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Fauna-Plant Adaptations to the Micro-Climate

Fauna-Plant Adaptations to the Micro-Climate. 植物適應環境 動物分布 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 表 面活動的節肢動物；

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Fauna-Plant Adaptations to the Micro-Climate

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Presentation Transcript

  1. Fauna-Plant Adaptations to the Micro-Climate 植物適應環境 動物分布變化監測

  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； • 掉落式陷阱採集表面活動的節肢動物； • 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. 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。

  8. 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 • 那是否能由不同的微氣候環境, 觀察各種植物的葉片形態有何特徵, 各有何差異? 質感, 含水量, 厚度, 長度, 寬度, 面積, 葉脈形態, 葉緣形態, 葉表形態, 上下葉表的差別, ...等等方面有何差別? • 葉片的形態特徵 • 可計量或測量的外表形態特徵如下: • 最長葉片的長度(cm) • 最長葉片的最寬度(cm) 葉片基部的寬度(cm) • 葉寬/ 葉基寬的最大比值 葉長/ 葉基寬 葉尖的角度(angle) • 葉片抬高的仰角(angle) 葉脈的數目(最寬地區) 葉片重量(每單位面積) • 葉片的氣孔數目 http://www.greenwaytreecare.co.uk/images/crown-thinning.jpg

  9. Carol 人豪 傑霖 爬的樹 葉片的大小與形狀影響植物的熱對流

  10. 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

  11. 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 • 使用儀器：魚眼相機

  12. 魚眼相機

  13. 20130225 天母古道淨山行

  14. 20130414 攀高天母古道

  15. 20130506 三條主繩上樹採三層次

  16. Carol 人豪 傑霖 爬的樹 葉片的大小與形狀影響植物的熱對流

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

  18. Photosynthesis 光合作用 • 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 • Dark reaction • Light reaction 在陽光充足的白天，植物利用陽光的能量來進行光合作用，以獲得生長發育必需的養分。

  19. Photosynthesis: Light reaction光反應 • The absorption of a photon of light raises the energy level of chlorophyll molecule. • Excited chlorophyll molecule transfer energy to synthesis ATP and NADPH. • 光解水，產生氧氣。將光能轉變成化學能，產生ATP，為暗反應提供能量。

  20. Photosynthesis: Dark reaction暗反應＠葉綠體基質 • CO2 + RuBP → 2 （3-PGA） → G3P 五碳糖分子三碳化合物 • RuBP: Ribulose biphosphate1，5-二磷酸核酮糖 • 3-PGA: Phosphoglycolate3-磷酸甘油酸 • G3P: Glyceraldehyde 3-phosphate3-磷酸丙糖

  21. C3 plants如米和麥 • The photosynthetic pathway involving the initial fixation of CO2 into the 3-carbon PGAs is called the Calvin-Benson cycle, or C3 cycle , and plants employing it are known as C3 plants . • 光合作用反應第一步驟形成一個三碳醣者被稱為C3植物

  22. 3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA)，是糖解作用的中間體。這第一個被提取到的產物是一個三碳分子，所以將這種CO2固定途徑稱為C3途徑，將通過這種途徑固定CO2的植物稱為C3植物3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA)，是糖解作用的中間體。這第一個被提取到的產物是一個三碳分子，所以將這種CO2固定途徑稱為C3途徑，將通過這種途徑固定CO2的植物稱為C3植物 The Calvin-Benson cycle, or C3 cycleC3類植物

  23. C4 plants生活在乾旱熱帶地區 • 長時間開放氣孔吸收二氧化碳，會導致水分通過蒸散作用過快的流失。植物只能短時間開放氣孔，二氧化碳攝入量必然少。 • 玉米、甘蔗

  24. C4植物的澱粉，將會貯存於維管束鞘細胞內，因為C4植物的卡爾文循環是在此發生的。C4植物的澱粉，將會貯存於維管束鞘細胞內，因為C4植物的卡爾文循環是在此發生的。 C3植物行光合作用所得的澱粉，會貯存在植物的葉肉細胞中進行

  25. CAM 景天酸代謝(crassulacean acid metabolism, CAM) • C4植物是空間上錯開二氧化碳的固定和卡爾文循環 • 景天酸循環就是時間上錯開 • 行使這一途徑的植物，是那些有著膨大肉質葉子的植物，如鳳梨。 • 晚上開放氣孔，吸收二氧化碳，同樣經 C4 Hatch-Slack途徑將CO2固定。早上的時候氣孔關閉，避免水分流失過快。同時在葉肉細胞中進行卡爾文循環。這些植物二氧化碳的固定效率也很高。

  26. Respiration 呼吸作用 • 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.

  27. 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）

  28. 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

  29. 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.

  30. 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

  31. 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

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

  33. C3型行光合作用植物葉的橫切面

  34. Transpiration • The water lose through the stomata. （水分經由植物氣孔散失）

  35. 6.4 Water Moves from the soil, through the plant, to the Atmosphere 水從土壤移動經植物體到大氣中

  36. 重點摘要 • 植物行光和作用需吸收大氣中的CO2，同時造成細胞體內的水分喪失，因此需從土壤中吸收補充水分。 • 在水分有限的情況下，植物氣孔的開閉會決定光合作用與蒸散作用的平衡，此為陸生植物演化的關鍵問題，亦決定一生態系的基礎生產力高低。

  37. 水分沿著水勢梯度運送從土壤經葉到空氣

  38. 水分沿著水勢梯度運送從土壤經葉到空氣

  39. 樺木科 [赤楊] 'Alnus glutinosa' 白雞油 [梣屬] 'Fraxinus griffithii’ 橡樹 ‘Quercus rubra’ Change in net photosynthesis as a function of leaf water potential for three trees.

  40. Water–use efficiency • The ratio of carbon fixed (photosynthesis) per unit of water lost (transpiration). 單位水量散失的光合作用率

  41. Water & Photosynthesis • Water potential • Osmotic pressure & osmotic potential • Matric potential

  42. 6.5 The Process of Carbon Uptake Differs Between Aquatic and Terrestrial Plants 二氧化碳的獲取過程在水生與陸生植物不同

  43. 重點摘要 • 水生植物沒有氣孔細胞，CO2直接擴散通過細胞膜進入細胞內。水生植物可利用bicarbonate分子做為CO2的來源，但需要carbonic anhydrase去轉化釋出CO2 。 • CO2的在水中的擴散速率較慢，因此在靜水水域常有CO2耗淨的情況。

  44. Plant Temperatures Reflect Their Energy Balance with the Surrounding Environment 植物體的溫度反應其與周遭環境的能量平衡

  45. 重點摘要 • 植物的光合作用與呼吸作用都受到酵素的控制，故均會隨溫度的變化而改變其效率。 • 陽光照射在植物葉片上的能量僅有一小部分成為化學能（5％）為植物所利用，其餘能量形成熱能，需要靠對流及蒸散作用排放到周遭環境。

  46. 光合作用與呼吸作用速率對溫度的一般反應

  47. 葉片的大小與形狀影響植物的熱對流

  48. 6.7 Carbon Gained in Photosynthesis Is Allocated to the Production of Plant Tissues 光合作用形成的碳被分配形成植物組織

  49. 增加光合作用葉片的形成會增加「淨碳」的獲得增加光合作用葉片的形成會增加「淨碳」的獲得

  50. 光合作用產物用來增加根的生成會增加呼吸作用支出光合作用產物用來增加根的生成會增加呼吸作用支出

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