生态学：能量环境

生态学中关于能量环境的内容，能量环境知识点总结，详细的总结了地球上光及温度的分布，生物对光的适应，生物对温度的适应等知识点。帮助小伙伴快速掌握生态学的内容要点。

能量环境

• 地球上光及温度的分布
  • 地球上光的分布
    • 太阳辐射及其光谱组成
      • 影响地表太阳辐射的因素
        • 大气圈、太阳高度角、纬度、季节、海拔、坡度和坡向
    • 地球上光的分布规律
      • 光质(光谱成分)
        • 影响植物的光合作用、色素形成、向光性及形态建成等
        • 低海拔、高纬度长波光多；高海拔、低纬度短波光多
        • 夏季、中午短波光多；冬季、早晚长波光多
      • 日照时间
        • 夏季昼长夜短、冬季昼短夜长
        • 纬度升高、变化加大，两极有极昼、极夜
      • 光照强度
        • 随时间、空间改变
        • 低海拔、高纬度光照强度弱；高海拔、低纬度光照 强度大
        • 夏季、中午光照强度大；冬季、早晚光照强度弱
        • (北半球)南坡光照强度大；北坡光照强度弱
        • 穿透水体等媒介减弱
  • 地球上温度的分布
    • 大气温度的分布与变化
      • 空间分布与变化
        • 纬度升高1°，年平均气温降低0.5℃
        • 沿海地区气温变化小，内陆地区变化大
        • 南坡气温较北坡高，海拔升高100m，气温降低0.6～1℃
        • 逆温现象
          • 一般情况下，大气温度随着高度增加而下降，可是在某些天气条件下，地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象
          • 一定程度上可以抑制沙尘暴的发生；利于飞机的飞行；应用于谷物种植，提高产量及质量
          • 大多数时候会带来显著的大气污染
      • 时间变化
        • 日较差：随纬度增高减小，随海拔升高而增加
        • 年较差：随纬度增高增大，大陆性气候越强越大
    • 土壤温度的分布与变化
      • 土壤表层温度变化远较气温剧烈，与深度有关
      • 土壤温度变化时间较气温滞后，且与深度有关
      • 温度变化周期与深度相关
      • 土壤温度的年变化与纬度、海拔有关
    • 水体温度的分布与变化
      • 水温的时间变化
        • 变化幅度较气温小
        • 不同深度水体的日变化
        • 不同深度水体的年变化
      • 水温的成层现象
        • 水温分层：上湖层、斜温层(温梯层)和下湖层
        • 春季环流和秋季环流
        • 低纬度地区：雨季和干季
        • 海洋：低纬度水域、中纬度水域的夏季
• 生物对光的适应
  • 光质的生态作用和生物的适应
    • 光质的生态作用
      • 光合有效辐射
        • 绿色植物光合作用系统能够利用的太阳光谱带，即从380～710nm 之间波长的辐射能
      • 叶绿素的吸收光谱
        • 蓝紫光：430～450nm
        • 红光：640～660nm
      • 不同光质的作用
        • 蓝紫光：促进蛋白质的合成 红光：促进糖的合成
      • 光质影响植物形态建成、向光性及色素形成
        • 青光、蓝紫光和紫外线等短波光抑制植物的伸长生长，使植物向光性更敏感
      • 紫外线能杀菌，对生物体造成损伤，促进维生素D的合成
      • 红外线是地表的基本热源，对外温动物的体温调节和能量代谢有决定性作用
    • 生物对光质的适应
      • 太阳鱼视力的灵敏峰值为500～530nm
      • 绿色植物和绿藻、红藻、褐藻和硅藻光合色素的差异
      • 高山植物含花青素、页面缩小、毛绒发达
  • 光照强度的生态作用和生物的适应
    • 光照强度的生态作用
      • 影响生物的生长、发育和形态建成
        • 影响动物的生长发育
        • 影响动物的体色
        • 影响植物叶绿素的形成 --- 黄化现象
        • 影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化
        • 影响植物花果的数量和质量
    • 植物对光照强度的适应
      • 植物的向光性
      • 植物秋季落叶
      • 光合能力：各种条件适宜时的光合作用速率
        • C3植物和C4植物
      • 阳性植物和阴性植物、耐阴植物
        • 生理差异
        • 形态差异
    • 动物对光照强度的适应
      • 视觉器官形态发生遗传的适应性变化
      • 活动行为与光照强度密切相关
      • 自然条件下，其活动依赖光照强度
  • 生物对光周期的适应
    • 生物的昼夜节律
      • 影响因素
        • 外源性周期：光的周期性；温度、湿度、磁场等的昼夜变化
        • 内源性周期：内部生物钟
    • 生物的光周期现象
      • 植物的光周期现象
        • 植物的光周期：长日照、短日照、中日照和日中性植物
        • 植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植
      • 动物的光周期现象
        • 动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物，意义
        • 昆虫滞育、动物换毛换羽和迁徙的光周期
• 生物对温度的适应
  • 温度与动物类型
    • 常温动物
    • 变温动物
    • 外温动物
    • 内温动物
  • 温度对生物的影响
    • 酶反应速率与温度阈
      • 温度系数Q10：体现代谢速率随温度的改变
      • 高温对生物的伤害
        • 高温的伤害：蛋白质(酶)变性、代谢紊乱、有机体脱水
        • 不同物种对高温的耐受性不同
      • 低温对生物的伤害
        • 低温的伤害：冻害（freeze injury）、冷害 (chilling injury)
        • 不同物种对低温的耐受性不同
        • 生物的抗寒锻炼
    • 生物发育和生长速度
      • 发育阈温度(生物学零度)
        • 生物发育生长需要在一定的温度范围内上才开始，低于这个温度，生物不能发育
      • 有效积温(总积温)法则
        • 生物发育需要时间与温度的结合（生理 时间），即需要一定的总热量
        • 超过有效积温才能完成某一阶段的发育
        • 总积温(有效积温)：K=N(T-C)
        • 发育历期和发育速率
        • 不同生物完成所需有效积温不同
    • 驯化和气候驯化
      • 春化 (vernalization) ：植物在发芽前需要一个寒冷期，由低温诱导开花
      • 驯化：实验诱导；气候驯化：自然界产生
      • 生物对环境的生态适应
      • 不同区域同种种群在温度相应上存在差异：进化变异、基因变异
  • 生物对极端环境温度的适应
    • 生物对低温的适应
      • 植物
        • 形态结构：油脂、鳞片、短小、匍匐状，厚皮
        • 生理适应：细胞内物质含量变化(糖类、脂肪)
      • 动物
        • 形态：贝格曼规律、阿仑规律、毛、皮结构、脂肪层
        • 生理：基础代谢和非颤抖性产热(褐色脂肪)、身体异温、水生哺乳动物的乳汁构成、逆流热交换器等
        • 行为：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集群、活动位置
      • 贝格曼规律 (Bergmann’s rule)
        • 内容：高纬度的恒温动物比低纬度的 相似种类个体要大，如东北虎大于华南虎
        • 原因：一般认为，动物个体大则相同质量所对应的体表面积就小，对恒温动物来说在竞争中应付体表散热所损失的能量相对较少，在进化选择中是有利的
      • 阿仑规律 (Allen’s rule)
        • 内容：在寒冷地区生活的哺乳动物的四肢、耳、鼻、尾均有明显缩短的趋势
        • 原因：寒冷地区对哺乳动物的主要生态问题是保持体温，躯体突出部分缩短可减少散热，对动物在环境中竞争显然是有利的
    • 生物对高温的适应
      • 植物
        • 形态适应：叶片毛、鳞片、颜色、排列
        • 生理适应：细胞含水量(糖/盐浓度、代谢强度)
      • 动物
        • 形态适应：毛皮性质和颜色
        • 生理适应：体温过热
        • 行为适应：栖居地点、活动时间
  • 生物对周期性变温的适应
    • 生物与昼夜变温
      • 促进昆虫的发育历期
      • 能提高植物的产量与品质
      • 影响动物的活动规律
    • 生物与季节变温
      • 物候现象：生物长期适应温度条件的周期性变化，形成与此相适应的生长发育节律
      • 植物春花秋实
      • 动物休眠、换毛换羽、迁徙、回游、繁殖季节
  • 物种分布与环境温度
    • 生物群落分布与温度带
    • 低温的限制作用——致死
    • 高温的限制作用——难以实现春化
    • 温度与其它生态因子的综合作用