水生生物学养殖水域生态学-光的生态作用【精品】资料.ppt

水生生物学--养殖水域生态学 第二章 光的生态作用 概述 光和热是从太阳辐射到地球上的两种辐射能的形态，生物圈内的光主要包含5种基本类型的电磁波。即： 微波和无线电波：波长1m以上； 热红外线： 波长4×106-7600?; 可见光： 波长7600-3800 ?; 紫外线： 波长3800-40.3 ?; X射线和γ射线： 波长40.3-0.01 ?。 太阳辐射能按波长不同而顺序排列，称为太阳辐射光谱，就是以上5种电磁波。根据人肉眼所能感受到的光谱段，光可分为可见光和不可见光两部分。可见光光谱段的波长为7600-3800A,也就是人眼能看到的白光。可见光谱中根据波长的不同，又可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，如图所示。波长大于7600 ?和小于3800 ?的都是不可见光，前者为红外线，我们可借助于热的感受来察觉这种光的存在，地表热量基本上是由这部分太阳辐射能产生的，其波长越大，增热效应也越大，红外光被大气中的臭氧、水蒸气和二氧化碳吸收；后者叫紫外光，但其中波长短于2900 ?的部分被大气圈上层的臭氧吸收，所以紫外线部分真正到地面上来的，只有波长在2900-3800 ?之间的光波。紫外线具有杀伤生物的作用。如杀菌、引发皮肤癌和促进VD合成。当臭氧层出现空洞时，将会增加地球表面的紫外光辐射，特别是UV-B(2800 -3200 ?)对生态系统的影响已引起人们的注意。 可见，光是太阳辐射能以电磁波形式投射到地球表面上的辐射线。光主要来自太阳辐射，其他星体的光仅占极小部分。光是生命的极为重要的生态因子之一。地球上所有生命都是依靠进入生物圈的太阳辐射能流来维持的。太阳辐射对地球表面和水体不仅带来光照，还直接产生热效应。光能影响有机体的理化变化，从而产生各种各样的生态学效应。 (1)光对动物和植物的生存提供能量的来源。 (2)光直接影响植物的光合作用和色素的形成。没有光，绿色植物难以生存。水环境的光照条件远远不及陆地，即使在水的上层，光照强度也较空气中小得多，在水体的深处则是永远黑暗的。因此光在水生植物的生活中具有特别重要的生态意义。 (3)动植物对光的刺激都会产生一定的反应，如视觉、繁殖、发育、行为、分布等。 (4)光对于动物的重要意义，一方面是通过植物和影响其他环境因素的动态而产生的间接关系，另一方面主要起着信号作用，对于动物的行为和生理上有很大影响。在有些情况下光是动物生活中所需要的环境因子之一。然而，光对动物的深刻影响在许多方面还没有充分的了解，因为光对有机体的作用可能是直接的，也可能是间接的，还有可能是通过对其他环境因子的影响而起作用。 一.水体的光照条件 在大气层上界垂直于太阳光的平面上所受到的太阳辐射强度为8.10 J/(cm2·min),被称为太阳系数。太阳辐射在遇到大气层的各种成分时，发生反射、吸收和散射，因此到达水面（地面）的强度有所减弱。 太阳辐射能到达水面的强度随太阳高度角、地理纬度、海拔高度、季节和大气状况而变化。一般地理纬度越高，年平均辐射量越小，季节变化在高纬度大于低纬度。 七． 海洋生物发光现象 自然界很多生物能够发光，生物产生光的现象称为生物发光（biolumines-cence）。海洋生物能发光的种类特别多，从细菌到脊椎动物几乎每一门类都有发光的种类。其中以细菌、水母、头足类、甲壳类、被囊类和鱼类较为重要。在海洋中，鱼类、甲壳类和头足类发出的光最明亮，这些动物具有特化的发光器。具报道，深海鱼类约有2/3能发光，头足类约有一半能发光。 发光的生化机制 荧光素-荧光酶发光系统：在有氧的情况下，由一种荧光酶（luciferase）对荧光素（luciferin） 发生作用的产物。旋沟藻、海萤、海笋（Pholas）. 1分子荧光酶 LH2 + 1/2O2 -----------→L* + H2O ↘L + hv 发光蛋白系统：在不需要酶和氧的参与条件下，发光蛋白（photo-protein）受Ca2+的触发而发光。管水母等腔肠动物。 蛋白-荧光素 + Ca2+ -----→Ca2+--蛋白—氧化荧光素 + CO2 +hv 生物发光的生物学意义 作为同种集群的识别信号（识别同类、控制集群、引诱异性）。 引诱捕获物，如深海鱼类和腔肠动物。 照明或警告肉食性敌害或利用光幕来掩护自己。 复习思考题 水环境的光照条件及其生态意义与陆环境有那些差别? 光照强度和光合作用有何关系? 光谱成分对藻类的色素组成有何影响? 光与水生生物的行为