第三章物质环境第一节生物与水的关系3水作为外部介质，是水生生物获得资源和栖息地场所；陆地上水量的多少，又影响到陆生生物的生长与分布。二陆地上水的分布1.降雨量：降雨量随纬度变化很大。在赤道南北两侧纬度0-20°，降雨量最大，年达100-200cm。纬度20°-40°地带，由于空气下降吸收水分，降雨量减少，是主要沙漠撒哈拉、大戈壁滩分布带；在南北半球40°-60°地带，由于南北暖冷气团相交形成气旋雨，年降雨量超过25cm，为中纬度湿润带。极地降水很少，为干燥地带。2.大气湿度：反映了大气中气态水含量。常用相对湿度来表示：R.H=e/E(%).单位容积空气中实际水汽含量占饱和水汽含量百分比。相对湿度受到温度、风等因素的影响，会随地理位置、昼夜、季节等因素发生变化。三植物与水的关系1陆地植物的水平衡陆地植物光和作用获得1mlCO2需要交换3000ml空气，因而易失水，一株玉米一天需水2Kg。植物必须在得水（根吸水）和失水（叶蒸腾）之间保持平衡，才能维持其正常生活。水与植物生产力密切相关。陆地植物对失水的适应性：（1）根系：在潮湿土壤上，植物生长浅根系，仅在表土下几寸的土层中，有的植物根缺乏根毛。（2）气孔：不同生境植物具有不同的调节气孔开闭的能力。生活在潮湿、弱光环境中的植物，在轻微失水时，就减少气孔开张度，甚至主动关闭气孔以减少失水。阳生草本植物在干燥环境中，气孔慢慢关闭。有些植物气孔深陷在叶内，或在夜晚进行气体交换。旱生植物：生长在干热草原和荒漠地区，其抗旱能力极强。少浆液旱生植物：体内含水量极少，当失水50%时仍能生存；叶面积缩小，叶片极度退化成针刺状，或小鳞片状;以绿色茎进行光合作用；叶片结构改变，气孔多下陷；根系发达，可从深的地下吸水；细胞内有大量亲水胶体物质，使胞内渗透压高，能使根从含水量很少的土壤中吸收水分。3水生植物:（沉水植物、浮水植物、挺水植物）体内具发达的通气系统；叶片很薄，有利于增加采光面积和对营养物的吸收；身体弹性和抗扭曲能力较强；有些植物可调节渗透压。能耐受高盐。如红树林。水芹菜4植物生产力植物生产力和降雨量密切相关。因为水既是植物细胞的组成要素，又是光合作用的底物。在干燥地区，初级生产力随降雨量的增加有近似的直线增长。而在比较潮湿的森林气候中，生产力上升到平稳阶段后不再升高。一般来说，植物每生产1克干物质，需300-600克水，但不同植物类型需水量不同，C4植物（如玉米、狗尾草）比C3植物（如小麦、油菜）需水量少。干旱是造成低生产力的关键因素。四动物与水的关系动物与植物一样，必须保持体内的水平衡才能维持生存。水生动物保持体内的水平衡(waterbalance)是依赖于水的渗透调节作用。陆生动物则依靠水分的摄入与排出的动态平衡，从而形成了生理的、组织形态的及行为上的适应。㈠水生动物的渗透压调节水生动物，当他们体液溶质浓度高于环境中的溶质浓度时，水将从环境中进入动物体，而溶质将从动物体内出来进入水中，动物会‘涨死’；当体内溶质浓度低于环境中时，水将从机体进入环境，盐将从环境进入机体，动物会出现‘缺水’。解决这一问题的机制是靠渗透压调节。1淡水硬骨鱼：淡水硬骨鱼血液渗透压高于水的渗透压，属于高渗性，其本身处于低渗环境。渗透压调节机制：肾脏发育完善，有发达的肾小球，滤过率高，一般没有膀胱，或膀胱很小，肾脏排出大量低浓度尿。丢失的溶质可从食物中得到，而鳃能主动从周围稀浓度溶液中摄取盐离子，保证了体内盐离子的平衡。2海洋硬骨鱼类：海洋硬骨鱼处于高渗环境中，其血液渗透压低于环境渗透压，是低渗性的。渗透调节机制：经常吞海水，补充水分；肾小球退化，排出极少的低渗尿，主要是二价离子Mg2+,SO42-；鳃主动向外排盐。（引自Ricklefs,2001）3海洋软骨鱼：等渗性。渗透压调节机制：高渗透压的维持是依靠血液中储存大量尿素和氧化三钾胺。5海洋无脊椎动物：渗透压顺应者海龟、海鸟：具盐缐海洋兽类（鲸）：排高浓度的尿失去四肢；身体庞大；具有鳔；深海鱼类皮肤组织的通透性很大，骨骼和肌肉不发达，没有鳔。鲸肋骨无胸骨附着，或无肋骨，潜入深海时可把肺泡内气全部排出，不得减压病。生物体水分逆流交换机理(荒漠鸟兽)：即当吸气时，空气沿着呼吸道到达肺泡的巨大表面积上，使空气变成核温时的饱和水蒸气；而呼出气在通过气管与鼻腔时，随着外周体温的逐渐降低，呼出气的水气沿着呼吸道表面凝结成水，使水分有效地返回组织，减少呼吸失水。如骆驼，通过逆流交换可回收呼出气全部水分的95%。返回（3）排泄尿酸:鱼类排氨，排氨1克需水300—500ml。两栖类、兽类排泄尿素，爬行类、鸟类及昆虫排尿酸。排1克尿素与尿酸，需水分别为50ml及10ml。