生态学3能量与环境(5).

1、1234500 1000 2000 3000 4000500 1000 2000 3000 4000可可见见光光红红外外线线紫紫外外线线波长波长nmnm能能流流强强度度56NSWENWES2327 冬至冬至2327 夏至夏至 地球自转时，赤道附近照射的时间长（日周期）地球自转时，赤道附近照射的时间长（日周期） 地球公转时，夏天北半球照射的时间长；冬天南半球照射的地球公转时，夏天北半球照射的时间长；冬天南半球照射的时间长（季节周期）时间长（季节周期） 低纬度地区有较为恒定的热量，高纬度比低纬度地区接受的低纬度地区有较为恒定的热量，高纬度比低纬度地区接受的能量更少能量更少789101112春春秋秋

2、夏夏冬冬秋秋春春冬冬夏夏131415蓝蓝紫紫绿绿橙橙紅紅红外线红外线400 500 600 700波长波长nm相相对对吸吸收收16171819 绿色植物和绿藻、红藻绿色植物和绿藻、红藻(藻红蛋白、藻蓝蛋白藻红蛋白、藻蓝蛋白)、褐藻和硅藻（叶黄素）光合色素的差异褐藻和硅藻（叶黄素）光合色素的差异 海洋植物海洋植物 光合作用色素对光谱变化具有明光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性显的适应性: 海水表层植物色素吸收蓝、红光；海水表层植物色素吸收蓝、红光； 深水植物光合色素有效地利用绿光。深水植物光合色素有效地利用绿光。20212223黄化现象黄化现象24叶绿素空叶绿素空间结构示间结构示意图意图25

3、26Phototropism 向光性向光性27A：生长素分布不均导致向光性弯曲：生长素分布不均导致向光性弯曲(20 世纪世纪20年代提出年代提出) 光受体：向光素光受体：向光素(含黄素蛋白含黄素蛋白B：向光侧生长抑制物质多于背光一侧向光侧生长抑制物质多于背光一侧抑制剂：萝卜下胚轴：萝卜宁、萝卜酰胺；抑制剂：萝卜下胚轴：萝卜宁、萝卜酰胺；向日向日葵：黄质醛。葵：黄质醛。 但不是但不是ABA282930313233 玉米34甘蔗35高梁36苋菜粟-谷子-小米37PEPCO2HCO3-OAAOAAMalNADPH NADPPyrPyrPPDKMalNADPNADPHCO2RuBP3PGAC3途径途径

4、AMP ATPATP 2ADP叶肉细胞叶肉细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞PiPEPC383940C3 - Wheat has no chloroplasts in bundle sheath cellsC4 - Maize has chloroplasts in bundle sheath cells维管束鞘细胞4142阳性植物阳性植物(sun plant) 适应于强光照地区生适应于强光照地区生活的植物称阳性植物，这活的植物称阳性植物，这类植物补偿点的位置较高，类植物补偿点的位置较高，光合速率和呼吸速率都比光合速率和呼吸速率都比较高，常见种类有蒲公英、较高，常见种类有蒲公英、杨树、柳树、白桦、槐

5、树、杨树、柳树、白桦、槐树、马尾松和栎树等，草原、马尾松和栎树等，草原、荒漠、阳坡上的森林植物荒漠、阳坡上的森林植物以及一般的农作物都是喜以及一般的农作物都是喜阳的植物。它们多生长在阳的植物。它们多生长在旷野、路边和阳坡，其生旷野、路边和阳坡，其生境没有任何遮阴。在水分、境没有任何遮阴。在水分、温度适合的情况下，喜光温度适合的情况下，喜光照。照。43阳性植物蒲公英阳性植物蒲公英44阳性植物马尾松阳性植物马尾松45阳性植物柳树阳性植物柳树46阴性植物阴性植物(shade plant) 适应于弱光照地区生活适应于弱光照地区生活的植物。这类植物的光补偿的植物。这类植物的光补偿点位置较低，其光合速率和

6、点位置较低，其光合速率和呼吸速率都比较低与阳性植呼吸速率都比较低与阳性植物相反，它们在弱光下才能物相反，它们在弱光下才能正常生长发育。如铁杉、红正常生长发育。如铁杉、红豆杉、云杉、冷杉和人参、豆杉、云杉、冷杉和人参、三七、黄连、半夏、贝母以三七、黄连、半夏、贝母以及某些蕨类、苔藓和地衣等。及某些蕨类、苔藓和地衣等。某些石隙植物、水生植物都某些石隙植物、水生植物都属于阴性植物。属于阴性植物。47阴阴性性植植物物黄黄连连4849阴阴性性植植物物人人参参50 耐阴植物：耐阴植物：介介于阳生和阴生植物之于阳生和阴生植物之间间.在全光照下生长最在全光照下生长最好好,但是也能忍耐适度但是也能忍耐适度的荫蔽

7、，或是在生育的荫蔽，或是在生育期间需要较为轻度的期间需要较为轻度的遮荫。遮荫。 如青冈属、山毛如青冈属、山毛榉、红松、云杉、侧榉、红松、云杉、侧柏、胡桃等，药用植柏、胡桃等，药用植物如桔梗、党参、沙物如桔梗、党参、沙参、黄精、肉桂、金参、黄精、肉桂、金鸡纳等。鸡纳等。51耐阴植物肉桂耐阴植物肉桂52耐耐阴阴植植物物侧侧柏柏53耐阴植物桔梗耐阴植物桔梗545556575859-10-5051015202530354005001000150020002500C4C3Shade plant(C3)Pn ( molm-2s-1) PPF(molm-2s-1)Photoinhibition光抑制光抑制6

8、06162低光下叶绿体平面作垂低光下叶绿体平面作垂直于光方向排列直于光方向排列高光下叶绿体平面作平行高光下叶绿体平面作平行于光方向排列于光方向排列弱弱光光强强光光c） Changes in transmittanceMovement of Chloroplast and decrease in chlorophyll contents630510152025303540510152025C4C3PPF 1000, Pn ( molm-2s-1)Time of day (h)6466676869707172737475LDPSDP不开花不开花开花开花开花开花不开花不开花开花开花不开花不开花开花开

9、花不开花不开花开花开花不开花不开花不开花不开花开花开花76暗期的光中断试验证明暗期对开花比光期更重要。暗期的光中断试验证明暗期对开花比光期更重要。暗期长度对于开花起决定作用。暗期长度对于开花起决定作用。科学的定义：科学的定义：长日植物应称长日植物应称短夜植物短夜植物(Short night plants)：是指夜长短于临界夜长才能开花的植物。是指夜长短于临界夜长才能开花的植物。短日植物应称短日植物应称长夜植物长夜植物(Long night plants)：是指夜长长于临界夜长才能开花的植物。是指夜长长于临界夜长才能开花的植物。临界夜长临界夜长是指光暗交替中是指光暗交替中,长日植物开花的最长夜长

10、日植物开花的最长夜长长,短日植物开花的最短夜长。短日植物开花的最短夜长。77R 不开花不开花 开花开花SDP LDPR+FR+R 不开花不开花 开花开花R+FR 开花开花 不开花不开花R+FR+R+FR 开花开花 不开花不开花暗期中断中红光（暗期中断中红光（R）和远红光（）和远红光（FR）的可逆效应）的可逆效应78Flowering response can be manipulated by short periods of red or far-red radiation applied during the dark period of a long night regime7980改变

11、暗期对大豆开花的影响改变暗期对大豆开花的影响暗期暗期16h，光期长度与，光期长度与大豆花原基节数的关系大豆花原基节数的关系花花原原基基节节数数/ 10株株花花原原基基节节数数/ 10株株暗期长度暗期长度光期长度光期长度818283不不8485短日长日长日菊花菊花1个枝条短日处理引个枝条短日处理引起长日下枝条开花。起长日下枝条开花。一叶合适光周期引起嫁一叶合适光周期引起嫁接苍耳全体开花接苍耳全体开花86长日植物长日植物蝎蝎子掌嫁接到子掌嫁接到短日植物短日植物长长寿花，寿花，在短在短日下开花日下开花8788长日照植物长日照植物89短短日日照照植植物物90日中性植物日中性植物91动物的光周期现象动物

12、的光周期现象昼行性动物昼行性动物：有些动物适应于在白天的强光下活动，如：有些动物适应于在白天的强光下活动，如大多数鸟类，哺乳动物中的灵长类、有蹄类、大多数鸟类，哺乳动物中的灵长类、有蹄类、松鼠松鼠、旱、旱獭和黄鼠，爬行动物中的蜥蜴和昆虫中的蝶类、蝇类和獭和黄鼠，爬行动物中的蜥蜴和昆虫中的蝶类、蝇类和虻类等。虻类等。夜行性动物夜行性动物或晨昏性动物：另一些动物则适应于在夜晚或晨昏性动物：另一些动物则适应于在夜晚或晨昏的弱光下活动，如夜猴、或晨昏的弱光下活动，如夜猴、蝙蝠蝙蝠、家鼠、夜鹰、壁、家鼠、夜鹰、壁虎和蛾类等虎和蛾类等长日照动物长日照动物:在温带和高纬度地区许多鸟兽在春夏之际在温带和高纬度

13、地区许多鸟兽在春夏之际白昼逐渐延长的季节繁殖后代，如白昼逐渐延长的季节繁殖后代，如雪貂雪貂、野兔、刺猬、野兔、刺猬。短日照动物短日照动物：一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际：一些动物只有在白昼逐步缩短的秋冬之际才开始性腺发育和进行繁殖，如才开始性腺发育和进行繁殖，如绵羊、山羊和鹿绵羊、山羊和鹿等。等。92小松鼠小松鼠93蜥蜴蜥蜴94山羊山羊95雪雪貂貂96979899100101102103104105106107108109Organisms and temperature恒温动物110Organisms and temperature变温动物11111211311411511611711

14、8119120121122123概念：植物和某些变温动物完成某一发育阶段概念：植物和某些变温动物完成某一发育阶段所需总热量（有效积温）是一个常数。所需总热量（有效积温）是一个常数。 K=NK=N* *T T ( (式中式中K K为有效积温，为有效积温，N N为发育时间，为发育时间，T T为平为平均温度均温度) ) 生物都有一个发育的起点温度（生物都有一个发育的起点温度（发育阈温度发育阈温度），），所以，应对平均温度进行修饰。上式变为：所以，应对平均温度进行修饰。上式变为： K=NK=N* *(T-C) (T-C) 或或 T=C+K/N, T=C+K/N, 温度温度T T与发育时间与发育时间N

15、N呈双曲线关系，由于发育速度呈双曲线关系，由于发育速度V=1/N, V=1/N, 所以，所以， T=C+KVT=C+KV，温度与发育速度呈线性温度与发育速度呈线性关系。关系。124125 有效积温法则的应用：有效积温法则的应用： 预测生物发生的时代数；预测生物发生的时代数； 预测生物地理分布的北界，全年有预测生物地理分布的北界，全年有效积温大于效积温大于K K； 预测害虫来年发生程度预测害虫来年发生程度 推算生物的年发生历程；推算生物的年发生历程； 据此制定农业气候规划，合理安排据此制定农业气候规划，合理安排作物，预报农时。作物，预报农时。126 局限性：局限性： 有效积温和发育起点温度是在恒

16、有效积温和发育起点温度是在恒温下测得的，变温下昆虫发育较快。温下测得的，变温下昆虫发育较快。 温度和发育速度的关系为温度和发育速度的关系为S S型，而型，而非直线型。非直线型。 生物的生长还受温度外其他因素生物的生长还受温度外其他因素的影响，如长日照促进小麦发育。的影响，如长日照促进小麦发育。 不能用于休眠、滞育生物的时代不能用于休眠、滞育生物的时代数计算。数计算。 127128129低温长日照低温长日照对天仙子开对天仙子开花的影响花的影响130 表表8-3 冬小麦通过春化需要的温度和天数冬小麦通过春化需要的温度和天数类型春化温度范围()春化天数春性半冬性冬性51536035810154045131132133134135136137138形态：形态：皮下脂肪加厚；贝格曼规律；阿皮下脂肪加厚；贝格曼规律；阿伦规律。伦规律。生理：基础代谢和非颤抖性产热生理：基础代谢和非颤抖性产热(褐色脂褐色脂肪肪)，身体异温等，身体异温等行为：迁徙、冬眠、冬睡、滞育、集行为：迁徙、冬眠、冬睡、滞育