《生理生态学》教学大纲

一、基本信息  

课程名称		生理生态学				课程编号	ECOL4105
英文名称		Ecophysiology				课程类型	专业核心课
总学时	36	理论学时		36	实验学时	0	实践学时	0
学分	2	预修课程	植物学			适用对象	生态学专业
课程简介 （200字左右）		本课程为生态学专业核心课程，主要讲述环境因素（包含生物因素）对植物的生理生态的影响，其中主要包括植物生理生态学的学科起源，植物的环境、光合生理生态，水分生理生态，矿质营养，自然环境胁迫对植物的危害和人为造成的污染胁迫与植物的响应。同时简要介绍动物生理生态学。

二、教学目标及任务  

掌握植物生长的环境各个要素的组成；掌握光合作用和呼吸过程；掌握植物水势，水的运输和分配；必需元素和矿质营养的吸收、利用和分配等；各种环境因子（包括污染物和生物因子）如何影响植物。通过本课程的教学使学生掌握生理生态学的基本概念、重要理论和应用领域，了解生理生态学学科发展的前沿动态，从思想上明确认识到生物有机体与环境是相互依存、相互作用、相互制约的统一体，树立正确的自然观，通过各教学环节的实施注重培养学生思考、分析、解决生理生态环境问题和主动获取知识的能力，树立实事求是、严谨治学的学风。

三、学时分配   

教学课时分配

章节	章节内容	讲课	实验	实践	合计
第一章	植物生理生态学的学科起源	2	0	0	2
第二章	植物生长的环境	3	0	0	3
第三章	光合作用	4	0	0	4
第四章	呼吸作用	3	0	0	3
第五章	植物的水分生理生态	4	0	0	4
第六章	植物的矿质营养植物	4	0	0	4
第七章	生物因子的影响	4	0	0	4
第八章	生长发育的生理生态 自然环境胁迫与植物的适应	4	0	0	4
第九章	自然环境胁迫与植物的适应	4	0	0	4
第十章	环境污染与植物的反应	3	0	0	3
第十一	动物生理生态	1	0	0	1
合计		36

四、教学内容及教学要求 

第一章 植物生理生态学的学科起源与发展史

第一节 植物生理生态学的特点

第二节 植物生理生态学的起源与发展阶段

第三节 植物生理生态学在国内的发展

本章教学要求：了解植物生理生态学的学科起源，特点，发展阶段

 

第二章 植物生长的环境

第一节 环境的基本要素

1.       环境的类型

2.       生态因子及其分类

3.       植物与生态因子之间的关系

4.       植物与其他生物之间的相互关系

5.       植物对生态因子的响应和耐受性

习题要点：生态因子的分类

第二节 影响植物生理生态的主要生态因子

1.       光

2.       温度

3.       水

4.       二氧化碳

5.       氧气

6.       土壤

习题要点：各个生态因子的生理生态作用

第三节 生态因子的基本观点

第四节 植物适应环境的生态型

1.       植物对单因子适应的生态型

2.       植物与气候相适应的生态类型

3.       植物体对综合环境的长期趋同和趋异适应

习题要点：植物对单因子的适应

本章重点、难点：各个生态因子对植物的生理生态作用和植物对其的适应

本章教学要求：了解植物与环境生态因子之间的关系，响应和耐受能力，理解主要的生态因子。掌握生态作用、生态适应、生态反作用、驯化、休眠和内稳态机制的定义。

 

第三章 光合作用

第一节 光合作用的发现

第二节 光合作用

1.光合色素和光系统

2. 光合作用简要过程

习题要点：光合作用的过程

第三节 光合功能型

1.       C3植物

2.       C4植物

3.       CAM植物

习题要点：理解C3和C4植物的区别

第四节 影响光合作用的主要环境因子

1.       光照强度

2.       温度

3.       二氧化碳浓度

4.       水分

5.       矿质元素

习题要点：掌握主要环境因子如何影响光合作用

第五节 光斑环境及植物适应

1.       光斑环境的特点

2.       林下植物在形态与生理方面的适应

3.       林下植物对光斑的利用

习题要点：了解光斑环境的特点

第六节植物群体水平上的光合作用

1.       植物群体对光的吸收

2.       叶面积指数

3.       消光系数

习题要点：叶面积指数

本章重点、难点：光合作用的过程和主要影响光合作用的环境因子

本章教学要求：了解光合功能型，光斑环境及植物的适应，理解光合色素和叶面积指数，重点掌握光系统，光合作用的过程以及影响因子。掌握光合作用、光系统、光反应和暗反应、光呼吸和暗呼吸的定义

 

第四章 呼吸作用

第一节 呼吸系统的基本特征

1．  TCA循环

2．  线粒体代谢

3．  植物呼吸作用的主要控制点

习题要点：TCA循环

第二节 交替途径的生理生态功能

第三节 环境条件对呼吸过程的影响

1.       受淹和缺氧

2.       盐分和水分胁迫

3.       养分供应

4.       光照

5.       温度

6.       二氧化碳

习题要点：环境因子对呼吸作用的影响

第四节 呼吸作用在植物碳平衡中的作用

1．  碳平衡

2．  与植物生长、维持及离子吸收相关的呼吸作用

本章重点、难点：TCA循环

本章教学要求：了解线粒体代谢，ATP产生过程。重点掌握糖酵解，戊糖磷酸途径和TCA循环的过程，理解环境因子对呼吸过程的影响。

 

第五章 植物的水分生理生态

第一节 植物细胞的水分关系

1.       束缚水与自由水

2.       植物细胞的水势

3.       植物细胞的吸胀作用及代谢性吸水

习题要点：了解束缚水与自由水概念，掌握植物细胞水势的组成，理解水势的定义

第二节 植物个体的水分吸收和运输

1.  根系对水分的吸收

2.       水分在茎中的运输和储藏

3.       叶子中的水分与蒸腾作用

习题要点：蒸腾作用

第三节 液流

1.       根压、蒸腾拉力与液流

2.       内聚力学说与补偿压学说

3.       空穴化/栓塞化作用

习题要点：掌握根压的定义，理解水分运输的两个学说

第四节 土壤-植物-大气连续提中的水分流动

1.       土壤中水分的可利用性

2.       植物体内的输水通道

习题要点：理解SPAC的定义

第五节 植物个体的水分平衡、水分生态类型和群落的水分平衡

1.       个体水分平衡

2.       水分类型

3.       群落的水分平衡

习题要点：水平衡的含义

本章重点、难点：植物的水势

本章教学要求：了解束缚水与自由水的概念，植物体内的输水通道，重点掌握植物的水势的组成，水分运输的途径和动力，理解水分上升的动力学说。

 

第六章植物的矿质营养

第一节矿质元素的来源

1.    地壳的化学成分和矿物组成

2.    分化作用与土壤的矿物组成

3.    土壤中离子的吸附和离子交换

4.    土壤的pH及养分有效性

习题要点：土壤中离子的吸附能力和养分有效性

第二节植物对矿质元素和营养物质的吸收

1.    必需元素

2.    生物膜

3.    细胞吸收溶质的方式

4.    根部对矿质营养的吸收

5.    植物吸收矿质元素的特点

6.    影响根部吸收矿质元素的因素

7.    植物的根外营养

习题要点：植物的必需元素，细胞膜的特点，植物吸收矿质元素的特点

第三节植物体内矿质元素的运输、利用与分配

1.    植物体内矿质元素的运输

2.    植物体内矿质元素的利用

3.    植物体内矿质元素的分配

习题要点：矿质元素的运输、利用和分配

第四节矿质元素的排出和生物地球化学循环

1.    碳素的生物地球化学循环

2.    氮素的生物地球化学循环

3.    硫素的生物地球化学循环

4.    磷素的生物地球化学循环

习题要点：氮素和磷素的生物地球化学循环

本章重点、难点：植物吸收矿质元素的特点

本章教学要求：了解地壳和土壤的化学组成。重点掌握植物吸收矿质元素的特点及其运输、利用和分配，理解影响根部吸收矿质元素的因素和氮素和磷素的生物地球化学循环，理解碳素和硫素的生物地球化学循环。

 

第七章植物生长发育的生理生态

第一节植物的生长和发育过程

1.    生长的一般过程

2.    植物体发育阶段

3.    植物生活史的不同模式

习题要点：绝对生长速率和相对生长速率

第二节生长和发育对环境因子的响应

1.    光对植物生长和发育的影响

2.    温度对植物生长和发育的影响

3.    水分对植物生长和发育的影响

4.    矿质营养对植物生长和发育的影响

5.    植物生长与气候节律的同步性

习题要点：环境因子对植物和发育的影响

第三节植物生长发育中的生态对策

1.    植物物质和能量代谢的策略

2.    植物的生殖策略

习题要点：植物物质和能量代谢的策略

本章重点、难点：环境因子对植物和发育的影响

本章教学要求：了解植物体发育不同阶段。重点掌握环境因子对植物和发育的影响，理解植物生长发育中采取的不同策略。

 

第八章自然环境胁迫与植物的适应

第一节强光胁迫

1.      强光胁迫的概念

2.      强光对植物的影响

3.      植物对强光胁迫的适应

习题要点：强光胁迫的概念

第二节植物光合作用的光抑制

1.      光抑制现象

2.      光抑制机理

3.      光一致后后光合功能的恢复

4.      光抑制破坏的防御

习题要点：光抑制的机理

第三节太阳紫外线辐射对陆生高等植物的影响

1．   紫外线辐射对遗传物质DNA的伤害

2．   紫外线辐射对光合作用的影响和光抑制

3．   紫外线辐射信号的感受和传导

4．   植物的保护机理

5．   植株和群落水平的响应

习题要点：紫外线辐射对植物的伤害

第四节温度胁迫与植物的适应

1.      高温胁迫

2.      低温胁迫

习题要点：高温和低温对植物的伤害以及植物之的适应

第五节干旱胁迫与植物的适应

1.      旱生植物的概念及类型

2.      营养器官对干旱环境的适应

3.      种子传播和萌发对干旱的适应

习题要点：干旱对植物的伤害和植物对干旱的适应

第六节盐渍化生境中的植物

1.  盐分胁迫对植物的伤害作用及其机理

2.  盐生植物对盐渍生境的适应性及其机理

3.  盐生植物对盐渍生境的生态分化

习题要点：盐害对植物的伤害及植物对之的适应

第七节涝渍化环境中的植物

1.  涝渍化环境产生的原因

2.  涝渍化环境对植物的危害机理

3.  植物对涝渍化环境的适应

4.  植物对涝渍化环境的适应机制

习题要点：涝渍化环境对植物的危害机理和适应机制

本章重点、难点：各个胁迫对植物的伤害机理及植物的适应机制

本章教学要求：了解强光胁迫和光抑制的概念，理解光、重点掌握温度、干旱、盐害对植物的伤害机理

 

第九章环境污染与植物的反应

第一节环境污染、类型及其危害

1.      环境污染

2.      环境污染的类型

3.      大气污染的危害

习题要点：环境污染的类型

第二节大气中的主要污染物质及其危害

1.      二氧化硫

2.      氮氧化物

3.      总悬浮颗粒物

4.      臭氧

5.      氟化氢

6.      重金属

习题要点：二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物和重金属的危害

第三节植物对大气污染的抗性

1.      植物抗大气污染的生理生态基础

2.      植物抵抗大气污染的形态学基础

习题要点：植物抗大气污染的生理生态基础

第四节植物对大气污染的生物指示与监测作用

1.      生物指示与监测

2.      大气污染监测植物选择的标准和方法

3.      植物监测大气污染的指标

习题要点：植物监测大气污染的指标

本章重点、难点：植物抗大气污染的生理生态基础

本章教学要求：了解环境污染的定义，类型和危害。重点掌握二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物和重金属的危害和植物抗大气污染的生理生态基础。了解植物监测大气污染的指标。

 

第十一章动物生态学

1.  动物生态学的定义及研究内容

2.  动物生态学的发展简史和研究现状

3.  当前动物生态学的研究热点和动向

本章教学要求：了解动物生态学的定义和研究内容。

 

五、考核方式及要求  

本课程的考核主要通过闭卷考试，占总考核成绩的70％，在试卷中通过增加判断题考核学生对基本概念的掌握和理解程度；通过加强联系当代生态学问题的论述题的比重，重点考核学生利用所学生态学知识和理论综合分析和解决实际生态学问题的能力。另外，加强平时考核的导向作用和效果，如通过课堂提问充分调动学生的学习积极性，通过讨论和发言激发学生解决问题的能力。回答问题占总成绩的10％、出勤率占总成绩的20％

 

六、推荐教材及教学参考书 

教  材：《植物生理生态学》，蒋高明编著，高等教育出版社，2004年，标准书号：978-7-04-016180-9。

参考书：《植物生理生态学》，Hans Lambers等编著，张国平 周伟军 译，浙江大学出版社，2003年，标准书号：7-308-04222-7。

《动物生态学》，冯江等编著，科学出版社，2005年，标准书号：7-03-015771-0。

 

大纲修订人：余玲 梁明祥 冯慧敏

大纲审定人：

修订日期：2015年05月01日