限定性作用(階段性作用)
生物在生長發育的不同階段往往需要不同的生態因子或生態因子的不同強度,某一生態因子的有益作用常常隻限於生物生長發育的某一特定階段。因此,生態因子對生物的作用具有階段性。這種階段性是由生態環境的規律性變化所造成的。
不可代替性和補償作用
生態因子雖非等價,但都不可缺少,一個因子的缺失不能由另一個因子來替代,尤其是作為主導作用的因子,如果缺少,便會影響生物的正常生長發育,甚至造成其生病或死亡。所以,從總體上說生態因子是不可代替的,但某一因子的數量不足,有時可以通過另一因子的加強而得到調劑和補償。例如光照減弱所引起的光合作用下降,可靠二氧化碳濃度的增加得到補償;鍶大量存在時可減少鈣不足對動物造成的有害影響。
但生態因子的補償作用隻能在一定範圍內做部分補償,而不能以一個因子代替另一個因子,且因子之間的補償作用也不是經常存在的。
知識點生態工程
生態工程是指應用生態係統中物質循環原理,結合係統工程的最優化方法設計的分層多級利用物質的生產工藝係統,其目的是將生物群落內不同物種共生、物質與能量多級利用、環境自淨和物質循環再生等原理與係統工程的優化方法相結合,達到資源多層次和循環利用的目的。如利用多層結構的森林生態係統增大吸收光能的麵積、利用植物吸附和富集某些微量重金屬以及利用餘熱繁殖水生生物等。
生物與光的關係
光是地球上所有生物得以生存和繁衍的最基本的能量源泉,地球上生物的生存所必需的全部能量都直接或間接地源於太陽光。生態係統內部的平衡狀態是建立在能量基礎上的,綠色植物的光合係統是太陽能以化學能的形式進入生態係統的唯一通路,也是食物鏈的起點。光本身又是一個十分複雜的環境因子,太陽輻射的強度、質量及其周期性變化對生物的生長發育和地理分布都產生著深遠的影響,而生物本身對這些變化的光因子也有著極其多樣的反應。
陽光普照下的大地光是由波長範圍很廣的電磁波組成的,主要波長範圍是150~4000納米,其中人眼可見光的波長在380~760納米。可見光譜中根據波長的不同又可分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光。波長小於380納米的是紫外光,波長大於760納米的是紅外光,紅外光和紫外光都是不可見光。在全部太陽輻射中,紅外光占50%~60%,紫外光約占1%,其餘的是可見光部分。由於波長越長,增熱效應越大,所以紅外光可以產生大量的熱,地表熱量基本上就是由紅外光能所產生的。紫外光對生物和人有殺傷和致痘的作用,但它在穿過大氣層時,波長短於290納米的部分將被臭氧層中的臭氧吸收,隻有波長在290~380納米的紫外光才能到達地球表麵。在高山和高原地區,紫外光的作用比較強烈。可見光具有最大的生態學意義,因為隻有可見光才能在光合作用中被植物所利用並轉化為化學能。植物的葉綠素是綠色的,它主要吸收紅光和藍光,所以在可見光譜中,波長為760~620納米的紅光和波長為490~435納米的藍光對光合作用最為重要。
光質(光譜成分)隨空間發生變化的一般規律是短波光隨緯度增加而減少,隨海拔升高而增加。在時間變化上,冬季長波光增加,夏季短波光增加;一天之內中午短波光較多,早晚長波光較多。不同波長的光對生物有不同的作用,植物葉片對太陽輻射的吸收、反射和透射的程度直接與波長有關。
當太陽輻射穿透森林生態係統時,大部分能量被樹冠層截留,到達下層的太陽輻射不僅強度大大減弱,而且紅光和藍光也所剩不多,所以生活在那裏的植物必須對低輻射能環境有較好的適應。
光以同樣的強度照射到水體表麵和陸地表麵。在水體中,水對光有很強的吸收和散射作用,這種情況限製了海洋透光帶的深度。在純海水中,10米深處的光強度隻有海洋表麵光強度的50%,而在100米深處,光強度則衰減到隻及海洋表麵強度的7%(均指可見光部分)。更值得注意的是,不同波長的光被海水吸收的程度是不一樣的。紅外光僅在幾米水深處就會被完全吸收,而紫色和藍色等短波光則很容易被水分子散射,也不能射入到很深的海水中,結果在較深的水中隻有綠色光占較大優勢。植物的光合作用色素對光譜的這種變化具有明顯的適應性。分布在海水表層的植物,如綠藻海白菜,所含有的色素與陸生植物所含有的色素很相似,主要是吸收藍、紅光,但是,分布在深水中的紅藻紫菜,則能通過另一些色素有效地利用綠光。