《生态学》课程教学资源（PPT课件）有机体与环境（第三章 物质环境）

第一部分有机体与环境第三章物质环境土壤水，大气，7/9/20258:30:16PM

第三章 物质环境 第一部分 有机体与环境 水, 大气, 土壤 7/9/2025 8:30:16 PM

水、大气、土壤是另一类生态因子，它们构成有机体生活的空间或栖息地，成为生物生存的必需条件。常量元素（如碳、氢、氧、磷、硫、铁、钾、钠、钙等）微量元素（如铬、钴、氟、铝，硒、锌、碘等）物质环境7/9/20258:30:16PM

水、大气、土壤是另一类生态因子，它 们构成有机体生活的空间或栖息地，成为生 物生存的必需条件。 常量元素(如碳、氢、氧、磷、硫、铁、 钾、钠、钙等) 微量元素(如铬、钴、氟、铝，硒、锌、 碘等) 物质环境 7/9/2025 8:30:16 PM

3.1大气组成及其生态作用大气是指从地球表面到高空1100km范围内的空气层。空气密度分布是不均匀，大气由氮、氧、二氧化碳、氩、氮、氩、氧、、氙、氨、甲烷、臭氧、氧化氮及不同含量的水蒸气组成。对生物关系最为密切的是02与C027/9/20258:30:16PM

3.1 大气组成及其生态作用 ⚫大气是指从地球表面到高空1 100 km范围内 的空气层。空气密度分布是不均匀. ⚫大气由氮、氧、二氧化碳、氩、氦、氖、氧、 氪、氙、氨、甲烷、臭氧、氧化氮及不同含 量的水蒸气组成。 ⚫对生物关系最为密切的是O2与CO2 7/9/2025 8:30:16 PM

3.3.1 氧与生物氧主要来源于植物的光合作用●大气层的光解作用·臭氧（03）层7/9/20258:30:16PM

3.3.1 氧与生物 ⚫氧主要来源于植物的光合作用 ⚫大气层的光解作用 ⚫臭氧(O3)层 7/9/2025 8:30:16 PM

氧与动物能量代谢（energymetabolism）氧分压/kPa051015●动物生存必须消耗能量，这些能量来自于0.335℃25℃食物的氧化过程中0.2●陆生动物有高的代谢20℃率.能进化成恒温动物。15℃0.110℃●水中溶解氧少，氧成5℃为水生动物存活的限020406080100制因子.一些鱼类耗0，氧分压/mmHg量依赖于水中溶氧量图3-155在低氧浓度下，金鱼的氧耗随水中氧浓而改变.度成线性改变（引自Schmidt-Nielsen，1997）动物代谢率随环境氧浓度而改变可能是一般规律，不随氧浓度而改变的可能是一种特例

➢ 氧与动物能量代谢(energy metabolism) ⚫动物生存必须消耗能 量，这些能量来自于 食物的氧化过程. ⚫陆生动物有高的代谢 率.能进化成恒温动物。 ⚫水中溶解氧少，氧成 为水生动物存活的限 制因子.一些鱼类耗O2 量依赖于水中溶氧量 而改变. ⚫动物代谢率随环境氧浓度而改变可能是一般规律，不随氧浓 7/9/2025 8:30:16 PM 度而改变的可能是一种特例

>内温动物对高海拔低氧的适应(hypoxiaadaptation)肌红蛋白100r动物体对待低氧环境的适应策略，体现在一方80%血红蛋白面要解决氧的摄入和运60输能力，另一方面是要提高组织和细胞对氧的40充分利用能力。PsoPso20.血氧饱和度为50%时的氧分压（即P50）作为血氧4812亲和力指标血液氧分压/kPa图3-16血红蛋白的氧离曲线，示血红蛋白的Pso比肌红蛋白的Pso大7/9/20258:30:16PM

➢内温动物对高海拔低氧的适应(hypoxia adaptation) ⚫动物体对待低氧环境的 适应策略，体现在一方 面要解决氧的摄入和运 输能力，另一方面是要 提高组织和细胞对氧的 充分利用能力。 ⚫血氧饱和度为50％时的 氧分压(即P50)作为血氧 亲和力指标. 7/9/2025 8:30:16 PM

·高山氧分压的下降对这些外温动物（两柄类、爬行动物和无脊椎动物）的生存与分布不是重要的生态因子，而高山的湿度与食物成为限制其生存的决定性的因子。一一一血红蛋白在低氧环境中氧离曲线P50降低，对氧结合的能力增加低氧分压成为限制内温动物分布与生存的重要因子。-2.3一二磷酸甘油酸（2,3diphosphoglyereate，DPG)，P50升高，血红蛋白氧结合能力降低。在一定海拨高度范围内，DPG浓度随海拔增高呈线性增长。7/9/20258:30:16PM

⚫高山氧分压的下降对这些外温动物(两柄类、爬行动物 和无脊椎动物)的生存与分布不是重要的生态因子，而 高山的湿度与食物成为限制其生存的决定性的因子。 -血红蛋白在低氧环境中氧离曲线P50降低，对氧结合 的能力增加 ⚫低氧分压成为限制内温动物分布与生存的重要因子。 -2.3一二磷酸甘油酸(2,3 diphosphoglyereate， DPG), P50升高，血红蛋白氧结合能力降低。在一定海 拔高度范围内，DPG浓度随海拔增高呈线性增长。 7/9/2025 8:30:16 PM

●高海拔狗的气体交换系p(O,)/kPa20统各个部位（如从吸人气到肺泡气，从肺泡气到血15a液气）的氧分压差小于平10V原地区的狗iaiv5意味着0,流动阻力比平M吸入气肺泡气血液气组织气细胞气原地区狗的要低销0蛋家●表明高原上机体内0的图3-17狗在平原地区（实线）与在4500m氏压舱（虚线）中驯养2周后，气体交换系统各个传递能力更大，这些变化部位的氧分压（引自Bouverot1985）是明显的低氧适应的结果。a:动脉血v:静脉血7/9/20258:30:16PM

⚫高海拔狗的气体交换系 统各个部位(如从吸人气 到肺泡气，从肺泡气到血 液气)的氧分压差小于平 原地区的狗. ⚫意味着O2流动阻力比平 原地区狗的要低 ⚫表明高原上机体内O2的 传递能力更大，这些变化 是明显的低氧适应的结果。 7/9/2025 8:30:16 PM

-850m海拔高度850m4540m140P6HctRBO.%120Ib10080441208星期人暴露到海拨4540m高度数周，一些血液指标的变化过程（引自Bouverot.1985）图3-18Hb：血红蛋白Hct：血球比积RBC：红细胞●人与其他哺乳动物从平原进入高海拔后，血液中的红细胞数量、血红蛋白浓度及血球比积将升高。7/9/20258:30:16PM

⚫人与其他哺乳动物从平原进入高海拔后，血液中的红细胞数 量、血红蛋白浓度及血球比积将升高。 7/9/2025 8:30:16 PM

●高山动物血象相同于平原动物正常值，不因海拨高度而变化。喜马拉雅山5640m的斑头雁（Anserindicus)）（血球比积(43.9%)、红细胞数量(2.7×I06 / ~ul)、血红蛋白量(129g/ L))与海平面地区的斑头雁(478%，3.0×106/ul，139g／L)的3项指标相近；平原哺乳动物进人高原后，血氧亲和力下降(P5o升高)高海拔动物P50似乎低于平原动物动物中血氧亲和力的这种差异主要是由遗传决定的南美驼与平原骆驼；美洲鹿鼠，青藏高原上的动物一一高原鼠兔7/9/20258:30:16PM

⚫高山动物血象相同于平原动物正常值，不因海拔高度而变化。 喜马拉雅山5 640 m的斑头雁(Anser indicus) )(血球比积(43.9 ％)、红细胞数量(2.7×l06／≈ul)、血红蛋白量(129 g／L))与 海平面地区的斑头雁(47 8％，3.O×106／ul，139 g／L)的3 项指标相近; 平原哺乳动物进人高原后，血氧亲和力下降(P50升高); 高海拔动物P50似乎低于平原动物; ⚫动物中血氧亲和力的这种差异主要是由遗传决定的. 南美驼与平原骆驼;美洲鹿鼠;青藏高原上的动物——高原鼠兔 7/9/2025 8:30:16 PM