爭存在特殊性。5.1 競(jìng)爭競(jìng)爭是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的有機(jī)體或物種彼此相互妨5.1.1競(jìng)爭類型依據(jù)劃分的側(cè)重點(diǎn)不同，一般可分種內(nèi)競(jìng)爭和種間競(jìng)爭;Park將競(jìng)爭分為利用性競(jìng)爭和干涉性競(jìng)爭；Nicholson分為分?jǐn)偢?jìng)爭和爭奪競(jìng)爭，等等。5.1.1競(jìng)爭類型依據(jù)劃分的側(cè)重點(diǎn)不同，一般可分種內(nèi)競(jìng)爭和種5.1.2競(jìng)爭與生態(tài)位包含三層含義：1）有機(jī)體在特定生物群落中的時(shí)間和空間位置及

2、其功能關(guān)系；2）它們?cè)诃h(huán)境變化梯度中的位置；3）與群落中其他種群的關(guān)系。生態(tài)位（ecological niche)是指一個(gè)種群在生態(tài)系統(tǒng)中，在時(shí)間空間上所占據(jù)的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系與作用。5.1.2競(jìng)爭與生態(tài)位生態(tài)位（ecological nich俄羅斯生物學(xué)家Gause通過實(shí)驗(yàn)提出“一個(gè)生態(tài)位，一個(gè)物種”的觀點(diǎn)，這種觀點(diǎn)常稱為競(jìng)爭排斥原理。在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境中，兩個(gè)以上受資源限制的但具有相同資源利用方式的物種，不能長期共存一處，即完全的競(jìng)爭者不能共存，最終一個(gè)物種被另一個(gè)物種所取代。俄羅斯生物學(xué)家Gause通過實(shí)驗(yàn)提出“一個(gè)生態(tài)位，一個(gè)物種”5.1.3競(jìng)爭模型Lotka-Volte

3、rra競(jìng)爭模型 dN1 / dt = r1 N1（1 - N1 / K1 - N2 / K1） dN2 / dt = r2 N2（1 - N2 / K2 - N1 / K2） 投入產(chǎn)出競(jìng)爭模型 投入比率=種A輸入量/種B輸入量 產(chǎn)出比率=種A輸出量/種B輸出量5.1.3競(jìng)爭模型Lotka-Volterra競(jìng)爭模型5.2他感化學(xué)作用他感化學(xué)作用也稱為異生相克，指一個(gè)物種或有機(jī)體受到另一個(gè)物種或有機(jī)體釋放的代謝產(chǎn)物的影響，包括促進(jìn)和抑制。它是一種典型的非共生現(xiàn)象。僅限于植物之間的他感化學(xué)作用稱為他感作用，又稱為異生相克現(xiàn)象。5.2他感化學(xué)作用他感化學(xué)作用也稱為異生相克，指一個(gè)物種或有5.2.1 植

4、物與食草者間的他感化學(xué)作用植物對(duì)食草者的防御方式： （1）通過產(chǎn)生毒素降低可使性； （2）通過產(chǎn)生單寧等物質(zhì)降低適口性； （3）通過食草作用的誘導(dǎo)，使植物發(fā)生化學(xué)變化； （4）通過產(chǎn)生激素影響昆蟲的發(fā)育過程。5.2.1 植物與食草者間的他感化學(xué)作用植物對(duì)食草者的防御方5.2.2 植物間的他感化學(xué)作用植物間的他感化學(xué)作用，其化學(xué)物質(zhì)有兩種來源：一是植物活體部分；而是植物枯死部分分解釋放出來的。植物間的相互化學(xué)影響，可以是直接的作用，也可以是間接作用。5.2.2 植物間的他感化學(xué)作用植物間的他感化學(xué)作用，其化學(xué)5.3單惠共生單惠共生是指有利于一種有機(jī)體而對(duì)另一種則無影響的相互作用。附生庇護(hù)植物群5

5、.3單惠共生單惠共生是指有利于一種有機(jī)體而對(duì)另一種則無影響附生植物-鳥巢蕨高山苔蘚林附生植物-鳥巢蕨高山苔蘚林5.4互利共生互利共生是一種專性的、雙方都有利的相互關(guān)系。兩個(gè)種分離，雙方都受壓抑。 常見的例子：藻類和真菌的共生體地衣高等植物和真菌的互利共生菌根和植物細(xì)菌和植物的互利共生根瘤菌和植物有花植物和傳粉動(dòng)物的互利共生昆蟲和植物防御性互利共生螞蟻和金合歡5.4互利共生互利共生是一種專性的、雙方都有利的相互關(guān)系。兩根瘤菌和豆科植物的互利共生根瘤菌和豆科植物的互利共生有花植物和傳粉動(dòng)物的互利共生有花植物和傳粉動(dòng)物的互利共生螞蟻和金合歡的互利共生植物為螞蟻提供蜜和蛋白質(zhì)空的葉刺可以筑巢螞蟻和金合

6、歡的互利共生植物為螞蟻提供蜜和蛋白質(zhì)空的葉刺可以筑5.5寄生植物寄生或寄生現(xiàn)象是指宿主植物與有機(jī)體上寄生物之間的關(guān)系，通常是一種植物長在另一種植物的體表或體內(nèi)，從中吸取養(yǎng)分。5.5寄生植物寄生或寄生現(xiàn)象是指宿主植物與有機(jī)體上寄生物之間“植物殺手”日本菟絲子入侵臺(tái)北市 纏死樹木 “植物殺手”日本菟絲子入侵臺(tái)北市 纏死樹木 5.6植物與食草者食草者腐蝕者（食碎屑者，死植物體的消費(fèi)者）生食者（生活植物體的消費(fèi)者）捕食者（整個(gè)植物體或繁殖體的消費(fèi)者）活體寄生者（含病菌微生物）啃食者（部分植物體的消費(fèi)者）食草者的分類5.6植物與食草者食草者腐蝕者生食者捕食者活體寄生者啃食者食5.6.1食草者對(duì)植物的影響

7、一般認(rèn)為，食草者對(duì)植物的影響都是消極的、有害的，是單向的能量流動(dòng)，僅對(duì)食草者有利。但是適當(dāng)強(qiáng)度的牧食可以提高植物的光合作用，能積累更多的生物量。另外，食草者可以緩解植物之間的競(jìng)爭壓力。5.6.1食草者對(duì)植物的影響一般認(rèn)為，食草者對(duì)植物的影響都是5.6.2植物對(duì)食草者的適應(yīng)植物對(duì)食草者的適應(yīng)反映在對(duì)食草作用的防御上，可分為機(jī)械防御和化學(xué)防御上。5.6.2植物對(duì)食草者的適應(yīng)植物對(duì)食草者的適應(yīng)反映在對(duì)食草作5.7食蟲植物食蟲植物是指能捕食昆蟲和其他小動(dòng)物的植物。其根系不發(fā)達(dá)，多生長在缺乏礦物質(zhì)的土壤和沼澤中，具有誘捕昆蟲和其他小動(dòng)物的植物的變態(tài)葉。長毛豬籠草5.7食蟲植物食蟲植物是指能捕食昆蟲和其他

8、小動(dòng)物的植物。其根好望角茅膏菜捕蠅草好望角茅膏菜捕蠅草第十一章 植物的生態(tài)適應(yīng)&1. 植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)&2. 植物的生活史格局&3. 植物對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)與進(jìn)化&4. 植物的趨同適應(yīng)和趨異適應(yīng)第十一章 植物的生態(tài)適應(yīng)&1. 植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)&1. 植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)1.1 生態(tài)適應(yīng)的概念 適應(yīng)（Adaptation）是指植物在生長發(fā)育和系統(tǒng)進(jìn)化過程中為了應(yīng)對(duì)所面臨的環(huán)境條件，在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機(jī)制、遺傳特性等生物學(xué)特征上出現(xiàn)的能動(dòng)響應(yīng)和積極調(diào)整。 適應(yīng)是一種結(jié)果，更是一個(gè)過程。&1. 植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)1.1 生態(tài)適應(yīng)的概念 適應(yīng)是一種結(jié)1.2 環(huán)境與植物的適應(yīng)性植物的“三基點(diǎn)”： 任何植物對(duì)環(huán)境因

9、子的適應(yīng)性都有一定的界限范圍，對(duì)某環(huán)境因子能夠忍耐的最小劑量為下限臨界點(diǎn)，對(duì)其忍耐的最大劑量為上限臨界點(diǎn)，植物適合度最大時(shí)環(huán)境因子的狀況為最適點(diǎn)。1.2 環(huán)境與植物的適應(yīng)性植物的“三基點(diǎn)”：植物適應(yīng)的上限和下限之間的環(huán)境范圍就是植物的適應(yīng)范圍，又成為植物的生態(tài)幅。植物對(duì)某個(gè)環(huán)境因子適應(yīng)范圍，是在其他環(huán)境因子相對(duì)穩(wěn)定情況下界定的。當(dāng)其他環(huán)境因子發(fā)生變化時(shí)，植物的生態(tài)幅將發(fā)生變化。當(dāng)多種植物共同存在一定環(huán)境中時(shí)，植物之間的競(jìng)爭也會(huì)使生態(tài)幅變小。植物適應(yīng)的上限和下限之間的環(huán)境范圍就是植物的適應(yīng)范圍，又成為&2. 植物的生活史格局生活史：指生物有機(jī)體從出生到死亡所經(jīng)歷的全部過程。植物生活史格局：指的是

10、植物在生活史中維持生存、生長和繁殖方式的組合。這種組合以資源的獲取和配置為核心，以實(shí)現(xiàn)最大的繁殖成功為目的，是植物適應(yīng)環(huán)境最集中的體現(xiàn)。&2. 植物的生活史格局生活史：指生物有機(jī)體從出生到死亡所經(jīng)每個(gè)植物都具有生長、維持生存和繁殖三大基本功能，而植物有限的資源總量不可能使生活史每個(gè)部分都達(dá)到最大，而必須在不同生活史組分間進(jìn)行“權(quán)衡”：資源的限制導(dǎo)致必須進(jìn)行資源的權(quán)衡，即采取一定的策略。(生存和繁殖)2.1 資源配置每個(gè)植物都具有生長、維持生存和繁殖三大基本功能，而植物有限的2.1.1 資源獲?。ㄉL）的資源配置資源比假說 基本思想：根據(jù)資源稀缺程度配置資源是植物為獲取資源而進(jìn)行資源配置的基本原

11、則。 它不僅能預(yù)測(cè)一般環(huán)境中植物能否存活和發(fā)展，而且還能對(duì)群落的不同演替階段的植物發(fā)展進(jìn)行正確的預(yù)測(cè)。2.1.1 資源獲取（生長）的資源配置資源比假說多元限制假說 這個(gè)假說認(rèn)為，自然選擇使植物能充分的優(yōu)化對(duì)資源的利用，最理想的適應(yīng)環(huán)境的植物應(yīng)該是那些能準(zhǔn)確的吸收自身所需物質(zhì)的植物。所以，在一個(gè)特定環(huán)境里，競(jìng)爭會(huì)使資源都可能得到較充分的利用。多元限制假說2.1.2 生存維持的資源配置植物生存方式多種多樣，根據(jù)植物生存方式不同，生存維持的資源配置對(duì)策也不同另外，在植物生活史中，程度不同的經(jīng)受動(dòng)物的取食和病害的侵襲，抵御動(dòng)物和病害是植物生存中資源消耗的一個(gè)重要方面。2.1.2 生存維持的資源配置植物

12、生存方式多種多樣，根據(jù)植物2.1.3 生殖繁衍的資源配置 在自然選擇下植物要達(dá)到最大種子產(chǎn)量的兩種策略：一次結(jié)實(shí)的生殖方式：把全部資源一次性投入集中生殖；多次結(jié)實(shí)的生殖方式：以較少的生殖投入，來實(shí)現(xiàn)較大的存活率和較多的生殖機(jī)會(huì)（次數(shù)），以求在整個(gè)生活史階段產(chǎn)生較多的后代。2.1.3 生殖繁衍的資源配置 在自然選擇下植物要達(dá)到2.2 生活史格局的類型2.2.1 r-型和K-型生活史對(duì)策這兩種類型是植物向生殖過程配置資源的兩種極端狀況。一般來說，嚴(yán)格意義上的r-對(duì)策型和K-對(duì)策型植物是比較少的，大多數(shù)植物都在這兩種極端狀況之間。2.2 生活史格局的類型2.2.1 r-型和K-型生活史對(duì)雜草對(duì)策性（

13、R）:主要將資源配置給生殖作用；（適合在資源豐富的臨時(shí)環(huán)境中）競(jìng)爭對(duì)策型（C）：主要將資源配置到植物的生長過程；（適合在資源豐富的穩(wěn)定環(huán)境或可預(yù)測(cè)環(huán)境中）耐受對(duì)策型（S）：主要把資源配置到抵御不良環(huán)境、維持生存。（適合在資源比較緊張的脅迫環(huán)境中）2.2.2 R-,C-和S-型生活史對(duì)策2.2.2 R-,C-和S-型生活史對(duì)策&3. 植物對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)與進(jìn)化植物面臨的極端環(huán)境有兩類，一類是自然極端環(huán)境，主要指光、溫、水、氣、熱配置極差的自然惡劣環(huán)境，另一類是人類引起的污染環(huán)境。&3. 植物對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)與進(jìn)化植物面臨的極端環(huán)境有兩類，3.1 植物對(duì)極端自然環(huán)境的適應(yīng)與進(jìn)化極端環(huán)境影響植物遺傳

14、的表達(dá)和表型范圍極端環(huán)境中的選擇作用誕生了很多不利常規(guī)條件下植物生活的形狀特征極端環(huán)境影響植物種群大小，既可能加速植物滅亡，也可能加速植物新生3.1 植物對(duì)極端自然環(huán)境的適應(yīng)與進(jìn)化極端環(huán)境影響植物遺傳的3.2 植物對(duì)環(huán)境污染的適應(yīng)與進(jìn)化植物對(duì)污染的抗性和適應(yīng)表現(xiàn)在:（1）植物對(duì)污染物的拒絕吸收 （2）植物對(duì)污染物的結(jié)合與鈍化 （3）植物對(duì)污染物的分解與轉(zhuǎn)化 （4）植物對(duì)污染物的隔離作用污染條件下植物的分化與進(jìn)化3.2 植物對(duì)環(huán)境污染的適應(yīng)與進(jìn)化植物對(duì)污染的抗性和適應(yīng)污&4. 植物的趨同適應(yīng)和趨異適應(yīng)趨同適應(yīng)：不同種類的植物，由于長期生活在同一環(huán)境中，受相同或相近環(huán)境因子的影響和制約，它們?cè)谛螒B(tài)

15、結(jié)構(gòu)、生理生化特征等方面卻很相近或相似。趨異適應(yīng)：同一種的植物個(gè)體群，因?yàn)殚L期生活在不同的環(huán)境中，它們?cè)诟叨取⑷~片的大小、開花時(shí)間以及其他相關(guān)形狀都有或大或小的差異。&4. 植物的趨同適應(yīng)和趨異適應(yīng)趨同適應(yīng)：不同種類的植物，由植物的趨同適應(yīng)1.仙人掌（仙人掌科）；2.仙人筆（菊科）；3.霸王鞭（大戟科）；4.海星花（蘿摩科）植物的趨同適應(yīng)1.仙人掌（仙人掌科）；2.仙人筆（菊科）；34.1 植物的生態(tài)型（1）氣候生態(tài)型：當(dāng)種的分布區(qū)擴(kuò)展或栽種到不同氣候地區(qū)，長期受氣候影響所形成的生態(tài)型。 a.光照生態(tài)型 b.溫度生態(tài)型 c.水分生態(tài)型同一物種因適應(yīng)不同生境而表現(xiàn)出具有一定結(jié)構(gòu)和功能差異的不同類

16、群。生態(tài)型的劃分：4.1 植物的生態(tài)型（1）氣候生態(tài)型：當(dāng)種的分布區(qū)擴(kuò)展或栽種（3）生物生態(tài)型：主要是生物因子在長期作用下形成的。有的物種長期生活在不同的群落中，由于植物之間競(jìng)爭等關(guān)系的不同可分化為不同的生態(tài)型。 最常見的生物生態(tài)型是人類生態(tài)型。（2）土壤生態(tài)型：長期在不同土壤條件作用下分化形成的生態(tài)型。（3）生物生態(tài)型：主要是生物因子在長期作用下形成的。有的物種4.2 植物的生活型植物生活型的劃分：Raunkiaer以溫度、濕度、水分（雨量）作為揭示生活型的基本因素，以植物度過不利季節(jié)的適應(yīng)方式作為分類基礎(chǔ)。具體以植物的休眠芽或復(fù)蘇芽在不利季節(jié)的著生位置和保護(hù)方式為依據(jù)，將高等植物劃為：高位

17、芽、地上芽、地面芽、隱芽和一年生植物五類生活型。指植物對(duì)綜合環(huán)境條件長期適應(yīng)，而在外貌上反映出來的植物類型。4.2 植物的生活型植物生活型的劃分：指植物對(duì)綜合環(huán)境條件長a.高位芽植物；b.地上芽植物；c.地面芽植物；d.隱芽植物； e.一年生植物；a.高位芽植物；b.地上芽植物；c.地面芽植物；d.隱芽植物Raunkiaer生活型系統(tǒng)：過于強(qiáng)調(diào)植物對(duì)不利環(huán)境因子（主要是低溫）脅迫適應(yīng)特征，忽視了植物如何利用生長季有利條件的特點(diǎn)。Raunkiaer生活型系統(tǒng)：過于強(qiáng)調(diào)植物對(duì)不利環(huán)境因子（主不同生活型植物對(duì)生境的適應(yīng)方式常綠植物 指常年保持葉片，尤其是在水分脅迫時(shí)仍保存葉片的植物。 主要分布在水熱

18、條件較好的地區(qū)，但在極端寒冷的凍原、極地、熱帶和亞熱帶地區(qū)的高山環(huán)境中部分植物也保存葉片。不同生活型植物對(duì)生境的適應(yīng)方式常綠植物蓮 霧 玉樹 、玉蝴蝶 蓮 霧 玉樹 、玉蝴蝶 干旱落葉植物 指在旱季葉片脫落、保持休眠狀態(tài)，以免水分喪失的植物。 典型的干旱落葉植物主要存在于地中海氣候條件下。 藍(lán)花假紫荊 干旱落葉植物藍(lán)花假紫荊 深根植物 又稱吸地下水植物。這類既能生長在河邊，也能生活在旱地。這類植物即使生活在河邊也很少從地表吸收水分，而是以深入地下的龐大根系從地下獲取穩(wěn)定的水源，從而度過特別干旱的時(shí)期。深根植物懸鈴木 柳樹懸鈴木 柳樹短命植物 有的一年生植物在其生活史中有一個(gè)短暫的中濕條件，植物可以利用這個(gè)條件快速萌發(fā)并完成整個(gè)生活史。這些植物一般生活在生長于干旱荒漠地區(qū) 。短命植物短命菊，地面稍稍有點(diǎn)濕潤，它就立刻發(fā)芽， 生長開花。壽命還不到一個(gè)月 木賊，種子在降