植物生長與生態環境探索植物如何在復雜的生態系統中生長發展課程概述課程目標掌握植物生長基本理論主要內容環境因子與植物生長關系學習方法第一章：植物生長的基本概念生命周期從種子到成熟植株的發展過程細胞層面細胞分裂與分化的精密機制環境互動植物生長的定義細胞分裂數量增加細胞器復制細胞生長體積增大液泡擴張細胞分化功能特化組織形成植物生長的類型有限生長莖尖形成花或休眠芽生長受基因限制常見于草本植物無限生長莖尖持續產生新細胞生長周期較長常見于木本植物植物生長的周期種子萌發期水分吸收胚芽生長營養生長期葉片展開光合作用旺盛生殖生長期花芽分化果實發育衰老期營養物質輸出器官功能退化植物生長的測量方法生物量測定鮮重與干重測定根冠比分析生長曲線分析高度增長速率S型生長曲線形態測量莖長葉面積測定分枝數量統計第二章：生態環境因子光照光合作用能量來源溫度酶活性關鍵調節因子水分生化反應必要介質空氣氣體交換與傳播媒介土壤養分支持與物理錨定生態因子的概念和分類非生物因子光照溫度水分空氣土壤礦物質地形地貌生物因子同種植物間關系不同植物間關系動物微生物影響光照光質不同波長影響生長發育光強影響光合速率與形態發生光周期調控開花與休眠時間溫度0°C低溫閾值多數植物生長停滯點25°C最適溫度溫帶植物生長最佳溫度40°C高溫閾值蛋白質變性臨界點水分降水直接水分來源大氣濕度影響蒸騰速率土壤水分根系可利用水空氣氮氣氧氣二氧化碳其他氣體土壤土壤結構顆粒組成通氣性狀況土壤pH值酸堿度范圍影響養分吸收土壤養分大量元素供應微量元素含量第三章：光與植物生長光合作用概述光能捕獲葉綠素吸收光能光反應產生ATP與NADPH暗反應固定二氧化碳糖類合成形成有機物光質對植物生長的影響紅光和遠紅光影響光敏色素調控開花時間藍光控制氣孔開閉影響向光性紫外線過量損傷DNA適量促進抗性光強對植物生長的影響光周期對植物生長的影響長日照植物日照超過臨界值才開花短日照植物日照少于臨界值才開花中性植物開花不受日照長短影響植物對光的適應陽生植物葉片小而厚柵欄組織發達光補償點高陰生植物葉片大而薄葉綠素含量高光補償點低第四章：溫度與植物生長低溫區生理活動受抑制適溫區最佳生長狀態高溫區代謝紊亂受損溫度對植物生理過程的影響光合作用適溫提高效率呼吸作用溫度升高加速蒸騰作用高溫增強蒸騰最適生長溫度植物類型最低溫度最適溫度最高溫度寒帶植物0°C10-15°C25°C溫帶植物5°C20-25°C35°C熱帶植物15°C25-30°C45°C植物的耐寒性冷害低溫導致生理紊亂代謝下降生長停滯霜凍植物組織結冰細胞膜損傷冬季適應休眠保護芽點細胞內抗凍物質積累植物的耐熱性熱害蛋白質變性細胞死亡高溫適應機制熱休克蛋白保護酶系統形態適應葉面積減小降低吸熱溫度與植物分布寒帶針葉林苔原植被溫帶落葉林草原植被熱帶雨林熱帶草原植被垂直分布由低到高植被帶變化第五章：水分與植物生長蒸騰作用水分流失與散熱水分吸收根系主動吸水水分運輸維管束導水系統植物體內的水分運輸根系吸水根毛增大吸收面積莖干輸導木質部導管運輸葉片蒸騰氣孔調控水分流失土壤水分對植物生長的影響100%飽和含水量土壤孔隙全充滿水60-80%田間持水量重力水排出后含水量30-40%萎蔫點植物永久性萎蔫臨界點干旱脅迫干旱的生理影響氣孔關閉光合下降生長抑制植物的抗旱機制深根系發展葉面積減小滲透調節形態適應葉片卷曲莖干肉質化蠟質層增厚水澇脅迫水澇的生理影響根系缺氧呼吸受阻養分吸收減少植物的耐澇機制通氣組織形成不定根發生厭氧代謝調整水分與植物分布水生植物生活在水中濕生植物適應高濕環境中生植物適應中等水分旱生植物適應干旱環境第六章：空氣與植物生長空氣流動傳播與散熱氣體成分光合與呼吸污染物危害與適應大氣成分對植物生長的影響氧氣呼吸作用底物能量釋放必需二氧化碳光合作用原料濃度影響產量氮氣固氮菌利用間接提供氮素空氣污染物對植物的影響硫氧化物葉片壞死斑點氮氧化物葉片褪綠生長減緩臭氧葉片出現褐斑植物對空氣質量的影響凈化空氣吸附過濾顆粒物釋放氧氣光合作用產物固碳作用減少溫室氣體風對植物生長的影響機械損傷折斷枝干撕裂葉片蒸騰加劇水分流失加快生長勢下降傳粉作用促進花粉傳播增加授粉機會第七章：土壤與植物生長土壤結構對植物生長的影響土壤通氣性氧氣供應根系呼吸土壤保水性水分持留防止流失根系生長穿透阻力營養獲取土壤pH值對植物生長的影響土壤養分對植物生長的影響氮元素促進莖葉生長1磷元素促進根系發育鉀元素增強抗逆性微量元素酶系統激活土壤微生物與植物生長根際微生物分解有機質釋放養分菌根擴大根系吸收表面積氮固定菌將大氣氮轉化為植物可用氮第八章：生物因子與植物生長種內關系同種植物競爭與合作種間關系不同植物相互作用植物與動物捕食與傳播共生植物間相互作用競爭爭奪光水養分空間互利共生共同生長互相促進寄生獲取宿主養分動物對植物生長的影響授粉完成有性生殖種子傳播擴大分布范圍啃食抑制生長發育微生物對植物生長的影響病原菌引起植物疾病降低產量質量共生菌促進養分吸收增強抗病能力分解者分解有機殘體養分循環再利用人類活動對植物生長的影響環境保護維護生態平衡城市化改變生境破碎化農業生產品種改良與栽培管理第九章：植物對環境的適應基因調控表達特定基因生理調節代謝路徑變化形態適應結構特化變異生活史策略時間分配優化形態適應葉片形態多肉儲水針葉減少蒸騰大葉增加光合根系結構深根獲取水分須根增加吸收氣生根獲取氧氣莖干特征藤本攀援光照地下莖避寒貯藏多汁莖儲存水分生理適應滲透調節積累溶質降低水勢酶系統調整合成特殊酶分解毒素激素平衡調整生長素脫落酸比例生活史適應生長周期調整適應季節變化休眠機制度過不良環境繁殖策略資源分配優化群落適應群落結構分層利用資源種群動態密度調整與分布生態位分化減少競爭提高共存第十章：全球氣候變化與植物生長溫度升高生長季延長分布北移降水變化干濕極端化適應壓力CO2濃度光合增強水分效率提高極端天氣干旱洪澇頻率增加氣溫升高對植物生長的影響物候變化春季提前開花生長季延長分布范圍變化向極地遷移向高海拔移動生產力變化溫帶地區增加熱帶地區減少大氣CO2濃度升高的影響30%光合增強碳同化速率提高20%水分利用氣孔開度減小節水15%產量提高生物量積累增加極端氣候事件對植物的影響干旱水分脅迫光合下降洪澇根系缺氧營養流失熱浪蛋白質變性組織損傷植物在減緩氣候變化中的作用碳固定吸收大氣CO2儲存于生物量中生物多樣性保護增加生態彈性提高適應能力生態系統服務調節局部氣候水土保持功能第十一章：植物生長