过膀胱上皮细胞的重吸收水。 陆生动物的水保持
陆生动物面对的主要问题是连续地失水，这是供应到组织表面维持潮湿所必需的水。当空气被吸入时，它沿着呼吸道进入肺，和潮湿的呼吸组织相接触。如果潮湿的空气被呼出，水就会丢失。大多数陆生动物呼吸湿度的维持包括了逆流交换（countercurrent exchange）从肺呼出的气体，在呼出的通道上有一个像逆流的梯度。呼出的气体和呼吸表面的相互作用，导致水分有效地返回组织。 哺乳动物肾脏的水保持
哺乳动物肾脏的水保存能力表现出关键的陆生适应性。尿离开肾脏之前，水在亨利氏袢中被回收。适应于荒漠的哺乳动物，如更格卢鼠，排泄高浓度的高渗尿，它们有极长的亨利氏袢。相反，河狸大部分时间是在淡水中渡过的，它们的肾单位具有很短的袢，产生低浓度的尿。爬行动物的肾脏结构较简单，产生的尿最多也就是与体液等渗。这意味着，尿的溶质浓度与体液的溶质浓度是相等的。 相关主题
太阳辐射与气候（C1） 植物与水（D2）微气候（C2） 生态系统格局（S1）水的特性（D1）
E1 温度与代谢
要 点
恒温动物和变温动物
按照有机体的体温调节过程有可能对有机体进行分类。一种可能的划分是恒温动物和变温动物。当环境温度升高时，恒温动物保持着大致恒定的体温，而变温动物的体温随环境温度而改变。这种分类的一个问题是，即使是典型的恒温动物也经历了降低体温的时期。在有机体之间，可供选择的另一种划分描述如下。 外温动物和内温动物
像爬行动物等有机体属外温动物，它们很大程度地依赖于外来的热来提高自己的体温。内温动物是能够在体内产热以升高体温的有机体。鸟和哺乳动物属于这一类。热中性区（thermoneutral zone）是环境的温度范围，在这个温度范围内，内温动物仅使用一个最小的代谢率以维持恒定的体温。环境温度离热中性区越远，内温动物维持恒定体温消耗的能量越多。 热 交 换
所有的有机体从它们的环境中得到热，也将产生的热散失到它们的环境中。种种生理学和行为学的机理被用于调节体热。尽管有这些机理，外温性动物的体温还是明显地随环境条件而改变。 温 度 阈
高温可能导致酶失活或代谢组分不平衡，例如植物的呼吸作用快于光合作用而导致死亡。然而高温对外温动物最普遍的影响是引起脱水。所有陆生外温动物必须保持水，但在高温下失水率能够成为致死因子。不同物种对低温的耐受性有很大的差异，这与结冰、寒冷和坚硬的过程有关。温度低于-1℃时很多物种被冻死，这是由于细胞内冰晶形成的损伤效应；那些生活在整个冰冻冬天的种，经常是处于一种有抵抗力的休眠时期，这是它们生命周期中的一个阶段。 相关题目
太阳辐射与气候（C1） 对温度的响应（E2）植物与水（D2） 温度与物种分布（E3）动物与水（D3） 生态系统格局（S1）
E2 对温度的响应
要 点
温度和酶反应速度
酶催化反应的速度随温度而增加。在外温动物中这意味着在较高的温度中代谢活力更快。温度系数（Q 10) 是温度升高10℃对代谢速度影响的指数，经常大约为2.0。 发育和生长的速度
在非致死温度范围内，温度对外温动物最大的影响很可能是影响了发育和生长的速度。当用发育速度对体温做图时，存在着一个直线相关的温度范围。“生理时间”是将温度和时间相结合的一个测量，应用于外温动物，它反应了这些有机体的生长和发育依赖于温度及时间。 驯化和气候驯化
温度能够作为一种刺激物起作用，决定有机体是否将开始发育。春化法是通过低温诱导开花。有机体在实验室里暴露到较高（或较低）的温度能够改变有机体的温度反应。有机体对实验环境条件变化产生的适应性反应称为驯化（acclimation）。有机体对自然环境条件变化产生的生理适应性反应称为气候驯化（acclimatization）。 相关主题
太阳辐射与气候（C1） 温度与物种分布（E3）温度与代谢（E1） 生态系统格局（S1）
E3 温度与物种分布
要 点
物种分布与温度
地球上主要生物群系的分布反应了主要的温度带。然而当考虑物种分布的时候，很难归结于温度的作用。在某些情况下，一个物种的分布界限能够归结于阻止物种生存的致死温度。然而，种的分布限与等温线间相一致，是一种更广泛分布的相关类型。等温线是在地图上把具有相同平均温度的地方连结起来的线。总的说来，一个有机体的分布界限不是由致死温度所决定，而是由造成竞争强弱条件所决定。 对温度的进化反应
温度对个体的影响被进化的变异减弱。阿伦法则（Allen’s rule）陈述了来自冷气候中的内温动物与来自温暖气候的内温动物相比，趋向于具有更短的末端（耳朵和四肢）；因此降低了它们的表面积对体积的比率。这个规律有很广的适用性。贝格曼规律（Bergmann’s rule）讲述了寒冷地区的哺乳动物比温暖地区的哺乳动物个体趋向于更大，也减低了它们的表面积与体积的比率。这个规律没有广泛的种间的适用性，是由于在测定体重中牵涉到其它的重要因子，但是在种内经常是真实的。 相关主题
温度与代谢（E1） 竞争的性质（I1） 对温度的响应（E2） 生态系统格局（S1）
F1 太阳辐射与植物
要 点
辐射能和光合作用
绿色植物能够利用的惟一能源是辐射能。当叶子截获辐射能时，它能被吸收、反射或者透射。吸收的部分能量到达叶绿体，引发了光合作用，在这个过程中，辐射能被用于转化水和二氧化碳成为糖。太阳辐射包含了不同波长的光谱。然而，仅有一个有限的光谱带对光合作用是有效的。这就是光合活性辐射（PAR）带，对绿化植物是位于380nm到700nm之间。 辐射能转换效率
计算光合作用效率是有可能的。作为生物化学过程，光合作用是高效率的；进入反应部位的可用辐射能的35%转化为潜在能量。在植物水平上的真实效率在0.5%和3%之间变化，取决于植物和环境。 C3和C4植物
植物光合能力中的主要差别是在C3和C4植物之间。C4植物能捕获CO2 ，伴随着水的利用效率比C3植物更大，而这优点需要消耗能量。在C4植物中，光合作用率随光强度而增加，而C3植物随光强度增加光合作用渐渐减小。 辐射强度的变化
植物很难获得它们完全的光合作用潜能，是由于水短缺和辐射强度的改变。光强度的系统变化是太阳辐射
的日节律和年节律。光强度中极少部分的系统变化是因叶子彼此的相对位置引起。 植物对辐射的战略和战术 响应
植物种间对辐射强度反应的主要战略差异显示为“阳地种”和“阴地种”，它们分别具有适应于高的和低的光辐射范围。同样，植物能够在不同光条件下生长不同的叶子，作为对光环境的部分战术反应。这一点最清楚地在单株植物叶冠内的阳叶和阴叶的结构上看到。 光合作用的 控制
气孔是为光合作用而吸收CQ2的通路。然而，如果气孔张开，允许CQ2进入叶内，水通过蒸发将离开叶子。在大多数陆地生态系统中，至少在一段时间内，当水的供应短缺时，光合作用控制的某些形式必定启用。植物对这种困境具有大量的对策回应。 光合作用的测量
光合作用速率是总速率的测量，即植物捕获的辐射能，并把它固定到碳的化合物中。光合作用净同化是同化量的呼吸的丢失量之差。因此，净同化在黑暗中是负值，并随PRA增加而增长。在光合作用的同化量等于呼吸消耗量时的PRA强度，称为补偿点（compensation point） 相关主题
太阳辐射与气候（C1） 对温度的响应（E2）植物与水（D2） 温度与物种分布（E3）温度与代谢（E1） 生态系统格局（S1）
G1 资源与循环
要 点
营养物资源
群落以形形色色的方式获得和损失营养物。机械风化、化学腐蚀，特别是碳酸化作用，都是重要的过程。矿物质在水中的简单溶解也使营养物从岩石和土壤中获得成为可能。在水流中水可能携带着营养物，给下流地区提供一个重要的资源。大气也提供营养物，特别是二氧化碳和氮。大气中其他营养物可能以湿降落（雨，雪和雾）和干降落（干燥期间的颗粒沉淀物）的方式回到群落。 陆地群落营养物预算
有机体吸收的特定营养物微粒可连续地循环，直到营养物最终损失，这是通过许多过程中的任一个过程把营养物从系统中除去。营养物释放可直接到达空气或通过细菌作用（如甲烷）。对于许多元素来说，最重要的是丢失途径是在水流中。营养物损失的其他途径包括火灾、庄稼的收获和森林砍伐。 水生群落营养物预算
水生系统从水流中得到它们所需的大量营养物。在具有流出口的溪流、河流和湖泊中，水流出是个重要因素。通常，无机营养物置换阶段与营养物固定在生物量中的时期是交替进行的。浮游生物在湖泊中的营养物循环中起关键作用。海洋含有温暖的表层水，生活着大多数的植物，还有冷的深层水（占总水容量的90%）。表层水的营养物来源于两种方面：（i）深层水的上涌流（组成物预算的95%以上），（ii）河流的输入。
地球化学
地球上的化学元素库存在于各种圈层（compartments）中：在岩石（岩圈）和土壤水、溪流、湖泊或海洋（可组合构成水圈）中。在上述情况下，化学元素以无机形式存在。同时，生命有机体和已死亡及腐烂的有机物质是在含有有机元素的圈层里。研究在这些区域内发生的化学过程和圈层间元素的流动（通过生物过程产生了功能性的改变和影响），称为生物地球化学。 全球生物地化循环
陆地植物利用空气中CO2作为光合作用的碳源，而水生植物使用溶解的碳酸化合物（水圈的碳）。呼吸作用把固定在光合产物中的碳，再释放到气圈和水圈的碳圈层中。在全球氮循环中，气相是占优势的，其中，氮的固定和微生物的脱氮作用特别重要。磷主要储存在土壤水、河流、湖泊、岩石和海洋沉淀物中，而硫
储存在大气和岩石的组分中。 相关主题
植物与消费者（G2） 土壤形成、特性和分类（G3节）初级和次级生产力（P2）
G2 植物与消费者
要 点
群落中物质的命运
生命物质的主要基本组成分是碳。当通过光合作用固定CO2 ，利用太阳能把CO2 和水合成糖时，使碳进入群落的营养结构中。这样碳成了净初级生产力（NPP）这就是在光合作用中每单位时间植物积累的总能量。当储存碳的高能量分子最终用于提供工作能量时，碳就以CO2 的形式释放到大气中。 生 产 者
自养生物——大多数陆地生态系统的主要生产者，利用太阳能或无机物质氧化作用的能量，使无机分子成为有机分子。在陆地系统中植物是主要的生产者，而浮游植物在开放海洋中最重要。在深水域中，光合产物只在上层部分（透光区）产生，因为光能透入这部分。在更深水域中，光不能透入，故这无光区没有光合作用发生。 消 费 者
植物被初级消费者所食，如草食哺乳动物和昆虫。海洋里，浮游动物以浮游植物为食。这些初级消费者依次又被次级消费者——肉食动物所食，如哺乳动物和蜘蛛。在海洋中，很多鱼类以浮游动物为食时成为次级消费者。 分 解 者
在生态系统中组成生命有机体的有机物质，最终经分解以可被植物利用的形式回到生物环境中被重新利用。分解者以无生命的有机物质为食，是这个再循环中的有机体。最重要的分解者是细菌和真菌。 相关主题
资源与循环（G1） 食物链（P3）初级和次级生产力（P2）
G3 土壤形成、特性和分类
要 点
土壤形成
在陆地生态系统的底部是土壤：一薄层由生物和气候改造的地球外壳。土壤提供了栖息地，具有营养物传递系统、再循环系统和废物处理系统。土壤的研究称为土壤学。土壤中的有机体参与了栖息地的形成，是土壤形成中构成五个相互作用的因素之一；其他四个是气候、地形、母质和时间。土壤母质的开始居住者通常是蓝细菌，它能进行光合作用和固定氮。高等植物形成后，土壤变化过程的多样性产生了活的和死的细胞，和土壤有机物质（SOM）的动态混合物。 土壤剖面
土壤表面是死亡腐烂植物部分的枯枝落叶层，下面由完全不同的物质组成的一层或多层。这些层可叫做“层”土层的形成是由于腐烂植物与矿物质土壤的上层相混合。下面的亚土壤是土壤起始形成的地方，称为母质。这种分层的外貌叫做土壤剖面。土壤科学家认为母质以上的土层有三类：A、B和C层。这三层之下是不变的母质。这些以R层著称。土壤剖面是重要生态系统过程中一个即时指标。 主要分类： 大土壤群
在全球范围上，大土壤群在土壤分类中是最容易制图划分的。土壤剖面的颜色和条带用来区分大土壤群。全球土壤图表示了一个粗略的大土壤群图，与气候和植被图很相似。土壤勘测员是以农田或郡县部分为尺度来绘制土壤图。通常只有大土壤群之一会存在。所使用的单位“土系”，是指从相同类型的母质，通过相同类型的结合过程而发展起来的一类土壤，它们的土层在它们的排列和一般特性上是完全相似的。 相关主题
演替（R1） 生态系统格局（S1）
H1 种群和种群结构
要 点 种 群
种群是一定区域内同种生物个体的集合。种群间的边界可以是任意的。种群可以根据组成种群的生物是单体生物还是构件生物进行分类。在单体生物种群中，每一受精卵发育成一单个个体。在构件生物种群中，受精卵发育成一个结构单位，这一结构单位再形成更多的构件和分支结构。然后这些结构可能分裂，形成许多无性系分株。 种群大小
对于单体生物和种群如哺乳类，其种群大小就是一定区域内个体的数量，非常简单。对于构件生物，如植物和珊瑚，情况就较复杂。对于这些种群，“断片”（无性系分株）或枝条（构件）的数目比不同个体的数量更有意义代表多度。 年龄和时期结构
种群的年龄结构是每一年龄阶段个体数目的比率，通常以年龄金字塔图来表示。既不增长也不下降的种群有稳定的年龄分布。增长型的种群有更多的年轻个体，而在下降型种群中年老的个体占优势。当种群经历离散和发育时期（如昆虫的龄期）时，每一时期个体的数目（“时期结构”）可以对种群进行有效的描述。对于生长率无法预测的物种（如植物），根据大小分类可能更有意义。 相关主题 出生率、死亡率和种群增长（H2） 竞争的性质（I1）密度和密度制约（H3） 捕食的性质（J1）种群动态——波动、周期和混沌（H4）
H2 出生率、死亡率和种群增长
要 点 出 生 率
出生率就是新个体的产生，实际出生率就是一段时间内每个雌体实际的成功繁殖量。特定年龄出生率就是特定年龄组内雌体在单位时间内产生的后代数量。 死 亡 率
死亡率是在一定时间段内死亡个体的数量除以该时间段内种群的平均大小。这是一个瞬时率，可用来估价整个种群的死亡率或特定年龄群的特定年龄死亡率，死亡的概率是死亡个体数除以在每一时间段开始时的个体数。 存 活 率
存活率是死亡率的倒数。对于一个特定种群，存活率的数据通常以存活曲线的形式来表示；存活曲线表示的是在每一个生活期存活个体所占的比率的对数值。根据各种生活期死亡率的高低，特定年龄存活曲线一般有三种模式：后期死亡率最高（类型I），各期死亡率相等（类型II），早期死亡率最高（类型III）。 生 命 表
生命表总结了一组出生时间大体相同的个体从出生到死亡的命运，这样的一组个体称为同生群，这样的调查称为同生群分析。生命表表示存在于不同生命阶段或年龄个体的数量，以及每一阶段的年龄特定存活率和年龄特定死亡率。每一阶段的死亡率用k值表示，k是通过对数函推导出来的，并且可以相加得出总死亡率。 K-因子分析
这一方法可以辩明关键因子对死亡率的作用。连续几年获得的特定阶段k值与总死亡率（k总）相比。K因子分析强调那些死亡率最高的阶段，这些阶段是种群丧失率和种群大小波动的关键。 生殖力表
生殖力是指同一个体生产的卵、种子或处于生活史第一阶段后代的数目。生殖力表可计算基础生殖率R0。