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Plant Adaptations to the Environment

Plant Adaptations to the Environment. 植物適應環境 植生變化監測. 重點. 監測 探討植物對環境的適應情形。 Y= 動物相 fauna ＝ f(x)=f( flora change ) 指標動物組成監測 普查 why not? 標準化方法進行 標的物種分類群 (target taxa) 的監測. 無 脊椎動物的監測. 穿越線調查 常使用在晝間的大型昆蟲如蝴蝶或蜻蛉目； 掃網法 常見於草原和樹林的植食性昆蟲； 燈光誘集吸引夜間昆蟲； 掉落式陷阱 採集地面活動的節肢動物； 樹幹吸蟲取樣法 用於微小的活動性昆蟲；

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Plant Adaptations to the Environment

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Presentation Transcript

  1. Plant Adaptations to the Environment 植物適應環境 植生變化監測

  2. 重點 • 監測探討植物對環境的適應情形。 • Y=動物相fauna＝f(x)=f(flora change) • 指標動物組成監測 • 普查why not? • 標準化方法進行標的物種分類群(target taxa) 的監測

  3. 無脊椎動物的監測 • 穿越線調查常使用在晝間的大型昆蟲如蝴蝶或蜻蛉目； • 掃網法常見於草原和樹林的植食性昆蟲； • 燈光誘集吸引夜間昆蟲；掉落式陷阱採集地面活動的節肢動物； • 樹幹吸蟲取樣法用於微小的活動性昆蟲； • 馬氏網和窗式陷阱較為廣泛的採集飛行昆蟲； • 費洛蒙誘捕在田間針對如雙翅目、鞘翅目等目標種類； • 彩色水盤針對昆蟲進行視覺誘引；落葉袋採集法採集土壤中的節肢動物。

  4. 掉落式陷阱是成熟的技術 • 採集的無脊椎動物目標群包括膜翅目、鞘翅目、等翅目、多足綱、蜘蛛綱 • 統一的標準化監測調查法，系統性的探討不同地區的目標種群聚 • Tropical Ecology Assessment and Monitoring protocol (TEAM, 2005)

  5. 「野外的工作」 2468 1357

  6. 試驗設計 • 逢機完全區集設計（RCBD；Random C_______ Block Design） • Treatment:___________________；Block:____________________ • 每一處理皆有若干區集 • 調查方法：調查時間為生長季初期(4月)與生長季末期(10 月) ，記錄樹木、藤本(DBH≧1cm)之種類、胸徑、地徑、冠幅及高度，並求取林下整體光照透光度。

  7. 以外來種入侵地的復舊為例 • 外來種移除 • 原生植被的重建 • 建造多樹種之複層混合林為目標，以提高林分的穩定性及其生物多樣性

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  11. 有健全的動物群聚組成，才是棲地健康的證據！有健全的動物群聚組成，才是棲地健康的證據！

  12. 陷阱法：A=樹上單股與B=樹上一對陷阱，與C=地下陷阱（各4管）陷阱法：A=樹上單股與B=樹上一對陷阱，與C=地下陷阱（各4管） • 比較多週來的昆蟲種類與捕捉量 (taxa, abundance = 亞綱，幾隻) A=樹上單股陷阱(高) B=樹上一對陷阱 (低) C=地下陷阱

  13. 研究方法：1.陷阱法 ABC • C.掉落陷阱採集法(Pitfall trap)： • 活動性較高或優勢族群的昆蟲種類 • 但對於地下或活動性較弱的族群則較不易採到 • 2.落葉集中法 • D.柏氏漏斗採集法(Berlese funnel)： • 此採集法可以採到一些較難發現的小型土棲昆蟲 • E.落葉袋採集法(Winkler bag)： • 此採集法因沒有使用光源，收集昆蟲的效果比柏氏漏斗採集法差，對於小型行動緩慢的昆蟲較不適合

  14. 落葉集中法 E.落葉袋採集法(Winkler bag)： • 使用法是在採集點採取封口袋10號約八分滿的落葉腐植層，以篩網去除較大的落葉、枝條或石塊，將所篩取的採樣放入落葉袋中。

  15. 依據既有分類，採集到的昆蟲攜回實驗室進行初步分類，區分出蜘蛛、螞蟻、鞘翅目等大類後，分別送請該領域分類學者鑑定依據既有分類，採集到的昆蟲攜回實驗室進行初步分類，區分出蜘蛛、螞蟻、鞘翅目等大類後，分別送請該領域分類學者鑑定 物種鑑定

  16. 分類研究有限，僅能區分形態種 多數的形態種類、行為、生態學均不詳，因此很難進行討論。 共獲物

  17. 才走幾步，怎麼動物如此不同? • http://140.137.70.88/2013/c • Gap Light Analyzer 2.0

  18. 重點 • 監測探討植物對環境的適應情形。 • Y=動物相fauna＝f(x)=f(flora change) • 探討光合作用的一些基本特性，探討植物對環境變化的適應。 • 植物對環境變化的適應主要呈現在其形態及生理上。

  19. 動物相的歸因於植物群聚整體概略量化 • 葉片為植物行光合作用及蒸散作用的主要器官，而葉面積是表示植物生產潛能最有效的測量項目 • 葉片面積的變化及大小可呈現植物生長發育程度、光能擷取能力等，為植物生長分析之重要性狀 • 建立簡便快速及準確的葉面積測定方法，對於植物生理、生態有相當的助益 (陳榮坤，2011)

  20. 研究動機與目的 • 我們可以從照片上看出一棵樹，因為樹木的外觀不同、枝條密度不同、葉面密度及葉片大小、厚度影響葉面積的多寡，那是否能由照片影像來推估樹木的葉面積? • 如果可以使用照片來判斷葉面積多寡，對於不易量測樹木之葉面積，將可大大提升其方便性 http://www.greenwaytreecare.co.uk/images/crown-thinning.jpg

  21. 前人研究 • (一)樹木葉面積的測定方法 • 1.直接方法 • 拔除樹木每一片樹葉，測量其葉面積，累計全株葉面積。或者，測定數個葉片之面積及絕乾比重，以比葉面積與葉生物量推算全株面積 • 這兩種方法最為準確，但均很費時，且會破壞林木 • 2.間接方法 • 間接測定葉面積指數(LAI) ，再由葉面積指數估算總葉面積，此方法測定迅速方便，但是會因為天氣因素而有誤差 • LAI=植物葉片總面積/地表面積

  22. (二)樹木葉面積指數的測定方法 • 1.消光係數法 • 利用光度計測定林內光度(Qi)及林外光度(Qo) ，以Beer-Lambert定律推估林分葉面積(鄭祈全等，1997) Beer-Lambert定律:LAI=[-ln(Qi/Qo)]/k • 其中ln為自然係數，Qi/Qo為樹冠透光率或孔隙率， • k為消光係數 • 常用儀器：LAI測定儀，如LAI2000

  23. LAI2000介紹

  24. 2.瞬間拍攝法 • 利用魚眼鏡頭拍攝林內樹冠影像，再經由軟體推估葉面積指數。此軟體是依據所拍攝之影像的直射光比例，利用CI-100計算公式估算太陽光的穿透係數及消光係數，再利用Norman and Campbell所發展出轉換公式計算每一影像之葉面積指數 • 此方法最為簡便，可運用於廣大森林測量，且因不會破壞林木，故可用於長期監測(馬仕穆，2000) • 使用儀器：魚眼相機

  25. 魚眼相機

  26. Photosynthesis Is the Conversion of Carbon Dioxide into Simple Sugar 光合作用把二氧化碳轉化為單醣

  27. Photosynthesis • Energy from the sun is to drive a series of chemical reactions that result in the fixation of CO2 into carbohydrates and release of oxygen as a by-product. • 6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 +6H2O • Light reaction & Dark reaction

  28. Photosynthesis: Light reaction • The absorption of a photon of light raises the energy level of chlorophyll molecule. • Excited chlorophyll molecule transfer energy to synthesis ATP and NADPH. • ATP & NADPH

  29. Photosynthesis: Dark reaction • CO2 + RuBP → 2 3-PGA → G3P • RuBP: Ribulose biphosphate • 3-PGA: Phosphoglycolate • G3P: Glyceraldehyde 3-phosphate

  30. The Calvin-Benson cycle, or C3 cycle

  31. 光合作用主要在植物的葉肉細胞中進行

  32. Respiration • C6H12O6 + 6O2→ 6CO2 + 6H2O + ATP • Respiration involves the oxidation of carbohydrates to generate energy in the form of ATP and takes place exclusively in the mitochondria. • Respiration occurs in all living cells, both plant and animal.

  33. Net photosynthesis（光合作用淨值） • Net photosynthesis = Photosynthesis – Respiration 光合作用淨值 = 光合作用 – 呼吸作用 • Net photosynthesis is typically measured in moles CO2 per unit leaf area (or mass) per unit time.（通常以單位時間單位葉面積吸收的CO2來表示）

  34. 6.2 The Light a Plant Receives Affects Its Photosynthetic Activity 植物吸收的光會影響其光合作用活性

  35. Light & Photosynthesis • Light compensation point（光補償點）: The light level at which net photosynthesis is zero. • The light saturation point（光飽和點）: The value of PAR, above which no further increase in photosynthesis. • Photoinhibition（光抑制）: A negative effect of high light level on photosynthesis.

  36. Light compensation point（光補償點） saturation point（光飽和點） 光合作用活性與光強度之關係

  37. 6.3 Photosynthesis Involves Exchanges Between the Plant and Atmosphere 光合作用包括植物與大氣的交換作用

  38. (a) Cross section of a leaf. (B) The C3 pathway of photosynthesis.

  39. C3型行光合作用植物葉的橫切面

  40. Tropical rainforest（熱帶雨林）

  41. http://biogeodb.stri.si.edu/bioinformatics/bci_soil_map/images/maps/panama_and_bci.jpghttp://biogeodb.stri.si.edu/bioinformatics/bci_soil_map/images/maps/panama_and_bci.jpg

  42. Two contrasting functional forms of cotyledons found in tropical rainforest trees.

  43. Wetland Environments Present Unique Constraints on Plant Adaptations 濕地環境對植物的適應有獨特的限制

  44. 濕地植物Festuca arundinacea的根部橫切面

  45. 濕地沼澤bald cypress的特殊根部結構pneumatophores

  46. 海茄苳

  47. 五梨跤

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