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制。
D2 植物与水
要 点
土壤水：对于陆地植物，水的主要来源是土壤，它起了蓄水池的作用。当下或雪融化时，水进入蓄水池，并流进土壤孔隙。土壤的水容量上限称为田间持水量（field capacity）。这是土壤孔隙抗地心引力所储蓄的水量。植物不能吸取土壤中储蓄的全部水，因为它们不能产生足够的吸力从更细的土壤孔隙中吸水。因此可利用水的下限是由植物物种的生理特性所决定的，被称为永久萎蔫点（permanent wilting point）——土壤水（soil water）含量在这个点上，植物枯死，不能恢复。
根对水的吸收：根以两种方式从土壤中捕获水：要么水穿过土壤向根移动，要么根生长穿过土壤向水移动。当根以它的表面从土壤毛细管孔隙吸水时，在根的周围产生了水耗竭区。如果根从土壤中吸水很快，资源耗竭区（RDZ）将以一个低速率从周围土壤中接收水，从而限制了水的可利用性，使植物即使在含水丰富的土壤中也可能枯萎。
水生植物和水：在水环境中，水显然是随意可利用的。然而，内部体液的渗透压调节可能消耗能量，特别是在盐水环境中。水环境的盐度和与沿海陆地栖息地的盐度，对植物分布和多度有重要的影响。生长在高盐度中的植物，即盐生植物，它们的液泡中累积了电解质，但在细胞质和细胞器官中保持着低浓渡。
水的可利用性与植物生产力：降雨量是森林植物生产量的关键决定因子，而在干旱地区，初级生产量随降雨量的增加大致呈一个线形增长。假设一个地区没有土壤的水限制，并完全地被植物覆盖，水从这个地区的蒸发量就是潜在蒸发蒸腾速率（potential evapotranspiration rate）。这个指标和降雨量之间的差异决定了环境是潮湿的，还是干旱的。
D3 动物与水
要 点
鱼类的水平衡：在水环境中保持水平衡是有疑问的，它是通过渗透调节机制解决的。淡水鱼必须连续地排泄过量的水，因为鱼与它的环境相比，它是高渗透性的（体液的溶质浓度比水的溶质浓度高），它们产生大量的低浓度的尿。生活在海水中的硬骨鱼有相反的问题，它们相对于环境是低渗透性的。海洋硬骨鱼的
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肾脏排泄极少的尿，主要的功能是去除两价的离子，如像Ca2+、Mg2+和SO 。
两栖类的水平衡：两栖类的肾功能很像淡水鱼的肾功能。然而在陆地上，脱水对渗透调节是最重要的问题，蛙保存体液是通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间的相互作用，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，如根格卢鼠，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。
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：像植物、爬行动物和原生生物等有机体都属外温动物，它们很大程度地依赖于外来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（thermo neutral 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。
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温度阈：高湿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护水，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。
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（Q10）是温度升高10℃对代谢速度影响到的指数，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环境温度及时间。
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）。
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。
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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。贝格曼定律（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。
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，它能被吸引、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的有效的。这就是光合活性辐射（PAR）带，对绿色植物是位于380mm到700mm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引CO2的通路。然而，如果气孔张开，允许CO2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
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