环境生态学---第六章 太阳辐射与植物.ppt

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，它能被吸收、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 对光合作用是有效的。这就是光合活性辐射（PAR） 带，对绿化植物是位于380nm到700nm之间。 光的性质 光质对植物光合作用的影响 光合作用的光谱范围只是可见光区，其中红橙光主要被叶 绿素吸收，蓝紫光也能被叶绿素和类胡罗卜素所吸收，这 部分辐射称为生理有效辐射。 光质对植物光合作用产物的影响 长波光有利于糖的合成，短波光有利于蛋白质的合成。 光质对植物形态的影响 长波光抑制植物的加粗生长，促进高生长。短波光相反。 请尝试分析以下现象： 1.为什么高山上的植物常呈莲座状？ 2. 为什么高山上的花朵比较艳丽？ 3. 为什么农业上所用大棚薄膜颜色开始 多样化？ 4. 为什么现在果品的上市时间即可提前 又可延后？ 光质对动物的影响 可见光对动物生殖、体色变化、迁徙、羽毛更换、生 长和发育都有影响。 不可见光：大多数脊椎动物的可见光波范围与人接近 ，但昆虫则偏于短波光，大致在250-700nm之间 ，它们看不见红外光，却看得见紫外光。而且许 多昆虫对紫外光有趋光性，这种趋光现象已被用 来诱杀农业害虫。 It is possible to calculate the efficiency of photosynthesis. As a biochemical process photosynthesis is efficient; 35% of usable4 radiant energy entering a reaction site is converted to potential energy. The actual efficiency at the plant level varies between 0.5% and 3.0%, depending on the plant and the environment. Efficiency of radiant energy conversion 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。 A major difference in the photosynthetic capacity of plants is that between C3and C4 plants. C4 plants are able to capture CO2 with greater water use efficiency than C3 plants, but this advantage comes at an energy cost. In C4 plants the rate of photosynthesis increases with light intensity, whilst photosynthesis tails off with increasing light intensity in C3 plants. C3 and C4 plants c4植物的叶片结构 Plants rarely achieve their full photosynthetic potential, due to water shortage and to variation in the intensity of radiation. The systematic variations in light intensity are the diurnal and annual rhythms of solar radiation. Less systematic variations in light intensity are caused by the positioning of leaves in relation to each other. Changes in the intensity of radiation 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。 黄化现象 能否举一例？ 光照辐射强度对生物的生长发育 和形态建成的作用 光周期现象 植物和动物对昼夜长短日变化和年变 化的反应。 植物光周期的反应主要是诱导花芽的 形成和开始休眠； 动物光周期的反应主要是调整代谢活 动和进入繁殖期。 植物的光周期 根据植物开花所需要的日照长度，可区分为长日照植物、 短日照植物和中日照植物。 长日照植物：较长日照条件下促进开花的植物，日照短于一定 长度则不能开花或推迟开花。通常需要14小时以上的光照 才能开花。例如：菠菜、紫菀。 短日照植物：较短日照条件下促进开花的植物，日照超过一定 长度便不开花或明显推迟开花。一般需要14小时以上的黑 暗才能开花。深秋或早春开花的植物多属此类。如牵牛、 菊类。 中日照植物：花芽形成需要中等日照时间的植物。例如甘蔗。 还有一类植物，在什么日照条件下都能开花，称为日中性植物 ，如黄瓜等 动物的光周期 许多动物的行为对日照长短也表现出周期性。鸟、兽、鱼 、昆虫等的繁殖，以及鸟、鱼的迁移活动，都受日照长短 的影响（如延长光照时间，可提高母鸡产蛋量）。 日照长度对哺乳动物生殖： 长日照兽类：某些野生哺乳动物（特别是高纬度地区的种 类）都是随着春天日照长度的逐渐增加而开始生殖，如雪 貂、野兔等。 短日照兽类：有些哺乳动物总是随着秋天短日照的来到而 进入生殖期，如绵羊、鹿等。 A major strategic difference between plant species in their response to the intensity of radiation is exhibited by sun species and shade species, which possess a range of adaptations to high and low light levels, respectively, Also, plants may grow leaves which develop differently under different light conditions as part of a tactical response to the light environment. This is most clearly seen in the formation of sun leaves and shade leaves within a leaf canopy of single plant. Strategic and tactical response of plants to radiation 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 “阳性种”和“阴性种”，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。 植物对光照强度的适应类型 阳性植物，阴性植物，中性植物。 喜阳植物（向日葵）喜阴植物（三七） 动物对光强的适应：昼出性和夜出性动物及全昼夜动物 夜行性动物 The leaf stomata are the route for the uptake of CO2 for photosynthesis. However, if stomata are left open to allow CO2 to enter the leaf, water will leave the leaf via transpiration. As water is in short supply in most terrestrial ecosystems for at least some of the time, some form of photosynthetic control must be operated. Plants have a number of strategic responses to this dilemma. Control of photosynthesis 光合作用的 控制 气孔是为光合作用而吸收CQ2的通路。然 而，如果气孔张开，允许CQ2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，至少在一段时间内，当水 的供应短缺时，光合作用控制的某些形 式必定启用。植物对这种困境具有大量 的对策回应。 Related topics Temperature and metabolism (E1) The nature of competition (I1) Responses to temperature (E2) Ecosystem patterns (S1) The rate of photosynthesis is a gross measurement of the rate at which a plant captures radiant energy and fixes it into carbon compounds. Net assimilation is the difference between photosynthetic assimilation and losses due to respiration. Therefore, not assimilation will be negative in the dark and will increase with increasing PAR. The intensity of PAR at which the gain in photosynthesis equals the losses is known as the compensation point. Measurement of photosynthesis 光合作用的 测量 光合作用速率是总速率的测量，即植物捕获的辐 射能，并把它固定到碳的化合物中。光合作用净 同化是同化量的呼吸的丢失量之差。因此，净同 化在黑暗中是负值，并随PAR增加而增长。在光 合作用的同化量等于呼吸消耗量时的PRA强度， 称为补偿点（compensation point） 相关主题 太阳辐射与气候（C1） 对温度的响应（E2） 植物与水（D2） 温度与物种分布（E3） 温度与代谢（E1） 生态系统格局（S1） 光合作用的 测量 光照强度与植物的光合作用 光补偿点：当光合作用固定的CO2恰与呼吸 作用释放的CO2相等时的光强。 光饱和点：光合作用中，随着光照强度的加 大，净光合速率逐渐减慢，直到光合产物不 再增