3第三章生物與光的關(guān)系

1、1第三章第三章 生物與光的關(guān)系生物與光的關(guān)系 3.1 地球上光的分布地球上光的分布 3.2 生物對(duì)光的適應(yīng)生物對(duì)光的適應(yīng)能量環(huán)境能量環(huán)境23.1 地球上光分布地球上光分布 （1）太陽(yáng)輻射及其光譜組成）太陽(yáng)輻射及其光譜組成（2） 地球上光的分布規(guī)律地球上光的分布規(guī)律3500 1000 2000 3000 4000500 1000 2000 3000 4000可可見(jiàn)見(jiàn)光光紅紅外外線線紫紫外外線線波長(zhǎng)波長(zhǎng)nmnm能能流流強(qiáng)強(qiáng)度度 紫外光：波長(zhǎng)760nm，46%4（2）光的分布規(guī)律和影響太陽(yáng)輻射的因素）光的分布規(guī)律和影響太陽(yáng)輻射的因素 影響影響地表太陽(yáng)輻射地表太陽(yáng)輻射的因素的因素 大氣圈，太陽(yáng)高度角，

2、緯度和季節(jié)，海拔、坡度和坡向大氣圈，太陽(yáng)高度角，緯度和季節(jié)，海拔、坡度和坡向 光質(zhì)光質(zhì)(光譜成分光譜成分) 低海拔、高緯度長(zhǎng)波光多，高海拔、低緯度短波光多低海拔、高緯度長(zhǎng)波光多，高海拔、低緯度短波光多 夏季、中午短波光多，冬季、早晚長(zhǎng)波光多夏季、中午短波光多，冬季、早晚長(zhǎng)波光多 日照時(shí)間日照時(shí)間 夏季晝長(zhǎng)夜短、冬季晝短夜長(zhǎng)夏季晝長(zhǎng)夜短、冬季晝短夜長(zhǎng) 緯度升高、變化加大，兩極有極晝、極夜緯度升高、變化加大，兩極有極晝、極夜 光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度 低海拔、高緯度光照強(qiáng)度弱，高海拔、低緯度光照強(qiáng)度大低海拔、高緯度光照強(qiáng)度弱，高海拔、低緯度光照強(qiáng)度大 夏季、中午光照強(qiáng)度大，冬季、早晚光照強(qiáng)度弱夏季、中午光

3、照強(qiáng)度大，冬季、早晚光照強(qiáng)度弱 (北半球北半球)南坡光照強(qiáng)度大，北坡光照強(qiáng)度弱南坡光照強(qiáng)度大，北坡光照強(qiáng)度弱56春春秋秋夏夏冬冬秋秋春春冬冬夏夏the seasons in the northern and southern hemispheres73.2 生物對(duì)光的適應(yīng)生物對(duì)光的適應(yīng)3.2.1 光質(zhì)的生態(tài)作用和生物的適應(yīng)光質(zhì)的生態(tài)作用和生物的適應(yīng) （1）光質(zhì)的生態(tài)作用）光質(zhì)的生態(tài)作用 葉綠素的吸收光譜葉綠素的吸收光譜 藍(lán)紫光：藍(lán)紫光：430450nm 紅光：紅光：640660nm 不同光質(zhì)的作用不同光質(zhì)的作用 藍(lán)紫光藍(lán)紫光：促進(jìn)蛋白合成：促進(jìn)蛋白合成 紅光紅光：促進(jìn)糖合成：促進(jìn)糖合成 短波光

4、短波光（青光、藍(lán)紫光和紫外線等）：抑制植物的伸長(zhǎng)生（青光、藍(lán)紫光和紫外線等）：抑制植物的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，使植物向光性更敏感長(zhǎng)，使植物向光性更敏感 紫外線紫外線：殺菌，對(duì)生物體造成損傷，促進(jìn)維生素：殺菌，對(duì)生物體造成損傷，促進(jìn)維生素d的合成的合成 紅外線紅外線：地表的基本熱源，對(duì)外溫動(dòng)物的體溫調(diào)節(jié)和能量：地表的基本熱源，對(duì)外溫動(dòng)物的體溫調(diào)節(jié)和能量代謝有決定性作用代謝有決定性作用8藍(lán)藍(lán)紫紫綠綠橙橙紅紅紅外線紅外線400 500 600 700波長(zhǎng)波長(zhǎng)nm相相對(duì)對(duì)吸吸收收葉綠素葉綠素的吸收光譜的吸收光譜9（2）生物對(duì)光質(zhì)的適應(yīng)）生物對(duì)光質(zhì)的適應(yīng) 太陽(yáng)魚視力的靈敏峰值為太陽(yáng)魚視力的靈敏峰值為500530nm

5、10 綠色植物和綠藻、紅藻、褐藻和硅藻光綠色植物和綠藻、紅藻、褐藻和硅藻光合色素的差異合色素的差異綠藻綠藻紅藻紅藻11 高山植物含花青素、葉面縮小、毛絨發(fā)達(dá)高山植物含花青素、葉面縮小、毛絨發(fā)達(dá)12 3.2.2 光照強(qiáng)度的生態(tài)作用和生物的適應(yīng)光照強(qiáng)度的生態(tài)作用和生物的適應(yīng) （1）光照強(qiáng)度的生態(tài)作用）光照強(qiáng)度的生態(tài)作用 影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育 影響動(dòng)物的體色影響動(dòng)物的體色 影響植物葉綠素的形成影響植物葉綠素的形成 黃化現(xiàn)象黃化現(xiàn)象 影響植物細(xì)胞的增長(zhǎng)和分裂、組織器官的影響植物細(xì)胞的增長(zhǎng)和分裂、組織器官的生長(zhǎng)和分化生長(zhǎng)和分化 影響植物花果的數(shù)量和質(zhì)量影響植物花果的數(shù)量和質(zhì)量13（2）植

6、物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)）植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng) 植物的向光性植物的向光性 植物秋季落葉植物秋季落葉 c3植物和植物和c4植物植物 光合能力光合能力 陽(yáng)性植物和陰性植物、耐陰植物陽(yáng)性植物和陰性植物、耐陰植物： 生理差異生理差異 形態(tài)差異形態(tài)差異14151）陽(yáng)性植物陽(yáng)性植物在強(qiáng)光照下才能正常生長(zhǎng)發(fā)育的植物。在強(qiáng)光照下才能正常生長(zhǎng)發(fā)育的植物。如如松松、杉杉、麻櫟麻櫟、栓皮櫟栓皮櫟、楊楊、柳柳、樺樺、槐槐等。等。162）陰性植物陰性植物在弱光照下比在強(qiáng)光照下生長(zhǎng)良好的植物。在弱光照下比在強(qiáng)光照下生長(zhǎng)良好的植物。如如紅豆杉紅豆杉、云杉云杉、冷杉冷杉、翠云草翠云草、人參人參、三七三七、半夏半夏、細(xì)辛細(xì)辛等。等。

7、17在全日照下生長(zhǎng)最好，也能忍受適度的蔭在全日照下生長(zhǎng)最好，也能忍受適度的蔭蔽，或在生長(zhǎng)發(fā)育期間需要輕度的遮陰。蔽，或在生長(zhǎng)發(fā)育期間需要輕度的遮陰。如如麥冬麥冬、紅花酢漿草紅花酢漿草、玉竹玉竹、青岡屬青岡屬、山山毛櫸毛櫸、云杉云杉、側(cè)柏側(cè)柏、胡桃胡桃、桔梗桔梗、黨參黨參、沙參沙參、黃精黃精、肉桂肉桂、金雞納金雞納等。等。3）耐陰植物耐陰植物18小時(shí)小時(shí)植物光合作用的晝夜變化植物光合作用的晝夜變化19陰性植物與陽(yáng)性植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)陰性植物與陽(yáng)性植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)20（3）動(dòng)物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)）動(dòng)物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)213.2.3 生物對(duì)光周期的適應(yīng)生物對(duì)光周期的適應(yīng)晝夜節(jié)律晝夜節(jié)律光合作用以

8、光合作用以3-磷酸磷酸甘油酸為最初產(chǎn)物甘油酸為最初產(chǎn)物的反應(yīng)途徑稱為的反應(yīng)途徑稱為c3途徑。途徑。光合作用中除光合作用中除c3途徑途徑外，還有以草酰乙酸外，還有以草酰乙酸為最初產(chǎn)物的途徑，為最初產(chǎn)物的途徑，稱為稱為c4途徑。途徑。22光周期現(xiàn)象光周期現(xiàn)象 光周期現(xiàn)象：光周期現(xiàn)象： garner等人等人(1920)發(fā)現(xiàn)明相暗相的交替與長(zhǎng)短發(fā)現(xiàn)明相暗相的交替與長(zhǎng)短對(duì)植物的開(kāi)花結(jié)實(shí)有很大的影響。這種植物對(duì)對(duì)植物的開(kāi)花結(jié)實(shí)有很大的影響。這種植物對(duì)自然界晝夜長(zhǎng)短規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱自然界晝夜長(zhǎng)短規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱光周期光周期現(xiàn)象現(xiàn)象。 確切定義：植物的落葉、開(kāi)花結(jié)果及休眠，動(dòng)確切定義：植物的落葉、開(kāi)花

9、結(jié)果及休眠，動(dòng)物的繁殖、冬眠、遷徙和換毛換羽等，是對(duì)日物的繁殖、冬眠、遷徙和換毛換羽等，是對(duì)日照長(zhǎng)短規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱為照長(zhǎng)短規(guī)律性變化的反應(yīng)，稱為光周期現(xiàn)象光周期現(xiàn)象（photoperiodism 或或photoperiodicity）。）。23緯度緯度01020304050606566.5最長(zhǎng)日最長(zhǎng)日12.0012.58 13.22 13.93 14.85 16.15 18.50 21.1524.00最短日最短日12.0011.4210.78 10.079.157.855.52.850.00 不同緯度地區(qū)的日照最長(zhǎng)日與最短日時(shí)間不同緯度地區(qū)的日照最長(zhǎng)日與最短日時(shí)間每天日照不足10h稱為短

10、日照。24光周期現(xiàn)象光周期現(xiàn)象 植物光周期現(xiàn)象植物光周期現(xiàn)象 對(duì)繁殖對(duì)繁殖(開(kāi)花開(kāi)花)的影響：區(qū)分為的影響：區(qū)分為長(zhǎng)日長(zhǎng)日照植物照植物和和短日照植物短日照植物。 長(zhǎng)日照植物長(zhǎng)日照植物(long-day plants)：日照超過(guò)一定數(shù)值才：日照超過(guò)一定數(shù)值才開(kāi)花的植物稱長(zhǎng)日照植物，如小麥、油菜；開(kāi)花的植物稱長(zhǎng)日照植物，如小麥、油菜； 短日照植物短日照植物(short-day plants)：短于一定數(shù)值才開(kāi)：短于一定數(shù)值才開(kāi)花的植物，一般需要較長(zhǎng)的黑暗才能開(kāi)花。如蒼耳、花的植物，一般需要較長(zhǎng)的黑暗才能開(kāi)花。如蒼耳、水稻。水稻。2526光周期現(xiàn)象的意義光周期現(xiàn)象的意義 植物日照長(zhǎng)短對(duì)植物引種的意義

11、：植物日照長(zhǎng)短對(duì)植物引種的意義： 引種時(shí)應(yīng)注意植物開(kāi)花對(duì)光周期的需要：了解該植引種時(shí)應(yīng)注意植物開(kāi)花對(duì)光周期的需要：了解該植物原產(chǎn)地和引種地日照長(zhǎng)度的季節(jié)變化，以及該植物原產(chǎn)地和引種地日照長(zhǎng)度的季節(jié)變化，以及該植物對(duì)日照長(zhǎng)短的反應(yīng)特性和敏感程度，才不致使引物對(duì)日照長(zhǎng)短的反應(yīng)特性和敏感程度，才不致使引種工作失敗。種工作失敗。 一般而言，一般而言， （1）短日照植物由南方向北方引種短日照植物由南方向北方引種時(shí)，往往出現(xiàn)時(shí)，往往出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期延長(zhǎng)、發(fā)育推遲。如紅麻、水稻；營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期延長(zhǎng)、發(fā)育推遲。如紅麻、水稻；短日短日照植物由北方向南方引種照植物由北方向南方引種時(shí)，則往往出現(xiàn)生育期縮時(shí)，則往往出現(xiàn)生育期縮短、發(fā)育提前。短、發(fā)育提前。 （3）而）而長(zhǎng)日照植物由南向北移長(zhǎng)日照植物由南向北移時(shí)，發(fā)育提前；時(shí)，發(fā)育提前；由由北向南移北向南移時(shí)，則發(fā)育延遲，甚至不能開(kāi)花。時(shí)，則發(fā)育延遲，甚至不能開(kāi)花。27 動(dòng)物光周期現(xiàn)象對(duì)鳥類等遷徙影響；對(duì)繁殖（鳥類和魚類）動(dòng)物光周期現(xiàn)象對(duì)鳥類等遷徙影響；對(duì)繁殖（鳥類和魚類）的影響：區(qū)分為的影響：區(qū)分為長(zhǎng)日照動(dòng)物長(zhǎng)日照動(dòng)物和和短日照動(dòng)物短日照動(dòng)物 。 長(zhǎng)日照動(dòng)物長(zhǎng)日照動(dòng)物(long-day animals)：在溫帶和高緯度地區(qū)許：在溫帶和高緯度地區(qū)許多鳥獸在春夏之際白晝逐漸延長(zhǎng)的季節(jié)繁殖后代，稱長(zhǎng)多鳥獸在春夏之際白晝逐漸延長(zhǎng)的季節(jié)繁