第二章生物与环境因子的作用及适应(光、温度).ppt

一、光因子的生态作用及生物的适应 光的生态意义及其性质 光变化对生物的影响 以光为主导因子的生物的生态类型 如何提高植物的光能利用率 1、光的生态意义及其性质 1）太阳辐射的生态意义： 太阳辐射是地球上一切生物能量的源泉，为维持生命的环境创造了必要的条件；是生物的一个重要生态因子，对植物的生态作用是由光强、光照时间、光谱组成三者的对比关系构成的；光能条件直接影响植物的生物学产量，因为光是一切绿色植物进行光合作用的能量来源；光因子还是生命活动周期性节律的触发器。 2）光的性质 a、太阳辐射:太阳表面以电磁波的形式不断释放的能量，其中到达地球表面的能量仅为太阳辐射总量的1/22亿。 　光效应:米烛光或勒克司(Lux)，一般以1卡/ cm2/分钟 = 7万米烛光 = 7万勒克司(Lux)来换算。 　太阳常数(表示太阳辐射能量的物理量) 定义为：在地球距离太阳1个天文单位处，且没有大气吸收的情况下，垂直于太阳光线的每1cm2、1min（分钟）内所接受的辐射量，一般采用：1.95卡/厘米2/分钟（1.95卡/cm2/min）.由于太阳的周期性活动，该数值可能有1~2%的变化。 b、光谱组成： 红外光(760nm热效应)51% ，可见光(380-760nm)40% ，紫外光 （290nm ）9% 生理有效光辐射：红橙光(620-760 nm) 叶绿素a，有利于碳水化合物的形成；兰紫光（490-435nm）叶绿素b ，有利于蛋白质的形成。 光谱组成在时间和空间上的变化规律 随空间发生变化的一般规律是：短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加。 在时间变化上：冬季长波光增多，夏季短波光增多；一天之内中午短波光较多，早晚长波光较多。 在水体中，红外光仅在几米深处就会被完全吸收；紫和蓝色等短波光容易被水散射，不能潜入刀痕深深的海水中；在较深的水层中只有绿光占有较大优势。 c、日照长度：主要指每天太阳的可照时数，即昼长。 除两级外，春分秋分全球都是昼夜分； 日照长度在不同纬度和季节里是有规律地变化：在纬度为零的赤道附近，终年昼夜等分；在高纬度地带，随纬度的增高，昼夜长短变化增大，纬度越高，夏半年昼越长，也越短；冬半年夜越长，昼越短。在北极地区则夏季全是白天，冬季全是黑夜，即出现极昼极夜现象。 3)影响地表太阳辐射的因素 a.大气圈的对太阳辐射的削弱作用 b.太阳高度角对太阳辐射强度的影响 (0°-90°) c. 日照长度的变化 d. 地形因素的影响：朝向、坡度、海拔高度 e. 不同生境对太阳辐射的影响 　　２．光变化及生物的适应 　１）光照强度的生态作用及生物的适应 a．光强对生物的生长发育和形态建成有重要的作用 光照强度对植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加有重要影响，光还促进组织和器官的分化，制约着器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例。 　b．光照强度与水生植物 光的穿透性限制着植物在海洋中的分布，只有在海洋表层的透光带(euphotic zone)内，植物的光合作用量才能大于呼吸量。在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平衡之处，就是所谓的补偿点。如果海洋中的浮游藻类沉降到补偿点以下或者被洋流携带到补偿点以下而又不能很快回升表层时，这些藻类便会死亡。 　c．植物对光照强度的适应类型 不同的植物对光强的反应也是不一样的。 阳地植物 　适应于强光照地区生活的植物称阳地植物，这类植物补偿点的位置较高，光合作用的速率和代谢速率都比较高。 阴地植物 　适应于弱光照地区生活的植物称阴地植物，这类植物的光补偿点位置较低，其光合速率和呼吸速率都比较低。阴地植物多生长在潮湿背阴的地方或密林内。 图中的光合作用率(实线)和呼吸作用率(虚线)两条线的交叉点就是所谓的光补偿点，此处的光照强度是植物开始生长和进行净生产所需要的最小光照强度；此后，光合作用强度随光照强度的增加而增加；到达一定强度后，倘若继续增加光强，光合作用效率不再提高，这一点称之为光饱和点。 　２）光质的生态作用及生物的适应： 对植物：红橙光（主要被叶绿素吸收，促进碳水化合物形成）、蓝紫光（主要被叶绿素和类胡萝卜素吸收，促进蛋白质的合成）为生理有效光。绿光很少被吸收利用，称为生理无效光。 对动物：可见光影响动物的生殖、迁徙、羽毛更换、生长、发育等。紫外光具有致死作用。 　3) 生物对光周期的适应 ①昼夜节律：大多数生物活动表现出昼夜节律，即24h循环一次的现象。 动物的行为习性常表现出明显的昼夜节律，植物的光合作用、蒸腾作用也表现出有规律的昼夜变化。 ②光周期现象：生物对白天黑夜的相对长度的反应称为光周期现（photop