最新植物生态学(第三章)(2)讲义ppt课件

植物生态学(第三章)(2)讲义\n第三节温度因子对植物的影响本节内容提要一、温度因子的生态意义二、温度因子的变化三、植物的感温性四、昼夜变温与温周期五、物候六、低温的生态作用与植物的生态适应七、高温的生态作用与植物的生态适应九、植物需要温度量及其确定方法8/2/20212植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响一、温度因子的生态意义首先，温度是一种无时无处不在起作用的生态因子，任何生物都是生活在一定温度的环境之中，并承受着温度变化的影响。这是因为生物体内的生物化学过程必须在一定的温度范围内才能正常进行。一般来说，在一定的温度范围内，生理生化反应速度和生物体的生长发育会随着温度升高而加快。而当环境温度高于或低于生物所能忍受的温度范围时，生物的生长发育就会受阻，甚至死亡。温度对生物的作用还在于温度的变化能够引起环境中其他生态因子的改变，如引起湿度、降水和风等的改变。这是温度对生物的间接影响。8/2/20213植物生态学第三章生理生态\n\n\n\n第三节温度因子对植物的影响三、植物的感温性温度三基点8/2/20217植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响三、植物的感温性一般情况下，当环境温度超过最低点范围后，随着温度升高，植物生长发育加快，发育周期缩短。如玉米幼苗生长与温度的关系。植物生长与温度的这种依赖关系，喜温植物比耐低温植物更加明显。温暖的环境有利于植物的生长发育，但温度过高却会限制植物产量，影响产品品质。比如果实成熟期间如果有足够的温度，则果实含糖量高，味甜，着色好（如广东和湖南的柑橘、吐鲁番的葡萄等）。但温度过高则果实变小，维生素C含量降低，品质下降。8/2/20218植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响三、植物的感温性8/2/20219植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响四、昼夜变温与温周期温度的日变化对植物的生长发育和产品品质有很大的影响。植物对于温度昼夜变化的适应，称为温周期。变温对植物有利，是因为白天适当高温有利于光合作用，夜间适当低温降低呼吸作用消耗，净积累增加。例如黄豆在28/12度时，白天固定的CO2是夜间释放量的15倍。小麦在25/10度比在25/20度时提高产量42％。因此在一定范围内，昼夜温差越大，植物产量越高，质量越好。变温与生长：昼夜变温对植物生长具有显著的促进作用。但是昼夜温差只有在夜温不降低太多时才有作用。例如番茄幼苗，以白天26.5和夜温17度为最适，如果夜温过低则植物生长迅速下降。8/2/202110植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响四、昼夜变温与温周期8/2/202111植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响五、物候1.什么叫物候和物候期？影响因素是什么？植物长期适应生长环境中寒暑节律变化，形成了与此相适应的生长发育节律，特称为物候。如大多数植物当春季温度回升开始发芽、生长，之后现蕾，夏秋高温季节开花结实，秋末条件下落叶，冬季进入休眠。这些特异的发育阶段称为物候期。植物的物候期受当地气候（主要是温度）的影响，而气候又受制于该地区纬度、海陆位置（经度）和地形（海拔高度）等因素的影响。因此，物候期最终还是受纬度、海陆位置和海拔高度的影响。8/2/202112植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响五、物候2.霍普金斯物候定律美国人霍普金斯（A.D.Hopkins）根据植物物候与当地气候的关系，从分析大量植物物候材料中得出：在其他因素相同的条件下，北美洲温带地区每向北一个纬度，向东5个经度，或上升400英尺，植物的发育阶段在春天和初夏各延迟4天；在秋天则相反，即向北一个纬度，向东5个经度，或上升400英尺，植物的发育阶段各提早4天。这就是著名的霍普金斯物候定律。8/2/202113植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响五、物候2.霍普金斯物候定律霍普金斯物候定律主要根据美国的具体情况制定的，当应用于其他地区时，必须进行修正。比如英国从南（英格兰）到北（苏格兰）每增加一个纬度，物候相差3.7天。德国从南到北每增加一个纬度，夏季的物候相差为4天，但是春季仅相差2天。北欧国家挪威每一纬度南北物候差异在四月为4.3天，五月为2.3天，六月为1.5天，七月只相差0.5天。由此可见，南北物候差异不仅因地而异，而且因时而不同。8/2/202114植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响五、物候2.霍普金斯物候定律我国地处世界最大陆地亚洲的东部，大陆性气候十分显著，冬季寒冷，夏季炎热，冬季南北气温相差特别大，但夏季相差无几。因此，植物物候期呈现出十分复杂的变化格局。例如我国初春桃始花的等物候线。广东沿海至北纬26度福州赣州一线，纬度相差5度，物候期相差50天之多，即每一个纬度相差10天。但该区以北情形复杂，如南京和北京之间纬度相差7度，物候期相差19天，每一纬度仅差2.7天（如用长沙和北京比，每一纬度相差约4天）。但是到了四月和五月间，柳絮飞，洋槐开花是，南京北京之间的物候期差异只有9天，每一纬度仅差1.3天。我国物候纬向差异的原因之一是受冬季和早春寒流影响。8/2/202115植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响五、物候8/2/202116植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响五、物候经度对物候期的影响主要体现在海陆位置和大陆性气候的强弱方面，凡大陆性气候较强的地区，冬季严寒，夏季酷暑；反之，海洋性气候较强的地区，冬季温凉，夏季暖热。例如中欧北部从西到东离海渐远，大陆性气候逐渐加强。同一纬度初春东部比西部冷，而到初夏则东部比西部热。因此物候线显示出不同的变化特点。8/2/202117植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响五、物候海拔高度对物候期的影响：在春季，一般海拔越低，温度越高，植物发育越早，物候期越早；秋季则相反。以川北阿坝藏族自治州的调查为例，6月3日，海拔3600m处水沟尚结冰；2700m处小麦处于营养生长阶段；1530m处小麦将近黄熟；1360m处麦子已经收割，正忙于打麦；780m处小麦已收割完毕。8/2/202118植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响六、低温的生态作用与植物的生态适应寒流或夜间辐射降温引起的低温，能严重影响植物的生长发育，甚至引起植物的死亡。势力强大的冷气团由北向南移行，引起温度大幅度下降，这就是寒流（寒潮）。它一般发源于西北利亚北部的北冰洋及其附近。侵入我国的寒流大致有3条路线（如图4-8）。寒流一般发生在冬季，但是春秋也有发生，甚至夏季也偶有寒流的入侵。虽然春夏秋的寒流强度和频率不及冬季，但对植物的伤害比冬季更大。8/2/202119植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响六、低温的生态作用与植物的生态适应临界温度：凡低于某一温度，植物就受害，这种温度称为“临界温度”或“生物学零度”。低于临界温度，温度下降越低，植物受害越重。临界时间：临界温度或低于临界温度的条件下，使植物受害的最短时间为“临界时间”。超过此时间，低温的时间越长，植物受害越重。低温发生季节和降温速度等也能影响植物受害的严重程度。植物受低温受害的程度还决定于植物种（品种）及其不同发育阶段的抗低温能力。8/2/202120植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响六、低温的生态作用与植物的生态适应低温对植物的伤害，根据其伤害温度的高低和伤害原因，可以分为寒害、霜害和冻害三种。寒害（冷害）：是指零度以上的低温对植物造成的受害。寒害受害的主要是喜温植物，如我国南部的橡胶、槟榔和椰子等。霜害：由于霜的出现而使得植物受害称为霜害。但霜害实际上并非霜本身对植物的霜害，而是伴随霜而来的低温冻害，所以实际上可以归结在冻害的范畴。冻害：是指植物体冷却降温到冰点以下，使得细胞间隙甚至细胞内结冰所引起的伤害。8/2/202121植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响六、低温的生态作用与植物的生态适应植物的抗低温特性御寒（形态适应）：高纬度和高山植物一般体表覆盖蜡粉和密毛，树皮有发达的木栓组织，植物体矮小，常匍匐、垫状或莲座状，具有鳞芽等等。抗寒（生理适应）：通过改变原生质特性来提高抵抗低温的能力。一方面细胞中水分减少，细胞液浓度增加；另一方面淀粉水解，细胞液中可溶性糖浓度上升。实验表明，细胞内糖类、脂肪和色素等物质的增加，能降低植物的冰点，防止原生质萎缩和蛋白质的凝固。逃避（生活史适应）：通过落叶、休眠、产生种子和地下茎等方式度过低温期。8/2/202122植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响七、高温的生态作用与植物的生态适应高温对植物的伤害高温主要破坏植物光合作用和呼吸作用平衡，植物因长期饥饿而死亡。一般植物在40度时同化作用接近于零，但呼吸作用直到50度时仍然很强，植物如果长期处于这种情况下就会死亡。高温还可以通过促进蒸腾作用而破坏水分平衡，使植物器官或组织失水萎蔫。高温还能加速植物的生长发育，缩短植物的整个生育期，使植物的生长量相应减少。高温能促进叶片过早衰老，较少有效叶面积。高温还能使蛋白质凝固（50度）和导致有害代谢产物（如氨）的积累而使植物中毒。高温对植物体各部分的直接灼伤，造成溃烂，病虫害入侵等。8/2/202123植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响八、高温的生态作用与植物的生态适应植物的抗高温特性及其适应性植物对高温的适应性与其原产地相关。如有些种类的蓝藻能生长在70C°的温泉中，许多热带沙漠中生长的仙人掌在50~60C°的高温环境中也不受害。同一种植物的不同发育阶段抗高温的能力也不同。植物休眠期抗高温能力最强，生长期（尤其是幼苗期）较弱。植物开花受精期对高温最敏感，称为高温临界期。植物抗高温能力也是来自自身的生态适应，即从形态和生理两个方面对高温的适应（与抗低温类似）。8/2/202124植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响九、植物需要温度量及其确定方法（一）农业指示温度某些温度对于一些作物的生长发育以及农事节令的开始和结束具有密切关系，这类温度称之为农业指示温度。农业指示温度常常用高于5C°或6C°、10C°、以上日数，以及无霜期长短来表示。在温带地区，日平均气温5（6）C°在春秋季出现的日期，与作物和大多数木本植物生长期的开始和结束相一致。因此一年中高于5（6）C°的日数称为生长日数或生长期。一般东北很短，有些地方还不到5个月；华北平原为240~260天；长江流域到江南一般为280~340天。8/2/202125植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响九、植物需要温度量及其确定方法（一）农业指示温度8/2/202126植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响九、植物需要温度量及其确定方法（一）农业指示温度日均气温高于10C°是一般春播作物如玉米等开始生长期，也是许多温带植物生长活跃期。如果霜冻和低温发生在春季10C°出现以后或者秋季10C°出现以前，那么霜冻和低温对植物的伤害就特别严重。日均气温高于15C°是喜温植物（水稻棉花等）开始生长的温度，高于15C°的日数也是喜温植物的生长期。武夷山、南岭以南和云贵高原南部，>15C°的持续期在240－300天以上，农作物可以一年3熟，是热带作物栽培区；川江河谷、两广平原和横断山脉>15C°的持续期在240天以上，可以栽培亚热带经济作物。在我国东部地区，纬度增加一度，>15C°的持续期缩短7.3天。黑龙江北部和青藏高原>15C°的持续期只有40－80天。日均温高于18C°热带植物橡胶等开始生长。海南岛>18C°的持续期在300天以上，是全国最高的地区。8/2/202127植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响九、植物需要温度量及其确定方法（二）有效积温法则有效积温法则的基本含义是植物在生长发育过程中必须从环境摄取一定量的热量，才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数，可用公式N·T=K表示。生物学零度：变温生物的发育都是从某一温度开始的，而不是从物理学零度开始的。生物开始发育的温度，称为发育起点温度，或最低有效温度，也就是生物学零度（C）。由于只有生物学零度以上的温度对生物发育才有效，所以上述公式应改写为：N(T–C)=K或者T=C+K/N生物学零度是根据不同地区、不同作物品种来确定的。在温带地区，一般以5(6)C°为植物的生物学零度；亚热带地区为10C°。生物学零度还可以通过实验（或计算）来确定。8/2/202128植物生态学第三章生理生态\n第三节温度因子对植物的影响（二）有效积温法则求算C值（生物学零度）和K值（有效积温）的简便方法是在两种实验温度（T1和T2）下，分别记录相应的发育时间（N1和N2）。因为N1(T1–C)=K1，N2(T2–C)=K2而且K1＝K2，所以N1(T1–C)=N2(T2–C)由此可以推导出C＝(N2T2–N1T1)/(N2–N1)将C值代入公式N(T–C)=K即可以求出K值。8/2/202129植物生态学第三章生理生态\n第1章数据库技术的发展及基本理论\n【学习目标】了解数据管理技术和数据库技术的发展历史掌握数据库系统的概念与组成了解数据库基本理论熟悉关系数据库的设计\n引入信息在现代社会和国民经济发展中所起的作用越来越大，信息资源的开发和利用水平已成为信息化建设的重要方面。在信息管理中，最核心的问题就是数据处理，数据库技术就是作为数据处理中的一门技术而发展起来的。\n1.1数据管理技术的发展历史数据处理是指对各种形式的数据进行收集、组织、加工、传播等工作，其基本目的是从大量的、杂乱无章的甚至是难以理解的数据中抽取并推导出有条理的、意义更明确的数据，为进一步的活动提供决策的依据。数据管理是指对数据的组织、存储、分类、检索和维护等工作，所以数据管理是数据处理的基本环节。\n1.1.1数据管理技术的发展历史人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段\n1．人工管理阶段时间：50年代中期以前计算机发展状况：计算机采用的是批处理工作方式，主要用于科学计算。存储设备主要采用卡片、纸带和磁带，从软件上看，没有操作系统和实现数据管理的软件，仅提供I/O程序。数据管理特点：数据不独立，它是程序的组成部分，因此只有程序（Program）的概念，没有文件（File）的概念；数据也不能共享，一组数据对应一个程序，数据是面向应用的；此时的数据一般不长期保存。\n数据组1应用程序1数据组2应用程序2数据组n应用程序n图1-1人工管理数据模式\n2．文件系统阶段时间：从50年代后期到60年代中期特点：(1)用户可将数据组织成文件提交系统进行自动管理，这样数据可以长期保存在磁盘等存储设备上。(2)文件组织已多样化，有多种形式的组织结构。(3)程序和数据有了一定的独立性，数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，但程序仍然基于特定的物理结构和存取方法，因此数据结构与程序之间的依赖关系并未根本改变。\n问题：(1)数据冗余较大，文件系统仅能提供以文件为单位的数据共享；(2)对数据的表示和处理能力较差，文件的结构和操作比较单一，不够丰富。(3)数据和程序的独立性较差，一个数据文件基本上对应一个程序，文件的逻辑结构与程序密切相关。\n文件1应用程序1文件2应用程序2文件n应用程序n存取方法图1-2文件系统阶段程序与数据的关系\n3．数据库系统阶段时间：60年代后期开始数据库系统的目标是：解决数据冗余，实现独立性，实现数据共享并解决由于数据共享而带来的数据完整性、安全性及并发控制等一系列问题。为实现这一目标，数据库的运行必须由一个软件系统来控制，这个软件系统称为数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，简称DBMS）。\n应用程序1应用程序2应用程序n数据库管理系统数据库图1-3数据库系统阶段程序与数据的关系\n1.1.2数据库技术的发展数据库系统起源于60年代中期，从此开始了它的迅速发展历程。数据库系统的发展始终是以数据模型的发展为主线，其发展可以划分为三代。\n1．第一代数据库系统即层次数据库系统和网状数据库系统。2．第二代数据库系统第二代数据库系统，即关系数据库系统（RDBMS）。该系统的主要特点是：概念单一化，数据及数据间的联系都用关系来表示；以关系代数为理论基础；数据独立性强；数据库语言采用说明性语言，大大简化了用户的编程难度。\n3．第三代数据库系统第三代数据库系统，即面向对象数据库系统，是基于扩展的关系数据模型或面向对象数据模型的，是尚未完全成熟的一代数据库系统，其主要特点是支持包括数据、对象和知识的管理；在保持和继承第二代数据库系统技术的基础上引入面向对象等新技术；对其它系统开放，具有良好的可移植性、可连接性、可扩充性等。\n1.2数据库系统的概念和组成数据库（DataBase）、数据库管理系统（DBMS）和数据库系统（DataBaseSystem）是数据库技术中常用的术语，三者之间既有区别又有联系。\n1.2.1数据库系统的概念1．数据库所谓数据库，就是为了满足不同用户的多种应用需要，在计算机系统中按照一定的组织结构存储在计算机介质上的互相关联的数据集合。\n2．数据库管理系统数据库管理系统是一个以统一的方式管理、维护数据库中数据的软件系统，它要在操作系统的支持与控制下运行，其功能主要有：建立数据库；接受并执行用户对数据库的操作命令；进行系统运行控制，如数据库的并发控制、数据安全性和完整性控制等。3．数据库系统数据库系统是指在计算机系统中引进数据库后的系统构成。\n1.2.2数据库系统的组成数据库系统是采用数据库技术构建的复杂计算机系统，它综合了计算机硬件、软件、数据集合和数据库管理人员，向用户和应用程序提供信息服务的集成系统。因此，数据库、软件系统、硬件系统、数据库管理员被称为数据库系统的四个要素，它们之间互相配合和依靠，构成一个有机的整体，为各类用户提供信息服务。\n1.2.3数据库系统的特点1．实现数据共享，减少数据冗余2．采用特定的数据模型3．具有较高的数据独立性4．有统一的数据控制功能\n1.3数据库基本理论计算机软件技术领域的任何重大进展都有其理论基础，数据库技术也不例外。前面讲到，1969年美国CODASYL的数据库任务组发表了DBTG报告，提出网状数据库规范；1970年E.F.Codd发表论文《大型共享数据库数据的关系模型》，开创了关系数据库系统的研究，奠定了关系数据模型的理论基础。学习和熟悉数据库的基本理论，有助于更加清晰地了解数据库技术原理，从而更好地掌握数据库技术。\n1.3.1数据处理的抽象描述人们研究和处理数据的过程中，常常把数据的转换分为三个领域：现实世界、信息世界、数据世界，这三个世界间的转换过程，就是将客观现实的信息反映到计算机数据库中的过程。\n1．现实世界（RealWord）现实世界就是客观存在的世界，它存在于人们的思想之外。现实世界存在无数事物，每一个客观存在的事物可以看做是一个个体，个体有多项特征和属性。比如，“车”就有类型、价格、品牌、颜色等特征。不同的人，只会关心其中的一部分属性，相同领域内的个体有着相同的特征。\n2．信息世界（InformationWord）信息世界是现实世界在人们头脑中的反映，所以又称观念世界。人的思维将现实世界的数据抽象化和概念化，并用文字符号表示出来，就形成了信息世界。人们在研究现实世界过程中常用到如下术语：实体、属性、域、键等。\n3．数据世界（DataWorld）数据世界又称机器世界，信息世界中的信息经过抽象和组织，以数据形式存储在计算机中，它是数据库系统的处理对象。数据世界也有一些常用的、用来描述数据的术语：字段（Field）、记录（Record）、文件（File）。\n4．数据处理的抽象过程现实世界信息世界数据世界事物实体集文件实体记录特性属性数据项唯一特性键主关键字\n1.3.2实体间联系及联系的种类现实世界存在各种事物，事物与事物之间存在着联系，实体之间的对应关系称为联系，联系一般指一个实体集中的实体与另一个实体集中的实体相互之间关系的抽象表示。实体之间的联系有三种：1．一对一的关系2．一对多的关系3．多对多的关系\n1.3.3数据模型为了反映事物本身及事物之间的各种联系，数据库中的数据必须有一定的结构，这种结构用数据模型来表示。数据模型是对客观事物及其相互关系的描述，是一种形式化描述数据、数据之间联系以及有关语义约束的方法，是数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式框架。它包括能精确描述系统的静态结构（数据结构）、动态结构（操作的集合）和完整约束条件三部分。\n三大经典数据模型任何一个数据库管理系统都是基于某种数据模型的。数据库管理系统所支持的主要数据模型有：层次模型网状模型关系模型\n1.4关系数据库的设计与关系运算数据库的设计是研制数据库及其应用系统的技术，是指根据用户要求在某一具体的数据库管理系统上设计数据库结构、建立数据库的过程。数据库的设计是设计数据库应用系统中非常重要的一个环节。\n1.4.1数据库设计的全过程1．需求收集和分析2．概念结构设计3．逻辑结构设计4．物理结构设计5．数据库的实现和维护\n1.4.2设计关系数据库时应注意的问题在关系数据库中，数据库其实就是关系（表）的集合，因此，进行关系数据库的设计，主要就是研究怎样从多种可能的组合中选择一个合适的、性能良好的关系模式集合作为数据库模式。\n设计原则：(1)将有关不同实体集的信息拆分到不同的表中，在每个表中只有一个主关键字。(2)不允许出现“表中表”，即表中每一项都不可再分割。(3)冗余不可避免，但可以减少。(4)表中任意两行不能完全相同，也就是说，不能有两条记录各字段的取值完全相同。\n1.4.3关系数据库管理系统的三种关系操作1．选择从关系中找出满足给定条件的元组的操作称为选择，是在二维表的水平方向上选取一个子集。2．投影从关系模式中指定若干个属性组成新的关系，称为投影，是在二维表的垂直方向上选取一个子集。3．连接按照某个条件将两个或两个以上的关系连接生成一个新的关系称为连接。连接是关系的横向结合，连接运算将两个关系模式拼接成一个更宽的关系模式，生成的新关系中包含满足连接条件的元组。\n1.5本章小结本章主要讲述了数据管理技术和数据库技术的发展，数据库系统的基本概念和组成，数据库的基本理论知识，通过本章的学习，要了解数据处理的抽象过程、数据库管理系统的功能，掌握有关的基本概念以及关系数据库的设计方法。